tentang CT dan PT

Dosen Pengampu : Dr. Eng. Ardyono Priyadi, S.T., M.Eng. Oleh : Dimas Setiyo Wibowo

2211106019

Akhmad Zaky Fanani

2211106029

Yose Rizal

2211106044

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM LINTAS JALUR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013

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 ....................................................................................................... i Daftar Isi ..................................................................................................................ii Daftar Gambar ...................................................................................................... iii Daftar Tabel ........................................................................................................... iv BAB I Pendahuluan ........................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Tujuan .............................................................................................. 2 BAB 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 ................................... 29 BAB III Penutup ................................................................................................. 32 3.1 Kesimpulan ...................................................................................... 32 3.2 Saran ............................................................................................... 32 Daftar Pustaka

............................................................................................... 33

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Trafo arus ........................................................................................... Gambar 2.2 Letak trafo arus pada sistem single busbar ........................................ Gambar 2.3 Bagian utama trafo arus dan rangkaian ekivalen trafo arus .............. Gambar 2.4 Tipe Cincin ......................................................................................... Gambar 2.5 Tipe Tangki ........................................................................................ Gambar 2.6 Jenis trafo arus menurut jumlah dan konstruksi kumparan primer .... Gambar 2.7 Rangkaian primer untuk memperoleh rasio ganda ............................. Gambar 2.8 Trafo arus inti tunggal dan inti ganda ................................................ Gambar 2.9 Trafo arus indoor dan outdoor ............................................................ Gambar 2.10 Cast resin dan Isolasi minyak ........................................................... Gambar 2.11 Trafo arus isolasi SF6....................................................................... Gambar 2.12 Kurva magnetisasi dari tegangan lutut ............................................. Gambar 2.13 Galat rasio ........................................................................................ Gambar 2.14 Galat sudut........................................................................................ Gambar 2.15 CT metering...................................................................................... Gambar 2.16 CT proteksi ....................................................................................... Gambar 2.17 Kurva magnetisasi CT ...................................................................... Gambar 2.18 Bentuk fisik potensial transformer ................................................... Gambar 2.19 Prinsip kerja potensial transformer. ................................................. Gambar 2.20 Pemasangan potensial transformer pada sistem tenaga listrik .......... Gambar 2.21 Trafo tegangan magnetik .................................................................. Gambar 2.22 Rangkaian trafo tegangan magnetik ……………………………… Gambar 2.23 Konstruksi trafo tegangan kutub tunggal dan kutub ganda ............. Gambar 2.24 Konstruksi badan trafo magnetik ..................................................... Gambar 2.25 Bentuk fisik trafo magnetik .............................................................. Gambar 2.26 Rangkaian ekuivalen trafo tegangan kapasitif ................................. Gambar 2.27 Konstruksi trafo tegangan kapasitif..................................................

3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 13 15 16 16 17 17 18 21 22 22 23 23 24 25 26 27 28

DAFTAR TABEL 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 ................................ Tabel 2.4 Tingkat Isolasi Trafo Arus ..................................................................... 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 .......................................................... Tabel 2.8 Perbandingan Trafo Tegangan Magnetik dengan Trafo Tegangan Kapasitif .................................................................................................. Tabel 2.9 Jenis Trafo Tegangan Untuk Berbagai Keperluan ................................. Tabel 2.10 Besar Nilai Kelas Ketelitian Potensial Transformer Untuk Pengukuran ................................................................................ Tabel 2.11 Besar Nilai Kelas Ketelitian Potensial Transformer Untuk Proteksi ..

11 11 11 14 19 19 19 28 29 31 31

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan 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 II PEMBAHASAN 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 Transformer 2.1.1 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) 2) 3) 4)

Gambar 2.4 Tipe Cincin

Terminal Utama Terminal Sekunder Kumparan sekunder Plat pertanahan

Untuk tipe tangki yang terlihat pada gambar 2.5 komponenkomponennya 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 primer 2.1.6.2 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 1,2/50 s 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 1,2/50 s 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 Arus Pada 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:

• • Arus

hal ini menyebakan galat rasio

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 jenuh Gambar 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) Gambar 2.18 Bentuk fisik potensial transformer

(c)

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, kWhmeter,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 besi 4. Belitan Sekunder 5. Isolator Keramik 6. Dehydrating Breather 7. Terminal Primer 8. 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 100√3 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 Kapasitif Trafo Tegangan Trafo Tegangan Kapasitif Magnetik Ketelitian bergantung Ketelitian bergantung kepada kepada faktor transformasi pembagi tegangan kapasitif, reaktansi, dan faktor transformasi trafo intermediasi Ketelitian tidak sensitif Ketelitian sensitif terhadap terhadap perubahan perubahan frekuensi frekuensi Dapat terjadi Ferroresonansi dilokalisasi ferroresonansi dengan pada rangkaian sekunder sistem Tidak memiliki fasilitas Dapat digunakan untuk PLC untuk PLC Memiliki respon yang baik Responsnya kurang baik terhadap transien jika ada terhadap transien jika ada gangguan pada sistem gangguan pada sistem Dapat digunakan pada Dilengkapi dengan sela stasiun pembangkit proteksi Tidak mempengaruhi Adanya kapasitansi ketahanan isolasi sistem mempengaruhi ketahanan isolasi sistem Tingkat tegangan Tingkat tegangan pengujian pengujian rendah lebih tinggi Menimbulkan kenaikan Menimbulkan kenaikan tegangan tanah yang tegangan tanah yang tinggi rendah ketika dipisahkan ketika dipisahkan dari sistem dari sistem

Tabel 2.9 Jenis Trafo Tegangan Untuk Berbagai Keperluan Untuk Keperluan Voltmeter,kWh-Meter, Sinkronisasi, relai jarak tanpa PLC Komunikasi tanpa meter dan relai Relai jarak dengan PLC Komunikasi dan meter

Jenis Trafo Trafo tegangan magnetik

1 unit trafo tegangan kapasitif per sirkuit 1 unit trafo tegangan kapasitif per fasa 1 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 ε

Dimana : KPT : Perbandingan Transformasi Nominal

B. Kesalahan sudut Pergeseran sudut sisi sekunder kurang atau lebih dari 180º

VP

VS 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 III PENUTUP 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.