TUGAS MAKALAH PERALATAN SISTEM TENAGA LISTRIK

TUGAS MAKALAH PERALATAN SISTEM TENAGA LISTRIK CURRENT TRANSFORMER AND POTENTIAL TRANSFORMER

Disusun oleh : 1. ALDO MARINO ( 2210106003) 2. MAULA NURUL KHAKAM (2210106004) 3. HARRIS (2210106055)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012

Peralatan Sistem Tenaga Listrik

TRASFORMATOR ARUS I.

PENDAHULUAN 1.1. Pengertian Trafo Arus Trafo Arus (Current Transformator) yaitu peralatan yang digunakan untuk melakukan pengukuran besaran arus pada intalasi tenaga listrik disisi primer (TET, TT dan TM) yang berskala besar dengan melakukan transformasi dari besaran arus yang besar menjadi besaran arus yang kecil secara akurat dan teliti untuk keperluan pengukuran dan proteksi. Prinsip kerja trafo arus adalah sebagai berikut: N1 P1 I1

N2 P2 S1 S2

I2

Gambar 1.1. Rangkaian pada Trafo Arus

Untuk trafo yang dihubung singkat : I 1  N1  I 2  N 2 Untuk trafo pada kondisi tidak berbeban: E1 N 1  E2 N 2

Dimana a

N1 , N2

I1  I 2 sehingga N1  N 2 , N1  jumlah lilitan primer, dan

N 2  jumlah lilitan sekunder. Current Transformer


Rangkaian Ekivalen

I1Z1

U1

I2Z2

I0

E2

I2

I2·Zb = U2

Gambar 1.2. Rangkaian Ekivalen

Tegangan induksi pada sisi sekunder adalah

E 2  4,44  B  A  f  N 2 Volt Tegangan jepit rangkaian sekunder adalah E 2  I 2  Z 2  Z b  Volt Z b  Z kawat  Z inst Volt

Dalam aplikasinya harus dipenuhi U 1  U 2 Dimana:

B

kerapatan fluksi (tesla)

A

luas penampang (m²)

f 

frekuensi (Hz)

N2 

jumlah lilitan sekunder

U1 

tegangan sisi primer

U2 

tegangan sisi sekunder

Zb 

impedansi/tahanan beban trafo arus

Z kawat  impedansi/tahanan kawat dari terminasi CT ke instrumen

Z inst  impedansi/tahanan internal instrumen, misalnya relai proteksi atau peralatan meter. Current Transformer


Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus (CT)

U1

I1 Z1 E

I2 Z2 U2

IO

I1

I2

IO

Ø

Im Gambar 1.3. Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus

1.2. Fungsi Trafo Arus Fungsi dari trafo arus adalah: -

Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran sistem metering dan proteksi

-

Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan pengukuran.

-

Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp Secara fungsi trafo arus dibedakan menjadi dua yaitu: a). Trafo arus pengukuran 

Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) 5% - 120% arus nominalnya tergantung dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relatif rendah dibandingkan trafo arus untuk proteksi.



Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter, VARhmeter, dan cos  meter.

Current Transformer


b). Trafo arus proteksi 

Trafo arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus pengenalnya dan 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). V

proteksi

pengukuran

I Gambar 1.4. Kurva kejenuhan CT untuk Pengukuran dan Proteksi

-

Trafo arus untuk pengukuran dirancang supaya lebih cepat jenuh dibandingkan trafo arus proteksi sehingga konstruksinya mempunyai luas penampang inti yang lebih kecil (Gambar 5).

CT Pengukuran

CT Proteksi A2

A1

Gambar 1.5. Luas Penampang Inti Trafo Arus

Current Transformer


1.3. Jenis Trafo Arus 4.4.1. Jenis trafo arus menurut tipe kontruksi dan pasangannya. a.

Tipe Konstruksi  Tipe cincin (ring / window type) Gbr. 1a dan 1b.  Tipe cor-coran cast resin (mounded cast resin type) Gbr. 2.  Tipe tangki minyak (oil tank type) Gbr. 3.  Tipe trafo arus bushing

b.

Tipe Pasangan.  Pasangan dalam (indoor)  Pasangan luar (outdoor)

4.4.2. Jenis trafo arus berdasarkan konstruksi belitan primer: a. Sisi primer batang (bar primary) dan

Gambar 1.6. Bar Primary

b. Sisi tipe lilitan (wound primary).

Gambar 1.7 Wound Primary Current Transformer


4.4.3. Jenis trafo arus berdasarkan konstruksi jenis inti a. 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. b. Trafo arus tanpa inti besi Trafo arus tanpa inti besi tidak memiliki saturasi dan rugi histerisis, transformasi dari besaran primer ke besaran sekunder adalah linier di seluruh jangkauan pengukuran, contohnya adalah koil rogowski (coil rogowski)

4.4.4. Jenis trafo arus berdasarkan jenis isolasi Berdasarkan jenis isolasinya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok, yaitu: 

Trafo arus kering Trafo arus kering biasanya digunakan pada tegangan rendah, umumnya digunakan pada pasangan dalam ruangan (indoor).



Trafo arus Cast Resin Trafo arus ini biasanya digunakan pada tegangan menengah, umumnya digunakan pada pasangan dalam ruangan (indoor), misalnya trafo arus tipe cincin yang digunakan pada kubikel penyulang 20 kV.



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.

Current Transformer




Trafo arus isolasi SF6 / Compound Trafo arus ini banyak digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi, umumnya digunakan pada pasangan di luar ruangan (outdoor) misalkan trafo arus tipe top-core.

4.4.5. Jenis trafo arus berdasarkan pemasangan Berdasarkan lokasi pemasangannya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok, yaitu: 

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 ekternal.

Gambar 1.8. Trafo Arus Pemasangan Luar Ruangan



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.

Gambar 1.9 Trafo Arus Pemasangan Dalam Ruangan Current Transformer


4.4.6. Jenis Trafo arus berdasarkan jumlah inti pada sekunder a. Trafo arus dengan inti tunggal Contoh: 150 – 300 / 5 A, 200 – 400 / 5 A, atau 300 – 600 / 1 A. b. Trafo arus dengan inti banyak 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 XX). Penandaan primer: P1-P2 Penandaan sekunder inti ke-1: 1S1-1S2 (untuk pengukuran) Penandaan sekunder inti ke-2: 2S1-2S2 (untuk relai arus lebih)

P1

P2 300/5 A 300/5 A

1S1

1S2

2S1

2S2

Gambar 1.10. Trafo Arus dengan 2 Inti

Trafo arus 4 (empat) inti 800 – 1600 / 5 – 5 – 5 – 5 A (Gambar 11). Penandaan primer: P1-P2 Penandaan sekunder inti ke-1: 1S1-1S2 (untuk pengukuran) 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) Trafo arus 4 (empat) inti 800 – 1600 / 5 – 5 – 5 – 5 A Current Transformer


P1

P2 300/5 A 300/5 A 300/5 A 300/5 A

1S1

1S2 2S1

2S2 3S1

3S2 4S1

4S2

Gambar 1.11: Trafo Arus dengan 4 Inti

4.4.7. Jenis 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 dan 5 A. Berdasarkan pengenalnya, trafo arus dapat dibagi menjadi: a. Trafo arus dengan dua pengenal primer 

Primer seri Contoh: CT 800 – 1600 / 1 A Untuk hubungan primer seri, maka didapat rasio CT 800 / 1 A, lihat Gambar 12.a. berikut. P1

S1

P2

S2

P1

P2

S1

S2

Gambar 1.12 Primer Paralel

Gambar 1.13. Primer Seri

CT rasio 1600 / 1 A

CT rasio 800 / 1 A

Current Transformer




Primer paralel Contoh: CT dengan rasio 800 – 1600 / 1 A Untuk hubungan primer paralel, maka didapat rasio CT 1600 A, lihat Gambar 12.b.

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: – 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. P1

S1

P1

P2

S2

S3

S1

S2

P2

S3

S4

Gambar 1.14

Gambar 1.15.

CT Sekunder 2 Tap

CT Sekunder 3 Tap

Current Transformer


1.4. Komponen Trafo Arus a. Tipe cincin (ring / window type) dan Tipe cor-coran cast resin (mounded cast resin type)

Gambar 1.16. CT tipe cincin

Gambar 1.17. Komponen CT tipe cincin

Keterangan 1. Terminal utama (primary terminal) 2. Terminal sekunder (secondary terminal). 3. Kumparan sekunder (secondary winding). CT tipe cincin dan cor-coran cast resin biasanya digunakan pada kubikel penyulang (tegangan 20 kV dan pemasangan indoor). Jenis isolasi pada CT cincin adalah Cast Resin.

Current Transformer


b. Tipe Tangki

Gambar 1.18. Komponen CT tipe tangki

Komponen Trafo arus tipe tangki 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).

Current Transformer


Jenis isolasi pada trafo arus tipe tangki adalah 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, 150 kV dan 500 kV. II.

PEDOMAN PEMELIHARAAN 2.1. In Service Inspection In service inspection adalah kegiatan pengamatan visual pada bagian-bagian peralatan terhadap adanya anomali yang berpotensi menurunkan unjuk kerja peralatan atau merusak sebagian/keseluruhan peralatan. 2.1.1. Dielectric Dalam hal ini dilakukan pemeriksaan dalam keadaan beroperasi dengan cara melihat visual kecukupan dari media dielectric CT melalui : A. Memeriksa level ketinggian minyak trafo arus pada gelas penduga. B. Memeriksa tekanan gas N2 melalui manometer yang terpasang di CT ( indicator berupa angka) C. Memeriksa tekanan gas SF6 melalui manometer yang terpasang di CT ( indicator berupa angka) D. Rembesan / kebocoran minyak CT. E. Isolator porcelain Dilakukan pemeriksaan isolator porcelain dengan visual dari isolator. Mengamati isolator dari keretakan, flek, pecah dan kelainan yang lainnya. 2.1.2. Mechanical Structure Mechanical structure adalah peralatan yang menyokong berdirinya trafo arus. Inspeksi mechanical structure dilakukan dengan memeriksa :

Current Transformer


- Kondisi core housing (rumah/tangki core) secara visual, apakah kondisi core housing normal, korosi atau retak. - Kondisi support structure . 2.1.3. Pentanahan CT Inspeksi pentanahan CT dilakukan dengan memeriksa kawat dan terminal pentanahan dengan memeriksa hubungan antara terminal dengan mess grounding switchyard dengan kencang dan sempurna. 2.2. In Service Measurement In Service Measurement adalah kegiatan pengukuran / pengujian yang dilakukan pada saat peralatan sedang dalam keadaan bertegangan / beroperasi. 2.2.1. Thermovision Thermovision digunakan untuk melihat hot spot pada instalasi listrik, dengan Infra red thermovision dapat dilihat losses yang terjadi di jaringan, semakin tinggi suhu hotspot yang terjadi maka semakin besar losses yang terjadi. Losses dapat diakibatkan oleh sambungan yang kurang baik, pemeriksaan dengan thermovision pada trafo arus digunakan untuk melihat titik-titik sambungan pada trafo arus. Thermovisi dilakukan pada: 

Konduktor dan klem CT. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan suhu antara konduktor dan klem CT



Isolator dan housing CT. Hal ini bertujuan untuk mengetahui adanya kelainan / hotspot di dalam CT.

Thermovisi dilakukan setiap 3 bulan, kecuali untuk CT 500 kV dilakukan setiap 2 minggu.

Current Transformer


2.3. Shutdown Testing/Measurement Shutdown testing / measurement adalah pekerjaan pengujian yang dilakukan pada saat peralatan dalam keadaan padam. Pekerjaan ini dilakukan pada saat pemeliharaan rutin maupun pada saat investigasi ketidaknormalan 2.3.1. Tahanan Isolasi Pengujian tahanan isolasi menggunakan alat uji tahanan isolasi 5 KV untuk sisi primer dan 500 V untuk sisi sekunder. Berfungsi untuk mengetahui kualitas tahanan isolasi pada trafo arus tersebut. Pencatatan hasil pengukuran dilakukan pada saat 60 detik.

2.1. Pengukuran tahanan isolasi CT

2.3.2. Tan Delta Pengujian tangen delta dilakukan untuk mengetahui nilai faktor dissipasi (tan delta) dan nilai kapasitansi dari CT. Peningkatan nilai dari kapasitansi akan mengindikasikan adanya kertas isolasi yang terkontaminasi oleh kelembaban, pencemaran atau adanya pemburukan pada sistim isolasi CT. Pengukuran tan delta pada CT dilakukan dalam kondisi sisi primer di hubung singkat .

Current Transformer


A. CT tanpa test tap

Gambar 2.2. CT tanpa test tap

Mode GST-G

Gambar 2.3. Pengujian mode GST-G pada CT tanpa test tap

Pengujian dengan mode GST-G pada CT tanpa test tap bertujuan untuk mengetahui nilai tan delta overall (secara umum). Tegangan uji yang digunakan adalah 2kV sampai 10 kV.

Current Transformer


B. CT dengan Test Tap

Gambar 2.4. CT dengan test tap

Mode GST-G

Gambar 2.5. Pengujian mode GST-G pada CT dengan test tap

Mode UST

Gambar 2.6. Pengujian mode UST pada CT dengan test tap

Current Transformer


Mode GST - Guard

Gambar 2.7. Pengujian mode GST-Guard pada CT dengan test tap

Pengujian Tan delta pada CT yang memiliki test tap dilakukan tiga kali pengujian yaitu GST-G, UST dan GST-Guard. 

GST-G, bertujuan untuk mengukur nilai tan delta dan kapasitansi secara umum (overall) dengan menggunakan tegangan uji 2kV s/d 10 kV



UST, bertujuan untuk mengukur nilai tan delta kapasitansi C1 dengan menggunakan tegangan uji 2kV s/d 10 kV



GST-guard, bertujuan untuk mengukur nilai tan delta kapasitansi C2 dengan menggunakan menggunakan tegangan uji maksimal 500 V.

2.3.3. Pengujian Kualitas Minyak isolasi Berdasarkan standard IEC 60422 “Mineral insulating oils in electrical equipment supervision and maintenance guide” , Trafo arus (CT) masuk dalam kategori D (instrument/protection transformer >170 kV) dan kategori E (instrument/protection transformer ≤ 170 kV). Pengujian Kualitas minyak pada trafo instrument hanya dapat dilakukan pada trafo instrument jenis nonhermetically sealed. Pengujian kualitas isolasi dilakukan secara time based setiap 10 tahun (setelah 5 kali pemeliharaan 2 tahunan) atau jika hasil pengujian tan delta buruk. Pengambilan sample yang kedua kali perlu dilakukan konsultasi terlebih dahulu dengan manufacturer atau mengacu pada manual instruction dari manufacturer masing-masing. Current Transformer


Pengujian kualitas minyak isolasi CT sesuai standard IEC 60422 meliputi : A. Pengujian Break Down Voltage (BDV) Pengujian tegangan tembus dilakukan untuk mengetahui kemampuan minyak isolasi dalam menahan stress tegangan. Pengujian ini dapat menjadi indikasi keberadaan kontaminan seperti kadar air dan partikel. Rendahnya nilai tegangan tembus dapat mengindikasikan keberadaan salah satu kontaminan tersebut, dan tingginya tegangan tembus belum tentu juga mengindikasikan bebasnya minyak dari semua jenis kontaminan. B. Pengujian Water Content Pengujian kadar air untuk mengetahui seberapa besar kadar air yang terlarut / terkandung di minyak. Menurut standar IEC 60422 perlu dilakukan koreksi hasil pengujian kadar air terhadap suhu 20 oC yaitu dengan mengalikan hasil pengujian dengan faktor koreksi f. Dimana

f  2,24 e 0,04ts Ket : f= faktor koreksi ts = Suhu minyak pada waktu diambil (sampling) C. Pengujian Acidity Minyak yang rusak akibat teroksidasi akan menghasilkan senyawa asam yang akan menurunkan kualitas isolasi kertas pada trafo arus. Asam ini juga dapat menjadi penyebab proses korosi pada tembaga dan bagian trafo yang terbuat dari bahan metal. D. Pengujian Dielectric Disspation Factor Pengujian ini bertujuan mengukur arus bocor melalui minyak isolasi, yang secara tidak langsung mengukur seberapa besar pengotoran atau pemburukan yang terjadi. Current Transformer


E. Pengujian Interfacial Tension Pengujian IFT antara minyak dengan air dimaksudkan untuk mengetahui keberadaan polar contaminant yang larut dan hasil proses pemburukan. Karakteristik dari IFT akan mengalami penurunan nilai yang sangat drastis seiring tingginya tingkat penuaan pada minyak isolasi. IFT juga dapat mengindikasi masalah pada minyak isolasi terhadap material isolasi lainnya. F. Pengujian Sediment dan Sludge Pengujian sediment ini bertujuan mengukur seberapa banyak (%) zat pengotor terhadap minyak isolasi trafo arus. G. Pengujian Flash point Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui flash point atau titik nyala api dari minyak isolasi. 2.3.4. Pengujian Dissolved Gas Analysis (DGA) Pengujian Dissolved Gas Analysis (DGA) adalah merupakan suatu tool diagnosa untuk mendeteksi dan mengevaluasi gangguan pada peralatan tenaga listrik dengan cara mengukur beberapa kandungan gas di dalam minyak isolasi meliputi gas: Nitrogen(N2), Oxygen (O2), Hydrogen (H2), Carbon monoxide (CO), Carbon dioxide(CO2), Methane (CH4), Ethane (C2H6), Ethylene(C2H4) dan Acetylene (C2H2). Mengacu pada standard IEC 60599 “Mineral oil-impragnated electrical equipment in service-Guide to interpretation of Dissolved and free gas analysis” , kelainan dalam peralatan trafo instrument dapat dideteksi dengan menggunakan DGA. 2.3.5. Tahanan Pentahanan Pengukuran besarnya tahanan pentanahan menggunakan alat uji tahanan pentanahan. Nilai tahanan pentanahan mempengaruhi keamanan personil terhadap bahaya tegangan sentuh.

Current Transformer


2.3.6. Pengujian Ratio Pengukuran ratio bertujuan untuk membandingkan nilai ratio hasil pengukuran dengan nilai pada nameplate.

Gambar 2.8. Pengujian Ratio dengan Metode Tegangan Pada sisi sekunder diinjeksikan tegangan yang sesuai, dibawah tegangan saturasi (knee voltage) dan pada sisi primer diukur tegangan menggunakan voltmeter skala rendah dengan impedansi tinggi (20 000 Ω/V atau lebih). Ratio belitan mendekati sama dengan ratio tegangan yaitu membandingkan tegangan di sisi primer dengan tegangan disisi sekunder.

Gambar 2.9. Pengujian Ratio dengan Metode Arus Pengujian ini menggunakan alat uji injeksi arus (high current test injection), dilakukan dengan mengatur catu daya pada alat uji sesuai dengan nilai yang diinginkan serta mencatat arus pada sisi sekunder kedua CT. rasio dari CT adalah sama dengan rasio dari CT referensi yang dikalikan rasio antara arus sisi sekunder CT referensi dengan arus sisi sekunder CT yang diuji, seperti persamaan :

Current Transformer


NT

: Rasio CT yang diuji

NR

: Rasio CT referensi

IR

: Arus CT referensi

IT

: Arus CT yang diuji (~ nominal)

2.3.7. Pengujian Eksitasi atau Vknee Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui karakteristik eksitasi dari trafo arus. Karakteristik eksitasi adalah suatu grafik yang menggambarkan hubungan antara arus eksitasi dan tegangan rms yang diterapkan pada sisi sekunder CT dalam kondisi sisi primer open circuit. Dalam kurva karakteristik eksitasi dapat diketahui tegangan knee dari suatu CT maka dapat dipastikan bahwa CT tidak mengalami kejenuhan saat arus primer sama dengan arus hubung singkat tertinggi.

Gambar 2.10. Rangkaian pengujian eksitasi

Gambar 2.11. Karakteristik Eksitasi

Current Transformer


TRANSFORMATOR TEGANGAN I.

PENDAHULUAN 1.1. PengertianTrafo Tegangan Trafo tegangan adalah peralatan yang mentransformasi tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih rendah untuk peralatan indikator, alat ukur / meter dan relai.

Gambar 1.1. Prinsip Kerja Trafo Tegangan

E1 N  1 a E2 N 2

Dimana: a; perbandingan /rasio transformasi

N1  N 2 N1 = Jumlah belitan primer N2 = Jumlah belitan sekunder E1 = Tegangan primer E2 = Tegangan sekunder

Gambar 1.2. Rangkaian Ekivalen Trafo Tegangan Current Transformer


Dimana: Im = arus eksitasi/magnetisasi Ie = arus karena rugi besi Trafo tegangan memiliki prinsip kerja yang sama dengan trafo tenaga tetapi rancangan Trafo tegangan berbeda yaitu : - Kapasitasnya kecil (10 – 150 VA), karena digunakan hanya pada alat-alat ukur, relai dan peralatan indikasi yang konsumsi dayanya kecil. - Memiliki tingkat ketelitian yang tinggi. - Salah satu ujung terminal tegangan tingginya selalu ditanahkan. 1.2.

Fungsi Trafo Tegangan Fungsi dari trafo tegangan yaitu : -

-

-

1.3.

Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti. Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistm proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer. Sebagai standarisasi besaran tegangan sekunder (100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt) untuk keperluan peralatan sisi sekunder. Memiliki 2 kelas, yaitu kelas proteksi (3P, 6P) dan kelas pengukuran (0,1; 0,2; 0,5;1;3) Jenis Trafo Tegangan

Trafo tegangan dibagi dibagi menjadi dua jenis yaitu a. Trafo tegangan magnetik (Magnetik Voltage Transformer / VT) Disebut juga Trafo tegangan induktif. Terdiri dari belitan primer dan sekunder pada inti besi yang prinsip kerjanya belitan primer menginduksikan tegangan kebelitan sekundernya. b. Trafo tegangan kapasitif (Capasitive Voltage Transformer / CVT) Trafo tegangan ini terdiri dari rangkaian seri 2 (dua) kapasitor atau lebih yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah pada primer, selanjutnya tegangan pada satu kapasitor ditransformasikan mengunakan trafo tegangan yang lebih rendah agar diperoleh teganggan sekunder. Current Transformer


1.4.

Bagian-bagian Trafo Tegangan

1.4.1. Trafo Tegangan Jenis Magnetik a. Kertas / Isolasi Minyak Berfungsi mengisolasi bagian yang bertegangan (belitan primer) dengan bagian bertegangan lainnya (belitan sekunder) dan juga dengan bagian badan (body). Terdiri dari minyak trafo dan kertas isolasi b. Rangkaian Electromagnetic Berfungsi mentransformasikan besaran tegangan yang terdeteksi disisi primer ke besaran pengukuran yang lebih kecil. c. Dehydrating Breather Adalah sebagai katup pernapasan untuk menyerap udara lembab pada kompartemen akibat perubahan volume minyak karena temperatur, sehingga mencegah penurunan kualitas isolasi minyak d. Terminal Primer Satu terminal terhubung pada sisi tegangan tinggi (fasa) dan satu lagi terhubung pada sistim pentanahan (grounding) e. Inti Terbuat dari plat besi yang dilapisi silicon yang berfungsi untuk jalannya flux. f. Struktur Mekanikal Struktur mekanikal adalah peralatan yang menyokong berdirinya trafo tegangan. Terdiri dari : -

Pondasi

-

Struktur penopang VT Isolator (keramik/polyester)

-

Current Transformer


g. Sistem Pentanahan Sistem pentanahan adalah peralatan yang berfungsi mengalirkan arus lebih akibat tegangan surja atau sambaran petir ke tanah

Gambar 1. 2 Bagian-bagian VT

1.4.2. Trafo Tegangan Jenis Kapasitif a. Dielectric -

Minyak Isolasi Berfungsi untuk mengisolasi bagian-bagian yang bertegangan dan sebagai media dielectric untuk memperoleh nilai kapasitansi dari 2 (dua) kapasitor atau lebihsebagai pembagi tegangan yang terhubung seri.

-

Kertas-plastik film (paper-polypropylane film) Berfungsi sebagai media dieletric untuk memperoleh nilai kapasitansi dari 2 (dua) kapasitor atau lebih sebagai pembagi tegangan yang terhubung seri bersama-sama minyak isolasi.

b. Pembagi Tegangan (Capacitive Voltage Devider) Berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh trafo tegangan menjadi yang lebih rendah.

Current Transformer


c. Electromagnetic Circuit Berfungsi sebagai penyesuai tegangan menengah ( medium voltage choke) untuk mengatur/menyesuaikan agar tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (Vi) dengan tegangan keluaran (Vo) pada frekuensi dasar. d. Trafo Tegangan Berfungsi untuk mentransformasikan besaran tegangan listrik dari tegangan menengah yang keluar dari kapasitor pembagi ke tegangan rendah yang akan digunakan pada rangkaian proteksi dan pengukuran. e. Expansion Chamber Rubber bilow adalah sebagai katup pernapasan (dehydrating breather) untuk menyerap udara lembab pada kompartemen yang timbul akibat perubahan temperatur. Hal ini mencegah penurunan kualitas minyak isolasi. f. Terminal Primer Satu terminal terhubung pada sisi tegangan tinggi (fasa) dan satu lagi terhubung pada sistim pentanahan (grounding). g. Struktur Mekanikal Struktur mekanikal adalah peralatan yang menyokong berdirinya trafo tegangan. Terdiri dari : - Pondasi - Struktur penopang CVT - Isolator penyangga (porselen/polyester). tempat kedudukan kapasitor dan berfungsi sebagai isolasi pada bagian-bagian tegangan tinggi. h. Sistem Pentanahan Sistem pentanahan adalah peralatan yang berfungsi mengalirkan arus lebih akibat tegangan surja atau sambaran petir ke tanah.

Current Transformer


Gambar 1.3 Bagian-bagian CVT

II.

PEDOMAN PEMELIHARAAN

2.1. In Service inspection In service inspection adalah kegiatan pengamatan visual pada bagian-bagian peralatan terhadap adanya anomali yang berpotensi menurunkan unjuk kerja peralatan atau merusak sebagian/keseluruhan peralatan. 2.1.1. Dielectric 

Memeriksa rembesan / kebocoran minyak



memeriksa level ketinggian minyak pada gelas penduga.



Memeriksa isolator dari keretakan, flek, pecah dan kelainan yang lainnya

2.1.2. Electromagnetic Circuit 

memeriksa level ketinggian minyak pada gelas penduga.



rembesan / kebocoran minyak trafo pada seal isolator.



Memeriksa kondisi spark gap

2.1.3. Mechanical structure 

memeriksa pondasi dari keretakan atau tidak.



memeriksa rumah VT\CVT dari keretakan dan korosi. memeriksa steel structure VT\CVT dari bengkok, longgar dan korosi.



Current Transformer


2.1.4. Pentanahan VT Inspeksi pentanahan VT dilakukan dengan memeriksa kawat dan terminal pentanahan terhubung ke mess grounding switchyard dengan kencang dan sempurna. 2.2.

In Service measurement In Service Measurement adalah kegiatan pengukuran / pengujian yang dilakukan pada saat peralatan sedang dalam keadaan bertegangan / beroperasi. 2.2.1. Thermovision Thermovision digunakan untuk melihat hot spot pada instalasi listrik, dengan Infra red thermovision dapat dilihat losses yang terjadi di jaringan. Semakin tinggi suhu hotspot yang terjadi maka semakin besar losses yang terjadi. Losses dapat diakibatkan oleh sambungan yang kurang baik, Pemeriksaan dengan thermovision pada CVT digunakan untuk melihat titik-titik sambungan pada CVT. Thermovisi dilakukan pada: 

Konduktor dan klem VT. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan suhu antara konduktor dan klem VT



Isolator dan housing VT. Hal ini bertujuan untuk mengetahui adanya kelainan / hotspot di dalam VT. Thermovisi dilakukan setiap 3 bulan, kecuali untuk CVT 500 kV dilakukan setiap 2 minggu. 2.3.

Shutdown testing / Measurement Shutdown testing / measurement adalah pekerjaan pengujian yang dilakukan pada saat peralatan dalam keadaan padam. Pekerjaan ini dilakukan pada saat pemeliharaan rutin maupun pada saat investigasi ketidaknormalan. 2.3.1. Tahanan isolasi Pengujian tahanan isolasi menggunakan alat ukur tahanan isolasi 5 KV untuk sisi primer dan 500 V untuk sisi sekunder. Berfungsi untuk mengetahui kualitas tahanan isolasi pada trafo tegangan tersebut. Pencatatan hasil pengukuran dilakukan pada saat 60 detik.

Current Transformer


Gambar 2.1 Pengujian Tahanan Isolasi 2.3.2.

Tan delta & Kapasitansi Pada trafo tegangan yang menggunakan minyak untuk isolasinya, minyak memiliki nilai konduktansi yang cukup rendah dan nilai kapasitansi yang cukup tinggi, pengujian tangen delta dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai factor disipasi (tan delta) dan kapasitansi dari VT. Peningkatan nilai dari kapasitansi mengindikasikan adanya kertas isolasi yang terkontaminasi oleh kelembaban, pencemaran atau adanya pemburukan pada sistem isolasi VT. Pengujian dengan mode GST-Ground pada VT bertujuan untuk mengetahui nilai tan delta overall (secara umum). Tegangan uji yang digunakan adalah 2kV sampai 10 kV.

Gambar 2.2. Pengukuran Tan Delta pada VT

Current Transformer


Gambar 2.3 Pengukuran Tan Delta pada CVT

Mode

Tegangan

Objek

Uji

Uji

GST-Guard

10kV

C

B

A,F,S1,S2

C1-1

UST

10kV

B

C

A,F,S1,S2

C1-2

GST-Guard

10kV

B

C

A,F,S1,S2

C1-3

GST-Ground

2kV

F*)

-

A,S1,S2

C2 **)

HV Lead

LV Lead

Ground pengukuran

Keterangan: *) pada pengukuran C2, terminal F dilepas( tidak terhubung ke EMU) **) pengukuran C2 dilakukan pada saat overhaul 2.3.3. Tahanan Pentanahan Pengukuran besarnya tahanan pentanahan menggunakan alat uji tahanan pentanahan. Besarnya nilai tahanan pentanahan mempengaruhi keamanan personil terhadap bahaya tegangan sentuh.

Current Transformer


2.3.4. Pengukuran Rasio Pengukuran ratio bertujuan untuk membandingkan nilai ratio hasil pengukuran dengan nilai pada nameplate.

Gambar 2.4.Pengukuran Ratio Trafo Tegangan

Pengukuran dilakukan dengan menginjeksi tegangan AC 2 – 10KV pada sisi primer dan dibandingkan dengan output tegangan pada sisi sekunder. Pengujian ini hanya dilakukan ketika pemasangan baru atau setelah relokasi. 2.3.5. Kualitas Minyak Berdasarkan standard IEC 60422 “Mineral insulating oils in electrical equipment supervision and maintenance guide”, Trafo tegangan (VT) masuk dalam kategori D (instrument/protection transformer >170 kV) dan kategori E (instrument/protection transformer ≤ 170 kV). Pengujian Kualitas minyak pada trafo instrument hanya dapat dilakukan pada trafo instrument jenis nonhermetically sealed. Pengujian kualitas isolasi dilakukan setelah VT 10 tahun beroperasi. Pengambilan sample yang selanjutnya perlu dilakukan konsultasi terlebih dahulu dengan manufacturer atau mengacu pada manual instruction dari manufacturer masing-masing.

Current Transformer


Pengujian kualitas minyak sesuai standard IEC 60422 meliputi : a. Pengujian Down Voltage (BDV) Pengujian tegangan tembus dilakukan untuk mengetahui kemapuan minyak isolasi dalam menahan stress tegangan. Pengujian ini dapat menjadi indikasi keberadaan kontaminan seperti kadar air dan partikel. Rendahnya nilai tegangan tembus dapat mengindikasikan keberadaan salah satu kontaminan tersebut, dan tingginya tegangan tembus belum tentu juga mengindikasikan bebasnya minyak dari semua jenis kontaminan. b. Pengujian Water Content Pengujian kadar air untuk mengetahui seberapa besar kadar air yang terlarut / terkandung di minyak. Menurut standar IEC 60422 perlu dilakukan koreksi hasil pengujian kadar air terhadap suhu 20 oC yaitu dengan mengalikan hasil pengujian dengan faktor koreksi f. Dimana:

f  2,24 e 0,04ts Keterangan : F = faktor koreksi ts = Suhu minyak pada waktu diambil (sampling) c. Pengujian Acidity Minyak yang rusak akibat teroksidasi akan menghasilkan senyawa asam yang akan menurunkan kualitas isolasi kertas isolasi pada trafo. Asam ini juga dapat menjadi penyebab proses korosi pada tembaga dan bagian trafo yang terbuat dari bahan metal. d. Pengujian Dielectric Disspation Factor Pengujian ini bertujuan mengukur arus bocor melalui minyak isolasi, yang secara tidak langsung mengukur seberapa besar pengotoran atau pemburukan yang terjadi. e. Pengujian Interfacial Tension Pengujian IFT antara minyak dengan air dimaksudkan untuk mengetahui keberadaan polar contaminant yang larut dan hasil proses pemburukan. Current Transformer


Karakteristik dari ift akan mengalami penurunan nilai yang sangat drastis seiring tingginya tingkat penuaan pada minyak isolasi. Ift juga dapat mengindikasi masalah pada minyak isolasi terhadap material isolasi lainnya. f. Pengujian Sediment dan Sludge Pengujian sediment ini bertujuan mengukur seberapa banyak (%) zat pengotor terhadap minyak isolasi trafo. g. Pengujian Flash Point Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui flash point atau titik nyala api dari minyak isolasi h. Pengujian Dissolved Gas Analysis (DGA) Pengujian Dissolved Gas Analysis (DGA) adalah merupakan suatu tool diagnosa untuk mendeteksi dan mengevaluasi gangguan pada peralatan tenaga listrik dengan cara mengukur beberapa kandungan gas di dalam minyak isolasi meliputi gas: Nitrogen(N2), Oxygen (O2), Hydrogen (H2), Carbon monoxide (CO), Carbon dioxide(CO2), Methane (CH4), Ethane (C2H6), Ethylene(C2H4) dan Acetylene (C2H2). Mengacu pada standard IEC 60599 “Mineral oil-impragnated electrical equipment in service-Guide to interpretation of Dissolved and free gas analysis” , kelainan dalam peralatan trafo instrument dapat dideteksi dengan menggunakan DGA.

Current Transformer


DAFTAR PUSTAKA

[1] PLN, “Petunjuk Operasi dan Pemeliharaan CT & PT”, Jakarta [2] PT. PLN (PERSERO), “Diktat Kursus Operasi Gardu Induk”, Pusat Pendidikan dan Latihan PLN, Jakarta. [3] Marsudi, Djiteng, “Distribusi tenaga Listrik”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2005. [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Current_transformer [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Transformer

Current Transformer

TUGAS MAKALAH PERALATAN SISTEM TENAGA LISTRIK

Recommend Documents