Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya

Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya – Bagi pelanggan PLN, terutama pelanggan Indusri, kelebihan pemakaian kVARH pada rata –rata faktor daya (Cos Ø) kurang dari 0.85 akan dikenakan biaya kelebihan pemakaian kVARH. 

Pemakaian daya kVARH oleh pelanggan industri tidak bisa dihindari karena mesin dan peralatan yang digunakan seperti motor listrik memerlukan daya reaktif untuk beroperasi. Dikarenakan kebutuhan daya reaktif tersebut, pelanggan industri harus selalu memperhatikan pemakaian daya reaktifnya sehingga tidak melebihi dari batas yang ditetapkan pleh PLN. 

Dari hal diatas , ada beberapa pertanyaan yang akan kita bahas pada postingan berikut ini, yaitu : 

1. Kenapa PLN membatasi pemakaian daya reaktif pelanggan? 
2. Apa hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya dan berapa batasan nilai kVARH agar tidak kena denda PLN ? 
3. Akibat yang ditimbulkan dari kelebihan pemakaian daya reaktif ? 
4. Bagaimana cara mengurangi pemakaian daya reaktif? 

Penjelasan 

Membahas mengenai Daya Reaktif tidak bisa lepas dari faktor daya ( Cos Ø ) dan segitiga daya. Seperti dijelaskan sebelumnya, komponen segitiga daya terdiri dari 3 buah vector garis yang membentuk segitiga dengan sudut Ø yang dibentuk oleh dua buah vector garis , yaitu vektor daya aktif (kW) dengan daya semu (kVA). 

Pada segitiga daya diatas terlihat, semakin pendek garis kVAR (Q), maka sudut Ø semakin kecil. Besar nya nilai Cosinus dari sudut Ø yang terbentuk inilah yang dinamakan dengan Faktor Daya atau Cos Phi. 

Semakin panjang garis kVAR berarti semakin besar pemakaian daya reaktif. Hal ini berarti dengan semakin panjangnya garis kVAR akan menyebabkan semakin besar sudut Ø. 

Nilai Cosinus dari sudut Ø berbanding terbalik dengan besarnya sudut Ø. Pada sudut Ø = 0^o, nilai Cos Ø adalah = 1, dan pada sudut Ø = 90^o, nilai Cos Ø adalah 0. Seperti pada table dibawah ini : 

Ø	Cos Ø
0	1
30	0.866
45	0.777
60	0.5
90	0

Besarnya nilai Cos Ø (Faktor Daya) ada pada nilai 0 sd 1.

Dari segitiga daya diatas, diturunkan rumus trigonemetrinya menjadi sebagai berikut : 

• P = S x Cos Ø 
• Q = S x Sin Ø 
• S = √( P² + Q² ) 

Pada jaringan 3 phasa, 

• kVA = √3 x V x I, 

sehingga rumus diatas ditulis menjadi :

• P = √3 x V x I x Cos Ø 
• Q = √3 x V x I x Sin Ø 

Sebagaimana kita ketahui, PLN sebagai penyedia layanan tenaga listrik akan menagih setiap bulannya energi listrik yang digunakan oleh pelanggan dalam satuan kWH.

Satuan kWH merupakan jumlah akumulasi pemakaian daya nyata (P) setiap jam dalam sebulan.
Misalkan pemakaian daya sebuah pelanggan PLN adalah 1500 W (1.5kW) dalam satu jam. Pemakain itu hanya pada jam kerja mulai dari 08.00 – 16.00, yang berarti ada pemakaian selama 8 jam. Berarti besarnya kWH yang digunakan dalam sebulan adalah :

• 1.5 kW x 8 jam x 30 hari = 360 kWH , 

Nilai inilah yang ditagih oleh PLN melalui hasil pembacaan pada kWH meter yang terpasang pada instalasi pelanggan tersebut.

Sekarang kita perhatikan kontrak pelanggan diatas dengan PLN.
Kontrak PLN dengan pelanggannya ada pada satuan VA, tidak pernah dalam satuan kW. Misalkan, pelanggan pada contoh diatas memiliki kontrak daya dengan PLN sebesar 2200 VA atau 2.2 kVA untuk saluran 1 phasa (220 V). Ini berarti , PLN sebagai penyedia tenaga listrik akan menyalurkan daya listrik maksimum kepelanggan tersebut sebesar 2200 VA dengan batasan arus sebesar :

• S = V x I
• I = S / V
• I = 2000/220
• I = 10 A 

Batasan arus 10 A inilah yang nantinya akan digunakan oleh PLN untuk membatasi pemakaian pelanggan, sehingga apabila arus yang digunakan oleh pelanggan tersebut lebih besar dari 10 A, maka Circuit Breaker yang terpasang di kWH Meter akan jatuh (trip) dikarenakan kelebihan beban.

Kenapa PLN membatasi pemakaian daya reaktif pelanggan ?

Dari penjelasan sebelumnya, kontrak PLN dengan pelanggan ada pada satuan VA, bisa kVA atau MVA. Jadi berapapun besar pemakaian pelanggan, akan dibatasi oleh arus sesuai besarnya kVA yang dikontrak. Pada contoh diatas, untuk pelanggan kontrak daya 2200 VA (2.2 kVA) arus yang dibatasi adalah sebesar 10 A.

Dengan kata lain, untuk pelanggan 2200 VA, PLN menyediakan arus maksimum 10 A. Misalkan, ada dua pelanggan PLN, A dan B, dengan kontrak sama 2200 VA, daya terpasang pada instalasinya 1500 Watt (1.5 kW), dengan pemakaian 8 jam sehari, tagihannya sebulan adalah :

• 1.5 kW x 8 jam x 30 hari = 360 kWH. 

Maka PLN akan menagih biaya pemakaian energi listrik kepelanggan tersebut sebesar :

• 360 kWH x tarif Rp/kWH. 

Jika tarif Rp/kWH untuk pelanggan tersebut adalah Rp.1000/kWH, maka besarnya tagihan PLN adalah :

• 360 kWH x Rp. 1000/kWH = Rp. 360.000 

Sampai pada perhitungan ini, kedua pelanggan memiliki tagihan yang sama, yaitu Rp. 360.000.

Jika instalasi pada pelanggan A lebih baik, dan membatasi pemakaian kVARHnya sehingga faktor daya (Cos Ø) nya ada pada angka 0.85, maka dari rumus
P = √3 x V x I x Cos Ø, didapat arus yang diserap oleh pelanggan A adalah :

• I = P / (V x Cos Ø) 
• I = 1500 Watt / (220 Volt x 0.85) 
• I = 8 A 

Pada pelanggan B, misalkan dikarenakan banyaknya pemakaian kVARH, sehingga faktor daya (Cos Ø) nya ada pada angka 0.7, maka arus yang diserap oleh pelanggan B, menjadi :

• I = P / (V x Cos Ø)
• I = 1500 Watt / (220 Volt x 0.7)
• I = 9.74 A 

Data yang didapat dari perhitungan diatas, pelanggan A menyerap arus sebesar 8 A atau menggunakan kontraknya sebesar :

• kVA (S) = V x I 
• kVA (S) = 220 x 8 
• kVA (S) = 1760 VA dari kontrak 2200 VA. 

Sementara pelanggan B, menyerap arus sebesar 9,74 A, atau menggunakan kontrak dayanya sebesar :

• kVA (S) = 9.74 x 220 V 
• kVA (S) = 2142 VA dari kontrak 2200 VA. 

Berdasarkan tagihan PLN, pelanggan A dan B sama-sama memakai daya sebesar 1.5 kW dengan biaya tagihan yang sama sebesar Rp. 360.000. Tetapi pelanggan B lebih banyak menyerap arus, yaitu : 9.74 A sedangkan pelanggan A hanya 8 A.

Dilihat dari sisi pemakaian dan biaya yang dibayarkan, pelanggan B terlihat lebih beruntung, karena memakai banyak VA, yaitu 2142 VA, tetapi membayar sama dengan pelanggan A yang memakai VA yang lebih kecil yaitu 1760 VA.

Tetapi apakah pelanggan B lebih beruntung ?, hal ini akan kita bahas nanti.

Bila kita lihat dari sisi PLN, untuk melayani kebutuhan daya listrik kedua pelanggan A dan B, PLN telah membangkitkan tenaga listrik dan mendistribusikannya sebesar :

• 1760 + 2142 = 3902 VA, dengan total arus : 
• 8 A + 9.74 A = 17.74 A 

Seharusnya dengan arus 17.74 A atau dengan daya 3902 VA dengan faktor daya 0.85, PLN dapat menerima pembayaran maksimal dengan kW sebagai berikut :

• P = S x Cos Ø
• P = 3902 X 0.85 
• P = 3316.7 Watt, atau 3,3 kW 

Sehingga total pendapatan sebulan dari pelanggan A dan B seharusnya menjadi :

• 3.3kW x 8 jam x 30 hari = Rp. 792.000. 

Sedangkan dengan kondisi yang terjadi, tagihannya hanya sebesar Rp. 720.000 (total tagihan pelanggan A dan B).

Dari ilustrasi diatas, PLN mengalami kerugian karena kVA yang disuplai ke kedua pelanggan tidak sebanding dengan kWH yang dipakai oleh kedua pelanggan tersebut.

Hal ini dikarenakan arus yang diserap pelanggan B lebih banyak untuk pemakaian daya yang sama dibanding dengan pelanggan A.

Dari perhitungan diatas terlihat, semakin besar faktor daya (diatas 0.85) maka arus yang diserap pelanggan untuk pemakaian daya yang sama akan semakin kecil, begitu pula sebaliknya, bila faktor daya semakin rendah (dibawah 0.85), arus yang diserap pelanggan akan semakin besar.

Sekarang terlihat jelas kenapa PLN membatasi faktor daya pelanggan di angka 0.85.

Untuk kelanjutan pembahasan ini silahkan menuju halaman Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN.

Read more »

Kapasitas transformator dan kemampuan beban yang disuplaynya

Kapasitas transformator dan kemampuan beban yang disuplaynya – Sebuah transformator dilengkapi dengan nameplate yang menampilkan beberapa informasi terkait spesifikasi transformator tersebut, terutama kapasitas transformator yang satuannya adalah VA, kVA atau MVA. 

Sebenarnya postingan ini terinspirasi dari pengalaman yang saya dapati dilapangan mengenai pemahaman tentang kapasitas transformator dengan besarnya kemampuan daya yang dapat disuplaynya untuk memenuhi kebutuhan beban yang terpasang. 

Permasalahan yang saya temui adalah, masih banyaknya yang menganggap nilai sebuah kapasitas transformator (VA) menandakan besarnya nilai daya (kW) yang dapat disuplay oleh transformator tersebut. 

Dari pemahaman saya, pendapat tersebut tidak sepenuhnya salah bila kita berhadapan dengan beban yang resistif, kenapa ?

Karena pada beban yang resistif kita hanya mengenal beban tahanan murni yaitu R dalam satuan ohm. Sehingga bila beban yang disuplay oleh sebuah transformator adalah tahanan murni maka daya yang diserapnya cukup dengan rumusan V x I , cocok dengan satuan kapasitas transformator yaitu VA (Volt-Ampere).

Pembahasan mengenai kapasitas daya dari transforamtor tidak lepas dari aturan dasar dari segi tiga daya, S (VA),P (kW) dan Q (kVAR) sbb : 

Note : 

• P = kW
• Q = kVAR
• S = kVA

Bila beban resistif, sudut θ adalah 0o, karena nilai Q adalah 0 maka garis S berhimpit dengan garis P, sehingga nilai S sama dengan P atau nilai VA = kW. Lain halnya kalau beban yang akan disuplay bersifat kapasitif atau induktif. Sehingga nilai Q akan muncul, dan sudut θ akan berobah menyesuaikan dengan besar kecilnya nilai Q. 

Cos θ merupakan nilai cosinus dari besarnya sudut yang dibentuk yang sering dikenal dengan istilah faktor daya. 

Dalam hal ini, yang penting untuk diingat adalah rumus segitiga daya, dimana : 

Untuk 3 phasa

• P = √3 x V x I x Cos θ 
• Q = √3 x V x I x Sin θ 
• S = √3 x V x I S = √(P2 + Q2) 

Untuk 1 phasa

• P = V x I x Cos θ 
• Q = V x I x Sin θ 
•  S = V x I S = √(P2 + Q2) 

Saya tidak membahas lebih lanjut mengenai segitiga daya ini, untuk lebih mendalaminya, silahkan baca postingan sebelumnya. 

Kembali kecerita diatas, sebenarnya untuk merencanakan berapa besar kapasitas transformator yang dibutuhkan untuk menyuplay suatu beban tidak semudah yang diperkirakan, tidak cukup dengan formula segi tiga daya saja, perlu kajian mendalam mengenai load flow analisis, karakteristik beban, pola pembebanan dll. Kita tidak akan membahas hal – hal rumit tersebut, disini kita coba menyampaikan secara sederhana terkait kapasitas transformator yang akan digunakan. 

Pada prakteknya, beban yang ditemui tidak selamanya bersifat resistif, disana ada komponen induktif dan komponen kapasitif. Sehingga dengan adanya sifat beban tersebut, maka nilai Q pada segitiga daya akan muncul. Bisa minus ataupun plus. Dan segi tiga dayapun bisa mengarah keatas ataupun kebawah, sesuai dengan sudut θ yang dibentuk akibat berobahnya nilai Q. 

Kembali ke kapasitas transformator, sampai kapanpun satuan kapasitas transformator adalah VA, bisa kVA ataupun MVA. 

Pertanyaannya adalah, kenapa tidak kW menyesuaikan dengan satuan beban yang akan disuplaynya. 

Jawabannya adalah, karena transformator bukanlah sebuah beban, transformator berfungsi untuk menyuplai beban dengan arus maksimum yang sesuai dengan kapasitasnya sama halnya dengan generator. Beda halnya dengan motor. Setiap motor , dipastikan satuan dayanya adalah kW. Karena motor menerima suplay dan memiliki sifat induktif sehingga disana ada faktor Q seperti yang kita bahas diatas. 

Sekarang, apabila sebuah transformator tiga phasa memiliki kapasitas tertentu, misalkan 1000 kVA dengan tegangan sisi LV adalah 380 V. Berarti berdasarkan rumus , S = √3 x V x I, arus maksimum yang bisa dialirkannya adalah : 

• S = √3 x V x I 
• I = S / ( √3 x V ) 
• I = 1000 kVA / (( √3 x 380 ) 
• I = 1519 A 

Dari hasil perhitungan diatas, transformator dibebani 100% pada arus sebesar 1519 A. 

Sekarang kita beralih ke beban yang akan disuplaynya. 

Seperti yang telah disampikan diatas, beban yang ditemui dilapangan tidak selalu murni resistif, kadangkala bersifat induktif maupun kapasitif. Dikarenakan sifat beban tersebut, maka nilai Q akan timbul. Dikarenakan adanya nilai Q, maka akan ada sudut θ. Sehingga ada nilai faktor daya disana sesuai dengan nilai Cosinus dari sudut yang dibentuk. 

Pada rumusan segitiga daya, nilai P untuk tiga phasa dihitung dari :  

• P = √3 x V x I x Cos θ, 

Dikarenakan S untuk tiga phasa adalah = √3 x V x I, 

Maka P bisa disederhanakan menjadi P = S x Cos θ. 

Kapasitas transformator untuk menyuplai beban tertentu harus sesuai dengan VA nya (S), tapi pada daya berapa P (kW) sebuah transformator bisa menyuplai 100% tergantung dari besarnya nilai Faktor daya yang ditimbulkan oleh sifat beban yang akan disuplaynya. 

Nilai maksimum Cos θ atau faktor daya adalah 1 yaitu pada sudut θ = 0^o pada segitiga daya, dimana nilai Q = 0 , sehingga S = P. Hal ini sesuai dengan kaidah trigonometri , Cos 0^o = 1. 

Ketika beban yang disuplay transformator bersifat induktif atau kapasitif, nilai Q akan berobah, sehingga sudut θ akan terbentuk, membesar atau mengecil sesuai dengan nilai Q. 

Sudut θ yang terbentuk ada dalam range 0^o – 90^o. Sehingga nilai Cos θ (faktor daya) ada pada range nilai 1 – 0. Sekarang, apabila faktor daya beban ada pada nilai tertentu, maka 100% kapasitas transformator untuk menyuplai beban adalah, sebgai berikut : 

Bila nilai Cos θ = 0.85, maka 100% kapasitas transformator ada pada daya : 

• P = S x Cos θ, 
• P = S x 0.85 

Bila pada contoh sebelumnya, terdapat transformator dengan kapasitas 1000 kVA, maka 100% kapasitas transformator ada pada daya : 

• P = S x Cos θ 
• P = 1000 kVA x 0.85 
• P = 850 kW. 

Ini berarti, pada beban 850 kW dengan faktor daya 0.85, transformator 1000 kVA terbebani 100%, karena arus yang akan dialirkan transformator tersebut adalah arus maksimumnya yaitu 1519 A ( S = √3 x V x I ). 

Untuk beban dengan faktor daya yang lebih rendah, misalkan 0.70, transformator 1000 kVA akan terbebani 100% pada beban :

• P = 1000 kVA x 0.70 P = 700 kW 

Disini terjawab, mengapa satuan transformator ditulis dengan satuan VA (S).

Dari pembahasan diatas, untuk menentukan kapasitas transformator yang akan digunakan untuk menyuplai beban tertentu, hal utama yang harus diketahui adalah besarnya faktor daya beban tersebut dan tentu saja besarnya beban yang akan disuplaynya. 

Seperti contoh, apabila beban yang disuplay adalah 800 kW, secara nilai, transformator 1000 kVA tentu sanggup menyuplai beban tersebut. Tapi apabila faktor daya beban 800 kW tersebut adalah 0.70 apakah transformator 1000 kVA masih cocok digunakan , tentu saja perlu kita kaji terlebih dahulu, seperti contoh dibawah ini : 

Beban terpasang adalah 800 kW dengan faktor daya 0.70, maka daya transformator yang cocok untuk beban tersebut adalah : 

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 800 kW / 0.70 
• S = 1142 kVA. 

Dari hasil perhitungan diatas, daya semu S yang diperlukan beban 800 kW adalah sebesar 1142 kVA, transformator 1000 kVA tidak akan sanggup untuk menyuplai beban 800 kW dengan faktor daya 0.70. Bila dipaksakan, tentu saja transforamtor akan rusak, karena dipaksa menyuplai beban melebihi kapasitasnya. 

Namun bukan berarti transforamtor 1000 kVA tidak bisa digunakan , ada langkah lain yang mesti dilakukan, yaitu memperbesar nilai faktor daya sehingga nilai S pada perhitungan diatas menjadi lebih kecil atau sama dengan 1000 kVA. 

Kalau kita coba menghitung ulang, nilai S akan menjadi 1000 kVA pada faktor daya : 

• P = S x Cos θ 
• Cos θ = P / S 
• Cos θ = 800 kW / 1000 kVA 
• Cos θ = 0.80 

Dari hasil perhitungan, transformator 1000 kVA akan dapat menyuplai beban 800 kW asalkan faktor dayanya dinaikkan dari 0.70 menjadi 0.80 atau lebih. 

Bagaimana cara menaikkan faktor daya atau bahasa lainnya memperbaiki faktor daya sudah pernah kita bahas pada postingan sebelumnya. Silahkan lihat disini. 

Ok, sekarang mudah-mudahan kita semua telah dapat memahami hubungan kapasitas transforamtor (VA) dengan daya yang disuplaynya (kW) serta faktor daya yang mempengaruhinya. 

Ada sedikit yang perlu saya ingatkan, agar transformator memiliki umur yang panjang, dan saya pikir berlaku untuk semua peralatan lainnya, yaitu : 

Jangan pernah mengoperasikan suatu peralatan secara terus menerus dikapasitas 100%

Pada kondisi tertentu, karena keadaan emergency, boleh saja dioperasikan 100% ataupun maksimum 110% tetapi bukan untuk terus menerus. Agar transformator berumur panjang, perlu dipertimbangkan batas beban normal yang akan disuplaynya, idealnya ada pada angka 80%. 

Jadi, bila kita ambil contoh transformator 1000 kVA diatas, ideal operasinya adalah di angka 800 kVA (80% x 1000 kVA). Sehingga bila faktor daya beban yang akan disuplaynya adalah 0.85 , maka transformator 1000 kVA akan menyuplai beban pada angka : 

• P = S x Cos θ 
• P = 1000 kVA x 0.85 
• P = 850 kW 

Untuk ideal operasi dikalikan safety faktor pembebanan sebesar 80%, sehingga daya yang disuplaynya maksimum adalah : P = 850 kW x 80% P = 680 kW. 

Jadi transformator akan lebih baik dan aman bila dioperasikan pada beban 680 – 700 kW pada faktor daya 0.85. 

Kadang kala kita tidak mengetahui berapa faktor daya beban yang akan disuplay oleh sebuah transformator dan informasi yagn diketahui hanya nilai beban, misalkan 1000 kW. 

Maka untuk menentukan nilai transformator pada beban 1000 kW dengan faktor daya yang tidak diketahui, untuk amannya ambil faktor daya yang terjelek yang bisa timbul pada beban tersebut. Biasanya diangka 0.70 atau 0.75. 

Misalkan kita tetapkan faktor dayanya diangka 0.75. Maka kapasitas transformator yang akan kita sediakan adalah : 

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 1000 kW / 0.75 S = 1333 kVA 

Dengan mempertimbangkan keamanan dan umur trannsformator agar tahan lama, maka kita tambahkan faktor 80%, sehingga kapasitas transformator yang dibutuhkan menjadi : 

• S = 1333 kVA / 0.8 
• S = 1666 kVA – 1750 kVA (menyesuaikan dengan nilai yang ada dipasaran). 

Selain mempertimbangkan umur operasional transformator, dengan menggunakan faktor 80% , kita juga telah mempersiapkan kapasitas transformator untuk aman beroperasi bila nilai faktor daya 0.7 yang telah kita tetapkan tersebut meleset jauh dari realitas dilapangan. 

Misalkan, faktor daya sebenarnya adalah 0.6, maka kapasitas transformator yang diperlukan adalah :

• P = S x Cos θ 
• S = P / Cos θ 
• S = 1000 kW / 0.6 
• S = 1666 kVA 

Transformator 1750 kVA yang telah kita tetapkan masih sanggup untuk menyuplay beban tersebut. 

Disamping hal diatas, faktor 80% juga bermanfaat apabila seandainya ada penambahan beban dikemudian hari. Tentu saja juga mempertimbangkan besar kecilnya penambahan beban tersebut. 

Selain memperhatikan keamanan operasi transformator, umur pemakaian dan adanya penambahan beban nantinya, pertimbangan ekonomis terkait pengadaan sebuah transforamtor juga penting karena semakin tinggi kapasitas transformator maka harganya juga semakin mahal. 

Disinilah diperlukan pentingnya menyeimbangkan antara kebutuhan operational dan pemeliharaan transformator dan finansial.

Read more »

Klasifikasi Current Transformer (CT) - Trafo Arus

Current Transformer atau lebih dikenal dengan CT – merupakan trafo arus yang berfungsi untuk mengkonversi arus yang melewatinya dari level tinggi ke level rendah yang dapat dimanfaatkan untuk input alat metering maupun alat proteksi pada suatu jaringan sistim tenaga lisrik. 

Current Transformer merupakan komponen utama dalam sistim tenaga listrik, baik pada distribusi maupun pada pembangkitan. Dengan adanya current transformer , suatu peralatan ataupun jaringan dapat dimonitoring kondisinya melalui hasil pengukuan (metering) serta dapat dilindungi melalui proteksi apabila adanya gangguan yang menimbulkan arus yang sangat besar sebagai akibat short circuit (hubungan singkat) ataupun overload (kelebihan beban) dan lain sebagainya. 

Dari hal diatas, pemanfaatan output dari current transformer dapat dibagi atas 2 hal, yaitu :

• Metering, output dari Current Transfomer digunakan sebagai input pada alat ukur. 
• Proteksi, output dari Current Transfomer digunakan sebagai input untuk alat proteksi yang nantinya akan mentriger alat proteksi untuk bekerja apabila ada gangguan. 

Prisip kerja dari current transfer mirip dengan prinsip kerja transformator pada umunya, dimana terdapat belitan sisi primer dan belitan sisi sekunder yang dihubungkan melalui kopling medan magnet pada inti besi transformator. Sehingga arus yang melewati sisi primer akan menghasilkan induksi pada inti besi yang akan menimbulkan arus pada sisi sekunder. 

Pada rancangannya, sebuah Current Transformer (CT) memiliki satu atau lebih gulungan pada sisi sekunder, sehingga sebuah current transformer memilki satu atau lebih output yang masing-masingnya bisa dimanfaatkan sekaligus sesuai dengan kebutuhan, seperti untuk metering, proteksi over current, differential dan lain-lain. 

Seperti halnya transformator secara umum, current transformer juga memliki ratio belitan antara sisi primer dan sekunder untuk menghasilkan perbandingan antara arus yang melewati sisi primer dan arus yang dikeluarkan pada sisi sekunder. Lebih mudahnya, dapat dilihat pada contoh dibawah ini : 

Sebuah Current transformer dengan ratio 1000 : 5 , menyatakan bahwa apabila arus yang melewati sisi primer sebesar 1000 A, maka output current transformer (sisi sekunder) adalah sebesar 5 Ampere. Hal ini sesuai dengna ratio perbandingannya yaitu 1000 : 5. Sehingga bila arus yang melewati sisi primer sebesar 500 A, maka sisi sekunder akan mengeluarkan arus sebesar 2,5 A. 

Untuk spesifikasi sebuah current transformer, tidak saja ratio CT saja yang perlu diperhatikan, ada beberapa hal yang mesti dipenuhi agar sebuah current transformer dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan yang dibutuhkan pada sebuah jaringan sistim tenaga lisrik, yaitu : 

• turns ratio – perbandingan arus disisi primer dengan arus disisi sekunder 
• burden - beban normal dalam satuan VA yang dapat disuplay oleh sebuah current transformer
• accuracy factors - batas akurasi pada kondisi steady dan transient
• physical configuration – jumlah belitan pada sisi primer dan sekunder, ukuran, bentuk, dimensi dll yang disesuaikan dengan kondisi dilapangan.  

Untuk keamanannya , jika output pada sisi sekunder sebuah current transformer yang terpasang pada sebuah jaringan listrik tidak digunakan maka terminal output tersebut harus dihubung singkatkan. Bila dibiarkan terbuka maka pada sisi sekunder akan terdapat tegangan yang nilainya sangat tinggi yang dapat merusak Current Transformer tersebut. 

Akurasi sebuah Current Transformer – Trafo Arus 

Keakurasian sebuah current transformer ditentukan melalui besar kecilnya error yang ditimbulkan dari perbedaan antara nilai ideal arus RMS dengan nilai arus sebenarnya pada sisi sekunder. 

Current Transformer untuk pemakaian pada alat proteksi harus dapat menjaga keakurasian nya pada range arus yang besar yang dinyatakan dengan istilah accuracy limit current. Rasio perbandingan antara accuracy limit current dengan rated current dinyatakan dengan istilah accuracy limit factor. 

Klas akurasi Current Transformer untuk metering (pengukuran)

Class	± percentage current/ratio error					± phase displacement error minutes				Purposes
Current	5%	20%	50%	100%	120%	5%	20%	100%	120%
0.1	0.4	0.2		0.1	0.1	15	8	5	5	precision measurements
0.2	0.75	0.35		0.2	0.2	10	15	10	10	precision measurements
0.5	1.5	0.75		0.5	0.5	30	45	30	30	high grade kWhr meters
1	3	1.5		1.0	1.0	60	90	60	60	general measurements
3			3		3					general measurements
5			5		5					approximate measurements

Klas akurasi Current Transformer untuk proteksi 
Untuk pemakaian pada alat proteksi, current transformer dikenali dengan kode 5P atau 10P, yang menandakan 5 atau 10 adalah accuracy limit factor dan P adalah untuk Protection (Proteksi). Keterangan untuk kedua tipe ini dapat dilihat pada table berikut :

Class	Current Error	Displacement Error	Accuracy Limit Factor
5P	± 1%	± 60 minutes	5
10P	± 3%	-	10

Read more »

Cara Menghitung Persen Impedansi Transformator (Transformer Impedance)

Cara Menghitung Persen Impedansi Transformator (Transformer Impedance) - Artikel ini dimaksudkan untuk menjelaskan lebih lanjut terkait postingan sebelumnya yaitu Menghitung Persen Impedansi Sebuah Transformator. Pada artikel ini akan dijelaskan contoh perhitungannya.

Contoh Perhitungan Untuk Mendapatkan Nilai impedansi Transformator 

Lansung saja, Impedansi Transformator sebenarnya adalah perbandingan antara arus saat transformator beroperasi normal dengan keadaan beban penuh atau lebih dikenal dengan istilah Full Load Ampere (FLA) dengan arus yang timbul pada kondisi transformator terhubung singkat.

Rumus untuk Full Load Ampere (FLA)adalah :

• Untuk Satu phasa

          FLA = (kVA x 1000) / Voltage

• Untuk Tiga phasa

          FLA = (kVA x 1000) / (Voltage x √3)

• Dan untuk arus hubungan singkatnya (Short Circuit – SC) , adalah :

          I sc = FLA / Z

          Dimana Z merupakan Impedansi Transformer.

PENGUJIAN HUBUNGAN SINGKAT PADA TRANSFORMATOR

Untuk menentukan nilai impedansi dari sebuah transformer dilakukan pengujian hubungan singkat seperti gambar dibawah ini :

Keterangan :

1. Sebuah auto transformer yang dapat diatur tegangannnya dihubungkan ke sebuah transformator yang akan di uji.
2. Sebuah Voltmeter dihubungkan ke sisi Primer transformator
3. Sebuah Amperemeter terhubung secara seri dengan sisi sekunder dari transformator yang dihubungsingkatkan.
4. Dimulai dari tegangan 0 V, tegangan pada sisi primer transformator dinaikan dengan mengatur tegangan auto transformator sampai didapatkan pembacaan arus pada Ampermeter disisi sekunder mencapai FLA.

Data tegangan pada sisi primer ketika arus yagn terbaca pada sisi sekunder telah mencapai FLA diperkukan untuk melakukan perhitungan Impedansi Transformator tersebut.

Untuk lebih mudahnya, dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini :

Sebuah transformator Tiga Phasa dengan data sebagai berikut :

- kapasitas Transformator 1000 kVA

- Tegangan Pada Sisi Primer : 20 kV

- Tegangan sisi Sekunder : 380 V

Karena Transfomator Tiga Phasa, maka :

- FLA = (kVA x 1000) / (Voltage x √3)

- FLA = (1000 x 1000) / (380 x √3)

- FLA = 1519 A

Misalkan, pada pengujian hubungan singkat seperti gambar diatas, tegangan pada sisi primer ketika arus pada sisi sekunder sudah mencapai 1519 A (FLA) adalah 15 V, maka nilai impedans transformator (Z) adalah :

Z = ( 15 V / 380 V ) x 100%

Z = 0.0395

Impedansi Transformator selalu dinyatakan dalam %, sehingga nilai impedansi dari hasil perhitungan diatas dikali dengan 100%, maka nilai Impedansi Transforamtor adalah :

Z = 0.0395 x 100%

Z = 3.95%

Setelah nila impedansi transfomator telah kita dpatkan, maka untuk menghitung arus hubungan singkat dari transformator adalah :

Isc = FLA / Z

Isc = 1519 / 3.95%

Isc = 38455 A 

Isc = 38,4 kA.

Read more »

Paralel Transformator Dengan Vektor Group Beda

Paralel Transformator Dengan Vektor Group Beda - Mohon maaf sebelumnya, karena baru sekarang ada waktu luang untuk melanjutkan pembahasan kita mengenai Vektor Group Tansformer (I).

Seharusnya judul artikelnya adalah Vektor Group Tansformer (II), tetapi karena pembahasannya lebih ke memparalel transformator dengan vektor group beda. maka judulnya saya ganti.

Ok..... kita lanjut .... dipostingan sebelumnya kita sudah membahas sebagian masalah terkait Vektor Group.

Pada banyak transformator,  sering kita melihat pada nameplate-nya macam-macam vektor group, ada yang ditulis YnD5, YY0, DY1 dll.

Dari name plate tersebut, mengindikasikan :

• Abjad pertama adalah bentuk hubungan lilitan tiga phasa pada sisi HV, Y untuk bintang, D untuk Delta dan Z untuk zigzag.
• Abjad kedua adalah bentuk hubungan belitan tiga phasa pada sisi LV,  Y untuk bintang, D untuk Delta dan Z untuk Zigzag.
• Bila ada huruf "n" setelah huruf Y,  menandakan titik netral pada hubungan Y tersebut ditanahkan.

Angka yang terdapat diakhir menandakan jam trafo. Yang berarti, sebuah lingkaran jam memiliki sudut 360^o dengan urutan angka dari 1 sampai 12,  maka untuk angka 1 besar sudutnya adalah 30^o, untuk angka 5 adalah 150^o dan seterusnya. Jadi , setiap 1 jam ada sudut 30^o. Sehingga bila pada nameplate tertera angka tertentu, misalkan angka 6, maka sudut yang dibentuk adalah:  6 x 30^o = 180^o.

Apa arti kode Vektor Group tersebut ?

Untuk mengetahui arti dari kode yang tertulis pada Vektor Group, kita harus tahu dulu cara membacanya.

Cara membaca Vektor Group

Untuk memudahkannya, kita ambil contoh sebuah vektor group, misalkan YnD5.

Pembacaannya adalah, belitan tiga phasa pada sisi HV dihubungkan secara bintang (Y) dengan titik netralnya (n) dibumikan, dan belitan tiga phasa pada sisi LV dihubungkan secara delta (D) dengan pergesaran phasa antara HV dan LV sebesar 150^o (5 x 30^o).

Artinya adalah, pada tansformator dengan Vektor Group YnD5,  terjadi pergeseran phasa antara sisi HV dengan LV sebesar 150^o. Sehingga phasa R dengan r, S dengan s dan T dengan t memiliki beda phasa 150^o (R unutk phasa R disisi HV, r untuk phasa R disisi LV). Karena pada induktor , arus yang melewatinya mengalami penundaan, dan transformator tersendiri adalah induktor, maka terjadi penundaan sebesar sudut dari vektor group transformator tersebut. Pada contoh diatas sisi LV tertunda sebesar 150^o terhadap sisi HV atau 150^o lagging LV dengan HV.

Berikut contoh lain untuk pembahahn jam tersebut :

• Angka 11, berarti ada beda phasa sebesar 330^o, ini berarti LV-HV lagging 330^o atau LV-HV leading 30^o. 30^o didapat dari 360^o - 330^o.
• Angka 6, berarti ada beda phasa sebesar 180^o, ini berarti LV-HV lagging 180^o.
• Angka 5, berarti ada beda phasa sebesar 150^o, ini berarti LV-HV lagging 150^o.
• Angka 1, berarti ada beda phasa sebesar 30^o, ini berarti LV-HV lagging 30^o.
• Angka 0, berarti tidak ada beda phasa antara sisi LV-HV.

Keterangan :
Lagging : Tertinggal
Leading : Mendahului

Dari penjelasan diatas, terlihat ada pergeseran phasa antara LV dan HV pada angka tertentu sesuai dengan Vektor Group nya.

Vektor group transformator merupakan salah satu point penting dalam syarat memparalel transformator. Salah satu syarat memparalel transformator adalah kesamaan phasa di sisi LV antara transformator yang akan diparalel tersebut. 

Ketika kita memparalel dua atau lebih transformator dengan vektor group yang berbeda dan transformator tersebut memiliki sumber yang sama  pada sisi HV maka masing - masing transformaor akan memiliki beda phasa yang berlainan antara LV-HV nya. Semua sisi LV masing - masing transformator tidak lagi sama phasanya, dan bila kita lanjutkan untuk memparalel, akan terjadi hubungan singkat (short-circuit) antara transformator tersebut. Akibatnya, transformator akan rusak, dan bila proteksi tidak bekerja maka akan menyebabkan kerusakan yang lebih parah pada sisi belitan transformator.

Pada postingan sebelumnya Vektor Group pada Transformator (I) disebutkan vektor group tidak harus sama untuk memparalel transformator. Kenapa ? Berikut penjelasannya.

Coba pikirkan, jika transformator denga vektor group jam 1 dihubungkan ke sumber daya secara normal, maksudnya dari sumber line tiga phasa R,S,T dihubungkan keterminal U-V-W  pada transformator (R ke U , S ke V, T ke W) maka ada pergeseran phasa sebesar 30^o antara LV-HV. Kemudian kita ganti koneksi line R-S-T dengan terminal pada transformator dengan urutan yang baru, sehingga menjadi R ke V , S ke W dan T -U. apa yang terjadi dengan u-v-w pada sisi LV ? Apakah masih berbeda 30^o dengan sisi HV ?

Ingat, beda phasa antara R-S-T adalah sebesar 120^o. Ketika kita mengganti hubungan terminal transformator dengan line seperti contoh diatas, maka beda phasa antara sisi Line normal (R-S-T) - LV  (bukan HV dengan LV) menjadi 120^o pada keadaan transformator dengan vektor group 0.

Sekarang, bila vektor groupnya adalah jam 1 (misalkan vektor groupnya YnD1) yang berarti ada pergeseran sebesar 30^o maka 120^o pada kondisi awal ditambah dengan 30^o (karena vektor group jam 1) sehingga totalnya menjadi 150^o.
Angka 120^o didapat dari kita menggeser phasa input sebesar 120^o pada sisi HV.
Angka 30^o dari jam trafo. Sehingga totalnya adalah 150^o.

Sekali lagi, 150^o adalah beda antara sisi Line (R-S-T) dengan LV, bukan sisi HV dengan LV. Ini penting untuk memparalel transformator dengan vektor group berbeda. Karena fokus untuk memparalel transformator adalah kesamaan phasa pada sisi LV masing-masing transformator.

Dari penjelasan diatas, dengan transormator YnD1, yang koneksi pada sisi HV nya digeser 120^o kita mendapatkan perbedaan phasa pada sisi LV adalah 150^o. Sekarang, misalkan ada transformator dengan vektor group YnD5, dengan koneksi normal dari Line keterminal pada sisi HV (R-U,S-V dan T-W) , berarti ada perbedaan phasa HV-LV sebesar 150^o pada transformator tersebut.  Maka kedua transformator tersebut YnD1 dengan YnD5 bisa kita paralel, karena sisi LV masing-masing transforamtor sudah tidak ada perbedaan phasa,

Lebih mudahnya, untuk vektor group yang lain dan cara koneksinya sehingga dapat diparalel bisa dilihat pada gambar berikut ini :

Dari gambar diatas, segi empat menyatakan transformator, dengan bulatan merah-kuning-biru sebagai terminalnya. 3 phasa R-S-T bagian atas adalah sisi HV dan R-S-T pada bagian bawah adalah sisi LV.
Angka dibagian bawah transformator adalah jam trafo. Hubungan lilitan transformator baik Y, D ataupun Z tidak berpengaruh.

Demikian ulasan saya terkait paralel transformator dengan vektor group berbeda. Untuk membuktikannya , gunakan osiloskop agar bisa terlihat bentuk gelombang arus dan tegangan pada sisi LV dari masing-masing transformator.

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

Read more »

Vektor Group pada Transformator (I)

Vektor Group pada Transformator (I) - Postingan ini merupakan kelanjutan pembahasan atas jawaban singkat saya terhadap komentar mengenai paralel tranformator dengan vektor grup berbeda pada artikel Syarat Memparalel Transformator (Trafo). Pada postingan tersebut saya tidak memasukkan vektor grup harus sama sebagai salah satu syarat untuk memparalel transformator. Kenapa demikian, pada postingan ini akan saya coba mengulasnya. Namun sebelum kita membahas lebih jauh mengenai apakah dua atau lebih vektor grup berbeda dapat diparalel, akan kita ulas sedikit apa sebenarnya vektor grup pada transformator.

Tiga gulungan pada sebuah transformator baik pada sisi tegangan tinggi (HV) maupun sisi tegangan rendah (LV) dapat dihubungkan dalam beberapa cara untuk membentuk konfigurasi bintang (Y), delta (Δ) atau Zigzag (Z) sehingga walaupun terlihat sama namun arah arus bervariasi di setiap konfigurasi yang dibentuk. 

Konfigurasi yang berbeda pada sisi primer dan sekunder dapat menyebabkan perbedaan fasa antara tegangan pada sisi tegangan tinggi (HV) dengan sisi tegangan rendah (LV). Variasi - variasi pada vektor transformator menjelaskan bentuk jenis hubungan belitan primer dan sekunder serta besarnya pergeseran fasa antara tegangan pada sisi tegangan tinggi (HV) dan sisi tegangan rendah (LV). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Dari gambar diatas, A dan B merupakan rangkaian bintang dengan arah yang berlawanan. Secara rangkaian, kedua gambar diatas terlihat sama-sama bintang, namun dikarenakan perbedaan pada arah masuknya arus, maka rangkaian A dan B tidak persis sama, sehingga tegangan dan arus antara kedua rangkaian tersebut berbeda sebesar 180^o.

Kesimpulan yang dapat kita tarik dari hal diatas adalah, vektor diagram pada sebuah transformator dibentuk dengan merubah konfigurasi dari hubungan belitan R,S dan T baik pada sisi tegangan tinggi (HV) dan sisi tegangan rendah (LV) sehingga mendapatkan variasi perbedaan phasa untuk tegangan dan arus.

Dalam sebuah instalasi sistim tenaga listrik, informasi mengenai vektor group sebuah transformator sangatlah penting. Apalagi apabila untuk mengoperasikan beberapa buah tranformator secara paralel dengan tujuan untuk meningkatkan kapasitas, berbagi beban serta untuk meningkatkan keandalan sistem. 

Untuk variasi - variasi vektor grup seperti DY11, YD5, YY dan tentu saja penjelasan mengenai paralel beberpa transformator dengan vektor grup yang berbeda akan kita bahas pada postingan selanjutnya. Salam..................

Read more »