TRAFO TEGANGAN (POTENTIAL TRANSFORMER / PT)

6. PEMELIHARAAN TRAFO ARUS (CT)

6.2 TRAFO TEGANGAN (POTENTIAL TRANSFORMER / PT)

Trafo tegangan adalah trafo yang dirancang khusus untuk fungsi pengukuran tegangan pada rangkaian primer dan mengkonversinya menjadi besaran sekunder.

Fungsi trafo tegangan (PT) :

• Mengkonversi besaran tegangan pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan sistem metering dan proteksi.

• Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.

• Standarisasi besaran sekunder, yaitu tegangan 100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt.

Trafo tegangan dibagi menjadi 2 (dua) jenis, trafo tegangan magnetik (magnetic voltage transformer/VT) atau yang sering disebut trafo tegangan induktif, dan trafo tegangan kapasitif (capacitor voltage transformer/CVT). Jenis trafo tegangan induktif umumnya dipakai pada tegangan s.d. 145 kV sedangkan jenis trafo tegangan kapasitif dipakai pada tegangan diatas 145 kV. Trafo tegangan kapasitif juga dapat dipakai dengan peralatan PLC untuk komunikasi melalui saluran transmisi tegangan tinggi.

Trafo tegangan umumnya dihubungkan pada tegangan fasa – tanah.

6.2.2 Prinsip Kerja

Berikut ini adalah gambar rangkaian pengganti trafo tegangan.

Gambar 6-26. Rangkaian Pengganti Trafo Tegangan

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 26

E₂

E

1

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan Prinsip kerja trafo tegangan adalah berdasarkan persamaan berikut:

a N N E E = = 2 1 2 1 , dimana:

a _{= perbandingan transformasi dimana} N₁ >N₂,

1

N = jumlah lilitan primer,

2

N = jumlah lilitan sekunder,

1

E = tegangan primer (Volt), dan

2

E = tegangan Sekunder (Volt).

Pada dasarnya, prinsip kerja trafo tegangan sama dengan prinsip kerja pada trafo arus. Pada trafo tegangan perbandingan transformasi tegangan dari besaran primer menjadi besaran sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan primer dan sekunder.

Diagram fasor arus dan tegangan untuk trafo arus juga berlaku untuk trafo tegangan, lihat Gambar 6-3. Diagram Fasor Arus dan Tegangan pada Trafo Arus.

Rangkaian ekivalen trafo tegangan adalah :

Gambar 6-27. Rangkaian Ekivalen Trafo Tegangan

6.2.3 Klasifikasi Trafo Tegangan Menurut Prinsip Kerjanya

Menurut prinsip kerjanya, trafo tegangan diklasifikasikan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:

• Trafo Tegangan Induktif (inductive voltage transformer atau electromagnetic voltage transformer)

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 27

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan Trafo tegangan induktif adalah trafo tegangan yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder dengan prinsip kerja tegangan masukan (input) pada belitan primer akan menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui inti.

• Trafo Tegangan Kapasitor (capasitor voltage transformer)

Trafo tegangan kapasitif terdiri dari rangkaian kapasitor yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan menengah pada primer, selanjutnya diinduksikan ke belitan sekunder.

6.2.3.1 Kontruksi Trafo Tegangan Induktif (Voltage Transformer / VT)

Trafo tegangan jenis ini banyak dipakai pada tegangan 12 kV sampai 170 kV. Konstruksi trafo tegangan induktif adalah sebagai berikut:

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

Gambar 6-28. Konstruksi Trafo Tegangan Induktif

6.2.3.2 Kontruksi Trafo Tegangan Kapasitor (Capacitor Voltage Transformer) Bagian –bagian utama CVT :

1). HV.T adalah terminal tegangan tinggi (high voltage terminal) yaitu bagian yang dihubungkan dengan tegangan transmisi baik untuk tegangan bus maupun tegangan penghantar terminal tegangan tinggi/primer.

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 29 7 6 5 1 2 3 4 8 Keterangan gambar: 1. Kertas/Isolasi Minyak Mineral/Quartz filling. 2. Belitan Primer: vernis

ganda-isolasi kawat tembaga, tahan pada suhu tinggi.

3. Inti: bukan orientasi listrik baja memperkecil resiko resonansi besi 4. Belitan Sekunder 5. Isolator Keramik 6. Dehydrating Breather 7. Terminal Primer 8. Terminal Sekunder

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan 2). C1, C2 adalah kapasitor pembagi tegangan (capacitive voltage divider)

yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi untuk diubah oleh trafo tegangan menjadi tegangan pengukuran yang lebih rendah. Kapasitansi C2 lebih besar dari C1. Sebagai contoh untuk CCVT 110/√3 kV / 100/√3 V dengan maksimum tegangan fasa – tanah 71 kV, kapasitansi masukan (input capacity) 8.800 pF yang terdiri dari C1 = 20.661 pF, dan C2 = 182.504 pF (C1 dan C2 terhubung seri).

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

Gambar 6-29. Konstruksi Trafo Tegangan Kapasitif

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 31 1 6 4 3 ₇ 2 C 1 C 2 5 V_o

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan 3). L0 adalah induktor penyesuai tegangan (medium voltage choke) yang

berfungsi untuk mengatur/menyesuaikan supaya tidak terjadi pergeseran fasa antara tegangan masukan (vi) dengan tegangan keluaran (vo) pada frekuensi dasar.

4). PT adalah trafo tegangan yang memberikan tegangan sekunder vo untuk masukan pada instrumen meter dan peralatan/relai proteksi dengan mengubah tegangan menengah dari kapasitor pembagi tegangan ke tegangan rendah.

5). Rubber bilow adalah sebagai katup pernapasan (dehydrating breather) untuk menyerap udara lembab pada kompartemen yang timbul akibat perubahan temperatur, sehingga akan mencegah penurunan isolasi minyak.

6). Isolator adalah Isolator porselen penyangga, tempat kedudukan kapasitor dan berfungsi sebagai isolasi pada bagian-bagian tegangan tinggi.

7). 1a, 2a adalah terminal keluaran untuk tegangan sekunder, sebagai contoh untuk rasio CVT 50 Hz adalah 150/√3kV / 100/√3 volt atau rasio sama dengan 1500.

Bagian-bagian lainnya:

- PG (protective gap) adalah gap pengaman,

- H.F (high frequency) adalah teminal frekuensi tinggi yang berkisar sampai puluhan kilohertz, sebagai pelengkap pada salah satu konduktor penghantar dalam memberikan sinyal komunikasi melalui PLC,

- L3 adalah reaktor pentanahan yang berfungsi untuk meneruskan frekuensi 50 Hz,

- SA (surge arrester) atau arester surja adalah pelindung terhadap gelombang surja petir, dan

- S adalah sakelar pentanahan (earthing switch), yang biasanya dipergunakan pada kegiatan pemeliharaan.

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 32

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan 6.2.3.3 Prinsip kerja CCVT

Coupling Capacitive Voltage Transformer (CCVT) digunakan untuk instrumentasi, khususnya pada peralatan-peralatan meter dan proteksi. Pada umumnya kinerja CCVT sangat baik pada kondisi steady state.

Prinsip kerja CCVT adalah menurunkan besaran tegangan primer (150 kV) menjadi besaran tegangan sekunder (100 volt) melalui kapasitor (C1 & C2) yang berfungsi sebagai pembagi tegangan (voltage divider) dan trafo tegangan sebagai penurun tegangan. Keluaran tegangan sekunder dirancang seakurat mungkin sama dengan perbandingan rasio tegangan masukan disisi primer dalam segala kondisi operasi.

Gambar 6-30. Rangkaian Ekivalen CVT

dimana :

Vi = tegangan tinggi ekivalen (input), Vp= tegangan tinggi sisi primer CVT, Vo= tegangan keluaran (output), C1= adalah kapasitor tegangan tinggi, C2= adalah kapasitor tegangan menengah, Lc = induktansi choke, dan

Zb = impedansi beban. Tegangan keluaran CVT: i o V N N V = ⋅ 1 2 Volt,

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 33 Z_b C₁+C₂ ^Lc

V p

C

C

C

V i ⋅

+

=

2

1

1

V_o

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan Pada keadaan tunak (steady state) kondisi ini dapat dipenuhi sesuai dengan desain dan penyetelan CCVT, namun akurasi CCVT akan menurun pada keadaan peralihan (transient) mengikuti komponen induktif, kapasitif dan nonliniernya, seperti:

- pada gejala peralihan switching operations pemutus tenaga (PMT) atau pemisah (PMS).

- terjadinya sambaran petir langsung atau tidak langsung pada saluran transmisi tegangan tinggi (SUTT/SUTET) yang terhubung ke busbar gardu induk, yang diikuti ataupun tidak diikuti kerusakan isolasi; atau kerjanya arrester.

Oleh karena itu, dalam menentukan rancangan instalasi meter dan proteksi, harus mempertimbangan beberapa karakteristik kerja CCVT dan kesalahan (error) akibat arus eksitasi dan pembebanan (burden) CCVT tersebut.

Kesalahan (error) pembacaan pada meter dan proteksi dapat juga disebabkan terjadinya osilasi feroresonansi (ferroresonance) yang diakibatkan :

– apabila sirkit kapasitansi beresonansi dengan induktasi nonlinier inti besi (iron core). Gejala-gejala ini juga terjadi pada kondisi operasi pemberian tegangan (energize) pada saluran tanpa beban yang diikuti fenomena tegangan lebih (overvoltage), sehingga dapat menyebabkan kerusakan peralatan atau penurunan tahanan.

– Pelepasan beban (rejection of load) sebelum hilangnya gangguan hubung singkat temporer juga menyebabkan kondisi kritis terjadinya osilasi feroresonansi.

Bahaya tegangan lebih tidak terjadi selama periode gangguan hubung singkat, karena terjadi penurunan tegangan pada saat hubung singkat, namun sebaliknya pada saat hilangnya gangguan, tegangan sistem dapat naik dan menimbulkan gejala feroresonansi.

6.2.4 Kesalahan Trafo Tegangan

Trafo tegangan biasanya dibebani oleh rangkaian impedansi yang terdiri dari relai-relai proteksi, peralatan meter dan kawat (penghubung dari terminasi PT ke instrumen proteksi maupun meter).

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan Kesalahan pengukuran PT (ε) berdasarkan IEC-186 adalah sebagai berikut: Kesalahan PT didefinisikan sebagai:

% 100 × − ⋅ = P P S T V V V K ε , dimana: T

K = perbandingan rasio pengenal,

P

V = tegangan primer aktual (Volt), dan

S

V _{= tegangan sekunder aktual (Volt).}

Jika kesalahan trafo tegangan (ε) positif maka tegangan sekunder lebih besar dari nilai tegangan nominal pengenalnya.

Jumlah lilitan yang lebih kecil pada pembebanan rendah dan negatip pada pembebanan besar.

Selain kesalahan rasio juga terdapat kesalahan akibat pergeseran fasa. Kesalahan ini bernilai positif jika tegangan sekunder mendahului tegangan primer.

Untuk pemakaian proteksi akurasi pengukuran tegangan menjadi penting selama kondisi gangguan.

Batasan akurasi Trafo Tegangan seperti tabel berikut: dengan pengenal tegangan 0.8 s.d. 1.2 kali dan pengenal beban 0.25 s.d. 1 kali pada faktor daya 0.8.

Tabel 6-4. Batas Kesalahan Trafo Tegangan Pengukuran

0,1 0,2 0,5 1,0 3,0 3.0 tidak ditentukan 0.5 20 0.2 5 10 1.0 40 +/ - % Kesalahan Rasio Tegangan pada % dari

Tegangan Pengenal

+/ - Pergeseran Fase pada Tegangan Pengenal Menit (1/ 60 derajat) 0.1

Kelas Ketelitian

Tabel 6-5. Batas Kesalahan Trafo Tegangan Proteksi

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

3 P 6 P

+/ - % Kesalahan R asi o Tegangan pada % dar i

Tegangan P engenal

+/ - P ergeseran Fase pada Tegangan P engenal Menit (1 / 6 0 derajat) 3.0 Kelas Ketel iti an 6.0 120 240

6.2.5 Pengujian Trafo Tegangan (PT/CCVT)

Lingkup Pengujian pemeliharaan trafo tegangan (PT/CCVT) adalah: 1. Pengujian Rasio

2. Pengujian Tahanan Isolasi

3. Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance) khusus untuk CVT

4. Pengujian Beban pada Rangkaian Sekunder

6.2.5.1 Pengujian Rasio Tegangan

Pengujian ini dilakukan dengan cara menginjeksikan tegangan secara bertahap sampai dengan tegangan yang diinginkan, misalnya 500 Volt.

Perhatikan pembacaan tegangan pada alat uji, dan parameter VA Meter secara bersamaan.

Kemudian data hasil pengukuran sisi primer dan sekunder dibandingkan, sehingga prosentase kesalahan (error) rasio primer-sekunder dapat dihitung.

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 36

MΩ

a n

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

Gambar 6-31. Rangkaian Pengujian Rasio Trafo Tegangan

Khusus untuk pengujian rasio pada CVT menggunakan peralatan HV-Test. Pengujian rasio PT/CVT sesuai dengan IK-OPH/PT-03/P3BS/2007.

6.2.5.2 Pengukuran Tahanan Isolasi Trafo Tegangan (Megger) (sesuai dengan SE-032)

Tahanan isolasi yang akan diukur adalah antara: – terminal primer (P) - ground,

– terminal sekunder (a1) - ground, secara bergantian. Tegangan uji peralatan (Megger) yang digunakan adalah – skala 5000 V untuk sisi primer ( P1 atau P2 - Ground), dan – skala 1000-2500 V untuk sisi sekunder ( a1).

Pengukuran tahanan isolasi PT/CVT sesuai dengan IK-OPH/PT-02/P3BS/2007.

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 37

VA Meter

N

a n

Alat Uji Tegangan

220 V

MΩ

a n

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

Gambar 6-32. Rangkaian Pengujian Tahanan Isolasi

6.2.5.3 Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance)

Pengujian Tangen Delta (Dielectric Loss Factor and Capacitance) Khusus pada CVT adalah sebagai berikut. Kapasitor kopling (coupling capacitor) pada CVT merupakan bagian yang sangat penting dan sangat menentukan performa CVT tersebut. Material isolasi (insulation) yang digunakan kapasitor adalah material plastik film sebagai lapisan bersama-sama dengan material kertas, (paper-polypropylene film) dan diimpregnasikan dengan minyak sintetis (synthetik). Sehingga nilai kapasitansinya dipengaruhi oleh kondisi minyak sintetis tersebut. Untuk itu perlu perhatian khusus dengan melakukan pemeriksaan dan mengujian untuk mengetahui kondisi minyak sintetisnya. Apabila hasil ukur faktor daya (power factor) menurun, maka direkomendasikan dilakukan penggantian minyak. Dalam kondisi baru nilai faktor dayanya adalah 0,2 – 0,3%. Perubahan-perubahan nilai faktor daya yang terjadi dengan cara membandingkan hasil pada saat komisioning (commisioning).

Selain itu, pengukuran coupling capacitor perlu dilakukan untuk mengetahui adanya terjadi perubahan nilai kapasitansinya terhadap nilai yang standar (yang tertera pada name plate) karena akan mempengaruhi performance karateristik kerjanya. Beberapa pabrikan menyatakan apabila kenaikan nilai capacitansi hingga hasil pengukuran yang lebih besar 1 % terhadap nilai pada name plate, memberikan indikasi telah terjadi beberapa elemen

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 38

MΩ

N

a n

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan hubung singkat, dan direkomendasikan untuk melepas dan diganti dengan yang baru. Pengukuran tangen delta untuk CVT sesuai dengan IK-OPH/PT-06/P3BS/2007.

Gambar 6-33. Rangkaian Pengujian Tangen Delta pada CVT

Dari rangkaian diatas :

- Pengukuran kapasitansi C1 : terminal A – B, - Pengukuran kapasitansi C2 : terminal B – C, dan - Pengukuran kapasitansi total (C1 - C2) : terminal A – C. Hal-hal harus diperhatikan dalam pengujian ini adalah

1. Jenis dan tipe serta spesifikasi teknis CVT yang akan diuji,

Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan 39

Tan delta

C1 C2

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan

PT PLN (Persero)

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN 6. Pemeliharaan Trafo Arus & Trafo Tegangan 2. Nilai kapasitansi nominalnya sesuai tanda pengenal,

3. Gambar skematik dan kontruksi CVT, dan 4. Peralatan uji yang digunakan.

6.2.5.4 Pengujian Beban pada Rangkaian Sekunder CVT

Pengujian beban rangkaian sekunder dilakukan untuk mengetahui besar beban yang tersambung pada rangkaian sekunder CVT dibandingkan dengan kemampuan beban pada tanda pengenal CVT. Pengujian beban rangkaian sekunder trafo tegangan sesuai dengan IK-OPH/PT-05/P3BS/2007.

6.3 BATASAN – BATASAN OPERASI TRAFO PENGUKURAN