CURRENT TRANSFORMER (TRAFO ARUS)

Current transformer (CT) atau Trafo Arus adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa trafo yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Di samping untuk pengukuran arus, trafo arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele proteksi. Kumparan primer trafo dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang akan dikur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele proteksi.

Prinsip kerja trafo arus sama dengan trafo daya satu fasa. Bila pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan timbul gaya gerak magnet sebesar N1I1. Gaya gerak ini memproduksi fluks pada inti, dan fluks ini membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Bila terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I1. Arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N2I2 pada kumparan sekunder. Pada trafo arus biasa dipasang burden pada bagian sekunder yang berfungsi sebagai impedansi beban, sehingga trafo tidak benar-benar short circuit. Apabila trafo adalah trafo ideal, maka berlaku persamaan : N1I1 = N2I2

I1/I2 = N2/N1 di mana, N1 : Jumlah belitan kumparan primer N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder I1 : Arus kumparan primer I2 : Arus kumparan sekunder Dalam pemakaian sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis tertentu berdasarkan syarat-syarat tertentu pula, adapun pembagian jenis trafo arus adalah sebagai berikut : Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer a. Jenis Kumparan (Wound) Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang besar, atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. Belitan primer tergantung pada arus primer yang akan diukur, biasanya tidak lebih dari 5 belitan. Penambahan belitan primer akan mengurangi faktor thermal dan dinamis arus hubung singkat. b. Jenis Bar (Bar) Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang tinggi. Keburukannya, ukuran inti yang paling ekonomis diperoleh pada arus pengenal yang cukup tinggi yaitu 1000A.

Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio a. Jenis Rasio Tunggal Rasio tunggal adalah trafo arus dengan satu kumparan primer dan satu kumparan sekunder. b. Jenis Rasio Ganda Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi beberapa kelompok yang dihubungkan seri atau paralel.

Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti a. Inti Tunggal Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk pengukuran atau proteksi. b. Inti Ganda Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan proteksi sekaligus.

Jenis Trafo Arus Menurut Konstruksi Isolasi a. Isolasi Epoksi-Resin Biasa dipakai hingga tegangan 110KV. Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan isolasi. Terdapat 2 jenis, yaitu jenis bushing dan pendukung.

b. Isolasi Minyak-Kertas Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen. Merupakan trafo arus untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan luar. Dibedakan menjadi jenis tangki logam, kerangka isolasi, dan jenis gardu. Kelebihannya, penyulang pada sisi primer lebih pendek, digunakan untuk arus pengenal dan arus hubung singkat yang besar.

c. Isolasi Koaksial Jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel, bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6. Sering digunakan inti berbentuk cincin dengan belitan sekunder yang dibelit secara seragam pada cincin dan dimasukkan pada isolasi, dengan demikian terbuka jalan untuk membawa lapisan terluar bagian yang di-ground keluar dari trafo arus.

Pengujian Trafo Arus (Current Transformer) CT atau Trafo Arus merupakan perantara pengukuran arus, dimana keterbatasan kemampuan baca alat ukur. Misal pada sistem saluran tegangan tinggi, arus yang mengalir adalah 2000A sedangkan alat ukur yang ada hanya sebatas 5A. Maka dibutuhkan sebuah CT yang mengubah representasi nilai aktual 2000A di lapangan menjadi 5A sehingga terbaca oleh alat ukur. CT umumnya selain digunakan sebagai media pembacaan juga digunakan dalam sistem proteksi sistem tenaga listrik. Sistem proteksi dalam sistem tenaga listrik sangatlah kompleks sehingga CT itu sendiri dibuat dengan spesifikasi dan kelas yang bervariatif sesuai dengan kebituhan sistem yang ada. Spesifikasi pada CT antara lain:

1. Ratio CT, rasio CT merupakan spesifikasi dasar yang harus ada pada CT, dimana representasi nilai arus yang ada di lapangan di hitung dari besarnya rasio CT. Misal CT dengan rasio 2000/5A, nilai yang terukur di skunder CT adalah 2.5A, maka nilai aktual arus yang mengalir di penghantar adalah 1000A. Kesalahan rasio ataupun besarnya presentasi error (%err.) dapat berdampak pada besarnya kesalahan pembacaan di alat ukur, kesalahan penghitungan tarif, dan kesalahan operasi sistem proteksi. 2. Burden atau nilai maksimum daya (dalam satuan VA) yang mampu dipikul oleh CT. Nilai daya ini harus lebih besar dari nilai yang terukur dari terminal skunder CT sampai dengan koil relay proteksi yang dikerjakan. Apabila lebih kecil, maka relay proteksi tidak akan bekerja untuk mengetripkan CB/PMT apabila terjadi gangguan. 3. Class, kelas CT menentukan untuk sistem proteksi jenis apakah core CT tersebut. Misal untuk proteksi arus lebih digunakan kelas 5P20, untuk kelas tarif metering digunakan kelas 0.2 atau 0.5, untuk sistem proteksi busbar digunakan Class X atau PX. 4. Kneepoint, adalah titik saturasi/jenuh saat CT melakukan excitasi tegangan. Umumnya proteksi busbar menggunakan tegangan sebagai penggerak koilnya. Tegangan dapat dihasilkan oleh CT ketika skunder CT diberikan impedansi seperti yang tertera pada Hukum Ohm. Kneepoint hanya terdapat pada CT dengan Class X atau PX. Besarnya tegangan kneepoint bisa mencapai 2000Volt, dan tentu saja besarnya kneepoint tergantung dari nilai atau desain yang diinginkan. 5. Secondary Winding Resistance (Rct), atau impedansi dalam CT. Impedansi dalam CT pada umumnya sangat kecil, namun pada Class X nilai ini ditentukan dan tidak boleh melebihi nilai yang tertera disana. Misal: 1,7kV maka tegangan eksitasi CT harus melebihi 1,7kV untuk menghasilkan 5A, setidaknya 2kV baru mencapai 5A. Maka CT tersebut memiliki spesifikasi yang sesuai dengan yang tertera. Pengujian Isolasi atau Megger Pengujian diatas secara keseluruhan hanyalah untuk menentukan bahwa CT tersebut layak beroperasi sesuai spesifikasi desain sistem dan tidak terjadi kesalahan pengukuran arus sebenarnya dimana CT merupakan elemen metering dan proteksi. Untuk menentukan apakah CT tersebut layak bertegangan ataukah tidak, maka harus dilakukan pengujian Isolasi atau Megger. Megger yang digunakan adalah 5kV untuk sisi primer dan 1kV untuk sisi skunder. Titik yang bisa dilakukan pengetesan adalah:

Terminal Primer dengan Ground tidak boleh ada hubungan Terminal Primer dengan Skunder tidak boleh ada hubungan Terminal Skunder dengan Ground tidak boleh ada hubungan

Cek Fisik CT saat datang dan saat dipasang harus diulakukan cek fisik terlebih dahulu sebagai wujud sebuah quality control. Tidak boleh ada retakan, atau bahkan rembesan oli trafo. Mudah-mudahan artikel diatas mampu menambah wawasan dan meningkatkan kualitas kontrol terhadap produk-produk ataupun proyek-proyek pengembangan infrastruktur kelistrikan di Indonesia. Listrik yang lebih baik untuk masa depan, dan mari ber-Hemat Energi. Penyebab Hubung Singkat didalam Transformator, antara lain: Gangguan hubung singkat antar lilitan karena rusaknya laminasi. Perubahan kandungan gas H2, CH4, CO, C2H4 dan C2H2

GALAT PADA TRAFO ARUS Kesalahan pada trafo arus atau yang sering disebut dengan galat trafo arus merupakan perbandingan antara arus primer dan arus sekunder.

Kesalahan arus (current error) : Di mana : Kn = perbandingan trafo = kesalahan arus % Is = Arus sekunder sebenarnya (A) Ip = Arus primer sebenarnya (A) Karena adanya perbedaan arus antara arus yang masuk di sisi primer dengan arus yang terbaca di sisi sekunder, dapat menimbulkan perbedaan rasio transformasi arus yang sebenarnya dengan kenyatannya. Bila CT dipergunakan untuk

pengukuran energy (kWh meter), kesalahn arus ini sangat berpengaruh terhadap pengukuran energy. Securrity Factor (Fs) Faktor security adalah rasio dari sekuriti arus primer pengenal (Ips) dan arus primer pengenal (Ip).

Sekurity dari meter yang dihubungkan ke CT,a dalah kebalikan dari Fs-nya. Sesuai standar sekuriti factor Fs = Fs5. Galat Komposit dari Trafo Arus Galat komposit merupakan pada kondisi di bawah steady state, nilai rms mempunyai perbedaan antara nilai sesaat dari arus primer dengan nilai sesaat dari arus sekunder sebenarnya yang dikalikan dengan rasio CT pengenal. Untuk kerja dari trafo arus pada saat primernya dialiri arus hubung singkat, digambarkan dengan faktor arus lebih n, dimana saat arus primer sama dengan nI1, galat masih dalam batas yang ditentukan. Untuk penggunaan pengukuran biasanya dioperasikan pada bagian kurva yang linier. Trafo atrus proteksi harus lambat mengalami kejenuhan1; biasanya memiliki factor arus lebih yang tinggi yakni n=10. Trafo arus untuk pengukuran arus segera jenuh untuk melindungi peralatan agar tidak kelebihan beban. Oleh karena itu, trafo arus ini memiliki factor arus lebih yang rendah yakni n=5. Perbandingan arus magnetisasi efektif dengan arus sekunder disimbolkan sebagai galat komposit: Galat komposit = Di mana : Ip = arus primer (rms) ip = arus sesaat primer %

is = arus sesaat sekunder T = satu perioda kn = rasio transformasi nominal

1

Jenuh pada arus gangguan yang besar diperlukan karena output arus di sekunder collapse, sehingga alat pengukuran tidak sampai dialiri arus besar.

REFERENSI

1. Ryan HM., High Voltage Engineering and Testing Peter Peregrinus Behalf IEE, 1998 2. Tobing B., Peralatan Tegangan Tinggi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2003 3. Gilbertson O.I., Electrical Cables for Power and Signal Transmission, John Willey and Sons Inc, 2000 4. Arismunandar A., Teknik Tegangan Tinggi Paradnya Paramita, Jakarta, 1984

5. 6.

http://ariyatheonata.blogspot.com/2010/06/transformator-arus.html http://www.ari-sty.cz.cc/2011/04/pengujian-trafo-arus-current_12.html