Menghitung ALF pada Current Transformer - CT

Menghitung ALF pada Current Transformer - CT - Jika pada postingan sebelumnya kita sudah membahas dan sudah mengenal apa yang dimaksud dengan ALF, pada artikel kali ini akan dibicarakan mengenai cara menetukan ALF yang pas untuk Current Transformer - CT Proteksi yang digunakan.

Ketika sebuah Current Transformer - CT digunakan sebagai proteksi, maka yang kita inginkan adalah sisi sekunder dari Current Transformer - CT tersebut tidak mengalami saturasi pada arus gangguan yang terjadi setidaknya pada nilai arus gangguan yang telah kita setting pada Relay Proteksi. Dari hal diatas, kita harusnya memiliki data seberapa beras arus gangguan yang dapat terjadi dan berapa nilai yang digunakan untuk proteksi tersebut pada Relay Proteksi. Dari dua data tersebut, (besaran arus gangguan dan nilai proteksi), kita dapat menetapkan nilai yang kita butuhkan untuk ALF dari Current Transformer - CT , sehingga Relay Proteksi dapat bekerja sesuai dengan keinginan kita.

Berikut contoh untuk menetukan ALF. Misalkan arus gangguan sebesar 10In (10 kali Arus Nominal). Setelah disesuaikan dengan rating  Current Transformer - CT, maka nilai ALF dari  Current Transformer - CT adalah harus melebihi 10. Dengan mempertimbangkan faktor keamanan (safety factor) maka nilai ALF kita kalikan 1.5 atau 2. Misalkan , nilai SF adalah 2, sehingga ALF yang pas untuk kebutuhan ini  adalah sebesar 20 pada rating primer  Current Transformer - CT.

Dengan pilihan seperti yang dijelaskan diatas, berarti  Current Transformer - CT  tersebut tetap menjaga keakurasiannya pada arus gangguan yang besarnya 20 x arus nominal (In). Dengan ALF sebesar tersebut maka class untuk  Current Transformer - CT Proteksi yang cocok adalah 5P20, dimana 20 adalah nilai ALF nya dan angka 5 adalah persentase keakurasiannya pada nilai ALF tersebut. Arus gangguan diatas kelipatan 20In, keluaran pada sisi sekunder  Current Transformer - CT tersebut akan mengalami distorsi dan akan mempengaruhi kerja relay proteksi.

Disamping penjelasan diatas, berdasarkan referensi "Technical Note ABB - Calculation of the Current Transformer Accuracy Limit Factor" nilai ALF juga dipengearuhi oleh besarnya nilai burden  sisi sekunder Current Transformer - CT dan besarnya nilai burden rangkaian  Current Transformer - CT  kabel + burden alat proteksi).

Dari referensi dokumen diatas nilai real dari ALF dapat menjadi naik atau turun terhadap spesifikasinya berdasarkan nilai burden rangkaian Current Transformer - CT tersebut.

Menghitung Nilai Real ALF Current Transformer - CT

Dari referensi dokumen  "Technical Note ABB - Calculation of the Current Transformer Accuracy Limit Factor" didapat formula untuk Menghitung Nilai Real ALF Current Transformer - CT , sbb :

Dimana :

F_a = Nilai Real ALF

F_n= Nilai Rating ALF (Sesuai Name Plate Current Transformer - CT)

S_in= internal burden sisi sekunder  Current Transformer - CT

S_n = Rating burden Current Transformer - CT  (Sesuai Name Plate)

S_a = Niali burden rangkaian Current Transformer - CT

Semua nilai burden diatas dalam satuan VA, yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

S =I²R , dimana I adalah Rating sekunder CT

Untuk contoh perhitungannya adalah sebagai berikut  :

Sebuah alat proteksi dengan impedansi sebesar 0.020 Ω terhubung kesisi sekunder Current Transformer - CT dengan koneksi 6 wire, dengan jarak 15 meter menggunakan kabel penghantar dengan luas penampang 4 mm². Tahanan sisi sekunder Current Transformer - CT adalah 0.07 Ω  dengan spesifikasi Current Transformer - CT adalah 300/5A , 5P20 , 10 VA.

Dari data diatas, dapat dihtung nilai F_a = Nilai Real ALF , sbb :

1. Nilai burden rangkain Current Transformer - CT  (S_a ) :

    

    Burden Realy Proteksi   S = I²R ,         

                                                    R =  Impedansi Relay Proteksi : 0.020 Ω 

                                                    I = Rating sekunder CT : 5 A

                                             S = 5²* 0.020 

                                             S = 25 * 0.020

                                             S = 0.5  VA

    Tahanan Kabel              R = ⍴ *  L / A , 

                                        ⍴  = 0.0216 μΩm (tembaga pada 75^o C )

                                             L = 2 X 15 M = 30 meter ( dikali 2 , kabel masuk dan keluarc sekunder CT)

                                             A = luas penampang = 4 mm²

                                             

                                             R = 0.0216  * 30 / 4

                                             R= 0.162 Ω  

    Burden Kabel                 S = I²R ,

                                             S = 5²* 0.162

                                             S = 25 * 0.162

                                             S = 4.05 VA

     Nilai burden rangkain Current Transformer - CT (S_a ) :  0.5 + 4.05 = 4.55 VA

2.  Nilai internal burden sisi sekunder  Current Transformer - CT (S_in) :

                                           S = I²R ,                R = 0.07 Ω 

                                           S = 5² * 0.07

                                           S =  25 * 0.07

                                           S =  1.75 VA

3. F_n= 20 ( 20 dari 5P20)

4. S_n = 10 VA (dari rating CT)]

                                           

Dari kekempat parameter diatas, maka nilai ALF (Fa) adalah :

                                            F_a = F_n* (S_in+ S_n ) / (S_in+ S_a )

                                            F_a = 20 * ( 1.75 + 10 ) / ( 1.75 + 4.55 )

                                            F_a = 37.3

Sehingga nilai ALF Current Transformer - CT sekarang menjadi 37.3

Dari perhitungan diatas, terihat nilai burden rangkaian Current Transformer - CT dapat mempengaruhi besarnya ALF Current Transformer - CT tersebut. Semakin besar nilai S_a  (burden rangkaian Current Transformer - CT) dapat memperkecil nilai ALF. Besarnya nilai Sa tersebut ditentukan oleh nilai tahanan kabel dan nilai tahanan relay proteksi. Dan nilai tahanan kabel dipengaruhi tipe kabel penghantarnya , panjang kabel serta luas penampang kabel tersebut.

Sehingga dari perhitungan diatas, panajng kabel pengukuran, luas penampang kabel, jenis kabel dan tahanan relay proteksi harus menjadi perhatian dalam menetapkan pilihan penggunaan Current Transformer - CT agar Relay Proteksi dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan.

Demikian , semoga bermanfaat.

Read more »

Akurasi Limit Faktor (ALF) pada Current Transformer (CT)

Akurasi Limit Faktor (ALF) pada Current Transformer - CT - Seperti pernah kita singgung pada artikel sebelumnya, Akurasi Limit Faktor (ALF) merupakan hal yang sangat penting dalam menentukan Current Transformer - CT untuk digunakan sebagai Current Transformer - CT Pengukuran. Dan untuk kebutuhan proteksi tersebut sebuah Current Transformer - CT haruslah termasuk dalam class Proteksi yang bisanya ditandai dengan huruf P , "Class P".

Secara garis besar, persyaratan sebuah Current Transformer - CT bisa digunakan untuk proteksi adalah kemampuan Current Transformer - CT tersebut untuk tetap menajaga keakurasian pengukurannya selama terjadinya gangguan (fault) maupun keadaan abnormal lainnya yang menimbulkan arus gangguan yang sangat besar. Dengan kata lain, Current Transformer - CT tersebut tidak boleh saturasi (jenuh) dalam kondisi gangguan dimana arus yang sangat besar mengalir pada penghantar disisi primer Current Transformer - CT.

Hal ini bertolak belakang dengan Current Transformer - CT untuk metering, dimana pada saat gangguan atau abnormal tersebut.

Pada name plate sebuah Current Transformer - CT Proteksi, biasanya tercantum class dari Current Transformer - CT Proteksi tersebut, seperti 5P10 atau 5P20 dan lain sebagainya. Misalkan kita ambil contoh Class 5P10. Kode 5P10 adalah pernyataan bahwa, Current Transformer - CT tersebut memiliki akurasi pengukuran 5% ketika arus pada sisi primer yang diukurnya mencapai 10kali dari rating arus Current Transformer - CT tersebut.

Sehingga, seandainya Current Transformer - CT Proteksi memiliki ratio 150/5A dengan class 5P10, ini berarti Current Transformer - CT tersebut sanggup mengukur arus hingga kelipatan 10 dari rating arus 150A, yaitu 1500 A dengan error +/- 5%. 

Dari contoh diatas, dapat dilihat bahwa nilai ALF dari Current Transformer - CT adalah 10. Hal ini berarti  ketika  terjadi arus gangguan yang besarnya melebihi dari nilai ALF Current Transformer - CT tersebut, maka output Current Transformer - CT pada sisi sekunder akan mengalami distorsi dan menyebabkan relay proteksi tidak bekerja sesuai dengan tujuannya.

Setelah ktia mengetahui hal yang perlu diperhatikan ketika memilih Current Transformer - CT untuk proteksi, yaitu ALF maka hal berikutnya yang mesti menjadi perhatian adalah berapa maksimum arus gangguan yang dapat terjadi pada sebuah instalasi listrik tersebut.

Untuk mengetahui besaran maksimum arus gangguan yang mungkin bisa terjadi pada sutu instalasi maka Analisa Short Circuit pada isntalasitersebut perlu dilakukan. Dengan mengetahui berapa besaran maksimum arus gangguan, maka kita dapat menetukan ratio CT dan ALF yang dibutuhkan sehingga proteksi yang kita gunakan untuk mendeteksi arus gangguan tersebut dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. 

Demikian artikel kita kali ini, pada artikel berikutnya kita akan bahas bagaimana cara menghitung mengetahui berapa nilai real ALF dari name plate sebuah Current Transformer - CT dan faktor apa saja yang dapat mempengaruhi nilai ALF tersebut.

Semoga bermanfaat..........

Read more »

Bisakah Current Transformer - CT Metering digunakan untuk Proteksi ?

Bisakah Current Transformer - CT Metering digunakan untuk Proteksi ? - Lanjutan dari bahasan sebelumnya  , kali ini kita bahas mengapa Current Transformer - CT Metering tidak bisa digunakan untuk proteksi.

Sebuah Current Transformer - CT Metering memiliki karakteristik khusus yaitu kemampuan mengukur arus yang melewatinya dengan akurasi yang tinggi (tentu saja tergantung classnya) ketika arus yang diukurnya tersebut memiliki range 5 ~ 120% terhadap rating arus primernya. Sebagai contoh, pada rating CT 100/5A,  maka Current Transformer - CT Metering tersebut masih memberikan akurasi pengukuran pada arus 120 A. Hal ini bertolak belakang dengan karakteristik Current Transformer - CT Metering Proteksi seperti yang telah kita bahas sebelumnya.

Kalau pada Current Transformer - CT Proteksi kita mengenal istilah ALF (Akurasi Limit Faktor), maka pada Current Transformer - CT Metering digunakan istilah ISF (Instrument Safety Faktor). ISF merupakan besaran yang menyatakan kelipatan  besarnya arus primer yang masih bisa diukur oleh Current Transformer - CT Metering sebelum mengalami saturasi (jenuh).

Ketika ISF nya misalkan bernilai 3, ini berarti arus primer yang masih bisa diukur oleh Current Transformer - CT Metering adalah 3 x rating Current Transformer - CT Metering. Jika Current Transformer - CT MEtering memiliki rating 100/5 A, maka Current Transformer - CT Metering tersebut masih bisa mengukur sampai 3 x 100 A, yaitu 300 A. Sehingga pada sisi sekundernya mengeluarkan arus hingga 3 x 5 A, yaitu 15 A.

 

Pada saat Current Transformer - CT Metering dihubungkan kealat ukur (metering), ISF dan rating Current Transformer - CT Metering harus diperhatikan dan disesuaikan dengan kemampuan alat metering untuk menerima arus hingga kelipatan ISF nya. Karena kesalahan akibat ISF kebesaran, akan mengakibatkan rusak atua terbakarnya alat ukur tersebut (metering).

Kembali kepembahasan kita, ketika Current Transformer - CT Metering digunakan sebagai inputan arus pada peralatan proteksi maka ketika terjadi gangguan seperti gangguan hubungan singkat, maka Current Transformer - CT Metering akan mengalamai saturasi (jenuh). Karena arus gangguan hubungan singkat nilainya bisa mencapai 10 kali dari arus nominal.

Name plate CT

Sesuai pembahasan kita diatas, kemampuan Current Transformer - CT Metering hanya bisa membaca besaran arus sesuai ISF nya, yang nilainya lebih rendah dari nilai arus hubungan singkat. Sehingga jika besaran arus yang melewatinya diatas nilai ISF maka Current Transformer - CT Metering akan memberikan pengukuran yang tidak akurat pada keluaran sisi sekundernya. 

Hal ini tentu berakibat Relay Proteksi tidak bekerja, sehingga gangguan tersebut tidak bisa dideteksi. Dan ini tentu saja membahayakan terhadap sistim instalasi kelistrikan secara keseluruhan.

Demikian penjelasannya, semoga bermanfaat.

Read more »