5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 1/43
PT PLN (Persero) P3B SUMATERA
PEDOMAN OPERASI DAN PEMELIHARAAN
(O&M)
TRAFO ARUS - PT
No. Dokumen :
Berlaku Efektif : 01 Agustus 2009
BAB 5
PEMELIHARAAN TRAFO ARUS (CT) DAN TRAFO TEGANGAN (PT)
5.1 PEMELIHARAAN TRAFO ARUS
5.1.1 DEFENISI DAN FUNGSI
Sistem pengukuran besaran listrik pada jaringan tenaga listrik yang berkapasitas besar, harus menggunakan trafo pengukuran, yaitu trafo arus
(current transformer) untuk besaran arus dan trafo tegangan (potential transformer) untuk besaran tegangan dan merubahnya menjadi besaran
pengukuran (sekunder). Dengan besaran sekunder ini, maka peralatan ukur (meter dan proteksi) dapat dirancang lebih fleksibel, sehingga hasil
pengukurannya lebih akurat dan presisi.
Trafo arus adalah trafo yang dirancang khusus untuk fungsi pengukuran arus pada rangkaian primer dan mengkonversinya menjadi besaran
sekunder.
Fungsi trafo arus (CT)
Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan sistem metering dan proteksi.
Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.
Standarisasi besaran sekunder, yaitu 1 A, 2 A dan 5 A.
5.1.2 PRINSIP KERJA TRAFO ARUS
Prinsip Kerja
Prinsip kerja trafo arus adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Rangkaian pada Trafo Arus
Untuk trafo yang dihubung singkat:
Untuk trafo pada kondisi tidak berbeban:
Dimana:
,
sehingga ,
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 2/43
jumlah lilitan primer, dan
jumlah lilitan sekunder.
Adapun rangkaian ekivalen trafo arus adalah sebagai berikut :
Gambar 2. Rangkaian Ekivalen
Tegangan induksi pada sisi sekunder adalah
Volt
Tegangan jepit rangkaian sekunder adalah
Volt
Volt
Dalam aplikasinya harus dipenuhi
Dimana:
= kerapatan fluksi (tesla),
= luas penampang (m),
= frekuensi (Hz),
= jumlah lilitan sekunder,
= tegangan sisi primer,
= tegangan sisi sekunder,
= impedansi/tahanan beban trafo arus,
= impedansi/tahanan kawat dari terminasi CT ke instrumen, dan
= impedansi/tahanan internal instrumen, misalnya relai proteksi atau peralatan meter.
Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus (CT)
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 3/43
Gambar 3. Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus
3. APLIKASI TRAFO ARUS
Berdasarkan penggunaan, trafo arus dikelompokkan menjadi dua kelompok dasar, yaitu; trafo arus metering dan trafo arus proteksi.
1. Trafo arus metering
Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) antara 5% - 120% arus nominalnya, tergantung
dari kelas dan tingkat kejenuhan. Tingkat kejenuhan trafo arus metering relatif lebih rendah dibandingkan trafo arus proteksi.
Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter, VARh-meter, Energi meter dan cos j meter.
2. Trafo Arus Proteksi
Trafo arus proteksi memiliki ketelitian tinggi sampai arus yang besar yaitu pada saat terjadi gangguan, dimana arus yang mengalir mencapai
beberapa kali dari arus pengenalnya dan trafo arus proteksi mempunyai tingkat kejenuhan cukup tinggi.
Penggunaan trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan GFR), relai beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.
Perbedaan mendasar trafo arus pengukuran dan proteksi adalah pada titik saturasinya seperti pada kurva saturasi dibawah (Gambar 4).
Gambar 4. Kurva kejenuhan CT untuk Metering dan Proteksi
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 4/43
Trafo arus untuk metering dirancang supaya lebih cepat jenuh dibandingkan trafo arus proteksi sehingga konstruksinya mempunyai luas penampang inti yang
lebih kecil (Gambar 5).
Gambar 5. Luas Penampang Inti Trafo Arus
3. KLASIFIKASI TRAFO ARUS
1. Trafo arus berdasarkan konstruksi belitan primer
Berdasarkan konstruksi belitan primer trafo arus terbagi menjadi dua seperti pada Gambar 6 dan Gambar 7 berikut.
1. Sisi primer batang (bar primary) dan
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 5/43
Gambar 6. Bar Primary
2. Sisi primer lilitan (wound primary).
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 6/43
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 7/43
Gambar 7. Wound Primary
2. Trafo arus berdasarkan kontruksi jenis inti
Berdasarkan konstruksi jenis inti, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok:
1. Trafo arus dengan inti besi
Trafo arus dengan inti besi adalah trafo arus yang umum digunakan, pada arus yang kecil (jauh dibawah nilai nominal) terdapat
kecenderungan kesalahan dan pada arus yang besar (beberapa kali nilai nominal) trafo arus akan mengalami saturasi.
2. Trafo arus dengan inti bukan besi
Trafo arus dengan inti bukan besi tidak memiliki saturasi dan rugi histerisis, transformasi dari besaran primer ke besaran sekunder adalah linier
di seluruh jangkauan pengukuran, contohnya adalah koil rogowski (rogowski coil ).
3. Trafo arus berdasarkan jenis isolasi
Berdasarkan jenis isolasinya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok:
1. Trafo arus isolasi minyak
Trafo arus isolasi minyak banyak digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi, umumnya digunakan pada pasangan di luar ruangan
(outdoor) misalkan trafo arus tipe bushing yang digunakan pada pengukuran arus penghantar tegangan 70 kV dan 150 kV.
2. Trafo arus kering
Trafo arus kering biasanya digunakan pada tegangan menengah, umumnya digunakan pada pasangan dalam ruangan (indoor) misalnya
trafo arus cast resin, trafo arus tipe cincin yang digunakan pada kubikel penyulang 20 kV.
4. Trafo arus berdasarkan pemasangan
Berdasarkan lokasi pemasangannya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:
1. Trafo arus pemasangan luar ruangan (outdoor)
Trafo arus pemasangan luar ruangan memiliki konstruksi fisik yang kokoh, isolasi yang baik, biasanya menggunakan isolasi minyak untuk
rangkaian elektrik internal dan bahan keramik/porcelain untuk isolator eksternal.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 8/43
Gambar 8. Trafo Arus Pemasangan Luar Ruangan
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 9/43
2. Trafo arus pemasangan dalam ruangan (indoor)
Trafo arus pemasangan dalam ruangan biasanya memiliki ukuran yang lebih kecil dari pada trafo arus pemasangan luar ruangan,
menggunakan isolator dari bahan resin.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 10/43
Gambar 9. Trafo Arus Pemasangan Dalam Ruangan
1. Trafo arus berdasarkan rasio transformasi
1. Rasio tunggal (single ratio)
Contoh rasio trafo arus:
150 300 / 5 A, 150 300 / 5 5 A
400 800 1600 / 5 A, 400 800 1600 / 5 5 5 A.
Gambar 10. Trafo Arus Rasio Tunggal 150 300 / 5 5 A
2. Rasio ganda (double ratio)
Contoh rasio trafo arus:
150 300 / 5 A dan 1000 2000 / 5 A,
800 1600 / 5 A dan 1000 2000 / 5 A.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 11/43
Gambar 11. Trafo Arus Rasio Ganda 800-1600 / 5-5-5 A dan 1000-2000 / 5 A
5.1.4.6 Trafo arus berdasarkan jumlah inti pada sekunder
a. Trafo arus dengan inti tunggal (single core)
Contoh: 150 300 / 5 A, 200 400 / 5 A, atau 300 600 / 1 A.
b. Trafo arus dengan inti banyak (multi core)
Trafo arus dengan inti banyak dirancang untuk berbagai keperluan yang mempunyai sifat pengunaan yang berbeda dan untuk menghemat
tempat.
Contoh:
Trafo arus 2 (dua) inti 150 300 / 5 5 A (Gambar 10).
Penandaan primer: P1-P2
Penandaan sekunder inti ke-1: 1S1-1S2 (untuk metering)
Penandaan sekunder inti ke-2: 2S1-2S2 (untuk proteksi)
Gambar 12. Trafo Arus dengan 2 Inti
Trafo arus 4 (empat) inti 800 1600 / 5 5 5 5 A
(Gambar 13).
Penandaan primer: P1-P2
Penandaan sekunder inti ke-1: 1S1-1S2 (untuk metering)
Penandaan sekunder inti ke-2: 2S1-2S2 (untuk relai arus lebih)
Penandaan sekunder inti ke-3: 3S1-3S2 (untuk relai jarak)
Penandaan sekunder inti ke-4: 4S1-4S2 (untuk proteksi rel)
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 12/43
Trafo arus 4 (empat) inti 800 1600 / 5 5 5 5 A
Gambar 13. Trafo Arus dengan 4 Inti
6. Trafo arus berdasarkan pengenal
Trafo arus memiliki dua pengenal, yaitu pengenal primer dan sekunder.
Pengenal primer yang biasanya dipakai adalah 150, 200, 300, 400, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000 dan 3600.
Pengenal sekunder yang biasa dipakai adalah 1 A, 2 A dan 5 A.
Berdasarkan pengenalnya, trafo arus dapat dibagi menjadi:
1. Trafo arus dengan dua pengenal primer
Primer paralel
Contoh: CT dengan rasio 800 1600 / 1 A
Untuk hubungan primer paralel, maka didapat rasio CT
1600 / 5 A, Gambar 14.
Gambar 14. Hubungan Paralel dan Seri pada Trafo Arus
Primer seri
Contoh: CT 800 1600 / 1 A
Untuk hubungan primer seri, maka didapat rasio CT
800 / 1 A, lihat Gambar 14.
b. Trafo arus multi rasio/sekunder tap
Trafo arus multi rasio memiliki rasio tap yang merupakan kelipatan dari tap yang terkecil, umumnya trafo arus memiliki dua rasio tap, namun
ada juga yang memiliki lebih dari dua tap (lihat Gambar 13).
Contoh:
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 13/43
Trafo arus dengan dua tap: 300 600 / 5 A
Pada Gambar 13.a., S1-S2 = 300 / 5 A, S1-S3 = 600 / 5 A.
Trafo arus dengan tiga tap: 150 300 600 / 5 A
Pada Gambar 13.b., S1-S2 = 150 / 5 A, S1-S3 = 300 / 5 A, S1-S4 = 600 / 5 A.
Gambar 15. Trafo Arus Multi Rasio/Sekunder Tap
3. PENGENAL (RATING) TRAFO ARUS
1. Pengenal Beban (Rated Burden)
Pengenal beban adalah pengenal dari beban trafo arus dimana akurasi trafo arus masih bisa dicapai dan dinyatakan dalam satuan VA.
Umumnya bernilai 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30 dan 40 VA.
2. Pengenal Arus Kontinyu (Continuous Rated Current)
Pengenal arus kontinu adalah arus primer maksimum yang diperbolehkan mengalir secara terus-menerus (arus nominal). Umumnya dinyatakan
pada pengenal trafo arus, contoh: 300 / 5 A.
3. Pengenal Arus Sesaat (Instantaneous Rated Current)
Pengenal arus sesaat atau sering disebut short time rated current adalah arus primer maksimum (dinyatakan dalam nilai rms) yang
diperbolehkan mengalir dalam waktu tertentu dengan sekunder trafo arus terhubung singkat sesuai dengan tanda pengenal trafo arus
(nameplate), contoh: Ith = 31.5 kA / 1 s.
4. Pengenal Arus Dinamik (Dynamic Rated Current)
Pengenal arus dinamik adalah perbandingan , dimana Ipeak adalah arus puncak primer maksimum trafo arus yang diijinkan tanpa
menimbulkan kerusakan dan Irated adalah arus nominal primer trafo arus, contoh: Idyn = 40 kA.
3. KESALAHAN TRAFO ARUS
Pada trafo arus dikenal 2 jenis kesalahan, yaitu:
1. Kesalahan perbandingan/rasio
Kesalahan perbandingan/rasio trafo arus berdasarkan IEC185/1987 adalah kesalahan besaran arus karena perbedaan rasio pengenal trafo arus
dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam:
,
dimana = kesalahan rasio trafo arus (%),
= pengenal rasio trafo arus,
= arus primer aktual trafo arus (A), dan
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 14/43
= arus sekunder aktual trafo arus (A)
2. Kesalahan Sudut Fasa
Kesalahan sudut fasa adalah kesalahan akibat pergeseran fasa antara arus sisii primer dengan arus sisi sekunder. Kesalahan sudut fasa akan
memberikan pengaruh pada pengukuran berhubungan dengan besaran arus dan tegangan, misalnya pada pengukuran daya aktif maupun daya
reaktif, pengukuran energi dan relai arah. Kesalahan sudut fasa dibagi menjadi dua nilai, yaitu:
Bernilai positif (+) jika sudut fasa IS mendahului IP
Bernilai negatif () jika sudut fasa IS tertinggal IP
Gambar 16. Kesalahan Sudut Trafo Arus
3. KESALAHAN KOMPOSIT (COMPOSITE ERROR)
Kesalahan komposit (%) berdasarkan IEC 185 merupakan nilai rms dari kesalahan trafo arus yang ditunjukkan oleh persamaan berikut:
,
dimana :
= kesalahan komposit (%),
= arus primer (A),
= periode (detik),
= pengenal rasio trafo arus,
= arus sesaat sekunder (A), dan
= arus sesaat primer (A).
3. KETELITIAN/AKURASI TRAFO ARUS
Ketelitian trafo arus dinyatakan dalam tingkat kesalahannya. Semakin kecil kesalahan sebuah trafo arus, semakin tinggi tingkat
ketelitian/akurasinya.
1. Batas Ketelitian Arus Primer (Accuracy Limit Primary Current)
Batas ketelitian arus primer adalah batasan kesalahan arus primer minimum dimana kesalahan komposit dari trafo arus sama atau lebih kecil dari
5% atau 10% pada saat sekunder dibebani arus pengenalnya.
2. Faktor Batas Ketelitian (Accuracy Limit Factor / ALF)
Faktor batas ketelitian disebut juga faktor kejenuhan inti adalah batasan perbandingan nilai arus primer minimum terhadap arus primer pengenal dimana
kesalahan komposit dari trafo arus sama atau lebih kecil dari 5% atau 10% pada sekunder yang dibebani arus pengenalnya. ALF merupakan perbandingan
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 15/43
dari
Contoh:
CT 5P20 dengan rasio 300 / 1 A, artinya accuracy limit factor (ALF) = 20, maka batas ketelitian trafo arus tersebut adalah :
5% pada nilai 20 x Arus pengenal primer atau
5% * 300 A pada pengukuran arus primer 20 * 300 A, atau
15 A pada pengukuran arus primer 6000 A.
3. Kelas Ketelitian Trafo Arus Metering
Trafo arus metering memiliki ketelitian tinggi untuk daerah pengukuran sampai 1,2 kali nominalnya. Daerah kerja trafo arus metering antara : 0.1
1.2 x IN trafo arus.
Kelas ketelitian trafo arus metering dinyatakan dalam prosentase kesalahan rasio pengukuran baik untuk arus maupun pergeseran sudut fasa,
seperti pada Tabel 1 dan 2 di bawah.
Tabel 1: Batas Kesalahan Trafo Arus Metering
Tabel 2: Batas Kesalahan Trafo Arus Metering
Gambar 17. Kurva Faktor Batas Ketelitian
1. Kelas Ketelitian Trafo Arus Proteksi
1. Kelas P
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 16/43
Kelas ketelitian trafo arus proteksi dinyatakan dalam pengenal sebagai berikut: 15 VA, 10P20.
15 VA = Pengenal beban (burden) trafo arus, sebesar 15 VA.
10 P = Kelas proteksi, kesalahan 10 % pada pengenal batas akurasi.
20 = Accuracy Limit Factor, batas ketelitian trafo arus s.d. 20 kali arus
pengenal.
Tabel 3: Kesalahan Rasio dan Pergeseran Fasa Trafo Arus Proteksi
2. Kelas TPX, TPY dan TPZ
Trafo arus yang mempunyai sirkit tanpa ataupun dengan celah udara serta mempunyai tipikal konstanta waktu sekunder, dikelompokkan
sebagai berikut:
Kelas TPX (non gapped core)
Trafo arus TPX adalah trafo arus tanpa celah udara dengan konstanta waktu lebih lama dari 5 detik, umumnya 5 s.d. 20 detik. Trafo arus jenis ini mempunyai
ketelitian tinggi, arus magnetisasi yang sangat rendah, presisi pada transformasi komponen AC dan DC.
Cocok untuk semua jenis proteksi.
Faktor remenensi KR 0.8
Trafo arus jenis ini mempunyai inti yang besar sehingga berat dan mahal.
Dapat dikombinasikan dengan trafo arus jenis TPY.
Pengguna (user) harus menyertakan nilai minimum dari Vknee dan nilai rms maksimum dari arus eksitasi.
Trafo arus jenis TPX ini pada umumnya digunakan pada sistem tegangan tinggi/tegangan ekstra tinggi untuk proteksi: Busbar, CCP,
dan REF.
Kelas TPY (anti remanence gapped core)
Trafo arus TPY adalah trafo arus yang memiliki celah udara kecil (pada inti) dengan konstanta waktu 0.2 s.d. 5 detik. Trafo arus jenis ini hampir
sama dengan trafo arus jenis TPX namun transformasi komponen DC tidak seteliti trafo arus TPX.
Kesalahan transien lebih besar pada konstanta waktu yang kecil.
Faktor remenensi KR < 0.1
Trafo arus jenis ini mempunyai inti yang besar sehingga berat dan mahal.
Cocok untuk semua jenis proteksi.
Toleransi konstanta waktu sekunder 20 % jika Ts < 2 detik dan CT digunakan untuk proteksi penghantar (LP).
Kelas TPZ (linear core)
Trafo arus TPZ adalah trafo arus yang memiliki celah udara besar (pada inti) dengan konstanta waktu 60 milidetik 10%.
Arus magnetisasi 53% dari arus sekunder pada keadaan tunak (steady state).
Faktor remenensi KR 0
Ukuran core 1/3 dari tipe TPX dan TPY untuk keperluan yang sama,
Hanya dapat dikombinasikan dengan trafo arus jenis TPZ saja.
3. PEMELIHARAAN TRAFO ARUS
Lingkup pengujian trafo arus adalah sebagai berikut:
1. Pengujian Rasio,
2. Pengujian Beban,
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 17/43
3. Pengujian Kejenuhan (Saturasi),
4. Pengujian Polaritas,
5. Pengukuran Tahanan DC (R dc), dan
6. Pengukuran Tahanan Isolasi (Megger).
1. Pengujian Rasio Trafo Arus
Pengujian rasio CT dilakukan untuk membandingkan rasio transformasi arus primer dan sekunder, apakah sesuai dengan tanda pengenal
(nameplate) trafo arus.
Pengujian rasio sesuai dengan IK-OPH/CT-03/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 18/43
Gambar 18. Rangkaian Pengujian Rasio Trafo Arus
2. Pengujian Beban (Burden) Trafo Arus
Pengujian beban trafo arus dilakukan untuk mengetahui besar kemampuan trafo arus apakah masih sesuai dengan spesifikasi teknis yang
tertulis pada tanda pengenal trafo arus.
Pengujian beban trafo sesuai dengan IK-OPH/CT-06/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 19/43
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 20/43
Gambar 19. Rangkaian pengujian beban trafo arus
3. Pengujian Beban pada Rangkaian Sekunder Trafo Arus
Pengujian beban rangkaian sekunder dilakukan untuk mengetahui besar beban yang tersambung pada sekunder trafo arus dibandingkan dengan
kemampuan beban trafo arus. Pengujian beban rangkaian sekunder dengan IK-OPH/CT-07/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 21/43
Gambar 20. Rangkaian Pengujian Beban Trafo Arus
4. Pengujian Kejenuhan Trafo Arus (Saturasi)
Pengujian kejenuhan trafo arus dilakukan untuk mengetahui tegangan knee (Knee point) terhadap referensi dari tanda pengenal trafo arus dan
kurva magnetisasi pada masing-masing inti (core), kemudian dibandingkan dengan kebutuhan persyaratan tegangan pada rangkaian sekunder
(Vs) yang ditinjau saat terjadi gangguan hubung singkat maksimum.
Pengujian kejenuhan CT sesuai dengan IK-OPH/CT-04/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 22/43
Gambar 21. Rangkaian Uji Saturasi Trafo Arus
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 23/43
Gambar 22. Kurva Kejenuhan Trafo Arus
5. Pengujian Polaritas
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah arah arus (polaritas) dari trafo arus yang terpasang sudah benar.
Pengujian polaritas CT sesuai dengan IK-OPH/CT-09/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 24/43
Gambar 23. Rangkaian Uji Polaritas Trafo Arus
6. Pengukuran Tahanan DC (R dc)
Pengukuran tahanan DC trafo arus bertujuan untuk mengetahui nilai tahanan DC internal trafo arus. Nilai tahanan DC pada trafo arus biasanya
dipakai untuk menghitung setelan pada relai gangguan tanah terbatas (restricted earth fault). Pengukuran tahanan DC sesuai dengan IK-
OPH/CT-08/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 25/43
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 26/43
Gambar 24. Rangkaian Pengukuran Tahanan DC Trafo Arus
7. Pengukuran Tahanan Isolasi Trafo Arus (Megger)
Tahanan isolasi yang akan diukur adalah antara:
terminal primer (P1/P2) - ground,
terminal primer (P1/P2) sekunder (S1/S2), dan
terminal sekunder (S1/S2) - ground, secara bergantian.
Tegangan uji peralatan (Megger) yang digunakan adalah
skala 5000 V untuk sisi primer ( P1 atau P2 - Ground), dan
skala 1000-2500 V untuk sisi sekunder ( 1S1 2S1).
Pengujian tahanan isolasi sesuai dengan IK-OPH/CT-02/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 27/43
Gambar 25. Rangkaian Pengukuran Tahanan Isolasi Trafo Arus
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 28/43
1.1Contoh Perhitungan Kejenuhan Inti
Diketahui arus hubung singkat maksimum IF max = 7266 A, rasio CT 1000 /5 A dan kelas 10P20, burden 7.5 VA.
CT tersebut dihubungkan pada rangkaian relai proteksi dengan nilai tahanan internal RCT = 0.26 W, Rrelai = 0.02 W, Rkawat = 0.15 W
Perhitungan untuk relai arus lebih:
tegangan pada sisi sekunder CT adalah:
Volt
Volt
Volt
tegangan knee (V knee) CT adalah:
Volt
Volt
Volt
* Vk >VS dengan demikian CT masih memenuhi kebutuhan
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 29/43
5.2 TRAFO TEGANGAN ( POTENTIAL TRANSFORMER / PT )
1. DEFENISI DAN FUNGSI TRAFO TEGANGAN
Trafo tegangan adalah trafo yang dirancang khusus untuk fungsi pengukuran tegangan pada rangkaian primer dan mengkonversinya menjadi
besaran sekunder.
Fungsi trafo tegangan (PT)
Mengkonversi besaran tegangan pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan sistem metering dan proteksi.
Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.
Standarisasi besaran sekunder, yaitu tegangan 100, 100/3, 110/3 dan 110 volt.
Trafo tegangan dibagi menjadi 2 (dua) jenis, trafo tegangan magnetik (magnetic voltage transformer/VT) atau yang sering disebut trafo
tegangan induktif, dan trafo tegangan kapasitif (capacitor voltage transformer/CVT). Jenis trafo tegangan induktif umumnya dipakai pada
tegangan s.d. 145 kV sedangkan jenis trafo tegangan kapasitif dipakai pada tegangan diatas 145 kV. Trafo tegangan kapasitif juga dapat dipakai
dengan peralatan PLC untuk komunikasi melalui saluran transmisi tegangan tinggi.
Trafo tegangan umumnya dihubungkan pada tegangan fasa tanah.
2. PRINSIP KERJA
Berikut ini adalah gambar rangkaian pengganti trafo tegangan.
Gambar 26. Rangkaian Pengganti Trafo Tegangan
Prinsip kerja trafo tegangan adalah berdasarkan persamaan berikut:
,
dimana:
= perbandingan transformasi dimana ,
= jumlah lilitan primer,
= jumlah lilitan sekunder,
= tegangan primer (Volt), dan
= tegangan Sekunder (Volt).
Pada dasarnya, prinsip kerja trafo tegangan sama dengan prinsip kerja pada trafo arus. Pada trafo tegangan perbandingan transformasi tegangan
dari besaran primer menjadi besaran sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan primer dan sekunder.
Diagram fasor arus dan tegangan untuk trafo arus juga berlaku untuk trafo tegangan, lihat Gambar 2. Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada
Trafo Arus.
Rangkaian ekivalen trafo tegangan adalah :
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 30/43
Gambar 27. Rangkaian Ekivalen Trafo Tegangan
3. KLASIFIKASI TRAFO TEGANGAN MENURUT PRINSIP KERJANYA
Menurut prinsip kerjanya, trafo tegangan diklasifikasikan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:
Trafo Tegangan Induktif (inductive voltage transformer atau electromagnetic voltage transformer)
Trafo tegangan induktif adalah trafo tegangan yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder dengan prinsip kerja tegangan masukan (input) pada
belitan primer akan menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui inti.
Trafo Tegangan Kapasitor (capasitor voltage transformer)
Trafo tegangan kapasitif terdiri dari rangkaian kapasitor yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan menengah pada primer,
selanjutnya diinduksikan ke belitan sekunder.
1. Kontruksi Trafo Tegangan Induktif (Voltage Transformer / VT)
Trafo tegangan jenis ini banyak dipakai pada tegangan 12 kV sampai 170 kV. Konstruksi trafo tegangan induktif adalah sebagai berikut:
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 31/43
Gambar 28. Konstruksi Trafo Tegangan Induktif
2. Kontruksi Trafo Tegangan Kapasitor (Capacitor Voltage Transformer)
Bagian bagian utama CVT :
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 32/43
1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi (high voltage terminal) yaitu bagian yang dihubungkan dengan tegangan transmisi baik untuk tegangan bus maupun
tegangan penghantar terminal tegangan tinggi/primer.
2). C1, C2 adalah kapasitor pembagi tegangan (capacitive voltage divider) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh
trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah. Kapasitansi C2 lebih besar dari C1. Sebagai contoh untuk CCVT 110/3 kV
/ 100/3 V dengan maksimum tegangan fasa tanah 71 kV, kapasitansi masukan (input capacity) 8.800 pF yang terdiri dari C1 = 20.661
pF, dan C2 = 182.504 pF (C1 dan C2 terhubung seri).
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 33/43
Gambar 29. Konstruksi Trafo Tegangan Kapasitif
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). PT adalah trafo tegangan yang memberikan tegangan sekunder vo untuk masukan pada instrumen meter dan peralatan/relai proteksi dengan mengubah
tegangan menengah dari kapasitor pembagi tegangan ke tegangan rendah.
5). Rubber bilow adalah sebagai katup pernapasan (dehydrating breather) untuk menyerap udara lembab pada kompartemen yang timbul akibat
perubahan temperatur, sehingga akan mencegah penurunan isolasi minyak.
6). Isolator adalah Isolator porselen penyangga, tempat kedudukan kapasitor dan berfungsi sebagai isolasi pada bagian-bagian tegangan tinggi.
7). 1a, 2a adalah terminal keluaran untuk tegangan sekunder, sebagai contoh untuk rasio CVT 50 Hz adalah 150/3kV / 100/3 volt atau rasio sama dengan
1500.
Bagian-bagian lainnya:
- PG (protective gap) adalah gap pengaman,
- H.F (high frequency) adalah teminal frekuensi tinggi yang berkisar sampai puluhan kilohertz, sebagai pelengkap pada salah satu konduktor
penghantar dalam memberikan sinyal komunikasi melalui PLC,
- L3 adalah reaktor pentanahan yang berfungsi untuk meneruskan frekuensi 50 Hz,
- SA (surge arrester) atau arester surja adalah pelindung terhadap gelombang surja petir, dan
- S adalah sakelar pentanahan (earthing switch), yang biasanya dipergunakan pada kegiatan pemeliharaan.
3. Prinsip kerja CCVT
Coupling Capacitive Voltage Transformer (CCVT) digunakan untuk instrumentasi, khususnya pada peralatan-peralatan meter dan proteksi. Pada
umumnya kinerja CCVT sangat baik pada kondisi steady state.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 34/43
Prinsip kerja CCVT adalah menurunkan besaran tegangan primer (150 kV) menjadi besaran tegangan sekunder (100 volt) melalui kapasitor (C1
& C2) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan (voltage divider) dan trafo tegangan sebagai penurun tegangan. Keluaran tegangan sekunder
dirancang seakurat mungkin sama dengan perbandingan rasio tegangan masukan disisi primer dalam segala kondisi operasi.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 35/43
Gambar 30. Rangkaian Ekivalen CVT
dimana :
Vi = tegangan tinggi ekivalen (input),
Vp = tegangan tinggi sisi primer CVT,
Vo = tegangan keluaran (output),
C1 = adalah kapasitor tegangan tinggi,
C2 = adalah kapasitor tegangan menengah,
Lc = induktansi choke, dan
Zb = impedansi beban.
Tegangan keluaran CVT:
Volt,
Pada keadaan tunak (steady state) kondisi ini dapat dipenuhi sesuai dengan desain dan penyetelan CCVT, namun akurasi CCVT akan menurun
pada keadaan peralihan (transient) mengikuti komponen induktif, kapasitif dan nonliniernya, seperti:
pada gejala peralihan switching operations pemutus tenaga (PMT) atau pemisah (PMS).
terjadinya sambaran petir langsung atau tidak langsung pada saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT/SUTET) yang terhubung
ke busbar gardu induk, yang diikuti ataupun tidak diikuti kerusakan isolasi; atau kerjanya arrester.
Oleh karena itu, dalam menentukan rancangan instalasi meter dan proteksi, harus mempertimbangan beberapa karakteristik kerja CCVT dan
kesalahan (error) akibat arus eksitasi dan pembebanan (burden) CCVT tersebut.
Kesalahan (error) pembacaan pada meter dan proteksi dapat juga disebabkan terjadinya osilasi feroresonansi (ferroresonance) yang diakibatkan
:
apabila sirkit kapasitansi beresonansi dengan induktasi nonlinier inti besi (iron core). Gejala-gejala ini juga terjadi pada kondisi operasi pemberian
tegangan (energize) pada saluran tanpa beban yang diikuti fenomena tegangan lebih (overvoltage), sehingga dapat menyebabkan kerusakan
peralatan atau penurunan tahanan.
Pelepasan beban (rejection of load) sebelum hilangnya gangguan hubung singkat temporer juga menyebabkan kondisi kritis terjadinya osilasi
feroresonansi.
Bahaya tegangan lebih tidak terjadi selama periode gangguan hubung singkat, karena terjadi penurunan tegangan pada saat hubung singkat,
namun sebaliknya pada saat hilangnya gangguan, tegangan sistem dapat naik dan menimbulkan gejala feroresonansi.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 36/43
4. KESALAHAN TRAFO TEGANGAN
Trafo tegangan biasanya dibebani oleh rangkaian impedansi yang terdiri dari relai-relai proteksi, peralatan meter dan kawat (penghubung dari
terminasi PT ke instrumen proteksi maupun meter).
Kesalahan pengukuran PT () berdasarkan IEC-186 adalah sebagai berikut:
Kesalahan PT didefinisikan sebagai:
,
dimana:
= perbandingan rasio pengenal,
= tegangan primer aktual (Volt), dan
= tegangan sekunder aktual (Volt).
Jika kesalahan trafo tegangan () positif maka tegangan sekunder lebih besar dari nilai tegangan nominal pengenalnya.
Jumlah lilitan yang lebih kecil pada pembebanan rendah dan negatip pada pembebanan besar.
Selain kesalahan rasio juga terdapat kesalahan akibat pergeseran fasa. Kesalahan ini bernilai positif jika tegangan sekunder mendahului tegangan
primer.
Untuk pemakaian proteksi akurasi pengukuran tegangan menjadi penting selama kondisi gangguan.
Batasan akurasi Trafo Tegangan seperti tabel berikut:
Tabel 4: Batas Kesalahan Trafo Tegangan Pengukuran dengan pengenal tegangan 0.8 s.d. 1.2 kali dan pengenal beban 0.25 s.d. 1 kali pada
faktor daya 0.8.
Tabel 4: Batas Kesalahan Trafo Tegangan Pengukuran
Tabel 5: Batas Kesalahan Trafo Tegangan Proteksi
5. PENGUJIAN TRAFO TEGANGAN (PT/CCVT)
Lingkup Pengujian pemeliharaan trafo tegangan (PT/CCVT) adalah:
1. Pengujian Rasio
2. Pengujian Tahanan Isolasi
3. Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance) khusus untuk CVT
4. Pengujian Beban pada Rangkaian Sekunder
1. Pengujian Rasio Tegangan
Pengujian ini dilakukan dengan cara menginjeksikan tegangan secara bertahap sampai dengan tegangan yang diinginkan, misalnya 500 Volt.
Perhatikan pembacaan tegangan pada alat uji, dan parameter VA Meter secara bersamaan.
Kemudian data hasil pengukuran sisi primer dan sekunder dibandingkan, sehingga prosentase kesalahan (error) rasio primer-sekunder dapat
dihitung.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 37/43
Gambar 31. Rangkaian Pengujian Rasio Trafo Tegangan
Khusus untuk pengujian rasio pada CVT menggunakan peralatan HV-Test.
Pengujian rasio PT/CVT sesuai dengan IK-OPH/PT-03/P3BS/2007.
2. Pengukuran Tahanan Isolasi Trafo Tegangan (Megger)
(sesuai dengan SE-032)
Tahanan isolasi yang akan diukur adalah antara:
terminal primer (P) - ground,
terminal sekunder (a1) - ground, secara bergantian.
Tegangan uji peralatan (Megger) yang digunakan adalah
skala 5000 V untuk sisi primer ( P1 atau P2 - Ground), dan
skala 1000-2500 V untuk sisi sekunder ( a1).
Pengukuran tahanan isolasi PT/CVT sesuai dengan IK-OPH/PT-02/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 38/43
Gambar 32. Rangkaian Pengujian Tahanan Isolasi
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 39/43
5.2.5.3 Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance)
Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance) Khusus pada CVT adalah sebagai berikut. Kapasitor kopling (coupling capacitor)
pada CVT merupakan bagian yang sangat penting dan sangat menentukan performa CVT tersebut. Material isolasi (insulation) yang digunakan
kapasitor adalah material plastik film sebagai lapisan bersama-sama dengan material kertas, (paper-polypropylene film) dan diimpregnasikan
dengan minyak sintetis (synthetik). Sehingga nilai kapasitansinya dipengaruhi oleh kondisi minyak sintetis tersebut. Untuk itu perlu perhatian
khusus dengan melakukan pemeriksaan dan mengujian untuk mengetahui kondisi minyak sintetisnya. Apabila hasil ukur faktor daya (power
factor) menurun, maka direkomendasikan dilakukan penggantian minyak. Dalam kondisi baru nilai faktor dayanya adalah 0,2 0,3%.
Perubahan-perubahan nilai faktor daya yang terjadi dengan cara membandingkan hasil pada saat komisioning (commisioning).
Selain itu, pengukuran coupling capacitor perlu dilakukan untuk mengetahui adanya terjadi perubahan nilai kapasitansinya terhadap nilai yang
standar (yang tertera pada name plate) karena akan mempengaruhi performance karateristik kerjanya. Beberapa pabrikan menyatakan apabila
kenaikan nilai capacitansi hingga hasil pengukuran yang lebih besar 1 % terhadap nilai pada name plate, memberikan indikasi telah terjadi
beberapa elemen hubung singkat, dan direkomendasikan untuk melepas dan diganti dengan yang baru. Pengukuran tangen delta untuk CVT
sesuai dengan IK-OPH/PT-06/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 40/43
Gambar 33. Rangkaian Pengujian Tangen Delta pada CVT
Dari rangkaian diatas :
- Pengukuran kapasitansi C1 : terminal A B,
- Pengukuran kapasitansi C2 : terminal B C, dan
- Pengukuran kapasitansi total (C1 - C2) : terminal A C.
Hal-hal harus diperhatikan dalam pengujian ini adalah
1. Jenis dan tipe serta spesifikasi teknis CVT yang akan diuji,
2. Nilai kapasitansi nominalnya sesuai tanda pengenal,
3. Gambar skematik dan kontruksi CVT, dan
4. Peralatan uji yang digunakan.
4. Pengujian Beban pada Rangkaian Sekunder CVT
Pengujian beban rangkaian sekunder dilakukan untuk mengetahui besar beban yang tersambung pada rangkaian sekunder CVT dibandingkan
dengan kemampuan beban pada tanda pengenal CVT. Pengujian beban rangkaian sekunder trafo tegangan sesuai dengan IK-OPH/PT-
05/P3BS/2007.
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 41/43
2. BATASAN BATASAN OPERASI TRAFO PENGUKURAN
1. JADWAL PENGUKURAN MINYAK ISOLASI TRAFO PENGUKURAN
Tabel 6: Jadwal pengujian Minyak Isolasi CT/PT/CVT
Tegangan
NominalPengukuran
Periode (tahun)
Non
SealedSealed
37 s.d. 72.5 kVBatas operasi
minyak isolasi6 10
73 s.d. 275 kVBatas operasi
minyak isolasi5 8
2. PEMASANGAN SPARK GAP PADA ISOLATOR BUSHING
Tabel 7: Batasan Pemasangan Spark Gap pada Bushing
(Standar VDE 0111/12.66)
Tegangan
Nominal
BIL Jarak antara Gap
( kV ) ( mm )
20 kV125
95
155
115
70 kV235
250
400
340
150 kV
550
650
700
830
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 42/43
750 1000
3. PENGUKURAN DIELECTRIC MINYAK CT/PT/CVT
Tabel 8: Batasan hasil uji tahanan isolasi Minyak CT/PT/CVT (Standar IEC-156)
Tegangan
Nominal
Kekuatan Dielektrik
(kV/cm)Tan Kandungan
Minyak
baru
Minyak
lama( % ) mgKOH/g
< 70 kV 200 120 10 0.5
70 - 170 kV 200 160 10 0.3
> 170 kV 200 200 10 0.3
4. PENGUKURAN TAHANAN ISOLASI (MEGGER)
Tabel 9: Batasan Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Rangkaian Sekunder CT/PT/CVT (Standar IEEE 43-2000)
PeralatanTerminal yang
diuji
Tegangan Uji Tahanan Isolasi
( Volt ) ( M )
Trafo Arus
(CT)
Primer-ground 2500 5.000
Antar Primer
(double/triple)2500 5.000
Primer-Sekunder 2500 25.000
Sekunder-ground 1000-2500 5.000
Trafo Tegangan
Induktif (PT)
Primer-ground 2500 5.000
Primer-Sekunder 2500 5.000
Sekunder-ground 1000 - 2500 5.000
Trafo Tegangan
Kapasitif (CVT)
Primer-Sekunder 2500 5.000 *)
Sekunder-ground 1000 - 2500 5.000 *)
*) Catatan : pada temperatur 20 C (68F)
5. JARAK RAYAP (CREEPAGE DISTANCE)
Tabel 10: Batasan Jarak Rayap Bushing Isolator (Standar IEC-44.1)
TingkatJarak Rayap
minimum
Perbandingan
Jarak Rayap
5/21/2014 BAB I
http://dc238.4shared.com/doc/QUc2WxCi/preview.html 43/43
Polusi (mm) Jarak Busur
I. Light
II. Medium
16
20
3.5
3.5
III. Heavy
IV. Very Heavy
25
31
4.0
4.0
50
Edisi : 01 Revisi : 00 Halaman