MAKALAH
CURRENT TRANSFORMER DAN POTENSIAL TRANSFORMER
Dosen Pengampu : Dr. Eng. Ardyono Priyadi, S.T., M.Eng.Oleh
:Dimas Setiyo Wibowo 2211106019Akhmad Zaky Fanani 2211106029Yose
Rizal2211106044
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM LINTAS JALUR FAKULTAS TEKNOLOGI
INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2013
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT atas
segala rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah
Current Transformer dan Potensial Transformer ini dengan baik.
Makalah ini berisi tentang pengertian trafo arus dan trafo
tegangan, fungsi dari trafo tersebut, prinsip kerja, jenis jenis
trafo arus dan trafo tegangan, letak dari trafo, perbedaan trafo
pengukuran dan trafo daya, galat (faktor error) dan burden trafo,
tingkat kejenuhan trafo dan lain-lain.Kesempurnaan mutlak hanya
milik Allah SWT. Penulis hanyalah insan biasa yang berusaha sebaik
mungkin dalam membuat dan menyelesaikan makalah ini, tetapi usaha
konstruktif terutama dari penulis sendiri akan selalu penulis
tingkatkan guna mencapai hasil yang lebih baik. Penulis berharap
makalah ini dapat digunakan dan memberikan manfaat sekaligus
sebagai media informasi bagi para pembaca. Kritik dan saran yang
bersifat membangun selalu penulis nantikan guna terselesaikannya
makalah yang lebih baik di masa mendatang dan meningkatkan
kemampuan kami dalam penyelesaian makalah.Akhir kata penulis
ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
terkait baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan
makalah ini.
Surabaya, 30 Mei 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar iDaftar Isi
..................................................................................................................iiDaftar
Gambar
......................................................................................................
iiiDaftar Tabel iv
BAB I Pendahuluan
...........................................................................................
1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan 2BAB II Pembahasan
.........................................................................................
3 2.1 Current Transformer 3 2.1.1 Pengertian Current Transformer 3
2.1.2 Fungsi Current Transformer 4 2.1.3 Prinsip Kerja Current
Transformer 5 2.1.4 Perbedaan Current Transformer dengan Power
Transformer 6 2.1.5 Komponen-Komponen Current Transformer 6 2.1.6
Jenis-Jenis Current Transformer 7 2.1.6.1 Menurut Jumlah dan
Konstruksi Kumparan Primer 7 2.1.6.2 Menurut Jumlah Rasio 9 2.1.6.3
Menurut Jumlah Inti 10 2.1.6.4 Menurut Ketelitian 10 2.1.6.5
Menurut Penempatannya 11 2.1.6.6 Menurut Konstruksi Isolasi 12
2.1.7 Tingkat Isolasi Trafo Arus 13 2.1.8 Tegangan Lutut 14 2.1.9
Galat Trafo Arus 15 2.1.10 Klasifikasi Trafo dan Burden Trafo 16
2.1.11 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Trafo 20 2.2 Potensial
Transformer 20 2.2.1 Pendahuluan 20 2.2.2 Pengertian Potensial
Transformer 20 2.2.3 Fungsi Potensial Transformer 21 2.2.4 Prinsip
Kerja Potensial Transformer 21 2.2.5 Jenis-Jenis Potensial
Transformer 23 2.2.5.1 Trafo Tegangan Magnetik 23 2.2.5.2 Trafo
Tegangan Kapasitif 26 2.2.6 Kesalahan Ratio Potensial Transformer
29BAB III Penutup
.................................................................................................
32 3.1 Kesimpulan 32 3.2 Saran 32
Daftar Pustaka 33
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Trafo arus 3Gambar 2.2 Letak trafo arus pada sistem
single busbar 4Gambar 2.3 Bagian utama trafo arus dan rangkaian
ekivalen trafo arus 5Gambar 2.4 Tipe Cincin 6Gambar 2.5 Tipe Tangki
7Gambar 2.6 Jenis trafo arus menurut jumlah dan konstruksi kumparan
primer 8Gambar 2.7 Rangkaian primer untuk memperoleh rasio ganda
9Gambar 2.8 Trafo arus inti tunggal dan inti ganda 10Gambar 2.9
Trafo arus indoor dan outdoor 12Gambar 2.10 Cast resin dan Isolasi
minyak 13Gambar 2.11 Trafo arus isolasi SF6 13Gambar 2.12 Kurva
magnetisasi dari tegangan lutut 15Gambar 2.13 Galat rasio 16Gambar
2.14 Galat sudut 16Gambar 2.15 CT metering 17Gambar 2.16 CT
proteksi 17Gambar 2.17 Kurva magnetisasi CT 18Gambar 2.18 Bentuk
fisik potensial transformer 21Gambar 2.19 Prinsip kerja potensial
transformer. 22Gambar 2.20 Pemasangan potensial transformer pada
sistem tenaga listrik .......... 22Gambar 2.21 Trafo tegangan
magnetik 23Gambar 2.22 Rangkaian trafo tegangan magnetik 23Gambar
2.23 Konstruksi trafo tegangan kutub tunggal dan kutub ganda
24Gambar 2.24 Konstruksi badan trafo magnetik 25Gambar 2.25 Bentuk
fisik trafo magnetik 26Gambar 2.26 Rangkaian ekuivalen trafo
tegangan kapasitif 27Gambar 2.27 Konstruksi trafo tegangan
kapasitif 28
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kelas Ketelitian Trafo Arus Pada 100 % Arus Nominal
11Tabel 2.2 Batas Ketelitian Trafo Arus Proteksi 11Tabel 2.3 Kelas
Ketelitian Trafo Arus Untuk Relai Proteksi 11Tabel 2.4 Tingkat
Isolasi Trafo Arus 14Tabel 2.5 Nilai Resistansi Kabel Penghubung
19Tabel 2.6 Burden Alat Ukur Pada 5A/50 Hz 19Tabel 2.7 Burden Relai
Pada Arus Nominal 19Tabel 2.8 Perbandingan Trafo Tegangan Magnetik
dengan Trafo Tegangan Kapasitif 28Tabel 2.9 Jenis Trafo Tegangan
Untuk Berbagai Keperluan 29Tabel 2.10 Besar Nilai Kelas Ketelitian
Potensial Transformer Untuk Pengukuran 31Tabel 2.11 Besar Nilai
Kelas Ketelitian Potensial Transformer Untuk Proteksi 31
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangPerkembangan teknologi pada era modern sangat
berkembang pesat. Hal ini menyebabkan kebutuhan akan energi sangat
besar terutama energi listrik. Listrik sangat penting bagi
kelangsungan hidup manusia di dunia ini. Listrik dapat dimanfaatkan
dengan berbagai macam mulai dari penerangan, indusri,transportasi,
pembangunan, dan perkembangan teknologi. Dengan semakin
bertambahnya kebutuhan akan listrik maka sangat diperlukan
penambahan jumlah pembangkit listrik untuk dapat memenuhi kebutuhan
listrik. Komponen utama dari suatu pembangkit adalah turbin,
generator dan transformator. Turbin berfungsi penggerak rotor
generator. Generator berfungsi untuk membangkitkan tegangan,
Transformator berfungsi untuk mengubah tegangan. Listrik untuk
dapat sampai ke pelanggan membutuhkan saluran atau penyulang. Dalam
sistem kelistrikan mengenal dengan nama jaringan transmisi dan
jaringan distribusi. Untuk jaringan transmisi dan distribusi
terdapat gardu induk. Fungsi dari gardu induk adalah
menstransformasikan tegangan menjadi tegangan tinggi atau tegangan
menengah. Salah satu peralatan yang terdapat pada gardu induk
adalah trafo arus (current transformer) dan trafo tegangan
(potensial transformer). Fungsi utama dari peralatan tersebut
adalah pengukuran dan pemberi sinyal gangguan kepada relai. Trafo
arus dan trafo tegangan adalah trafo satu fasa dan berbeda dengan
trafo daya. Alasan menggunakan peralatan tersebut adalah jaringan
yang sangat tinggi sangat sulit dilakukan pengukuran secara
langsung dengan menggunakan voltmeter atau ammeter dan juga dapat
membahayakan operator. Dengan sistem kelistrikan yang sangat
kompleks maka dibutuhkan peralatan ini. Trafo arus dan trafo
tegangan memiliki prinsip kerja yang sama hanya berbeda
pengkonversiannya. Trafo arus mentransformasi arus dan trafo
tegangan mentransformasi tegangan. Komponen penting dari kedua
peralatan tersebut adalah kumparan dan inti. Kumparan pada trafo
terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip kerja
trafo sama dengan trafo daya satu fasa. Terdiri dari 2 bagian
penting yaitu kumparan dan inti besi. Kumparan pada trafio
terdapat2 macam yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika
pada kumparan primer menagalir arus, maka pada kumparan primer
timbul gaya gerak magnet sebesar . Gaya gerak magnet ini
memproduksi fluks mutual pada inti. Fluks mutual ini membangkitkan
GGL (Gaya Gerak Listrik) pada kumparan sekunder (). Dalam makalah
ini akan menjelaskan secara lengkap tentang pengertian trafo arus
dan trafo tegangan, fungsi dari trafo tersebut, prinsip kerja,
jenis jenis trafo arus dan trafo tegangan, letak dari trafo,
perbedaan trafo pengukuran dan trafo daya, galat (faktor error) dan
burden trafo, tingkat kejenuhan trafo dan lain-lain. Hal ini
penting untuk diketahui dikarenakan peralatan ini memiliki peran
yang sangat besar dalam dunia kelistrikan apalagi peralatan ini
sangat diperlukan di gardu induk untuk dapat memonitor sekaligus
membantu kinerja dari relai. Untuk mahasiswa teknik elektro yang
fokus pada sistem tenaga, makalah ini sangat bermanfaat untuk
menambah ilmu pengetahuan tentang macam macam trafo. Dan dapat
dijadikan referensi untuk lebih mengenal trafo arus dan trafo
tegangan.
1.2 Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai
berikut : Memahami pengertian dari trafo pengukuran Mengetahui
komponen komponen trafo Mengetahui prinsip kerja trafo pengukuran
Mengerti tentang jenis jenis trafo pengukuran Memahami galat dan
burden trafo Mengetahui faktor pertimbangan dalam pemilihan trafo
pengukuran
BAB IIPEMBAHASAN
Transformator atau yang lebih dikenal dengan nama trafo sangat
penting dalam sistem kelistrikan. Fungsi dari trafo adalah
mentransformasikan tegangan listrik dengan tegangan lain. Maksudnya
trafo dapat mengubah tegangan listrik menjadi tegangan rendah atau
tegangan tinggi. Jenis jenis trafo terdiri dari 2 macam yaitu trafo
daya dan trafo pengukuran. Dalam makalah ini akan menjelaskan trafo
pengukuran yang terdiri dari 2 macam yaitu current transformer
(trafo arus) dan potensial transformer (trafo tegangan) sebagai
berikut :
2.1 Current Transformer2.1.1 Pengertian Current Transformer
(trafo arus) Trafo arus atau current transformer adalahtrafo satu
fasa yang berfungsi untuk mentransformasikan arus kuat pada
jaringan kesuatu nilai arus lemah supaya dapat diukur dengan
amperemeter dan dimanfaatkan sebagai besaran sensor pada relai
proteksi. Pengukuran arus pada jaringan tegangan tinggi tidak dapat
dilakukan seperti mengukur pada jaringan tegangan rendah.
Dikarenakan dapat membahayakan operator dan sulit mengukur secara
langsung dengan menggunakan amperemeter karena memilii batas
kemampuan.. Pada sistem tenaga listrik ditemukan juga relai-realai
proteksi yang mengontrol kinerja sistem tenaga listrik. Relai relai
tersebut juga membutuhkan besara sensor berupa arus lemah. Sehingga
dibutuhkan peran trafo arus untuk mentransformasikan arus kuat
pasda suatu jaringan ke suatu nilai arus lemah supaya dapat diukur
amperemeter dan dapat dimanfaatkan sebagai besaran sensor pada
relai proteksi. Contoh dari trafo arus dapat dilihat pada gambar
2.1.
2.1.a 2.1.b 2.1.c
Gambar 2.1 .a) Trafo arus tegangan tinggi. b) Trafo arus
tegangan menengah. c) Trafo arus tegangan rendah
2.1.2 Fungsi Current Transformer ( Trafo Arus) Trafo arus
digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan bahkan ribuan
ampere dan arus yang mengalir dalam jaringan tegangan tinggi.
Pengukuran langsung dengan amperemeter dapat dilakukan juga pada
jaringan tegangan rendah dengan arus dibawah 5 A. Pada jaringan
tegangan tinggi pengukuran tidak dapat dilakukan secara langsung
karena dapat membahayakan operator. Pengukuran secara langsung pada
jaringan tegangan tinggi juga dapat membahayakan ammeter
dikarenakan isolasi ammeter tidak dirancang untuk memikul tegangan
tinggi. Jika arus yang hendak diukur mengalir pada jaringan
tegangan rendah dan besar arus melebihi 5 A, maka pengukuran tidak
dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan ammeter
dikarenakan batas kemampuan ammeter hanya mengukur arus di bawah 5
A. Selain digunakan untuk pengukuran arus, trafo arus dibutuhkan
untuk pengukuran daya dan energi, untuk keperluan telemeter dan
relai proteksi. Kumparan primer trafo arus dihubungkan seri dengan
jaringan atau peralatan yang diukur arusnya, sedangkan kumparan
skunder dihubungkan dengan meter atau relai proteksi seperti pada
gambar 2.2. Pada umumnya peralatan ukur dan relai membutuhkan arus
sekitar 1 A sampai dengan 5 A. Saat terjadi hubung singkat, trafo
arus harus menahan arus hubung singkat pada batas waktu tertentu.
Rentang kerja trafo arus yang digunakan untuk pengukuran biasanya
0,05 sampai 1,2 kali arus yang akan diukur. Trafo arus untuk tujuan
proteksi dirancang untuk mampu mengalirkan arus lebih sebesar 10
kali arus nominalnya.
Gambar 2.2 Letak trafo arus pada sistem single busbar
2.1.3 Prinsip Kerja Current Transformer Prinsip kerja trafo sama
dengan trafo daya satu fasa. Terdiri dari 2 bagian penting yaitu
kumparan dan inti besi. Kumparan pada trafio terdapat 2 macam yaitu
kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika pada kumparan primer
mengalir arus, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet
sebesar . Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks mutual pada inti.
Fluks mutual ini membangkitkan GGL (Gaya Gerak Listrik) pada
kumparan sekunder (). Prinsip kerja ini dapat dilihat pada gambar
2.3 beserta rangkaian ekivalennya.
Gambar 2.3 Bagian utama trafo arus dan rangkaian ekivalen trafo
arus
Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan
sekunder mengalir arus . Arus ini akan menimbulkan gaya gerak
magnet sebesar pada kumparan sekunder. Bila pada trafo tergolong
trafo ideal, sehingga berlaku persamaan
atau
Dalam praktiknya trafo arus selalu mengandung arus eksitasi atau
arus beban nol (). Arus beban nol menimbulkan fluks mutual (yan
dibutuhkan untuk membangkitkan gaya gerak listrik . Hubungan fluks
mutual dengan gaya gerak listrik adalah
Dalam perencanaan suato trafo arus ditetapkan batas tertinggi
arus kontinu yang mengalir pada belitan primer dan belitan
sekunder, masing masing disebut arus nominal primer dan arus
nomoinal sekunder. Perbandingan arus nominal dengan arus sekunder
disebut faktor rasio nominal.
2.1.4 Perbedaan Current Transformer dengan Power Transformer
Perbedaan current transformer dengan power transformer dapat
dijelaskan sebagai berikut : Jumlah belitan kumparan primer CT
sangat sedikit , tidak lebih dari lima belitan. Arus primer tidak
dipengaruhi arus beban yang terhubung ke kumparan sekunder, karena
arus primer ditentukan oleh arus pada jaringan yang diukur. Semua
beban pada kumparan sekunder dihubung seri. Terminal sekunder trafo
tidak boleh terbuka, oleh karena itu terminal kumparan sekunder
harus selalu dihubungkan dengan beban atau dihubung singkat jika
bebannya belum dihubungkan. Hal ini dikarenakan saat sisi sekunder
dilepas fluks mutual tidak tersalurkan ke sisi sekunder dan hanya
mengelilingi inti. Efeknya adalah dengan fluks mutual yang sangat
tinggi berputar di dalam inti besi,maka timbul rugi rugi inti. Rugi
rugi inti menyebabkan pada inti besi kenaikan temperature inti
besi. Akibatnya isolasi pada trafo arus akan rusak dan
mengakibatkan trafo arus rusak dan pecah.
2.1.5 Komponen-Komponen Current Transformer Untuk tipe cincin
yang terlihat pada gambar 2.4 terdiri dari 4 bagian yaitu terminal
utama, terminal sekunder, kumparan sekunder dan plat pertanahan.
Fungsi dari masing-masing bagian tersebut adalah sebagai berikut ;
Terminal Utama berfungsi sebagai penghubung trafo arus dengan
terminal arus tinggi. Untuk tipe cincin tidak memiliki kumparan
primer, hanya terdapat terminal utama sebagai pengganti kumparan
primer. Hal ini dikarenakan CT dipasang bergelantungan pada
saluran. Terminal Sekunder berfungsi untuk penghubung trafo arus
dengan alat ukur atau relai proteksi Kumparan Sekunder berfungsi
menurunkan arus sehingga sebesar 1-5 A agar dapat digunakan sebagai
pengukuran atau proteksi Plat Pertanahan berfungsi pengaman untuk
bodi trafo arus saat terjadi gangguan
1) Terminal Utama 2) Terminal Sekunder3) Kumparan sekunder4)
Plat pertanahan
Gambar 2.4 Tipe Cincin
Untuk tipe tangki yang terlihat pada gambar 2.5 komponen-
komponennya sama dengan komponen komponen CT tipe cincin. Hanya
saja memilki tambahan tambahan seperti bagian atas Trafo arus
(transformator head), peredam perlawanan pemuaian minyak (oil
resistant expansion bellows), penjepit (clamps), Inti kumparan
dengan belitan berisolasi utama (core and coil assembly with
primary winding and main insulation), inti dengan kumparan sekunder
(core with secondary windings), Tangki (tank), Tempat terminal
(terminal box)
1. Bagian atas Trafo arus (transformator head).2. Peredam
perlawanan pemuaian minyak (oil resistant expansion bellows).3.
Terminal utama (primary terminal).4. Penjepit (clamps). 5. Inti
kumparan dengan belitan berisolasi utama (core and coil assembly
with primary winding and main insulation).6. Inti dengan kumparan
sekunder (core with secondary windings).7. Tangki (tank).8. Tempat
terminal (terminal box).9. Plat untuk pentanahan (earthing plate)
Gambar 2.5 Tipe Tangki
2.1.6 Jenis Jenis Current Transformer Jenis trafo dapat dibagi
menurut jumlah dan konstruksi kumparan primer, menurut jumlah
rasio, menurut jumlah inti, menurut ketelitian, menurut pemasangan,
menurut konstruksi isolasi. Berikut ini akan dijelaskan jenis-jenis
trafo menurut pembagiannya.2.1.6.1 Menurut Jumlah dan Konstruksi
Kumparan Primer Jenis trafo arus ditinjau dari konstruksi belitan
primer terdiri dari jenis kumparan (wound type) dan jenis konduktor
tunggal. Jenis konduktor terbagi menjadi 2 jenis yaitu jenis cincin
dan jenis bar. Jenis trafo tersebut dapat diperlihatkan pada gambar
2.6. Jenis cincin tidak dilengkapi dengan kumparan primer, hanya
terdiri dari inti dan kumparan sekunder. Jenis ini dapat langsung
dirangkaikan pada kondoktor yang arusnya akan diukur, Jenis cincin
juga terbagi 2 jenis yaitu jenis bushing dan jenis terbuka. Jenis
bushing digunakan untuk mengukur arus pada konduktor yang sudah
berisolasi penuh. Seperti untuk mengukur arus keluaran trafo daya,
trafo arus dipasang pada bushing trafo daya. Dalam hal ini ,
isolasi belitan primer dengan inti trafo arus adalah isolasi dari
bushing itu sendiri, sehingga tidak dibutuhkan lagi isolasi
tambahan. Untuk jenis cincin terbuka, intinya dilengkapi dengan
isolasi untuk mengisolir belitan primer dengan inti. Trafo arus ini
digunakan untuk pengukuran arus pada konduktor telanjang, misalnya
rel daya pada panel daya. Trafo arus jenis kumparan digunakan untuk
pengukuran arus rendah, untuk burden yang besar dan pengukuran
untuk ketelitian yang sangat tinggi. Jumlah belitan primernya
bergantung pada arus primer yang diukur, biasanya di batasi lebih
daripada 5 belitan dan dirancang menghasilkan gaya gerak magnet
kira kira 1200 ampere per belitan. Penambahan jumlah belitan primer
akan mengurangi kemampuan trafo arus memikul efek termal dan gaya
dinamis yang terjadi pada kumparan ketika kumparan primer dialiri
arus hubung singkat sistem. Jenis kumparan dapat dilihat pada
gambar 2.6. Trafo arus jenis konduktor tunggal digunakan untuk
pengukuran arus besar (ribuan ampere). Konstruksinya sangat
sederhana dan kokoh sehingga trafo arus ini mampu menahan arus
hubung singkat yang besar atau bisa dikatakan bahwa trafo ini dapat
memikul efek termal dan gaya dinamis yang terjadi pada kumparannya,
ketika kumparan primer arus hubung singkat sistem. Tetapi , trafo
arus jenis kondutor tunggal dengan arus nominal primer rendah.
Hanya pada arus primer nominal 1000 A diperoleh ketelitian yang
lebih tinggi. Ketelitian trafo arus jenis konduktor tunggal dapat
juga ditinggikan dengan menambah luas penampang intinya. Akibatnya,
dibutuhkan volume isolasi yang semakin besar sehingga biaya menjadi
lebih tinggi.
Gambar 2.6 Jenis trafo arus menurut jumlah dan konstruksi
kumparan primer2.1.6.2 Menurut Jumlah Rasio Menurut jumlah rasio
trafo arus terbagi atas dua jenis yaitu trafo arus rasio tunggal
dan trafo arus rasio ganda. Untuk memperoleh trafo arus rasio
ganda, jumlah belitan kumparan primer diperbanyak.
Kumparan-kumparan itu dapat dihubungkan seri atau paralel. Trafo
arus rasio ganda dapat juga diperoleh dengan mengubah jumlah
belitan sekundernya. Trafo arus dapat digunakan untuk mengukur arus
yang besar, maka belitan primer biasanya dibagi menjadi menjadi
beberapa kelompok yang dapat dihubungkan seri atau parallel. Dengan
demikian arus primer nominal trafo arus dapat diatur. Perubahan
arus primer nominal membuat rasio arus nominal bervariasi, namun
galat tetap tidak berubah untuk setiap rasio yang dipilih, karena
ampere seri, ketahanan arus hubung singkat sangat rendah daripada
ketika belitan primer dihubungkan parallel dan ketahanan arus
hubung singkat trafo arus menjadi kurang. Rasio ganda pada trafo
arus jenis kumparan diperoleh dengan merangkai kumparan primernya..
Untuk memperoleh arus nominal primer dan arus waktu singkat yang
tinggi, konduktor primer tafo arus terbuat dari konduktor tunggal.
Pada trafo arus jenis konduktor tunggal, rasio ganda diperoleh
dengan membuat sadapan di kumparan sekundernya. Tetapi perlu
diperhatikan bahwa daya keluaran sebanding dengan kuadrat
ampere-belitan sekundernya. Jika rasio dikurangi menjadi setengah ,
maka kapasitas dayanya berkurang menjadi seperempat daripada
semula, tetapi arus termal waktu singkat tetap seperti semula Jenis
trafo menurut jumlah rasio dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Rangkaian primer untuk memperoleh rasio ganda
2.1.6.3 Menurut Jumlah Inti Berdasarkan jumlah inti, trafo arus
terbagi menjadi 2 jenis yaitu trafo arus inti tunggal dan trafo
arus inti ganda. Trafo arus inti ganda digunakan jika sistem
,membutuhkan arus pengukuran dan proteksi. Pada gambar 2.8
membperlihatkan trafo arus 2 inti , satunya diapakai untuk
pengukuran dan satunya lagi digunakan untuk proteksi. Jika terjadi
gangguan pada sisi primer suatu trafo arus, gangguan juga dirasakan
pada rangkaian sekunder trafo arus tersebut. Relai proteksi pada
rangkaian sekunder tidak membutuhkan ketelitian tingg, tetapi harus
mentransformasikan arus gangguan sehingga relai bekerja. Inti trafo
arus untuk pengukuran terbuat dari bahan yang jenuh pada arus
rendah, sehingga besar arus belitan sekunder tetap dalam batas
kemampuan ammeter sekalipun arus di belitan primer naik beberapa
puluh arus nominalnya, sehingga ammeter tidak menjadi rusak ketika
arus primer sangat besar. Sebaliknya, inti yang digunakan untuk
relai proteksi harus terbuat dari bahan yang jenuh pada arus
tinggi.\, sehingga arus sekunder tetap sebanding dengan arus primer
sekalipun arus primer naik sampai sepuluh atau lima belas kali arus
nominal primer.
Gambar 2.8 Trafo arus inti tunggal dan inti ganda
2.1.6.4 Menurut Ketelitian Suatu trafo arus yang digunakan untuk
pengukuran memiliki ciri yaitu bekerja pada kondisi normal,
ketelitian tinggi, burden rendah dan jenuh pada tegangan rendah,
kelas ketelitian dan galat rasio arus standar dapat dilihat pada
tabel 2.1. Ketelitian trafo arus yang digunakan untuk proteksi
ditentukan oleh galat komposit tertinggi yang diijinkan pada saat
batas ketelitian arus primer sama dengan yang ditetapkan kelasnya.
Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.2 dan 2.3.
Tabel 2.1 Kelas Ketelitian Trafo Arus Pada 100 % Arus
Nominal
Tabel 2.2 Batas Ketelitian Trafo Arus Proteksi
Tabel 2.3 Kelas Ketelitian Trafo Arus Untuk Relai Proteksi
2.1.6.5 Menurut Penempatannya Menurut penempatnnya, trafo arus
dibagi menjadi 2 bagian yaitu indoor dan outdoor. Dapat dilihat
pada gambar 2.9 .
a
b Gambar 2.9 a) Indoor, b) Outdoor
2.1.6.6 Menurut Konstruksi Isolasi Berdasarkan konstruksi
isolasi, CT dapat dibedakan menjadi seperti berikut : CT kering
Digunakan pada tegangan rendah, umumnya digunakan dalam ruangan
(indoor). CT Cast Resin Digunakan pada tegangan menengah, umumnya
digunakan dalam ruangan (indoor), misalnya trafo arus tipe cincin
yang digunakan pada kubikel penyulang 20 kV. CT isolasi minyak
Digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi, umumnya digunakan
di luar ruangan (outdoor) misalkan trafo arus tipe bushing yang
digunakan pada pengukuran arus penghantar tegangan 70 kV dan 150
kV. CT isolasi SF6 / Compound Digunakan pada pengukuran arus
tegangan tinggi, umumnya digunakan di luar ruangan (outdoor)
misalkan trafo arus tipe top-core. CT menurut konstruksi isolasi
dapat dilihat pada gambar 2.10 dan 2.11
Gambar 2.10 Cast resin dan Isolasi minyak
Gambar 2.11 Trafo arus isolasi SF6
2.1.7 Tingkat Isolasi Trafo Arus Trafo arus harus mampu memikul
tegangan sistem pada kondisi keadaan normal maupun ketika terjadi
tegangan lebih. Oleh karena itu , trafo harus memiliki suatu
spesifikasi yang disebut tingkat isolasi. Tingkat isolasi adalah
nilai tegangan uji frekuensi daya, tegangan uji impuls petir
1,2/50s dan tegangan uji impuls hubung buka 250/2500 s yang dapat
dipikul trafo arus tersebut. Trafo arus yang akan dipasang pada
sistem tegangan dibawah 300 KV harus memiliki spesifikasi tegangan
uji frekuensi daya pada kondisi kering dan basah dan tegangan uji
impuls petir. Trafo arus yang akan dipasang pada sistem 300 kv
harus memilki spesifikasi tegangan uji frekuensi daya pada kondisi
kering, tegangan uji impuls petir 1,2/50s dan tegangan uji impuls
hubung buka 250/2500 s pada kondisi basah. Menurut IEC 61869-1,
tingkat isolasi tarafo arus dapat dilihat pada tabel 2.4. Kekuatan
dielektrik isolasi trafo arus akan berkurang jika ditempatkan pada
lokasi yang ketinggiannya lebih dari 1000 m di atas permukaan laut.
Sehingga tingkat isolasi harus disesuaikan dengan lokasi
penempatnnya, yaitu sama dengan faktor koreksi ketinggian (
dikalikan dengan tingkat isolasi pada keadaan standar (1000 m).
Menurut IEC 61869-1 faktor koreksi ketinggian dapat dihitung dengan
rumus :
Dalam hal ini H adalah tinggi lokasi diatas permukaan laut, m =1
untuk uji frekuensi daya dan tegangan tegangan uji impuls petir dan
m=0,75 untuk tegangan uji impuls hubung buka.
Tabel 2.4 Tingkat Isolasi Trafo Arus
2.1.8 Tegangan Lutut Tegangan lutut adalah nilai efektif
tegangan pada sisi sekunder yang memberi penambahan arus eksitasi
lebih 50% daripada arus eksitasi sebelumnya, jika tegangan
bertambah 10% daripada nilai tegangan tersebut.Tegangan lutut perlu
diperhitungkan jika trafo arus digunakan untuk relai proteksi
terutama jika trafo digunakan untuk relai diferensial dan relai
jarak. Jika suatu trafo arus akan digunakan untuk relai yang
beroperasi cepat tetapi tegangan lutut tidak sebesar yang
diinginkan, maka relai akan bekerja lambat dan gagal memproteksi
sistem. Tegangan lutut lebih rendah daripada gaya gerak listrik
nominal belitan sekunder. Oleh karena itu secara pendekatan nilai
tegangan lutut sebesar 0,8 GGL nominal dapat dilihat pada gambar
2.12.Gaya gerak listrik nominal belitan skunder sama atau lebih
besar daripada gaya gerak listrik maksimum pada belitan sekunder.
Arus sekunder terjadi ketika belitan primer dialiri arus hubung
singkat tertinggi. Sehingga tegangan lutut ditetapkan dengan
persamaan :
E2k > 0,8 E2maks ( IEC 60044-6) Tegangan lutut untuk relai
diferensial berbeda dengan tegangan lutut pada relai jarak. Untuk
relai diferensial diperlukan 2 set trafo arus dan pada setiap set
terdiri dari tiga unit trafo arus. Tegangan lutut tidak perlu
diperhatikan jika karakteristik magnetisasi sama. Untuk relai jarak
harus memenuhi persyaratan sebagai berikut Ketika hubung singkat
terjadi pada ujung terjauh zona proteksi pertama , relai mengukur
impedansi hubung singkat dengan galat rasio trafo arus tidak lebih
daripada 3 5%. Inti trafo arus tidak mengalami kejenuhan ketika
belitan primer dialiri arus hubung singkat tertinggi.
Gambar 2.12 Kurva magnetisasi dari tegangan lutut
2.1.9 Galat Trafo ArusPada trafo arus ditemukan juga galat rasio
dan galat sudut. Hal ini disebabkan karena adanya arus beban nol
pada trafo arus. Arus beban nol mengakibatkan 2 hal yaitu: hal ini
menyebakan galat rasio Arus tidak satu fasa lagi dengan , hal ini
menimbulkan galat sudut Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.13 dan
2.14.
Gambar 2.13 Galat rasio
Gambar 2.14 Galat sudut
Selain mengalami galat sudut dan galat rasio, trafo arus juga
mengalami galat komposit. Hal ini desebabkan karena ketika puncak,
arus pada belitan primer melebihi kurva magnetisasi arus sesaat
pada belitan sekundernya tidak lagi berbentuk sinusoidal murni.
Keadaan ini dapat jika pada belitan primer terjadi arus hubung
singkat. Galat komposit dapat dihitung dengan persamaan
2. 1.10 Klasifikasi Trafo dan Burden Trafo Trafo arus dapat
diklasifikasikan menjadi 2 macam , yaitu trafo arus untuk
pengukuran dan trafo arus untuk proteksi. Klasifikasi trafo arus
dapat dijelaskan sebagai berikut :A. Trafo arus untuk pengukuran
Karakteristrik trafo arus untuk pengukuran adalah sebagai berikut :
Mempunyai ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya)
Cepat jenuhGambar 2.15 menunjukkan CT untuk pengukuran /
metering
Gambar 2.15 CT metering
B. Trafo arus untuk proteksi Karakteristrik trafo arus untuk
pengukuran adalah sebagai berikut : Mempunyai daerah ketelitian
yang luas Tidak cepat jenuh Gambar 2.16 menunjukkan CT untuk
proteksi.
Gambar 2.16 CT proteksi
Beban yang dihubungkan ke sekunder dikatakan sebagai burden,
dimana trafo arus dengan batasannya dapat menampung beban pada sisi
sekunder. Beban ini dinyatakan dalam ohm impedansi atau VA. Misal
burden impedansi 0,5 ohm dapat di ekspresikan juga pada 12,5 VA
dengan arus 5 A. Sebagai pengaman pada CT, khususnya di klas
proteksi perlu membatasi arus yang besar yang masuk ke CT, sesuai
standar IEC untuk membatasi arus bolak balik yang simetris adalah
5P atau 10P. Pada karakteristik utama dari CT untuk proteksi adalah
akurasi rendah (kesalahan lebih besar diijinkan bila dibandingkan
untuk pengukuran) dan kejenuhan tegangan (saturation voltage),
tinggi. Pada kejenuhan tegangan dikatakan sebagai Accuracy Limit
Factor (ALF). Dimana kenaikan arus dari arus primer pengenal, dapat
dipenuhi accuracy/ketelitian pengenal pada burden pengenal yang
dihubungkannya., ini dikatakan sebagai nilai minimum. Dapat juga
dikatakan perbandingan antara kejenuhan tegangan dan tegangan pada
arus pengenal dan burden sisi sekunder. Pertambahan nilai kejenuhan
dapat diperkirakan dengan persamaan dibawah ini:
Dimana :Sn = Burden pengenal (VA)S = Burden sesungguhnya (VA)Isn
= Arus pengenal sekunder (A)RCT = Tahanan dalam CT pada 750C
(ohm)nALF = accuracy limit factor.
Untuk melindungi peralatan ukur dari arus besar, yang
ditimbulkan karena adanya gangguan hubung singkat disisi primer,
batasan arus sekunder adalah Fs x arus pengenalnya, dimana
pengamanan peralatan metering tinggi bila FS rendah . dengan
spesifikasi faktor yang ada FS5 atau FS10, ini adalah sebagai nilai
maksimum dan hanya valid (sah) pada burden pengenalnya.Nilai
pertambahan kejenuhan diexpresikan sebagai nilai n, sebagai
berikut:
Perbedaan kejenuhan antara trafo arus untuk pengukuran dan trafo
arus untuk proteksi, adalah pada tingkat kejenuhannya yang berbeda
seperti terlihat pada gambar 2.17 dibawah. Dimana trafo arus untuk
pengukuran harus lebih cepat jenuh dibandingkan dengan trafo arus
untuk proteksi, trafo arus proteksi maupun pengukuran, saat diberi
arus primer tertentu arus exitasi di sekunder akan belok, meskipun
arus dinaikkan terus menerus, tegangan exitasi (ES) tidak mampu
lagi naik, terjadilah pembelokan dari grafik, Pembelokan grafik ini
disebut knee point (titik lutut) yang diartikan sebagai lutut
manusia bengkok (tidak lurus).
Gambar 2.17 Kurva magnetisasi CT
Burden trafo arus adalah semua impedansi yang ditemukan pada
rangkaian sekunder trafo arus. Burden dinyatakan dalam impedansi
dan faktor daya atau daya dalam satuan VA.
Burden total = Zs + Zb +Zk
Zs ,Zb , Zk adalah impedansi kumparan sekunder trafo arus,
impedansi alat ukur, relai, atau peralatan yang terhubung pada
terminal sekunder trafo arus, impedansi kabel penghubung peralatan
dengan terminal trafo arus.Macam-macam nilai resistansi kabel
penghubung ditunjukkan pada tabel 2.5.Sedangkan tabel 2.6 dan 2.7
menunjukkan nilai burden pada alat ukur dan relai. Tabel 2.5 Nilai
Resistansi Kabel Penghubung
Tabel 2.6 Burden Alat Ukur Pada 5A/50 Hz
Tabel 2.7 Burden Relai Pada Arus Nominal
2.1.11 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Trafo Arus
Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan trafo arus
adalah sebagai berikut : Standar Arus Nominal Primer Arus Nominal
Sekunder Rasio Nominal Frekuensi Nominal Galat (Error) Burden Arus
Eksitasi Arus Termal Kontinu Arus Termal Waktu Singkat Arus Dinamis
Waktu Singkat Arus Keamanan Instrumen Faktor Keselamatan Instrumen
Ketelitian Arus Primer Batas Ketelitian Jumlah Kumparan Primer dan
Sekunder Faktor Batas Ketelitian Tegangan Lutut Jenis Trafo Arus
Jumlah Inti Tingkat Isolasi Kondisi Lingkungan Instalasi Trafo Arus
2.2 Potensial Transformer 2.2.1 Pendahuluan Untuk memonitor dan
mengendalikan kinerja suatu sistem tenaga listrik, diperlukan alat
ukur, lampu indikator dan relai proteksi. Pengukuran tegangan
tinggi tidak dapat dilakukan langsung seperti halnya pengukuran
tegangan rendah, karena selain berbahaya bagi operator, adalah
sulit membuat voltmeter yang mampu mengukur langsung tegangan
tinggi. Lampu indikator dan relai proteksi juga membutuhkan
tegangan rendah. Oleh karena itu diperlukan potensial transformer
atau trafo tegangan untuk mentransformasi tegangan sistem ke suatu
tegangan rendah agar dapat diukur dengan voltmeter dan dapat
dimanfaatkan untuk keperluan lampu indikator dan relai
proteksi.
2.2.2 Pengertian Potensial Transformer Potensial transformer
atau biasa disebut trafo tegangan adalah trafo satu fasa step-down
yang mentransformasi tegangan sistem ke suatu tegangan rendah yang
besarannya sesuai untuk lampu indikator, alat ukur, relai dan alat
sinkronisasi. Bentuk fisik trafo tegangan ditunjukkan pada gambar
2.18.
(a) (b) (c) Gambar 2.18 Bentuk fisik potensial transformer
Potensial transformer pada gambar 2.18(a) adalah SF6 potensial
transformer yang digunakan pada tegangan 110 kV. Potensial
transformer pada gambar 2.18(b) adalah potensial transformer yang
digunakan pada GIS ( Gas Insulated Switchgear) di tegangan 110 kV.
Sedangkan potensial transformer pada gambar 2.18(c) adalah
potensial transformer dengan rating 110 kV yang menggunakan
pencelupan minyak ( Oil Immersion Voltage Transformer). 2.2.3
Fungsi Potensial Transformer Fungsi potensial transformer atau yang
biasa disebut trafo tegangan adalah mentransformasikan dari
tegangan tinggi ke tegangan rendah guna pengukuran atau proteksi
dan sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur /
diproteksikan dengan alat ukurnya / proteksinya. Contoh :
(150.000/V3)/(100/V3)V,(20.000/V3)/(100/V3).20.000/100V Keterangan
: 15.000/V3= E1 Merupakan Tegangan Primer 100/V3= E2 Merupakan
Tegangan Sekunder E1/E2= N1/N2 = a N1 > N2 = (N1 jumlah lilitan
primer, N2 jumlah lilitan sekunder) a = Perbandingan transformasi
merupakan nilai yang konstan
2.2.4 Prinsip Kerja Potensial Transformer Prinsip kerja trafo
tegangan tidak berbeda dengan trafo daya. Kumparan primer
dihubungkan ke jaringan tegangan tinggi yang akan diukur sehingga
arus mengalir pada kumparan primer. Arus pada kumparan primer
menimbulkan fluks magnetik pada inti trafo tegangan. Fluks tersebut
akan menginduksikan gaya gerak listrik yang rendah pada kumparan
sekunder sehingga pada terminal kumparan sekunder terdapat beda
tegangan yang sebanding dengan tegangan yang diukur. Gambar 2.19
menunjukkan prinsip kerja potensial transformer.
Gambar 2.19 Prinsip kerja potensial transformer.
Gambar 2.20 menunjukkan posisi/letak pemasangan potensial
transformer pada sistem tenaga listrik.
Gambar 2.20 Pemasangan potensial transformer pada sistem tenaga
listrik
Walaupun prinsip kerja potensial transformer / trafo tegangan
sama dengan trafo daya , masih ada beberapa karakteristik yang
membedakan trafo tegangan dengan trafo daya. Karakteristiknya
adalah sebagai berikut :a. Kapasitasnya kecil (10-150 VA), karena
bebannya hanya peralatan yang mengkonsumsi daya rendah, seperti
voltmeter, kWh-meter,wattmeter,relai jarak, sinkroskop dan lampu
indikator.b. Karena digunakan kontinu dan menjadi beban bagi sistem
yang menggunakannya, maka trafo tegangan dirancang mengkonsumsi
energi sekecil mungkin.c. Untuk mengurangi kesalahan pengukuran,
trafo tegangan dirancang sedemikian rupa agar tegangan sekunder
sebanding dan sefasa dengan tegangan primer.d. Tegangan pengenal
sekunder trafo tegangan umumnya ditetapkan 100 -230 V atau
(100-230)3 V.
2.2.5 Jenis-Jenis Potensial Transformer Ada dua jenis potensial
transformer/trafo tegangan yaitu trafo tegangan magnetik dan trafo
tegangan kapasitif. Trafo tegangan kapasitif digunakan untuk
keperluan pengukuran sekaligus dapat digunakan untuk keperluan
komunikasi (power line carrier). Berikut ini akan dijelaskan
tentang konstruksi dan karakteristik kedua jenis trafo tegangan
tersebut. 2.2.5.1 Trafo Tegangan Magnetik Komponen utama dari trafo
tegangan magnetik adalah kumparan primer, kumparan sekunder dan
inti baja silikon. Ketiga komponen tersebut dicetak dalam isolasi
padat atau bisa saja dimasukkan dalam suatu bejana berisi isolasi
cair atau gas. Dalam praktiknya, badan trafo tegangan selalu
terhubung ke tanah. Gambar 2.21 menunjukkan susunan dan hubungan
ketiga komponen tersebut.
Keterangan : E = Kumparan Eksitasi K = Kumparan kompensasi H =
Kumparan tegangan tinggi
Gambar 2.21 Trafo tegangan magnetik
Ada tiga jenis trafo tegangan magnetik, yaitu : trafo tegangan
kutub tunggal, trafo tegangan kutub ganda dan trafo tegangan tiga
fasa. Rangkaian listrik masing-masing jenis trafo tegangan tersebut
diperlihatkan pada gambar 2.22.
Gambar 2.22 Rangkaian trafo tegangan magnetik Trafo tegangan
kutub tunggal dan trafo tegangan kutub ganda digunakan untuk
pengukuran sistem tiga fasa dan digunakan untuk mencatu tegangan
kepada relai proteksi arus-tanah.Dalam hal ini, trafo tegangan
dilengkapi lagi dengan kumparan tambahan yang digunakan untuk
mendeteksi adanya arus gangguan tanah. Kumparan tambahan ini
disebut kumparan proteksi. Trafo tegangan kutub ganda digunakan
untuk pengukuran daya dan energi sistem tiga fasa. Kedua
terminalnya diisolir terhadap bumi. Dilihat dari terminal belitan
primernya, trafo tegangan kutub tunggal terdiri atas trafo tegangan
tanpa bushing (gambar 2.23a) dan trafo tegangan dengan bushing
(gambar 2.23b). Trafo tegangan dengan bushing digunakan untuk
tegangan di atas 11 kV. Gambar 2.23c menunjukkan konstruksi trafo
tegangan kutub ganda dimana kedua terminalnya diisolir terhadap
bumi.
Gambar 2.23 Konstruksi trafo tegangan kutub tunggal dan kutub
ganda Konstruksi trafo tegangan dengan kutub tunggal lebih
sederhana daripada trafo kutub ganda, karena tebal isolasi pada
trafo tegangan kutub tunggal dapat dibuat bertingkat sesuai dengan
tekanan elektrik yang dipikulnya. Sedangkan pada trafo tegangan
kutub ganda, seluruh kumparan tegangan tinggi harus diisolasi
terhadap bagian-bagian yang dikebumikan dengan tebal isolasi yang
sama, agar trafo tegangan dapat memikul tegangan pengujian penuh.
Oleh karena itu trafo tegangan kutub ganda hanya digunakan untuk
tegangan pengenal sampai 30 kV, sedangkan trafo tegangan kutub
tunggal dipergunakan untuk tegangan pengenal yang lebih tinggi.
Beberapa macam konstruksi trafo tegangan magnetik diperlihatkan
pada gambar 2.24. Pemilihan jenis konstruksi trafo tegangan
magnetik bergantung kepada nilai tegangan operasi dan tempat
instalasi. Untuk pemakaian pasangan dalam, trafo ukur tegangan
biasanya diisolasi dengan resin epoksi, dimana semua kumparan dan
kadang-kadang termasuk inti besi dicetak dalam bahan isolasi resin
padat (gambar 2.24a). Untuk operasi pasangan luar, trafo resin
epoksi masih dapat dipakai untuk tegangan pengenal yang tidak
terlalu tinggi. Untuk tegangan yang lebih tinggi dipakai trafo
kutub tunggal dengan isolasi minyak-kertas. Rancangan trafo kutub
tunggal isolasi minyak-kertas terdiri dari dua jenis, yaitu jenis
tangki logam dan jenis tabung isolasi. Pada jenis pertama, badan
aktif trafo tegangan dimasukkan dalam bejana baja. Pada bejana
dipasang bushing untuk melewatkan tegangan tinggi ke terminalnya
(gambar 2.24b). Pada jenis kedua, badan aktif trafo semua dibungkus
dengan tabung porselen (gambar 2.24c). Jenis terakhir ini biasanya
digunakan untuk tegangan yang lebih besar daripada 66 kV. Pemilihan
jenis konstruksi trafo tegangan bergantung pada susunan bahan aktif
trafo (inti dan kumparan). Dilihat dari segi pemakaian tempat,
jenis tabung isolasi adalah lebih baik karena konstruksinya lebih
kecil. Konstruksinya sangat berbeda dengan jenis tangki logam yang
harus menggunakan tabung porselen dengan diameter yang lebih
besar.
Gambar 2.24 Konstruksi badan trafo magnetik
Bentuk fisik dari Trafo Magnetik dapat dilihat pada gambar
2.25.
Keterangan :1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling.2.
Belitan Primer: vernis ganda-isolasi kawat tembaga, tahan pada suhu
tinggi.3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil resiko
resonansi besi4. Belitan Sekunder5. Isolator Keramik6. Dehydrating
Breather7. Terminal Primer8. Terminal Sekunder
Gambar 2.25 Bentuk fisik trafo magnetik 2.2.5.2 Trafo Tegangan
Kapasitif Bagian utama trafo tegangan kapasitif adalah pembagi
tegangan kapasitif C1 dan C2. Secara teknis dengan merancang nilai
kapasitansi C1 dan C2, tegangan pada kapasitor C2 dapat diperoleh
dalam orde ratusan volt (sesuai dengan kebutuhan alat ukur, relai,
atau lampu indikator), tetapi cara ini tidak ekonomis. Oleh karena
itu, kapasitansi C1 dan C2 dirancang sedemikian rupa, sehingga
tegangan pada kapasitor C2 diperoleh dalam orde puluhan kilovolt,
umumnya 5,10,15, dan 20 kV. Diantara kapasitor C2 dengan beban
diselipkan suatu trafo tegangan magnetik yang disebut dengan trafo
penengah (intermediate transformer).Terminal kapasitor C2
dihubungkan ke belitan primer trafo penengah, sehingga tegangan
primer trafo penengah sama dengan tegangan pada terminal kapasitor
C2. Tegangan primer trafor penengah (dalam orde puluhan ribu volt),
diturunkan oleh trafo penengah menjadi ratusan volt, umumnya
menjadi 100 atau 1003 volt. Ketika hubungan antara terminal
kumparan primer trafo tegangan yang dikebumikan dengan inti atau
badan trafo tegangan terbuka, kumparan primer dirancang mampu
memikul tegangan frekuensi daya sebesar 3 kVrms dalam durasi
singkat. Gambar 2.26 menunjukkan rangkaian ekuivalen trafo tegangan
kapasitif.
Keterangan : Vn = Tegangan fasa ke netral transmisi C1 =
Kapasitor tegangan tinggi C2 = Kapasitor tegangan rendah TP = Trafo
penengah (intermediate) V1 = Tegangan primer trafo penengah V2 =
Tegangan sekunder trafo penengah
Gambar 2.26 Rangkaian ekuivalen trafo tegangan kapasitif
Sedangkan gambar 2.27 menunjukkan konstruksi trafo tegangan
kapasitif.
Keterangan : 1. HV.T adalah terminal tegangan tinggi 2.
Kapasitor C1 & C2 pembagi tegangan (capacitive voltage divider)
yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh
trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah 3. L0
adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang
berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi
pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan
keluaran (vo) pada frekuensi dasar. 4. Belitan primer 5. Isolator
keramik 7. Terminal sekunder
Gambar 2.27 Konstruksi trafo tegangan kapasitif
Untuk pengukuran tegangan diatas 110 kV adalah lebih ekonomis
menggunakan trafo tegangan kapasitif daripada menggunakan trafo
tegangan magnetik, karena konstruksi isolasi tegangan kapasitif
lebih sederhana daripada trafo tegangan magnetik. Trafo tegangan
kapasitif akan lebih ekonomis lagi jika digunakan sekaligus untuk
pengiriman sinyal melalui konduktor transmisi ( power line
carrier), yaitu sinyal komunikasi data, sinyal audio dan sinyal
kendali jarak jauh (telecontrol). Trafo tegangan kapasitif
digunakan juga untuk pengukuran energi pada konsumen sendiri.
Sangat andal digunakan untuk mencatu tegangan ke relai elektronik
yang bekerja sangat cepat, terutama jika trafo tegangan kapasitif
menggunakan peredam osilasi elektronik. Jika diharuskan untuk
memilih antara trafo tegangan magnetik atau trafo tegangan
kapasitif, ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan,
diantaranya yang terpenting adalah penggunaannya, penempatan trafo
dan biaya. Tabel 2.8 memperlihatkan perbandingan trafo tegangan
magnetik dengan trafo tegangan kapasitif. Pada tabel 2.9
diperlihatkan jenis trafo yang cocok untuk beberapa keperluan.
Tabel 2.8 Perbandingan Trafo Tegangan Magnetik dengan Trafo
Tegangan KapasitifTrafo Tegangan MagnetikTrafo Tegangan
Kapasitif
Ketelitian bergantung kepada faktor transformasiKetelitian
bergantung kepada pembagi tegangan kapasitif, reaktansi, dan faktor
transformasi trafo intermediasi
Ketelitian tidak sensitif terhadap perubahan frekuensiKetelitian
sensitif terhadap perubahan frekuensi
Dapat terjadi ferroresonansi dengan sistemFerroresonansi
dilokalisasi pada rangkaian sekunder
Tidak memiliki fasilitas untuk PLCDapat digunakan untuk PLC
Memiliki respon yang baik terhadap transien jika ada gangguan
pada sistemResponsnya kurang baik terhadap transien jika ada
gangguan pada sistem
Dapat digunakan pada stasiun pembangkitDilengkapi dengan sela
proteksi
Tidak mempengaruhi ketahanan isolasi sistemAdanya kapasitansi
mempengaruhi ketahanan isolasi sistem
Tingkat tegangan pengujian rendahTingkat tegangan pengujian
lebih tinggi
Menimbulkan kenaikan tegangan tanah yang rendah ketika
dipisahkan dari sistemMenimbulkan kenaikan tegangan tanah yang
tinggi ketika dipisahkan dari sistem
Tabel 2.9 Jenis Trafo Tegangan Untuk Berbagai Keperluan Untuk
KeperluanJenis Trafo
Voltmeter,kWh-Meter, Sinkronisasi, relai jarak tanpa PLCTrafo
tegangan magnetik
Komunikasi tanpa meter dan relai1 unit trafo tegangan kapasitif
per sirkuit
Relai jarak dengan PLC1 unit trafo tegangan kapasitif per
fasa
Komunikasi dan meter1 unit trafo tegangan kapasitif dan 2 unit
trafo tegangan magnetik atau 3 unit trafo tegangan kapasitif
2.2.6 Kesalahan Ratio Potensial Transformer Hal yang harus
diperhatikan pada potensial transformer adalah burden yang
diizinkan, biasanya terdapat pada name platenya. Pembebanan yang
melebihi burden akan mengakibatkan jatuh tegangan sehingga terjadi
kesalahan pada pengukuran (metering). Burden ialah beban sekunder
dari trafo tegangan, dalam hal ini sangat terkait dengan klas
ketelitian potensial transformer. Contoh : Beban pengenal 30 VA,
dan klas 0,2 sedang untuk beban 50 VA klas 0,5 Beban pengenal 50
VA, dan klas 0,5 sedang untuk beban 100 VA klas 1,0 CVT ini
mempunyai 2 sekunder dapat dibebani 100 VA dengan klas ketelitian
masing-masing 1,0 dan 0,2 Semakin besar bebannya maka ketelitiannya
semakin turun. Pada PT dikenal 2 macam kesalahan yaitu :
A.Kesalahan perbandingan
Dimana : KPT : Perbandingan Transformasi Nominal
B.Kesalahan sudut Pergeseran sudut sisi sekunder kurang atau
lebih dari 180
VPVS
Penggunaan potensial transformer dibedakan untuk pengukuran dan
untuk sistem proteksi, seperti dijelaskan sebagai berikut: a. Untuk
pengukuran teliti untuk daerah kerja pada tegangan dari 80 % sampai
120 % dari tegangan pengenal dengan beban 25% sampai 100 % burden
pengenalnya pada faktor daya = 0,8 tertinggal. Standar kelas
ketelitian PT untuk pengukuran ialah : 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1,0 - 3,0
Untuk tegangan dari 80 % sampai 120 % dari tegangan pengenal dengan
beban 25% sampai 100 % beban pengenalnya pada faktor daya = 0,8
tertinggal. Nilai kelas ketelitian potensial transformator / trafo
tegangan untuk pengukuran dapat dilihat di tabel 2.10.
Tabel 2.10 Besar Nilai Kelas Ketelitian Potensial Transformer
Untuk Pengukuran
b. Untuk sistem proteksi relatif ketelitiannya lebih rendah,
tetapi untuk daerah kerja dari 5% sampai (120/150/190%) tegangan
pengenalnya dengan burden 25% sampai 100 % burden pengenalnya pada
faktor daya = 0,8 tertinggal.. Dan pada 2 % tegangan pengenalnya
pun kesalahan masih tertentu. Nilai kelas ketelitian potensial
transformator / trafo tegangan untuk proteksi dapat dilihat di
tabel 2.11.
Tabel 2.11 Besar Nilai Kelas Ketelitian Potensial Transformer
Untuk Proteksi
BAB IIIPENUTUP
3.1 Kesimpulan Trafo arus dan trafo tegangan adalah trafo satu
fasa yang berfungsi untuk pengukuran dan besaran sensor pada relai
proteksi. Fungsi lain dari trafo pengukuran yaitu sebagai media
komunikasi. Trafo yang dapat dimanfaatkan untuk media komunikasi
adalah trafo tegangan kapasitif. Prinsip kerja dari trafo
pengukuran sama dengan trafo daya. Jika pada kumparan primer
menagalir arus, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet
sebesar. Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks mutual pada inti.
Fluks mutual ini membangkitkan GGL (Gaya Gerak Listrik) pada
kumparan sekunder (). Trafo tegangan ada dua jenis yaitu trafo
tegangan magnetic dan trafo tegangan kapasitif. Trafo arus terbagi
beberapa macam yaitu menurut jumlah dan konstruksi kumparan primer,
jumlah rasio, jumlah inti, ketelitian pemasangan, konstruksi
isolasi. Di dalam trafo pengukuran terdapat galat atau dapat
disebut faktor kesalahan. Burden trafo arus adalah semua impedansi
yang ditemukan pada rangkaian sekunder trafo arus. Burden
dinyatakan dalam impedansi dan faktor daya atau daya dalam satuan
VA. Tegangan lutut adalah nilai efektif tegangan pada sisi sekunder
yang memberi penambahan arus eksitasi lebih 50% daripada arus
eksitasi sebelumnya, jika tegangan bertambah 10% daripada nilai
tegangan tersebut. Tingkat kejenuhan trafo arus untuk pengukuran
dan relai proteksi sangat berbeda. Untuk pengukuran trafo arus
mudah jenuh berbeda hal dengan relai proteksi, trafo arus tidak
mudah jenuh.
3.2 Saran Di dalam makalah ini terdapat banyak kekurangan
perihal trafo pengukuran. Sebagai penulis makalah ini sangat
berterima kasih bilamana ada sumber sumber lain dapat ditambahkan
kedalam makalah ini sehingga makalah ini dapat disempurnakan
DAFTAR PUSTAKA Vien,Da Minh.,2013,"CT & PT Series",CHINT
Power Transmission & Distribution,Page(s):5,7,12. Soekarto,
Ir.J.,2009,"Trafo Tegangan",SKT,D-EZD1-GIPT,PT1.PPT2,210401 PT.
PLN(PERSERO), "Pengujian CT-PT", Jasa Pendidikan dan Pelatihan
Bogor L.Tobing,Bonggas.,2012,"Peralatan Tegangan Tinggi",Edisi
Kedua, Erlangga,Jakarta.