A. IntroductionSetiap kali nilai tegangan atau arus dalam sirkuit listrik yang terlalu tinggi untuk memungkinkan koneksi langsung nyaman alat ukur atau relay, kopling dilakukan melalui transformator. Seperti 'mengukur' transformer diperlukan untuk menghasilkan skala bawah replika kuantitas masukan ke akurasi diharapkan untuk pengukuran tertentu; ini dimungkinkan oleh efisiensi tinggi dari transformator. Kinerja mengukur transformator selama dan setelah perubahan seketika besar dalam kuantitas masukan penting, bahwa jumlah ini mungkin berangkat dari gelombang sinusoidal. Penyimpangan dapat terdiri dari langkah perubahan dalam besarnya, atau komponen sementara yang bertahan untuk jangka waktu yang cukup, atau keduanya. Efek yang dihasilkan pada kinerja instrumen biasanya diabaikan, meskipun untuk presisi metering perubahan terus-menerus dalam akurasi transformator mungkin signifikan. Namun, banyak sistem perlindungan yang diperlukan untuk mengoperasikan selama periode gangguan transien dalam output dari trafo pengukuran yang mengikuti kesalahan sistem. Kesalahan dalam output transformator dapat normal menunda pengoperasian perlindungan, atau menyebabkan operasi yang tidak perlu. Fungsi transformator seperti harus, karena itu, harus diperiksa secara analitisHal ini dapat menunjukkan bahwa transformator dapat diwakili oleh rangkaian ekuivalen dari Gambar 6.1, di mana semua kuantitas disebut sisi sekunder.B. Mengukur TransformersTegangan dan arus transformator untuk tegangan primer rendah atau peringkat saat ini tidak mudah dibedakan; untuk peringkat yang lebih tinggi, perbedaan-perbedaan konstruksi yang biasa. Namun demikian perbedaan antara perangkat ini terletak terutama dalam cara mereka terhubung ke sirkuit listrik. Transformer tegangan jauh seperti transformator daya kecil, hanya berbeda dalam detail desain yang mengontrol akurasi rasio selama rentang tertentu dari output. Transformer saat memiliki gulungan primer mereka terhubung secara seri dengan sirkuit listrik, dan sebagainya juga seri dengan sistem impedansi. Tanggapan dari transformator secara radikal berbeda dalam dua mode operasiDalam modus shunt, tegangan sistem diterapkan di terminal input dari rangkaian ekuivalen dari Gambar 6.1. Diagram vektor untuk sirkuit ini ditunjukkan pada Gambar 6.2.6.2 ELECTROMAGNETIC VOLTAGE TRANSFORMERStetes tegangan yang dibuat kecil, dan kerapatan fluks normal dalam inti dirancang untuk menjadi di bawah kepadatan saturasi, agar saat menarik mungkin rendah dan impedansi menarik substansial konstan dengan variasi tegangan yang diberikan selama rentang operasi yang diinginkan termasuk beberapa derajat overvoltage. Keterbatasan ini dalam hasil desain dalam VT untuk beban yang diberikan menjadi jauh lebih besar dari transformator daya khas dari sejenis. Arus menarik, karena itu, tidak akan kecil, relatif terhadap dinilai beban, karena akan menjadi untuk transformator daya yang khas.6.2.1 ErrorsJika kesalahan adalah positif, tegangan sekunder melebihi nilai nominal. Ternyata rasio transformator tidak perlu sama dengan rasio nominal; a bergantian kompensasi yang kecil biasanya akan digunakan, sehingga kesalahan akan positif untuk beban rendah dan negatif untuk beban tinggi.6.2.2 Voltage FactorsJumlah Vf pada Tabel 6.2 merupakan batas atas tegangan operasi, dinyatakan dalam per unit dinilai tegangan. Hal ini penting untuk operasi estafet yang benar dan operasi di bawah kondisi kesalahan tidak seimbang pada digali atau impedansi sistem dibumikan, mengakibatkan kenaikan tegangan pada fase yang sehat.6.2.3 Secondary LeadsTransformator tegangan dirancang untuk menjaga akurasi ditentukan dalam output tegangan pada terminal sekunder. Untuk menjaga ini jika lead sekunder panjang diperlukan, kotak distribusi dapat dipasang dekat dengan VT untuk memasok relay dan metering beban lebih mengarah terpisah. Jika perlu, tunjangan dapat dibuat untuk ketahanan mengarah ke beban individu ketika peralatan khusus dikalibrasi.6.2.4 Protection of Voltage TransformersTransformers tegangan dapat dilindungi oleh H.R.C. sekering pada sisi primer untuk tegangan sampai 66KV. Sekering biasanya tidak memiliki kapasitas yang cukup menyela untuk digunakan dengan tegangan yang lebih tinggi. Praktek bervariasi, dan dalam beberapa kasus perlindungan pada primer dihilangkan. Sekunder dari Voltage Transformer harus selalu dilindungi oleh sekering atau pemutus sirkuit miniatur (MCB). Perangkat harus ditempatkan sebagai dekat dengan trafo mungkin. Sebuah hubungan pendek pada kabel sirkuit sekunder akan menghasilkan arus kali dinilai output dan menyebabkan pemanasan yang berlebihan. Bahkan di mana sekering utama dapat dipasang, ini biasanya akan tidak jelas sirkuit sisi sekunder pendek karena rendahnya nilai arus primer dan minimum nilai sekering praktis.6.2.5 ConstructionPembangunan transformator tegangan memperhitungkan faktor-faktor berikut:a. Output - jarang lebih dari 200-300VA. Pendinginan jarang masalahb. isolasi - dirancang untuk tingkat tegangan impuls sistem. Volume isolasi sering lebih besar dari volume berlikuc. desain mekanik - biasanya tidak diperlukan untuk menahan arus pendek sirkuit. Harus kecil agar sesuai dengan ruang yang tersedia dalam switchgearUnit tiga-fase yang umum hingga 36KV tetapi untuk tegangan tinggi unit tunggal-fase yang biasa. Transformator tegangan untuk sirkuit tegangan menengah akan memiliki jenis isolasi kering, tetapi untuk sistem tegangan tinggi tinggi dan ekstra, unit minyak tenggelam bersifat umum. Resin dikemas desain yang digunakan pada sistem hingga sd 33 kV. Gambar 6.3 menunjukkan sebuah transformator tegangan khas6.2.6 Residually Connected Voltage TransformersTiga tegangan dari sistem yang seimbang summate ke nol, tapi ini tidak begitu ketika sistem tunduk pada kesalahan bumi fase tunggal. Sisa tegangan sistem diukur dengan menghubungkan gulungan sekunder dari VT di 'rusak delta' seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.4.Output dari gulungan sekunder dihubungkan rusak delta adalah nol ketika tegangan sinusoidal seimbang diterapkan, namun dalam kondisi tidak seimbang residu tegangan sama dengan tiga kali tegangan urutan nol dari sistem akan dikembangkan.Untuk mengukur komponen ini, perlu untuk fluks urutan nol yang akan dibentuk di VT, dan untuk ini menjadi mungkin harus ada jalan untuk kembali resultan fluks dijumlahkan. VT inti harus memiliki satu atau lebih anggota badan dibatalkan menghubungkan belenggu selain tungkai membawa gulungan. Biasanya inti dibuat simetris, dengan lima anggota badan, dua yang paling luar yang dibatalkan. Atau, tiga unit fase tunggal dapat digunakan. Hal ini sama diperlukan untuk gulungan primer netral untuk dibumikan, karena tanpa bumi, urutan nol saat menarik tidak dapat mengalir.Sebuah VT harus dinilai memiliki faktor tegangan yang tepat seperti yang dijelaskan dalam Bagian 6.2.2 dan Tabel 6.3, untuk memenuhi kenaikan tegangan pada fase yang sehat selama kesalahan bumi.Transformator tegangan sering disediakan dengan gulungan sekunder dan rusak-delta terhubung 'tersier' berliku terhubung bintang-normal. Atau tegangan sisa dapat diekstraksi dengan menggunakan terhubung bintang / rusak-delta kelompok transformator tegangan tambahan energi dari gulungan sekunder dari unit utama, menyediakan trafo tegangan utama memenuhi semua persyaratan untuk menangani tegangan urutan nol seperti yang dijelaskan sebelumnya. Bantu VT juga harus cocok untuk faktor tegangan yang sesuai. Perlu dicatat bahwa harmonik ketiga dalam gelombang tegangan primer, yang dari nol urutan, summate di delta patah-berliku.6.2.7 Transient Performancekesalahan transient menyebabkan beberapa kesulitan dalam penggunaan transformator tegangan konvensional meskipun beberapa memang terjadi. Kesalahan umumnya terbatas pada periode waktu yang singkat setelah aplikasi tiba-tiba atau penghapusan tegangan dari primer VT. Jika tegangan tiba-tiba diterapkan, sebuah transient lonjakan akan terjadi, seperti transformator daya. Efeknya akan, bagaimanapun, kurang parah daripada untuk transformator daya karena kepadatan fluks yang lebih rendah yang VT dirancang. Jika VT yang dinilai memiliki faktor tegangan yang cukup tinggi, efek lonjakan kecil akan terjadi. Sebuah kesalahan akan muncul dalam beberapa siklus pertama dari arus keluaran sebanding dengan transien arus masuk yang terjadi.Ketika pasokan ke transformator tegangan terganggu, fluks inti tidak akan mudah runtuh; gulungan sekunder akan cenderung mempertahankan kekuatan magnetising untuk mempertahankan fluks ini, dan akan beredar arus melalui beban yang akan membusuk lebih atau kurang secara eksponensial, mungkin dengan osilasi audio frekuensi ditumpangkan karena kapasitansi dari berliku. Mengingat bahwa kuantitas menarik, dinyatakan dalam ampere-bergantian, dapat melebihi beban, arus transient mungkin signifikan.6.2.8 Cascade Voltage TransformersKapasitor VT (bagian 6.3) dikembangkan karena tingginya biaya transformator tegangan elektromagnetik konvensional tetapi, seperti yang ditunjukkan dalam Bagian 6.3.2, frekuensi dan tanggapan transien kurang memuaskan daripada transformer tegangan ortodoks. Solusi lain untuk masalah ini adalah kaskade VT (Gambar 6.5).Jenis konvensional VT memiliki primer tunggal berkelok-kelok, isolasi yang menyajikan masalah besar untuk tegangan di atas sekitar 132kV. Kaskade VT menghindari kesulitan-kesulitan ini dengan memecah tegangan utama dalam beberapa tahap yang berbeda dan terpisah.transformer, gulungan utama yang dihubungkan secara seri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.5. Setiap inti magnetik memiliki gulungan primer (P) pada dua sisi yang berlawanan.Gulungan sekunder (S) terdiri dari satu berkelok-kelok pada tahap terakhir saja. Gulungan Coupling (C) yang terhubung berpasangan antara tahap, memberikan impedansi sirkuit rendah untuk transfer beban ampere-ternyata antara tahap dan memastikan bahwa tegangan frekuensi daya merata selama beberapa primer windings.

6.3 CAPACITOR VOLTAGE TRANSFORMERSUkuran transformator tegangan elektromagnetik untuk tegangan tinggi sebagian besar sebanding dengan tegangan; biaya cenderung meningkat pada tingkat yang tidak proporsional. Tegangan kapasitor transformator (CVT) sering lebih ekonomisPerangkat ini pada dasarnya adalah kapasitansi potensi pembagi. Seperti dengan resistensi-jenis pembagi potensial, tegangan output serius dipengaruhi oleh beban pada penyadapan titik. Kapasitansi pembagi berbeda dalam bahwa sumber impedansi ekuivalen adalah kapasitif dan karena itu dapat dikompensasi oleh reaktor dihubungkan secara seri dengan penyadapan titik. Dengan reaktor ideal, pengaturan tersebut akan memiliki regulasi dan bisa memasok setiap nilai output.Reaktor A memiliki beberapa perlawanan, yang membatasi output yang dapat diperoleh. Untuk tegangan output sekunder 110V, kapasitor harus sangat besar untuk memberikan output yang berguna sambil menjaga kesalahan dalam batas biasa. Solusinya adalah dengan menggunakan tegangan sekunder yang tinggi dan selanjutnya mengubah output ke nilai normal menggunakan transformator elektromagnetik relatif murah. Tahap berturut-turut alasan ini ditunjukkan pada Gambar 6.6.Ada banyak variasi rangkaian dasar ini. Induktansi L mungkin unit terpisah atau dapat dimasukkan dalam bentuk reaktansi kebocoran di trafo T. Kapasitor C1 dan C2 tidak dapat mudah dilakukan untuk menutup toleransi, sehingga tappings disediakan untuk penyesuaian rasio, baik pada transformator T, atau pada auto-transformator terpisah di sirkuit sekunder. Penyesuaian tuning induktansi L juga diperlukan; ini dapat dilakukan dengan tappings, induktor mengetuk terpisah di sirkuit sekunder, oleh penyesuaian kesenjangan dalam inti besi, atau dengan shunting dengan kapasitansi variabel. Sebuah rangkaian ekivalen disederhanakan ditunjukkan pada Gambar 6.7Ini akan terlihat bahwa perbedaan mendasar antara Gambar 6.7 dan Gambar 6.1 adalah adanya C dan L. Pada frekuensi normal ketika C dan L dalam resonansi dan karena itu membatalkan, sirkuit berperilaku dalam cara yang mirip dengan VT konvensional. Pada frekuensi lain, bagaimanapun, komponen reaktif ada yang memodifikasi kesalahan.Standar umumnya memerlukan CVT yang digunakan untuk perlindungan untuk memenuhi persyaratan akurasi Tabel 6.2 dalam rentang frekuensi 97-103% dari nominal. Rentang frekuensi yang sesuai pengukuran CVT adalah jauh lebih sedikit, 99% -101%, seperti pengurangan akurasi penyimpangan frekuensi di luar kisaran ini adalah kurang penting dibandingkan untuk aplikasi perlindungan.6.3.1 Voltage Protection of Auxiliary CapacitorJika impedansi beban CVT yang menjadi pendek hubung, kenaikan tegangan reaktor akan dibatasi hanya oleh kerugian reaktor dan kemungkinan saturasi, yaitu, untuk Q x E2 mana E2 adalah tegangan titik tanpa beban menekan dan Q adalah faktor amplifikasi sirkuit resonan. Nilai ini akan menjadi berlebihan dan karena itu dibatasi oleh celah percikan terhubung di kapasitor tambahan. Tegangan pada kapasitor tambahan lebih tinggi pada nilai output penuh dari tanpa beban, dan kapasitor berperingkat untuk layanan terus menerus pada nilai mengangkat ini. Percikan kesenjangan akan ditetapkan ke flash lebih sekitar dua kali tegangan beban penuh.Pengaruh celah busi adalah untuk membatasi arus sirkuit pendek yang VT akan memberikan perlindungan dan sekering dari sirkuit sekunder harus hati-hati dirancang dengan titik ini dalam pikiran. Fasilitas biasanya disediakan untuk bumi penyadapan titik, baik secara manual atau secara otomatis, sebelum membuat penyesuaian tappings atau koneksi.6.4 CURRENT TRANSFORMERSGulungan primer dari transformator arus dihubungkan secara seri dengan sirkuit listrik dan impedansi diabaikan dibandingkan dengan sirkuit listrik. Sistem listrik impedansi mengatur arus yang melalui gulungan primer dari transformator arus. Kondisi ini dapat direpresentasikan dengan memasukkan impedansi beban, disebut melalui rasio belitan, dalam koneksi input Gambar 6.1.Pendekatan ini dikembangkan pada Gambar 6.9, mengambil contoh numerik dari 300 / 5A CT diterapkan pada sistem tenaga 11kV. Sistem ini dianggap membawa arus (300A) dan CT adalah makan beban dari 10VA.Sebuah studi dari rangkaian ekuivalen akhir Gambar 6.9 (c), memperhatikan nilai-nilai komponen yang khas, akan mengungkapkan semua properti dari transformator arus. Ini akan terlihat bahwa:a. arus sekunder tidak akan terpengaruh oleh perubahan impedansi beban pada rentang yang cukupb. sirkuit sekunder tidak boleh terganggu sementara gulungan primer adalah energi. E.m.f. sekunder induksi dalam keadaan ini akan cukup tinggi untuk menyajikan bahaya bagi kehidupan dan isolasic. kesalahan sudut rasio dan fase dapat dihitung dengan mudah jika karakteristik magnetising dan impedansi beban diketahui6.4.1 ErrorsDiagram vektor umum (Gambar 6.2) dapat disederhanakan dengan kelalaian rincian yang tidak menarik dalam pengukuran saat ini; lihat Gambar 6.10. Kesalahan muncul karena shunting beban dengan impedansi menarik. Ini menggunakan sebagian kecil dari arus masukan untuk menarik inti, mengurangi jumlah diteruskan ke beban. Jadi Apakah = Ip - Ie, di mana Ie tergantung pada Ze, impedansi menarik dan emf sekunder Es, yang diberikan oleh persamaan Es = Apakah (Zs + Zb), di mana:Zs = diri impedansi gulungan sekunder, yang secara umum dapat diambil sebagai komponen resistif Rs hanyaZb = impedansi dari beban6.4.1.1 sekarang atau Rasio KesalahanIni adalah perbedaan besar antara Ip dan Is dan sama dengan Ir, komponen Ie yang dalam fase dengan Is.6.4.1.2 Tahap KesalahanIni diwakili oleh Iq, komponen Ie di quadrature dengan Is dan hasil dalam kesalahan fase. Nilai-nilai kesalahan dan fase error saat tergantung pada perpindahan fase antara Is dan Ie, tapi tidak error saat atau fase dapat melebihi kesalahan vectorial Ie. Ini akan terlihat bahwa dengan beban cukup induktif, sehingga Is dan Ie sekitar dalam fase, akan ada sedikit kesalahan fase dan komponen menarik akan menghasilkan hampir seluruhnya kesalahan rasio.Penurunan gulungan sekunder oleh satu atau dua putaran sering digunakan untuk mengkompensasi hal ini. Misalnya, di CT yang sesuai dengan Gambar 6.9, kesalahan terburuk karena penggunaan beban induktif dinilai nilai akan menjadi sekitar 1,2%. Jika ternyata rasio nominal adalah 2: 120, penghapusan satu putaran sekunder akan meningkatkan output dengan0,83% meninggalkan kesalahan saat secara keseluruhan sebagai -0,37%.Untuk beban nilai yang lebih rendah atau faktor daya beban yang berbeda, kesalahan akan berubah dalam arah positif maksimum + 0,7% pada nol beban; reaktansi kebocoran gulungan sekunder diasumsikan diabaikan. Tidak ada koreksi yang sesuai dapat dibuat untuk kesalahan fase, tetapi perlu dicatat bahwa kesalahan fase kecil untuk beban cukup reaktif.6.4.5 Pengaturan CT WindingSejumlah CT berliku pengaturan yang digunakan. Ini dijelaskan dalam bagian berikut.

6.4.5.1 Luka jenis utamaJenis CT memiliki gulungan konvensional dibentuk dari kawat tembaga luka putaran inti. Hal ini digunakan untuk transformator saat tambahan dan bagi banyak transformer rasio rendah atau sedang saat ini digunakan dalam switchgear hingga Peringkat 11kV.6.4.5.2 Bushing atau bar jenis utama

Banyak transformer saat memiliki inti berbentuk cincin, kadang-kadang dibangun dari stamping annular, tetapi sering terdiri dari panjang tunggal strip erat luka untuk membentuk dekat-berubah spiral. Didistribusikan gulungan sekunder bentuk toroida yang harus menempati seluruh perimeter inti, celah kecil yang tersisa antara awal dan akhir lead untuk isolasi.Transformer saat seperti biasanya memiliki konsentris ditempatkan konduktor utama tunggal, kadang-kadang secara permanen dibangun ke dalam CT dan disediakan dengan isolasi primer diperlukan. Dalam kasus lain, bushing dari pemutus sirkuit atau transformator daya yang digunakan untuk tujuan ini. Pada peringkat arus primer rendah mungkin sulit untuk mendapatkan hasil yang cukup pada akurasi yang diinginkan. Hal ini karena bagian inti besar diperlukan untuk menyediakan cukup fluks untuk menginduksi ggl sekunder dalam jumlah kecil bergantian, dan karena menarik ampere-turns membentuk sebagian besar dari primer ampere-ternyata tersedia. Efeknya terutama diucapkan ketika diameter inti telah dibuat besar sehingga cocok lebih bushing EHV besar.