BAB VI. TRAFO UKUR (INSTRUMENT TRANSFORMER)

Transformator (Trafo)

Trafo adalah peralatan listrik untuk mentransformasikan

daya listrik (menaikkan/ menurunkan tegangan atau

arus listrik) dengan frekuensi tetap.

Prinsip kerja trafo adalah berdasarkan induksi mutual

antara 2 buah rangkaian (induktif) yang terhubung

secara magnetik, sesuai dengan hukum Farraday, yaitu :

dengan : = tegangan induksi

= mutual indutansi

= perubahan arus terhadap waktu

Trafo ideal :

maka

dengan :

= tegangan sisi primer dan tegangan sisi sekunder,

= emf disisi primer dan emf disisi sekunder = jumlah belitan primer dan sekunder

= perbandingan transformasi

= mutual fluks

Bila :

N2 > N1 atau V2 > V1 atau k > 1

→ step-up transformer

N2 < N1 atau V2 < V1 atau k < 1

→ step-down transformer

Trafo Ukur (Instrument Transformer)

Pada alat ukur besaran DC, untuk memperbesar batas ukurnyadapat digunakan tahanan seri atau tahanan shunt. Penggunaantahanan seri atau tahanan shunt untuk memperbesar batas ukurbesaran AC mempunyai banyak kelemahan, sehinggadigunakan trafo ukur (instrument transformer).Penggunaan trafo ukur ini disamping untuk pengukuran jugauntuk keperluan sistem proteksi dan sistem kontrol.

Jenis trafo ukur :Trafo Arus atau Current Transformer (CT).Trafo Tegangan atau Potential Transformer (PT) atau Voltage

Transformer (VT)

Fungsi Trafo Ukur (Instrument Transformer ) :

1. Mengubah arus atau tegangan besar/ tinggi, menjadi arus atau tegangan yang lebih rendah sehingga mudah digunakan untuk dilakukan pengukuran dan keperluan proteksi.

2. Sebagai isolasi rangkaian pengukuran/ rangkaian proteksi dari jaringan daya atau tegangan tinggi sistem.

3. Mempermudah pemeliharaan alat ukur dan menekan biaya dengan standarisasi CT & PT.

Beberapa istilah :

Nominal Transformation Ratio (kn)

Actual Transformation Ratio (k)

Burden adalah rating beban pada terminal sekunder trafo ukur yang dinyatakan dalam VA atau Ω pada rated tegangan sekunder, dimana kesalahan pengukuran yang mungkin timbul masih dalam batas-batas ketelitiannya.

Trafo Arus (Current Transformer/ CT)

Pada trafo arus (ideal), berlaku :

• Persamaan ini memberikan transformasi arus dalam

kesebandingan antara jumlah belitan primer dengan

belitan sekunder.

• Sebuah trafo arus idealnya adalah trafo yang yang sisi sekundernya dihubung singkat, dimana tegangan terminal sekundernya adalah nol dan arus magnetisasinya diabaikan.

Rangkaian ekivalen

Konstruksi CT

Trafo arus dengan 2 arus pengenal primer

Rangkaian paralel : 1000 / 5 A dan rangkaian seri : 500 / 5 A atau : 1000 / 1 A 500 / 1 A

Sekunder CT di tap dengan rasio 500 -1000 / 5 A

Primer dan Sekunder CT di tap dengan Rasio 500 - 1000 - 2000 / 5 A

Multi ratio :

Trafo Arus Dengan Rasio lebih dari 1 (Satu).

Contoh : Rasio 1000/ 1 - 1 - 1 - 1 A• Primer P1 - P2

• Sekunder ke 1 1S1 - 1S2 untuk relai arus lebih &

pengukuran (dgn ACT)

• Sekunder ke 2 2S1 - 2S2 untuk relai differensial

& REF

• Sekunder ke 3 3S1 - 3S2 untuk check zone buspro

• Sekunder ke 4 4S1 - 4S2 untuk zone protection buspro

Masing-masing rasio mempunyai klas, kapasitas sama

atau berbeda sesuai kebutuhan.

Rating CT

• Rating Beban

Rating dari beban dimana akurasi masih bisa dicapai, dinyatakan dalam VA (2.5 , 5 , 7.5 , 10 , 15 , 30 VA)

• Rating Arus Kontinyu

Nilai arus yang diijinkan mengalir secara kontinu di sisi primer dengan sekunder dibebani nominal tanpa menimbulkan kenaikan temperatur yang melampaui batas yang dispesifikasi. Standar arus lebih kontinyu di dalam IEC 185-1987 adalah 120%, 150%, 200 %.

• Rating Arus Sesaat.

Nilai rms arus primer yang dapat ditahan oleh trafo arus selama 1detik pada kondisi sekunder dihubung singkat, tanpa menimbulkan kerusakan (Ithermal)

• Rating Arus Sekunder

Umumnya bernilai 1 , 2 atau 5 Amp• Rating Arus Dinamik(Idyn)

Nilai maksimum arus primer yang dapat ditahan

oleh trafo arus tanpa menimbulkan kerusakan listrik/

mekanik pada kondisi sekunder dihubung singkat. Nilai Idyn pada IEC 185-1987 umumnya 2.5 kali

Ithermal

Kesalahan CT• Kesalahan rasio CT

Kesalahan besaran arus karena perbedaan rasio name plate dengan rasio sebenarnya dan dinyatakan dalam

% = 100 ( Kn Is - Ip ) / Ip• Kesalahan phasa

Akibat pergeseran phasa antara arus sisi primer dengan arus sisi sekunder

• Komposit Error

εc = 100/ Ip √ 100/T ∫ (K n is – ip)2 dt

is dan ip merupakan nilai arus sesaat sisi

sekunder dan sisi primer.

Kelas CT Menyatakan prosentase (%) kesalahan pengukuran transformator arus pada rating arus atau pada rating limit akurasinya

Kelas CT untuk Alat Ukur

Accuracy Limit Factor (ALF)

Disebut juga faktor kejenuhan inti. Perbandingan dari I alir primer : I rated Nilai dimana akurasi CT masih bisa dicapai.

Contoh :

Transformator arus 200/1 A dengan ALF 5, maka I alir primer batas akurasi < 5 x 200 A = 1000 A

Kelas CT Proteksi (Kelas P)

contoh : 15VA 10 P 20

15 VA menyatakan rated beban CT

10 P = kelas proteksi , kesalahan 10 % pada

rated batas akurasi.

20 = accuracy limit factor, batas akurasi CT

sampai dengan 20 kali arus rated

Trafo Tegangan atau Potential Transformer ( PT )

Fungsi Trafo Tegangan.

1. Memperkecil besaran tegangan pada sistem tenaga listrik menjadi besaran tegangan untuk sistem pengukuran.

2. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.

3. Memungkinkan standar arus pengenal pada sisi sekunder

Rangkaian ekivalen PT

Im = arus eksitasi/magnetisasi

Ie = arus karena rugi besi

Prinsip Kerja PT

dengan : = perbandingan transformasi

= jumlah belitan primer = jumlah belitan sekunder

= tegangan primer = tegangan sekunder

Kelas PT untuk Alat Ukur

Kelas PT untuk Proteksi

Klasifikasi PT

PT dibedakan menurut kontruksinya :

1. PT Induktif yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder, dan belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder melalui inti besi (core)

2. PT Kapasitif (Capasitor Voltage Transformer/CVT), terdiri dari rangkaian kapasitor seri dengan belitan primer. Kapasitor berfungsi mengurangi tegangan tinggi ke tegangan menengah yang dipergunakan untuk menginduksikan tegangan dari belitan primer ke belitan sekunder.

PT jenis kapasitor (CVT)

• Pembagi tegangan berupa capasitor.

• Tegangan out put dipengaruhi oleh pembebanan pada tap

sekunder. Dapat dikompensasi oleh reaktor L yang dihubung seri dengan tapping output.

• Untuk adjusment rasio maka dipakai transformator.

• Untuk tuning dapat dilakukan pengaturan nilai L