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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik

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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik

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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
- 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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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
Peralatan Sistem Tenaga Listrik
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