MAKALAH PENGUKURAN CURRENT TRANSFORMER (CT)
Dikumpulkan untuk memenuhi tugas matakuliah Pengukuran Yang diampu oleh Bapak Ir Budi Eko Prasetyo ., MMT
Disusun oleh:
FANY DWI KRISTANTI 1641150029 BRENDA YUNIEL VINZA H. 1641150031 DIAN AFRIKA PERMATASARI 16411500 LUTFI CHRISTANTI 16411500 RIKA DWI PRADITA 16411500 Kelas: D4 SKL 2C
PRODI SISTEM KELISTRIKAN JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2017
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Maha Esa atas segala rahmat- Nya Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah ”Current Transformer Transformer ” ini dengan baik. Makalah ini berisi tentang pengertian trafo arus, fungsi dari trafo tersebut, prinsip prinsip kerja, jenis jenis trafo arus, letak dari trafo, perbedaan trafo pengukuran dan trafo daya, galat (faktor error) dan burden trafo, tingkat kejenuhan trafo dan lain-lain. 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 sebesar-besarnya kepada semua pihak yang terkait baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan makalah ini.
Malang , 16 Oktober 2017
Penulis
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. 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 (current transformer ). ). Fungsi utama dari peralatan tersebut adalah pengukuran dan pemberi sinyal gangguan kepada relai. Trafo arus 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 memiliki prinsip kerja yang sama hanya berbeda pengkonversiannya. Trafo arus mentransformasi arus. 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 1 , maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar 1 1 . Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks mutual pada inti. Fluks mutual ini membangkitkan GGL (Gaya Gerak Listrik) pada kumparan sekunder (2 ). Dalam makalah ini akan menjelaskan secara lengkap tentang pengertian trafo arus, fungsi dari trafo tersebut, prinsip kerja, jenis jenis trafo trafo arus, letak dari trafo, perbedaan trafo 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.
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 penguku ran • • • • • •
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Current Transformator (CT)
Trafo arus atau current transformer adalah trafo 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 proteksi yang mengontrol kinerja sistem tenaga listrik. Relai – Relai – 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 nilai arus lemah supaya dapat diukur amperemeter dan dapat dimanfaatkan sebagai besaran sensor pada relai proteksi. a) Trafo arus tegangan tinggi. b) Trafo arus tegangan tegangan menengah. c) Trafo arus tegangan rendah
ur r ent Tr ansfor nsfor mer ( Trafo Arus) 2.2 Fungsi C urr 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. 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 tidak dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan ammeter dikarenakan batas kemampuan ammeter hanya mengukur arus di bawah 5 A. Selain digunakan untuk pengukuran arus, 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 yang diukur arusnya, 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 nomin alnya.
Letak trafo arus pada sistem single sistem single busbar
2.3 Prinsip Kerja Current Transformer
Prinsip kerja trafo sama dengan dengan trafo daya satu fasa. Terdiri 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 1 , maka pada kumparan primer
1 1 . Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks mutual pada timbul gaya gerak magnet sebesar inti. Fluks mutual ini membangkitkan GGL (Gaya Gerak Listrik) pada kumparan sekunder (2 ).
Bagian utama trafo trafo arus dan rangkaian ekivalen trafo arus Jika terminal kumparan sekunder tertutup, tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus arus 2 . Arus ini akan menimbulkan gaya gerak magnet sebesar 2 2 pada kumparan sekunder. Bila pada trafo tergolong trafo ideal, sehingga berlaku persamaan 1 1 = 2 2 atau 1 2 = 2 1 Dalam praktiknya trafo arus selalu mengandung arus arus eksitasi atau arus beban nol (0 ). Arus beban nol menimbulkan fluks mutual ( ) yan dibutuhkan untuk membangkitkan gaya gerak listrik 2 . Hubungan fluks mutual ( )dengan gaya gerak listrik 2 adalah
2 = 4,4 4,44 2 = 4,44 2 Dalam perencanaan suato trafo trafo arus ditetapkan batas tertinggi tertinggi arus kontinu yang 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.
ur r ent Tr ansforme nsformer dengan ansform mer 2.4 Perbedaan C urr dengan P ower T r ansfor Perbedaan current transformer dengan power transformer dapat dijelaskan sebagai b erikut : 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 besi,maka timbul rugi 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.
2.5 Komponen-Komponen C urr ur r ent Tr ansfor nsfor mer 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)
Terminal Utama Terminal Sekunder Kumparan sekunder Plat pertanahan
Tipe Cincin Untuk tipe tangki yang sebelumnya komponen-komponennya sama dengan komponen komponen CT tipe cincin. Hanya saja memiliki tambahan tambahan seperti bagian atas Trafo arus (transformator (transformator head ), ), peredam perlawanan pemuaian minyak (oil (oil resistant expansion bellows), bellows), penjepit (clamps (clamps), ), Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama (core (core and coil assembly with primary primary winding and main insulation), insulation), inti dengan kumparan kumparan sekunder sekunder (core with secondary windings), windings), Tangki (tank (tank ), ), Tempat terminal (terminal (terminal box). box).
1. Bagian atas Trafo arus arus (transformator head ). ). 2. Peredam perlawanan pemuaian minyak (oil (oil resistant expansion bellows). bellows). 3. Terminal utama ( primary primary terminal ). ). 4. Penjepit (clamps (clamps). ). 5. Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama (core and coil assembly with primary winding and main insulation). insulation). 6. Inti dengan kumparan sekunder (core (core with secondary windings). windings). 7. Tangki (tank (tank ). ). 8. Tempat terminal (terminal (terminal box). box). 9. Plat untuk pentanahan (earthing (earthing plate) plate)
2.6 Jenis-jenis Current Transformator
Jenis trafo dapat dibagi dibagi menurut jumlah dan konstruksi kumparan primer, menurut jumlah rasio, rasio, menurut jumlah inti, menurut menurut ketelitian,
menurut pemasangan, menurut konstruksi isolasi.
Berikut ini akan dijelaskan jenis-jenis trafo menurut pembagiannya. 2.6.1 Menurut Jumlah dan Konstruksi Kumparan Primer Jenis trafo arus ditinjau dari konstruksi belitan primer terdiri dari jenis kumparan (wound type) 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, da ya, 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.
Jenis trafo arus menurut jumlah dan konstruksi kumparan primer 2.6.2 Menurut Jumlah Rasio
Menurut jumlah rasio trafo arus terbagi atas 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.
Rangkaian primer untuk memperoleh rasio ganda 2.6.3 Menurut Jumlah Inti
Berdasarkan jumlah inti, trafo arus 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 diatas memperlihatkan
trafo arus 2 inti , satunya diapakai untuk pengukuran dan satunya lagi 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 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.
Trafo arus inti tunggal dan inti ganda
