Trafo Tegangan

Trafo tegangan/voltage transformer/potensial transformers adalah suatu peralatan listrik yang dapat memperkecil tegangan tinggi menjadi tegangan rendah, yang dipergunakan dalam rangkaian arus bolak-balik.

Fungsi trafo tegangan adalah untuk memperoleh tegangan yang sebanding dengan tegangan yang hendak dipergunakan dan untuk memisahkan sirkuit dari sistem dengan tegangan tinggi 

(yang selanjutnya di sebut sirkuit primer) terhadap sirku it dimana alat ukur (instrumen) tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit sekunder). Beda dengan transformator tenaga yang dibutuhkan adalah tegangan dan daya keluarannya tetapi pada trafo tegangan yang dibutuhkan adalah tingkat ketelitiannya dan penurunan tegangannya yang disesuaikan dengan alat ukur.

Contoh : (150.000/V3) / (100/V3) V, (20.000/V3) / (100/V3). 20.000/100 V

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

JENIS TRAFO TEGANGAN 

• Trafo tegangan dengan inti besi seperti transformator biasa umumnya untuk tegangan rendah sampai dengan tegangan tinggi

• Trafo tegangan dengan kapasitor, di sadap pada tegangan menengah, kemudian diturunkan dengan transformator ke tegangan rendah, umumnya digunakan pada tegangan tinggi dan tegangan ekstra tinggi (Capasitive Voltage Transformer, CVT)

JENIS - JENIS TRAFO TEGANGAN

A. Dipasang antara fase dan fase

B. Dipasang antara fase dan tanah

C. Trafo tegangan dengan 3 lilitan, lilitan ke tiga untuk relai gangguan bumi

D. Trafo tegangan dengan 3 lilitan, lilitan ke dua untuk relai ke 1 dan meter, lilitan ke tiga untuk relai ke dua.

Tegangan Sekunder (Volt)

100 Atau 110

100/V3 Atau 110/V3

100/3 Atau 110/3

120 Atau 120/V3

Pemasangan
Catatan : PT dengan pengenal 20.000/100 V dapat dipasang untuk sambungan 3 fase / 3 kawat 3 fase, 4 kawat. PT dengan pengenal (20.000/V3) / (100/V3) hanya untuk sistem 3 fase, 4 kawat dan titik netral (bintang) harus dibumikan

Trafo tegangan dengan 2 pengenal sekunder

Contoh : 

A. (150.00/V3) / (100/V3) - (100/V3) V Rangkaian sekunder 2 buah yang dapat mempunyai karakteristik yang berbeda.

B. (20.000/V3) / (100/V3) - (100/3) V100/3 V digunakan untuk mendapatkan tegangan urutan nol, dan pada saat gangguan 1 fase ke bumi V0 menjadi 100 V maksimum.

Penandaan
Primer : P1 dan P2

Sekunder : pertama 1S1 – 2S2 untuk pengukuran dan proteksi pengaman cadangan. Kedua 2S1 – 2S2 untuk proteksi pengaman utama
Masing - masing sekunder dapat mempunyai klas ataupun beban mempunyai klas ataupun burden (beban) sama atau berbeda
PT dengan 2 sekunder yang sama khususnya digunakan pada GI tegangan ekstra tinggi.

ACCURACY CLASS DAN RATED BURDEN PT

Rated burden PT dapat dijelaskan sebagai berikut:

~ bila burden digunakan untuk komponen metering dan poteksi, kelas akuurasi untuk metering dipilih harus lebih baik dari pada untuk proteksi.

~ Burden dari PT adalah penjumlahan dari total burden dari semua beban yang tersambung ke PT.

Accuracy classes sesuai IEC 60044-2

class	RANGE		LIMIT OF	ERRORS	Application on
	Burden %	Voltage %	Ratio %	Phasa displacement min
0.1	25 – 100	80 – 120	0.1	5	Laboratory
0.2	25 – 100 <100 VA 0-100% Pf=1	80 – 120	0.2	10	Pracision and revenue metering
0.5	25 – 100	80 – 120	0.5	20	Standard revenue metering
1.0	25 – 100	80 – 120	1.0	40	Industrial grade meters
3.0	25 – 100	80 – 120	3.0	-	instruments
3P	25 – 100	5 – Vf	3.0	120	protection
6P	25 – 100	5 – Vf	0.6	240	protection

KESALAHAN PERALATAN

Jika jatuh tegangan trafo tidak diperhitungkan, dalam hal ini tidak ada pada tegangan primer, maka dapat dijelaskan ada kesalahan antara tegangan primer dan sekunder.

Tetapi dalam  kenyataannya tidak mungkin, tegangan jatuh dalam  tahanan belitan, hal ini berpengaruh pada perbandingan antara primer dan sekunder.

Us= xUp-∆U

Dimana: ∆U = tegangan jatuh

Kesalahan dalam reproduksi PT akan nampak pada amplitudo dan fase, kesalahan pada amplitudo dikatakan sebagai kesalahan tegangan atau kesalahan ratio dan kesalahan pada fase dikatakan sebagai pergeseran fase.

Vektor tegangan                      Vektor memperlihatkan tegangan sekunder sebagai refrensi diambil 100%

Penjelasannya sama di trafo arus

TRAFO ARUS

Trafo arus/ Current traformator (CT) adalah suatu peralatan listrik yang dapat memperkecil arus, dari arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dalam rangian arus bolak balik.

Fungsi CT adalah untuk memperoleh arus yang sebanding dengan arus yang hendak diukur, dan untuk memisahkan sirkuit dari sistemyang arusnya hendak diukur terhadap sirkuit dmna instrumen tersambung.

Trafo arus terdiri dari bellitan primer, belitan sekunder dan inti maknetik. Jika arus primer yang masuk ke CT ke teminal P1 /K dan  arus yang mengalir ke sekunder dinamakan terminal S1/k , seperti terlihat pada gamb ar 1 (lihat arah arus sekunder IS  yang masuk ke ampere meter). Selanjutnya terdapat terminal kedua pada CT disisi primer yaitu P2/L adalah terminal yang arusnya diperoleh dari P1/k yang dialirkan ke beban dan S2/l  sisi sekunder adalah ter-minal yang arusnya diperoleh dari S1/k.

Secara normal yang sesuai standar IEC terminal S₂/I harus ditanahkan sebagai pengamansekunder CT terhadap tegangan tinggi akibat kopling kapasitif, sehingga sudut antara arus primer dan sekunder = nol, kalau S₁/k yang ditanahkan maka sudut arus antara primer dan sekunder menjadi 180⁰.

Dalam kenyataannya arus primer yang masuk ke sekunder sebagian akan masuk ke maknetik yang terdapat pada sekunder.

Rangkaian equevalent arus sisi sekunder

Vektor dar arus CT                  Vektor memperlihatkan arus sekunder sebagai refrensi diambil 100%

Pada gambar terlihat arus dari sisi primer tidak semua masuk kesisi sekunder, sebagaian arus akan masuk ke rangkaian inti, sehingga terjadi pergeseran sudut seperti terlihat pada gambar 3. Hal ini dikatakan sebagai kesalahan reproduksi dari CT. Kesalahan reproduksi akan terlihat dalam amplitudo dan fase, kesalahan dalam amplitudo dikatakan sebagai kesalahan arus atau kesalahan ratio, kalau kesalahan fase dikatakan sebagai pergeseran fase. Pada gambar 4, memperlihatkan arus sekunder I_s dipilih sebagai acuan dalam 100%, sebagai poros sumbu yang dapat dibagi dalam persen. Sejak sudut sangat kecil, maka kesalahan arus ɛ dan kesalahan fase δ langsung dapat dibaca dalam persen dan axies tersebut (ɛ = 1% = 1 centiradians = 34,4 minute).

Sesuai penjelasan diatas, bahwa kesalahan arus positif, jika arus sekunder melebihi arus pengenalnya dan kesalahan fase positif jika arus sekunder leading (mendahului) dari arus primer. Sebagai konsekuensi axis ɛ akan turun dan axis δ akan kekanan.

Kesalahan tranformasi (transformasi error)

Adalah perbandingan antara arus primer dan arus sekunder

K_n = I_p / I_S

Kesalahan arus (current error)

ɛ(%) = (K_n^xI_S – ^Ip  / Ip) x 100 %

Dimana:

K_n           = perbandingan transformasi             

ɛ           = kesalahan arus (%)

I_S             = arus sekunder sebenarnya (Amp)

I_p          = arus primer sebenarnya (Amp)

Karena adanya perbedaan antara arus yang masuk di sisi primer dengan arus yang terbaca disisi sekunder, dapat menimbulkan perbedaan ratio transformasi arus yang sebenarnya dengan kenyataannya. Bila CT dipergunakan untuk pengukuran energi (kWh meter), kesalahan arus ini sangat berpengaruh terhadap pengukuran energi.

Security factor (Fs)

Faktor security (security factor) adalah Ratio dari sekuriti arus primer pengeal (I_PS) dan arus primer pengenal (I_p)

F_{S ­}= I_PS / I_p

Sekuriti dari meter yang dihubungkan ke CT, adalah kebalikan dari F_S nya. Sesuai standar security factor (F_S) = F_S⁵.

Rated Short – Time Thermal Current (Ith).

Adalah nilai rms dari arus primer, dimana CT tidak rusak dalam waktu satu detik, bila waktu arus thermal-hubung singkat pengenal dipakai dalam tiga detik dipergunakan dalam satu detik. Short time thermal current dapat diperhitungkan dengan persamaan:

I_th.,t = I_th / √t

Rated dynamic current (Idyn)

Adalah nilai puncak dari arus primer CT, tanpa ada kerusakan secara electric dan mechanic yang dihasilkan dari tenaga elektromagnetik:

Idyn = 2,5 x I_th

Composite error (∑c)

Adalah pada kondisi dibawah steady state, nilai rms mempunyai perbedaan antara nilai sesaat dari arus primer dan nilai sesaat dari arus sekunder sebenarnya yang dikalikan dengan ratio CT pengenal, composite error diekspresikan dalam persen dari nilai rms arus primer yang dapat ditulis dalam bentuk matematis, sebagai berikut:

∑c= (100/ I_p) √1/T ^T∫₀ (K_N ⁱ_S – ⁱ_P)² dt

Dimana :

K_N           = transformation ratio pengenal

I_P             = nilai rms dari arus primer

i_P              = nilai sesaat (the instantaneous value) dari arus primer

i_S              = nilai sesaat dari arus sekunder

T           = Waktu dalam satu periode (one cycle) dalam detik.