CTCurrent Transformer

(Trafo Arus)

OVERVIEWCURRENT TRANSFORMER

Testing Metering CTs with CT Analyzer [www.keepvid.com].mp4

Testing Protection CTs with CT Analyzer [www.keepvid.com].flv

Electrical power equipment safety (1) [www.keepvid.com].flv

CURRENT TRANSFORMER

Fungsi

- Mentransformasikan dari arus yg besar (primer) ke arus yg kecil (sekunder) guna pengukuran atau poteksi

- Sebagai isolasi sirkit sekunder dari sisi primernya.

- Memungkinkan penggunaan standar arus pengenal utk meter atau relai di sisi sekundernya.

Contoh : 2.000/5 A , 300/1 A

P1 P2

S1 S2

2.000 A dan 300 A = Ip = merupakan arus

primer

5 A dan 1 A = Is = merupakan arus

sekunder

N2 >> N1

kct = perbandingan transformasi merupakan nilai yg konstan

IP N1

IS N2

=

PERBANDINGAN BELITAN CT

N1 = jumlah lilitan primer

N2 = jumlah lilitan sekunder

= kCT

CATATAN:

Z = 0, P = 0, Vs = 0

Bila sekunder di Hubung Singkat

Tidak ada Resiko Bahaya

Bila sekunder Terbuka/Open

Z = ~,

V da P theoretically infinite but are fortunatelylimited by the magnetic and copper losses of the CT.

the voltage may reach peaks of several kV

Dua Kelompok Dasar Trafo Arus

a. Trafo arus untuk pengukuran

- Mempunyai ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) 5 % - 120 % In

- Cepat Jenuh

b. Trafo arus untuk proteksi

- Mempunyai daerah ketelitian yang luas

- Tidak cepat jenuh

Kinerja relai tergantung dari trafo arus yang digunakan.

CATATAN:

0,01 0,1 1 10 100 1000

1000

100

10

1

0,1

0,01

Sekunder

Primer

Kovesional CT

JenuhCoil Rogowski

- Linier di seluruh djangkauan pengukuran

- Tidak jenuh

- Tidak terdapat rugi histerisis

PENGENAL TRAFO ARUS.

Pengenal primer : 10 ; 12,5 ; 15 ; 20 ; 25 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 75

; 80 A dan kelipatan 10

Pengenal sekunder : 1 - 2 - 5 A

2 A untuk keperluan tertentu.

Keluaran pengenal standar sampai 30 VA:

2,5 ; 5,0 ; 10 ; 15 ; 30 VA

Catatan : nilai diatas 30 VA dipilih untuk penggunaan yang sesuai.

BEBAN (BURDEN).

Beban pengenal

- Nilai dari beban CT dimana klas ketelitian dinyatakan- Beban CT dinyatakan dalam VA- Nilai beban umum digunakan : 2,5 ; 5 ; 7,5 ; 10 ; 15 ; 30

VA

Arus pengenal kontinyu

Umumnya dinyatakan pada sisi primer, misalnya 300/5 A, 2000/5 A

- Umumnya dinyatakan untuk 0,5 ; 1,0 ; 2,0 ; 3,0 detik.- Tidak menimbulkan kerusakan- Umumnya dinyatakan pada keadaan sekunder CT di hubung

singkat.- Arus dinyatakan dalam RMS (nilai efektif)

PENGENAL ARUS WAKTU SINGKAT

(SHORT TIME RATED CURRENT)

PENGENAL ARUS DINAMIK

Perbandingan : Ipuncak / Ipengenal .

Ipuncak : kemampuan arus maksimum CT tanpa menimbulkan suatu kerusakan

TRAFO ARUS UNTUK PROTEKSI

Trafo arus untuk proteksi diutamakan pada saat gangguan dimana arus yg mengalir beberapa kali arus pengenalnya masih harus teliti atau kejenuhannya tinggi.

Nilai Batas Kesalahan C.T untuk Proteksi

Faktor batas ketelitian standar ( ALF) 5 - 10 - 15 - 20 - 30

BATAS KETELITIAN ARUS PRIMER PENGENAL.

( ACCURACY LIMIT PRIMAIRY CURRENT)

Nilai arus primer ( A ) minimum dimana kesalahan composite error dari trafo arus sama atau lebih kecil dari 5 % atau 10 %, pada sekunder berbeban pengenal

FAKTOR BATAS KETELITIAN (ACCURACY LIMIT FACTOR, ALF )

Nilai arus primer ( Ip /In ) minimum dimana kesalahan composite error dari trafo arus sama atau lebih kecil dari 5 % atau 10 %, dengan sekunder berbeban pengenal

Contoh :

CT dgn ALF 5 P 10 dan 10 P 10 pada kurva berikut.

0 2 4 6 8 10 12

10

8

6

4

2

0

x Is

x Ip

e < 5 %

Kurva Acuracy Limit Factor (ALF) 5 P 10

0 2 4 6 8 10 12

10

8

6

4

2

0

x Is

x Ip

e < 10 %

Kurva Accuracy Limit Factor (ALF) 10 P 10

Example of a protective current transformer

100/1 A 15 VA 5P10

Rated primary current (Ipn): 100 A.Rated secondary current (Isn): 1 A.Accuracy power: 15 VA.Accuracy class: 5P.Accuracy limit factor (ALF): 10.

Maximum Error Secondary Current

• Less than 1% at Ipn = 100 A, thus (Isn× 1%) = 1 A × 1% = ± 0.01 A (sisi sekunder )

• Less than 5% at (Ipn× ALF) = 100 A × 10 = 1,000 A, thus (Isn× 10 ו 5%) = 1 A × 10 × 5% = ± 0.5 A(sisi sekunder )

KLAS KETELITIAN

TRAFO ARUS UNTUK PENGUKURAN

- CT untuk meter teliti untuk daerah rendah 0,1 s/d 1,2 In

- Cepat jenuh, diusahakan 5 kali pengenal telah mulai jenuh. Supaya CT cepat jenuh dibuat dengan luas penampang jg relatif kecil atau bahan yg mempunyai lengkung B vs H cepat jenuh misalnya Mu-Metal

Safety factor (SF) of measuring CTs

Ipl adalah nilai arus primer ketika error pada arus sekunder mencapai 10%

IEC 60044-1 gives the maximum current and phase displacement errors in relation to the accuracy

class and rated primary current percentage

Contoh :

Pengenal Transformator Pengukuran 500/1 A 15 VA cl 0.5 Rated primary current 500 A. Rated secondary current 1 A. Accuracy class: 0.5. Accuracy power: 15 VA.

.

100% and 120% In , error kurang dari ± 0.5%

Knee Point

Knee point = titik ketika kenaikan tegangan 10% akan menghasilkan kenaikan arus magnetisasi 50%,

Melebihi/melewati knee point akan dipertimbangkan sebagai jenuh.

Rated Short circuit strength Core S1 Core S2

primary Short time Surge Class Class Uk I0

current current, 1 s current 0,5 RCT 5P10 RCT

A kA r.m.s. kA peak VA FS VA V mA

100 - 200 11 - 12 30 - 60 15 5 0,16 15 0,07 25 145100 - 200 20 - 40 50 - 100 15 5 0,16 15 0,07 25 145150 - 300 16 - 32 40 - 80 15 5 0,18 15 0,28 34 100150 - 300 27 - 54 68 - 136 15 5 0,18 15 0,19 34 100200 - 400 20 - 40 50 - 100 15 5 0,16 15 0,07 25 145200 - 400 27 - 54 68 - 136 15 5 0,16 15 0,07 25 145300 - 600 27 - 54 68 - 136 15 5 0,18 15 0,28 34 100400 - 800 27 - 54 68 - 136 15 5 0,24 15 0,31 34 75

Contoh data CT 20 kV

Data CT 24 kV , 50 Hz sekunder 5 A

Data Medium Voltage CT : ABB catalog KOVA 2 GB 95 - 03

Tabel 4

P1 P2 P1 P2

S1 S2S1 S2

1000/5 A 500/5 A

P1 P2

S1 S2 S3

S1- S2 = 500/5 A

S1- S3 = 1000/5 A

Primer seri paralel Sekunder tap

500 - 1000/5 A

Trafo arus dengan 2 pengenal primer

Multi rasio

Umum merupakan trafo arus dan banyak digunakan A.S

P1 P2

A B C D E F

Contoh : 100 -200 -300 - 400 -500/5 A

A - B : 100/5 A A - C : 200/5 A A - D : 300/5 A A - E : 400/5 A A - F : 500/5 A

Hanya dapat digunakan satu julat saja, yang lain dibuka

TRAFO ARUS DENGAN BEBERAPA INTI

Tujuan untuk berbagai keperluan yang mempunyai sifat berbe-da dan untuk menghemat tempat.

Sebagai contoh.CT with two cores : 300 / 5-5 A (untuk kubikel) Penandaan primer P1 -- P2 atau C1 -- C2Penandaan sekunder inti ke 1 1S1 -- 1S2 ---> pengukuranPenandaan sekunder inti ke 2 2S1 -- 2S2 ---> relai arus lebih

P1 P2

1S1 1S2 2S1 2S2

Trafo Arus (Inti & kumparan sekunder)

P1 (C1) P2 (C2)

Isolasi

Konduktor

1S1 1S2 2S1 2S2

CT DENGAN 4 INTI.

Penandaan primer P1 -- P2 atau C1 -- C2

Penandaan sekunder inti ke 1 1S1 - 1S2 ---> pengukuranPenandaan sekunder inti ke 2 2S1 - 2S2 ---> relai jarak Penandaan sekunder inti ke 3 3S1 - 3S2 ---> proteksi rel Penandaan sekunder inti ke 4 4S1 - 4S2 ---> proteksi rel

P1 P2

1S1 1S2 2S1 2S2 3S1 3S2 4S1 4S2

.

P

1

P

2

(C1

)(C2)

1S1 1S2 2S1 2S2 3S1 3S2 4S1

4S2

P

1

P

2

(C

1)(C2

)

1S1 1S2 2S1 2S2 3S1

3S2

4S1 4S2

WA

VAR kvarh

kWh

P1 P2

S1 S2

Beban

Sambungan langsung

WA

VAR kvarh

kWh

Beban

RANGKAIAN ARUS.

1S1

1S2

WA

VAR kvarh

kWh

2S1

2S2

F 51/50 F 51/50G

PEMBUMIAN SALAH SATU SISI SEKUNDER

Tujuan salah satu sisi sekunder dibumikan ialah jika terjadi hubung singkat antara sisi primer dan sisi sekunder, tegangan sirkit sekunder tidak naik.

Pada dasarnya pembumian dapat dilakukan pada S1 atau S2 .

Dalam beberapa hal letak pembumian sisi sekunder mengikuti buku petunjuk pemasangan meter atau relainya.

Pembumian tidak mempengaruhi arah arus.

1S1

1S2

WA

VAR kvarh

kWh

2S1

2S2

Tujuan sisi sekunder di hubung pendek.

Agar tidak terjadi kenaikan tegangan di sisi sekunder

Penjelasan sekunder CT yg tidak digunakan harus dihubung singkat

N1 I1 = N2 I2 .F1 = F2 .Es1 = 4,44 f N2 F0 VoltEs2 = 4,44 f N2 ( F1 + F0 ) Volt

Karena F1 tidak ada yang mengkompensir yaitu F2 maka tegangan pada sekunder dapat menjadi besar, tergantung arus yang mengalir.

F1 = kN1I1 F0 = kN1I0 F2 = kN2 I 2

1S1

1S2

W

VAR kvarh

AkWh

1S3

1S1

1S2

1S3

F 51/50 F 51/50G

Rangkaiam arus CT 250-500/5 A tap sisi sekunder.

Tidak boleh di hubung singkat

Salah satu dipakai dan yg lain dihubung singkat.

Akan terjadi kesalahan pengukuran

S2 - S3 tidak boleh dihubung singkat, harus terbuka

Pemilihan Arus Primer untuk CT PengukuranTegangan Sistem 20

KV

Tegangan Sistem 380 Volt

Pemilihan Arus Primer untuk CT Proteksi

Untuk Pasokan dari Gardu Induk atau PLTD

Arus Primer dipilih mempertimbangkan KHA hantaran

Untuk Incomming Feeder dari Gardu Induk

Arus Primer dipilih mempertimbangkan Transformator Tenaga

Pemilihan Arus Sekunder untuk CT

Secara umum dipilih 5 A

Bila lokasi jauh sehingga Z tinggi dipilih yang 1 A

Pertimbangannya adalah VA beban sekunder

BEBAN (BURDEN).

Beban pengenal

- Nilai dari beban CT dimana klas ketelitian dinyatakan- Beban CT dinyatakan dalam VA- Nilai beban umum digunakan : 2,5 ; 5 ; 7,5 ; 10 ; 15 ; 30

VA

Pemilihan Burden VA dari CT

Total kapasitas (VA) yang tersambung ke CT, tidak boleh melebihi nilai Burden yang dipilih

PERTIMBANGAN YANG DIGUNAKAN

Nilai VA Rele Proteksi dan Alat Ukur

Nilai Tahanan Penghantar

Contoh

Pemilihan Burden VA dari CT

Alat Ukur Jenis Mekanik dipili burden 15 VA

Alat Ukur Jenis Elektronik dipili burden 7,5 VA

PERTIMBANGAN KEJENUHAN INTI

Nilai Pertambahan kejenuhan n dirumuskan

PERTIMBANGAN KEJENUHAN INTI

PERTIMBANGAN KEJENUHAN INTI Menggunakan Parameter Vk

Menghitung Kejenuhan CT menggunakan Knee Point

Rated Short circuit strength Core S1 Core S2

primary Short time Surge Class Class Uk I0

current current, 1 s current 0,5 RCT 5P10 RCT

A kA r.m.s. kA peak VA FS VA V mA

100 - 200 11 - 12 30 - 60 15 5 0,16 15 0,07 25 145100 - 200 20 - 40 50 - 100 15 5 0,16 15 0,07 25 145150 - 300 16 - 32 40 - 80 15 5 0,18 15 0,28 34 100150 - 300 27 - 54 68 - 136 15 5 0,18 15 0,19 34 100200 - 400 20 - 40 50 - 100 15 5 0,16 15 0,07 25 145200 - 400 27 - 54 68 - 136 15 5 0,16 15 0,07 25 145300 - 600 27 - 54 68 - 136 15 5 0,18 15 0,28 34 100400 - 800 27 - 54 68 - 136 15 5 0,24 15 0,31 34 75

Contoh data CT 20 kV

Data CT 24 kV , 50 Hz sekunder 5 A

Data Medium Voltage CT : ABB catalog KOVA 2 GB 95 - 03

Tabel 4

Pemilihan Accuracy Class

Arus Thermal Pengenal (Ith )

Arus Dynamic Pengenal (Ith )

KEJENUHAN INTI TRANSFORMATOR

ILUSTRASI

IFG2

IFG1

OC OC

IFG1

OC

+ IFG2

SISTEM KELISTRIKAN DAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

SISTEM DENGAN SATU PEMBANGKIT

ARUS SEWAKTU GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

PADA UMUMNYA ARUS GANGG. DITRANSFERKE SEKUNDER C.T DGN RATIO MASIH NORMAL

O.C YANG DIKOORDINASI MASIHMENGHASILKAN KERJA SELEKTIF

SEWAKTU PEMBANGKIT BERTAMBAH UNTUK PENUHI DEMAND

ARUS GANGGUAN DI PENYULANG MENJADI BERTAMBAH BESAR

PADA NILAI ARUS GANGGUAN TERTENTU BESARNYA

RATIO C.T PENYULANG SUDAH ERRORBAHKAN ARUS DI SEKUNDER C.T DAPAT DIKATAKAN COLLAPSE

RATIO C.T INCOMING MASIH BAIK

KEGAGALAN KERJA RELAI OC AKIBAT CT JENUH

IFG2

IFG1

OC OC

IFG1

OC

+ IFG2

SISTEM KELISTRIKAN DAN GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

PADA KONDISI INI O.C DI PENYULANGBISA TIDAK KERJA SAMA SEKALI

KARENA OUTPUT SEKUNDER C.TPENYULANG YANG COLLAPSE,BUKAN SETTING O.C SALAH

SEMENTARA OUTPUT SEKUNDER C.T INCOMING MASIH TETAP BAIK,KARENA UNTUK GANGG DITEMPAT YANG SAMA, IFG1 ATAU IFG2

TIDAK TERLALU BERBEDA BILA SALAH SATU GENERATOR OFF,

O.C DI MASING2 GENERATOR TETAP BEKERJA BAIK SESUAI TIME DELAY

MENGAPA O.C PENYULANG TIDAK MAMPU BEKERJA ?

BLACK OUT SISTEM TERJADI

10mS

KEGAGALAN KERJA RELAI OC AKIBAT CT JENUH

BOLEH DIKATAKAN RELAI PENGAMAN LISTRIK MENGUKUR RMSBESARAN BOLAK BALIK SESUAI FREKWENSI SPEC.

UNTUK FREKWENSI 50 HZ

PENGUKURAN PADA GELOMBANG SINUSFREKWENSI 50 HZ ADALAH SELUAS ½GELOMBANG SINUS ITU PADA PERIODA 10 mS

ATAU SAMA DENGAN LUAS NILAI D.CUNTUK PERIODA 10mS JUGA

NILAI/ LEVEL INI YANG DISEBUT RMS

BAGAIMANA KALAU GELOMBANG SINUS ITU CACAT ?

NILAI RMS NYA MENGECIL

KEGAGALAN KERJA RELAI OC AKIBAT CT JENUH

ARUS PRIMER

ARUS SEKUNDER

BATAS JENUH INTI +

BATAS JENUH INTI -

RATIO CT NORMAL

ARUS PRIMER

BATAS JENUH INTI +

BATAS JENUH INTI -

RATIO CT ERROR

ARUS RMS SEKUNDER C.TPROPORTIONAL O.CKERJA NORMAL

ARUS RMS SEKUNDER CTTIDAK PROPORTIONALO.C BISA TIDAK KERJA

RMS ARUS PRIMER

RMS ARUS SEKUNDER

RMS ARUS PRIMER

RMS ARUS SEKUNDER

TERIMA KASIH