2.6 Polaritas Transformator
2.6.2 Polaritas Transformator Tiga Fasa (Vector Group)
Pada transformator, vector group merupakan salah satu identitas yang dapat ditemukan pada nameplate transformator. Vector group transformator menyatakan bagaimana jenis konfigurasi belitan
transformator pada bagian tegangan tinggi dan pada bagian tegangan rendah. Jenis vector grup transformator sangat penting sebelum mengkoneksikan dua atau lebih transformator secara paralel, apabila terjadi hubungan paralel antara dua atau lebih transformator dengan vector
group yang berbeda maka akan terjadi perbedaan fasa pada bagian
sekunder transformator, sehingga mengakibatkan perbedaan potensial dan akan mengalirkan arus pada bagaian sekunder antar transformator tersebut, efek yang terjadi arus akan sangat merusak transformator yang dioperasikan.
Mengacu pada standart IEC (Interational Electrotechnical
Commision), penulisan notasi vector group transformator terdiri dari dua
huruf atau lebih yang diikuti dengan satu atau dua digit, berikut adalah penjelasannya :
1. Huruf pertama menggunakan huruf kapital D, Y, Z untuk bagian
tegangan tinggi transformator. D untuk hubungan delta (∆), Y untuk
hubungan wye (Y), dan Z untuk hubungan zig zag (interconnected
star).
2. Huruf kedua merupakan huruf kapital dengan ukuran lebih kecil berupa huruf N, huruf tersebut menandakan adanya titik netral pada bagian tegangan tinggi transformator.
3. Huruf ketiga merupakan huruf non kapital d, y, z untuk bagian
tegangan rendah transformator, d memiliki arti hubung delta (∆), y
untuk hubungan wye (Y), dan z untuk hubungan zig zag (interconnected star).
39
4. Huruf keempat menggunakan huruf non kapital n yang menyatakan adanya titik netral pada bagian tegangan rendah.
5. Simbol kelima berupa angka yang terdiri dari satu atau dua digit, angka ini mengacu pada bilangan jam 0-11 yang menunjukkan besarnya perbedaan fasa antara bagian primer dengan bagian sekunder transformator.
Untuk menentukan jenis vector group transformator mengacu pada hal-hal berikut :
1. Bagian primer ditetapkan sebagai sisi tegangan tinggi (HV), dan bagian sekunder ditetapkan sebagai sisi tegangan rendah (LV).
2. Angka jam pada notasi transformator yaitu dari jam 0 – 11, satu
putaran jam adalah 3600 dan terdiri dari 12 angka, sehingga sudut
antara angka jam yang berurutan besarnya adalah 300.
3. Bagian tegangan tinggi (primer) dianggap sebagai jarum panjang, dan ditetapkan pada posisi 0 (jam 12). Bagian tegangan rendah (sekunder) dianggap sebagai jarum pendek dan bebas untuk bergerak.
4. Sudut antara jarum panjang dan jarum pendek menunjukan perbedaan sudut fasa antara bagian primer dengan sekunder.
Pada transformator tiga fasa, konfigurasi hubungan belitan merupakan hal yang perlu diperhatikan pada saat proses pembuatan transformator, karena bagaimana konfigurasi belitan tersebut tersusun merupakan dasar terjadinya perbedaan fasa antara belitan tegangan tinggi dengan belita tegangan rendah. Umumnya belitan transformator terhubung secara wye-delta, delta-wye, deltawye-delta, wye-wye, dan untuk keperluan khusus juga
terdapat hubungan delta-zigzag, dan wye-zigzag, namun disamping jenis hubungan tersebut terdapat variasi hubungan dengan adanya perbedaan angka jam vector group transformator.
Terdapat dua buah belitan pada masing – masing fasa yaitu belitan tegangan tinggi dan tegangan rendah, belitan tegangan tinggi dan tegangan rendah terletak pada batang core yang sama, satu belitan memiliki dua buah ujung terminal utama, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.30.
Gambar 2.30: Konstruksi belitan transformator tiga fasa
Pada bagian tegangan tinggi terminal A1-A2 dikoneksikan dengan
terminal B1-B2 dan C1-C2, pada bagian tegangan rendah terminal a1-a2
dikoneksikan dengan terminal b1-b2 dan c1-c2 . Jenis hubungan yang terjadi
dapat berupa hubungan Yd#, Yy#, Dy#, Dd#, dan juga terdapat jenis Dz# dan Yz# untuk transformator jenis hubungan khusus, notasi # menunjukan besarnya perbedaan sudut fasa yang mengacu pada angka jam vector
group.
Mengacu pada standar IEC 76-1 : 1993 simbol terminal tegangan tinggi transformator menggunakan 1U, 1V, 1W, dan untuk tegangan
41
rendah menggunakan 2U, 2V, 2W sedangkan untuk titik netral menggunakan simbol 1N pada sisi tegangan tinggi dan 2N untuk sisi tegangan rendah. Untuk mempermudah dalam penulisan dan penjelasan, penulis menggunakan simbol A, B, C untuk menunjukan belitan tegangan tinggi dan a, b, c untuk belitan tegangan rendah.
Berikutnya akan dijelaskan jenis-jenis hubungan vector group transformator, dengan format penulisan mengacu pada point – point berikut :
1. Warna pada gambar belitan diberikan untuk mendukung penjelasan secara visual.
2. Gambar belitan yang berwarna merah untuk belitan A, kuning untuk belitan B dan hitam untuk belitan C.
3. Belitan dengan warna yang sama terletak pada batang core yang sama dan mendapatkan tegangan dengan fasa yang sama, oleh karena itu fasor dengan warna yang sama harus digambarkan sedemikian mungkin sejajar antara fasor pada bagian tegangan tinggi dengan fasor pada bagian tegangan rendah.
4. Pada batang core yang sama, belitan yang memiliki tanda terminal
sejenis menyatakan polaritas yang sama, seperti pada belitan A1A2 dan
a1a2, maka terminal A1 dan a1 memiliki polaritas yang sama, begitu
pula dengan terminal lainnya.
a) Konfigurasi Jenis Hubungan Yd# (Wye – Delta)
Jenis hubungan Yd# pada bagian tegangan tinggi terhubung wye dan pada bagian tegangan rendah terhubung delta, pada umumnya terdapat
titik netral pada bagian tegangan tinggi sehingga jenis hubungannya menjadi YNd#. Berikut ini merupakan contoh jenis konfigurasi YNd-1 : Contoh: Hubungan YNd-1
Untuk membuat hubungan YNd-1 diagram fasor bagian tegangan tinggi wye ditetapkan pada jam 12, lalu diagram fasor tegangan rendah delta
ditempatkan pada jam 1, yaitu bergeser 30Otertinggal dari jam 12. Maka
pada diagram jam terlihat fasor 1N – A1 mendahului 30Odari fasor 2N – a1,
pada fasor delta terdapat titik netral secara virtual yang tidak terhubung dengan bushing, namun dapat ditemukan secara geometris. Seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.31: Hubungan Belitan dan Diagram Fasor vektor grup YNd-1
A2 A1 B1 C1 B2 C2 c2 a2 a1 b1 c1 b2
43
b) Konfigurasi Jenis Hubungan Yy# (Wye – Wye)
Jenis hubungan Yy# menandakan pada bagian tegangan tinggi dan tegangan rendah sama-sama menggunakan hubungan wye (Y), pada umumnya hubungan Y memiliki titik netral yang terhubung dengan bushing sehingga menjadi jenis hubungan YNyn#, dengan # merupakan notasi angka jam vector group.
Contoh: Hubungan YNyn-6
Hubungan YNyn-6 bagian tegangan tinggi dan bagian tegangan rendah
memiliki perbedaan sudut fasa 180o. diagram fasor bagian tegangan
rendah mengarah pada angka jam 6, untuk membuatnya cukup dengan membalik terminal pada bagian tegangan rendah yang semula dijadikan titik netral pada bagian tegangan tinggi kini menjadi terhubung dengan
bushing, apabila pada bagian tegangan tinggi terminal A1, B1, C1
terhubung dengan bushing dan terminal A2, B2, C2 yang digabungkan
menjadi titik netral, maka pada bagian tegangan rendah merupakan
kebalikannya, yaitu terminal a1, b1, c1 digabungkan menjadi titik netral dan
terminal a2, b2, c2 dihubungkan dengan bushing, dengan konfigurasi seperti
ini maka akan didapatkan hubungan vector group YNyn-6 seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
a1 a2 b2 c2 b1 c1 A2 A1 B1 C1 B2 C2
Gambar 2.32: Hubungan Belitan dan Diagram Fasor vektor grup YNyn-6
c) Konfigurasi Jenis Hubungan Dy# (Delta – Wye)
Jenis hubungan Dy# pada bagian tegangan tinggi belitan terhubung
secara delta (∆) dan pada bagian tegangan rendah belitan terhubung secara
wye (Y), pada umumnya hubungan Dy# memiliki titik netral pada bagian
tegangan rendah sehingga notasi jenis hubungannya menjadi Dyn#,
dengan # menunjukan notasi angka jam vector group. Berikut akan dijelaskan konfigurasi belitan untuk hubungan Dyn-5.
Contoh: Hubungan Dyn-5
Untuk membentuk hubungan Dyn-5 yang disesuaikan adalah konfigurasi pada bagian tegangan rendah, kini akan dibuat agar fasor bagian tegangan
rendah tertinggal dari fasor tegangan tinggi sebesar 150o dikarenakan
angka jam vector group mengarah pada angka jam 5, Untuk itu pada
bagian tegangan tinggi terminal A1 disambungkan dengan C2, terminal A2
dihubungkan dengan B1, dan terminal B2 dihubungkan dengan C1.
Sedangkan pada bagian tegangan rendah belitan dikonfigurasikan dengan membalik polaritas dari umumnya bentuk hubungan wye, yaitu terminal
45
a2, b2, c2 terhubung dengan bushing dan terminal a1, b1, c1 saling terhubung
menjadi titik netral, dengan konfigurasi seperti ini maka akan terbentuk hubungan dengan vector group Dyn-5, dapat dilihat pada diagram angka
jam bahwa fasor 1N – A1 mengarah pada angka jam 12, sedangkan fasor
2N – a2 mengarah pada angka jam 5, seperti ditunjukan pada gambar 2.33.
Gambar 2.33: Hubungan Belitan dan Diagram Fasor vektor grup Dyn-5
d) Konfigurasi Jenis Hubungan Dd# (Delta – Delta)
Transformator dengan hubungan Dd# menandakan bahwa pada bagian tegangan tinggi dan tegangan rendah sama-sama menggunakan hubungan
belitan delta (∆), transformator dengan hubungan Dd# biasa digunakan
untuk sistem yang tidak memeiliki titik netral. Contoh: Hubungan Dd-0 A2 A1 B1 C1 B2 C2 a1 a2 b2 c2 b1 c1
Untuk membuat hubungan Dd-0 bagian tegangan tinggi dan tegangan
rendah transormator dihubung secara delta (∆) dan diagram fasor keduanya
yaitu 1N-A1 dan 2N-a1 ditempatkan pada angka jam 12, hal ini
dikarenakan angka jam vector group adalah 0 yang berarti tidak terdapat perbedaan fasa antara bagian tegangan tinggi dan bagian tegangan rendah,
pada bagian tegangan tinggi maupun tegangan rendah terminal A1
dihubungkan dengan terminal C2, terminal B1 dihubungkan dengan
terminal A2, dan terminal C1 dihubungkan dengan terminal B2, dengan
konfigurasi seperti ini maka akan didapatkan hubungan belitan dengan
vector group Dd-0.
Gambar 2.34: Hubungan Belitan dan Diagram Fasor vektor grup Dd-0 2u 2v 2w a1 a2 b2 b1 c2 c1 A2 A1 B1 C1 B2 C2 c2 a2 a1 b1 c1 b2
47
e) Konfigurasi Hubungan Yz# dan Dz#
Untuk membuat transformator dengan hubungan zig-zag pada bagian sekunder, terdapat beberapa point tambahan yang perlu untuk diperhatikan, yaitu sebagai berikut :
1. Pada hubungan zigzag, terdapat tiga buah belitan di masing – masing batang core, satu belitan untuk tegangan tinggi dan dua belitan untuk tegangan rendah, kedua belitan yang terdapat pada bagian tegangan rendah memiliki jumlah turn belitan yang sama.
2. Pada masing-masing batang core, belitan dengan polaritas sejenis
memiliki polaritas yang sama. Pada terminal A1A2, a1a2, dan a3a4 maka
terminal A1, a1, dan a3 memiliki polaritas yang sama, begitupun dengan
terminal lainnya.
3. Diagram vector dengan warna yang sama menandakan belitan terletak pada batang core yang sama, dan sedemikian mungkin harus digambar dengan arah yang sejajar.
Contoh 1: Hubungan Dz-6 (Delta-Zigzag)
Untuk membuat hubungan Dz-6 pada bagian tegangan tinggi dibentuk
hubungan delta (∆) dengan fasor 1N-A1 ditetapkan pada angka jam 12,
pada bagian sekunder dibentuk hubungan zig –zag dengan fasor 2N-a1 di
angka jam 6. Terminal A1, B1, dan C1 terhubung dengan bushing, pada
bagian sekunder terminal a2, b2, dan c2 terhubung dengan bushing,
sedangkan terminal lainnya terkoneksi internal. Untuk mendapatkan
Mengacu pada SPLN 50 tahun 1997, terdapat empat macam jenis transformator berdasarkan kelompok vector group dan titik netralnya, yaitu :
1. Kelompok vector group Yzn-5
Transformator dengan vector group Yzn-5 digunakan untuk transformator dengan kapasitas ≤ 160 kVA.
2. Kelompok vector group Dyn-5
Transformator dengan vector group Dyn-5 digunakan untuk transformator dengan kapasitas > 200 kVA.
3. Kelompok vektor grup YNyn-0
Transformator dengan vector group Ynyn-0 digunakan pada sistem jaringan empat kawat tiga fasa.
4. Kelompok vektor grup YNd-5
Transformator dengan vector group YNd-5 digunakan pada pembangkit listrik, semisal PLTU, PLTA.
Telah diketahui bahwa konfigurasi belitan transformator akan mempengaruhi keadaan lagging atau leading antara belitan tegangan tinggi terhadap tegangan rendah. Pada standard IEC 60076-1 telah dikelompokan jenis vector group yang memungkinkan untuk dibentuk seperti ditunjukan pada tabel 2.2.
51
Tabel 2.2 Kelompok vector group transformator berdasarkan standar IEC 60076