MV Current Transformer

MEDIUM VOLTAGE of INSTRUMENTCURRENT TRANSFORMER

(MV - CT)

Inspired by :

This -simplified presentation- is dedicated to :

“ All of my Lectures and my Colleages who have given their best for development of electricity in our beloved country, ...

... and may your lifes will be filled with Peace, Love and Understanding ...”

... With my great respect,

Prasetyo, HARI

Les écrits restent .....

Current Transformer(Trafo Arus)

• Trafo Arus (CT) adalah trafo yang digunakan untuk pengukuran (Instrument) pada sistem tenaga listrik yang memiliki fungsi :ü Mentransformasikan dari arus yang besar (sisi primer) ke arus yang

kecil (sisi sekunder)ü Sebagai isolasi antara sirkit sekunder dari sisi primernyaüMemungkinkan penggunaan standard arus pengenal untuk komponen

pengukuran (Metering Device) dan komponen proteksi (Protection Relay) di sisi sekundernya

Simbol dan Konsep CT

• Simbol CT

• Konsep CT

POLARITAS TRAFO ARUS

Perbandingan belitan CT• Untuk men-deskripsi-kan perbandingan belitan/kumparan pada CT,

digunakan rumus :

IP N1

IS N2

= = kCT

CATATAN :

N1 = jumlah lilitan primer

N2 = jumlah lilitan sekunder

kCT = perbandingan transformasi merupakan nilai yg konstan

N2 >> N1

Kelompok dasar Trafo ArusØ Trafo Arus untuk Pengukuran (metering)

Memiliki karakteristik :

Ø Trafo Arus untuk Proteksi (relay)Memiliki karakteristik :

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

- Cepat Jenuh

- Mempunyai daerah ketelitian yang luas - Tidak cepat jenuh

CATATAN:Kinerja Relai Proteksi tergantung dari Trafo Arus (CT) yang digunakan

Konstruksi & design Trafo Arus• Berikut gambar dari design dan konstruksi dari

Trafo Arus

Designation of Terminals & Cores• Dalam Design konstruksinya, Trafo arus menggunakan penandaan

pada terminalnya, baik di sisi primer dan sekunder-nya, seperti pada tabel berikut :

Technical Parameters of CT• Dalam aplikasinya, CT memiliki beberapa parameter teknis yang harus

dipertimbangkan dalam design dan konstruksi-nya dengan tujuan agar dapat digunakan secara tepat pada jaringan sistem tenaga listrik

• Parameter Teknis tersebut meliputi :Ø Belitan pada sisi Primer Trafo Arus (CT) / primary windings (Np)Ø Belitan pada sisi sekunder Trafo Arus (CT) / secondary windings (Ns)Ø Rated Primary Current (Ip)Ø Rated Secondary Current (Is)Ø Rated Transformation ratio (Ip : Is)Ø Current Error/Ratio Error (%)Ø Accuracy Class ( for metering & Relaying)Ø Burden/rated burden (VA)Ø Rated Output (VA)Ø Rated Insulation Level (kV)Ø Rated Frequency (Hz)Ø Rated Short-Time Thermal Current (Ith)Ø Rated Dynamic Curent (Idyn)Ø Rated Continuous Thermal Current

Technical Parameters of CT

Pengenal Trafo Arus (CT)• CT memiliki parameter pengenal untuk memudahkan dalam aplikasinya

di sistem tenaga listrik• Parameter pengenal tersebut meliputi :q

q

q

Pengenal primer : 10 ; 12,5 ; 15 ; 20 ; 25 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 75; 80 A dan kelipatan 10

Pengenal sekunder : 1 - 2 - 5 A

Keluaran pengenal standar sampai 30 VA:

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

Catatan : nilai diatas 30 VA dipilih untuk penggunaan yang sesuai

2 A untuk keperluan tertentu.

Accurracy Class of CT (based on IEC 185/1987)

• Untuk menunjukkan ketelitian CT, dinyatakan dengan kesalahannya. Suatu alat semakin kecil kesalahannya semakin teliti alat tersebut , demikian hal-nya ini juga berlaku pada CTPada CT dikenal 2 macam kesalahan yaitu :a. Kesalahan perbandingan (ε)

KT : perbandingan transformasi nominal

b. Kesalahan sudut (δ)

δ1 = negatif

δ1 = positif

Pengaruh kesalahan sudut faseKesalahan sudut fase berpengaruh bila pengukuran menyangkut besaran arus dan tegangan misalnya pengukuran daya aktif maupun reaktif,pengukuran energi dan relai arah

ϕϕ

β −

α + VP

IP

VS

IS

P = VP x IP x cos ϕ.

= KPT x KCT x VS x IS x cos ϕPembacaan meter = KPT x KCT VS x IS x cos (ϕ+α+β)

Kesalahan pengukuran tergantung kesalahan rasio dan kesalahan sudut

CT Metering Accuracy

Perbedaan tersebut di-deskripsi-kan dalam bentuk % (error) ; yang mana biasa disebut sebagai nilai accuracy dari sebuah CT untuk metering

Standar IEC 60044-1 menentukan kelas pengukuran sbb :

A/ Kesalahan rasio pada In :

ØKelas 3: +/-3%

ØKelas 1: +/-1%

ØKelas 0.5 atau 0.5S: +/-0.5%

ØKelas 0.2 atau 0.2S: +/-0.2%

ØKelas 0.1: +/- 0.1%

B/ Akurasi beban nominal :

Ø 10VA

Ø 15VA

Ø 30VA

Contoh : 30VA CL0.5 atau 10VA CL0.2S

APLIKASI TIAP KELAS

Untuk pengukuran pada industri : CL3 atau CL1

Untuk pengukuran pada sisi pengguna : CL0.5

Untuk pengukuran lebih detail : CL0.2S

Untuk penggunaan di laboratorium : CL0.1

Class ketelitian CT untuk pengukuranKelas ketelitian trafo arus untuk meter dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2dan kurva kesalahan CT

Tabel 1Klas +/- % kesalahan rasio +/- pergeseran fase pada

Keteli- arus pada % dari % dari arus pengenaltian arus pengenal menit (1/60 derajat)

5 20 100 120 5 20 100 1200,1 0,4 0,2 0,1 0,1 15 8 5 50,2 0,75 0,35 0,2 0,2 30 15 10 100,5 1,5 0,75 0,5 0,5 90 45 30 301,0 3,0 1,5 1,0 1,0 180 90 60 60

Tabel 2 Klas +/- % kesalahan rasio +/- pergeseran fase pada

Keteli- arus pada % dari % dari arus pengenaltian arus pengenal menit (1/60 derajat)

1 5 20 100 120 1 5 20 100 1200,2S 0,75 0,35 0,2 0,2 0,2 30 15 10 10 10

0,5S 1,5 0,75 0,5 0,5 0,5 90 45 30 30 30

Tabel Standard IEC 60044-1

Faktor yang mempengaruhi accuracy dari CT adalah :

Class ketelitian CT untuk pengukuran

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

Ø Cepat jenuh, diusahakan 5 kali pengenal telah mulai jenuh. Supaya CT cepat jenuh dibuat dengan luaspenampang yang relatif kecil atau bahan yang mempunyai lengkung B vs H cepat jenuh misalnya : Mu-Metal

CT untuk pengukuran (metering), memiliki sifat :

Class CT untuk ProteksiTrafo arus untuk proteksi diutamakan pada saat gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali arus pengenalnya masih harus teliti atau kejenuhannya tinggi

Kelas ketelitian trafo arus untuk proteksi dapat dilihat pada Tabel 3

Tabel 3

Nilai Batas Kesalahan CT untuk Proteksi

Klas Pada arus pengenal kesalahan komposit

keteli kesalahan kesalahan pada batas ketelitian

tian rasio sudut arus primer pengenal

5 P +/- 1 % +/- 60 5%

10 P +/- 3 % - 10%

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

Class CT untuk Proteksi

Batas ketelitian arus primer pengenal ( Accuracy Limit Primairy Current)Nilai arus primer ( A ) minimum dimana kesalahan compo-site 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 compo-site error dari trafo arus sama atau lebih kecil dari 5 % atau 10 %, dengan sekunder berbeban pengenal

Contoh :

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

Class CT untuk ProteksiKurva Acuracy Limit Factor (ALF) 5 P 10

0 2 4 6 8 10 12

10

8

6

4

2

0

x Is

x Ip

ε < 5 %

Class CT untuk ProteksiKurva Acuracy Limit Factor (ALF) 10 P 10

0 2 4 6 8 10 12

10

8

6

4

2

0

x Is

x Ip

ε < 10 %

Class CT untuk Proteksi

Pengaruh burden terhadap Acuracy Limit Factor ( ALF)

Bila burden CT lebih kecil dari burden pengenalnya, ALF akan naik sesuai dengan rumus dibawah :

2snct

2snctn

ALFI*RSI*RS

*nn++

=

Dimana :

Sn = Burden pengenal dalam VAS = Burden sesungguhnya dalam VAIsn = Arus pengenal sekunder dalam ARCT = Tahanan dalam CT pada 75 0C dalam Ohm

Class CT untuk ProteksiContoh data CT 20 kV

Data CT 24 kV , 50 Hz sekunder 5 A

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 Ω 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

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

Technical Parameters of CT

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

Tujuan salah satu sisi sekunder di bumikan

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

Pembumian tidak mempengaruhi arah arus

Technical Parameters of CT

Pengenal arus waktu singkat (Short time rated current)

- 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 dinamik (Idyn)

- Perbandingan dari : Ipuncak / Ipengenal

- Ipuncak : kemampuan arus maksimum CT tanpa menimbulkan suatu kerusakan

Technical Parameters of CT

Contoh burden :

C.T. dengan 2 inti. 500 / 5 - 5 A

Polaritas primer P1 -- P2 Polaritas sekunder inti ke 1 1S1 - 1S2 ---> 10 VA (meter) Polaritas sekunder inti ke 2 2S1 - 2S2 ---> 15 VA (relai)

Ditinjau burden sesungguhnya untuk relai arus lebih statik/numerikal :

Relai arus lebih fase : 0,3 VA pada In ( relai numerikal)

Jarak antara CT dan Cubicel/relai arus lebih 5 m, dengan menggunakan kabel NYA 6 mm2 r = 3,05 ohm/km R untuk 5 m = 5/1000 x 3,05 ohm = 0,01525 ohm

Untuk I = 5 A beban kawat 5 m = 5 x 0,01525 VA = 0,07625 VA

Technical Parameters of CT

F 51/50

F 51/50

F 51/50

F 51/50 G

5 m

A = 6 mm2 Cu

Technical Parameters of CT

Burden gangguan 2 fase = 2 x (0,3 + 0,07625) = 0,7525 VA

Burden gangguan 3 fase = 1 x (0,3 + 0,07625) = 0,37625 VA

Burden gangguan 1 fase = 2 x (0,3 + 0,07625) = 0,7525 VA

Burden untuk relai pada cubicel yang dominan ialah burden dari relainya.

Technical Parameters of CTPengecekan kejenuhan inti CT

DiketahuiIf max = 7266 ARasio CT : 1000 / 5 A dan Burden - class : 7,5 VA - 10P20Rct = 0.26 ohmRr = 0.02 ohmRl = 0.15 ohm

Periksa apakah V knee memenuhi kebutuhan untuk rele arus lebih dan rele hubung tanah?

Jawab :• Untuk rele arus lebih tegangan pada sisi sekunder CT

Vs = If ( Rct + Rr + Rl )= 7226 x 5 / 1000 ( 0.26 + 0.02 + 0.15 ) = 15.54 volt

V knee CT dapat sebagai berikutVk = VA/In x ALF + Rct x In x ALF

= 7.5 / 5 x 20 + 0.26 x 5 x 20= 56 volt

Vk > Vs dengan demikian CT masih memenuhi kebutuhan

Technical Parameters of CT

Untuk gangguan hubung tanah harus dapat memenuhi 10 kali seting rele

Vk = 56 voltbeban total sisi sekunder CT = 2 Rl + Rct + 2 Rr

= 2 x 0.15 + 0.26 + 2 x 0.02= 0.6 ohm

Arus sekunder Ct maksimum = 56 / 0.6 = 93.33 aMisal seting rele 30 % In = 0.3 x 5 = 1.5 A

Dengan demikian CT masih memenuhi kebutuhan karena > 60 X setting

Pengkabelan :

2x30m dgn 6² 4.5VA

2x20m dgn 4² 4.5VA

2x5m dgn 2.5² 1.8VA

MEMPERKIRAKAN BEBAN

Beban total yang terhubung ke CT adalah penjumlahan dari :

Meter

Meter mekanik 10 to 12 VA

Meter elektronik 1 VA

panel pengukuran

REDUKSI BEBAN2 KONDISI YG HARUS DIPERTIMBANGKAN

Kabel: 2 s/d 4.5 VA

2 meter: 20 s/d 24 VA

3 meter: 30 s/d 36 VA

Beban total: 22 s/d 40.5 VA

kabel: 2 s/d 4.5 VA

2 meter: 2 VA

3 meter: 6 VA

Beban total: 4 s/d 10.5 VA

Dibakukan 30 atau 50VA Dibakukan 10 atau 15VA

Ratio antara dua kondisi tersebut : 3 banding 1 and 5 banding 1:

METER MEKANIK METER ELEKTRONIK

Beban CT terlalu kecil, maka kelas tidak akurat lagi

PEMBEBANAN CT DI BAWAH NORMAL

CT 30VA CL0.5 akan tetap dalam kelasnya selama beban antara 30/4 = 7.5VA and 30VA.

Jika dipasang bersama meter mekanik, beban 22VA:

Jika dipasang bersama meter elektronik, beban 4VA:

OK!

NO!

• Indoor CT

Field application of MV - CT

• Outdoor CT

Field application of MV - CT

• Trafo Arus (CT) adalah trafo yang digunakan untuk pengukuran (Instrument) pada sistem tenaga listrik yang memiliki fungsi Mentransformasikan dari arus yang besar (sisi primer) ke arus yang kecil (sisi sekunder), sebagai isolasi antara sirkit sekunder dari sisi primernya serta memungkinkan penggunaan standard arus pengenal untuk komponen pengukuran (Metering Device) dan komponen proteksi (Protection Relay) di sisi sekundernya

• Dalam aplikasinya, CT memiliki beberapa parameter teknis yang harus dipertimbangkan dalam design dan konstruksi-nya dengan tujuan agar dapat digunakan secara tepat pada jaringan sistem tenaga listrik, yang mana Parameter Teknis tersebut meliputi : Belitan pada sisi Primer Trafo Arus (CT) / primary windings (Np), belitan pada sisi sekunder Trafo Arus (CT) / secondary windings (Ns), rated Primary Current (Ip), Rated Secondary Current (Is), Rated Transformation ratio (Ip : Is), Current Error/Ratio Error (%), Accuracy Class ( for metering & Relaying), Burden/rated burden (VA), Rated Output (VA), Rated Insulation Level (kV), Rated Frequency (Hz), Rated Short-Time Thermal Current (Ith), Rated Dynamic Curent (Idyn), Rated Continuous Thermal Current

• Untuk mendukung peng-aplikasian-nya, Current Transfomer memiliki 2 type, yaitu : CT type indoor dan CT type outdoor

CONCLUSION

Une Question?s’il vous-plaît!

TERIMA KASIH atas perhatian Bapak dan Ibu semuanya!

SAMPAI JUMPAdi episode berikutnya ...