Makalah Mengenai Trafo 3 Fasa

TEORI TRAFO

1.1 PENGERTIAN TRANSFORMATOR

Transformator atau trafo adalah alat listrik melalui gandengan magnet memindahkan daya listrik dari suatu rangkaian ke rangkaian lainya dengan frekuensi yang sama. Tegangan dapat di naikan atau diturunkan sesuai dengan besar kecilnya arus yang mengalir dalam rangkaian.

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika.Penggunaan transformator dalam 
sistem tenaga listrik yaitu untuk menaikan tegangan dari pembangkit listrik, untuk ditransmisikan. Transformator juga dipakai untuk menurunkan tegangan listrik akan didistribusikan.

Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dengan beban, untuk memisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain; dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak-balik antara rangkaian. Berdasarkan frekuensi, transformator dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1.      Frekuensidaya,50 - 60 kc/s

2.      Frekuensi pendengaran, 50 - 20kc/s

3.      Frekuensi radio, diatas 30 kc/s.

Dalam bidang elektronika pemakaian transformator dikelompokkan menjadi :

1.      Transformator inti besi

2.      Transformator inti feri

t

3.      Transformator inti udara

1.2 BAGIAN-BAGIAN TRANSFORMATOR

Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian, yaitu:

1.      Bagian utama transformator

2.      Peralatan Bantu

3.      Peralatan Proteksi

Bagian utama transformator, terdiri dari:

a.       Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau arus eddy (eddy current).

b.      Kumparan transformator

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.

Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder.Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

c.       Kumparan tertier

Fungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua transformator daya mempunyai kumparan tertier.

d.      Minyak transformator

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifatsebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:

1)      kekuatan isolasi tinggi

2)      penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat

3)      viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik

4)      titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha

5)      tidak merusak bahan isolasi padat

6)      sifat kimia yang stabil

e.       Bushing

Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.

f.       Tangki dan konservator

Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki.Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.

Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah:

1)      Jenis sirip (tank corrugated) Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated.

2)      Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA, )

3)      Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar

Peralatan Bantu, terdiri dari:

a.       Pendingin

Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa
udara, gas, minyak dan air.

Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:

1)      Alamiah (natural)

2)      Tekanan/paksaan (forced).

b.      Tap Changer (perubah tap)

Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), dan tergantung jenisnya.

c.       Alat pernapasan

Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroscopis.

d.      Indikator

Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:

1)      indikator suhu minyak

2)      indikator permukaan minyak

3)      indikator sistem pendingin

4)      indikator kedudukan tap, dan sebagainya

Peralatan Proteksi, terdiri dari:

a.      Relay Bucholz

Relay Bucholz adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan transformator yang menimbulkan gas.

Timbulnya gas dapat diakibatkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah:

1)      Hubung singkat antar lilitan pada atau dalam phasa

2)      Hubung singkat antar phasa

3)      Hubung singkat antar phasa ke tanah

4)      Busur api listrik antar laminasi

5)      Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.

b.      Relai Tekanan Lebih

Relai ini berfungsi hampir sama seperti Relay Bucholz. Fungsinya adalah mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator.Bedanya relai ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan pemutus tenaga (PMT). Alat pengaman tekanan lebih ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator

c.       Relai Diferensial

Berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan di dalam transformator, antara lain adalah kejadian flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.

d.      Relai Arus lebih

Berfungsi mengamankan transformator jika arus yang mengalir melebihi dari nilai yang diperkenankan lewat pada transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.Arus lebih ini dideteksi oleh transformator arus atau current transformator (CT).

e.       Relai Tangki Tanah

Alat ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.

f.       Relai Hubung Tanah

Fungsi alat ini adalah untuk mengamankan transformator jika terjadi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah.

g.      Relai Thermis

Alat ini berfungsi untuk mencegah/mengamankan transformator dari kerusakan isolasi pada kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih.Besaran yang diukur di dalam relai ini adalah kenaikan suhu.

1.3 Prinsip Kerja Transformator 3 Fasa

Sebuah transformator tiga fasa secara prinsip sama dengan sebuah transformator satu fasa, perbedaan yang paling mendasar adalah pada sistem kelistrikannya yaitu sistem satu fasa dan tiga fasa. Sehingga sebuah transformator tiga fasa bisa dihubung bintang, segitiga, atau zig-zag.

Transformator tiga fasa banyak digunakan pada sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik karena pertimbangan ekonomis. Transformator tiga fasa banyak sekali  mengurangi  berat  dan  lebar  kerangka, sehingga harganya dapat dikurangi bila dibandingkan dengan penggabungan tiga buah transformator satu fasa dengan “rating” daya yang sama.

Tetapi transformator tiga fasa juga mempunyai kekurangan, di antaranya bila salah satu fasa mengalami kerusakan, maka   seluruh   transformator   harus dipindahkan (diganti), tetapi bila trans- formator terdiri dari tiga buah transformator satu fasa, bila salah satu fasa transformator mengalami kerusakan. Sistem masih bisa dioperasikan dengan sistem “open delta“.

1.4 Konstruksi Transformator 3 Fasa

Secara umum sebuah transformator tiga fasa mempunyai konstruksi hampir sama, yang membedakannya adalah alat bantu dan sistem pengamannya, tergantung pada letak pemasangan, sistem pendinginan, pengoperasian, fungsi dan

pemakaiannya. Bagian utama, alat bantu, dan sistem pengaman yang ada pada sebuah trans-

formator daya

Kumparan Transformator

Kumparan transformator terdiri dari lilitan kawat berisolasi dan membentuk kum- paran. Kawat yang dipakai adalah kawat tembaga berisolasi yang berbentuk bulat atau pelat.

Kumparan-kumparan transformator diberi isolasi baik terhadap kumparan lain maupun inti besinya. Bahan isolasi berbentuk padat seperti kertas prespan, pertinak, dan lainnya.

Sistem Pendinginan Transformator

Sistem pendinginan pada transformator dibutuhkan supaya panas yang timbul pada inti besi dan kumparan dapat disalurkan keluar sehingga tidak merusak isolasi didalam transformator. Media yang di- gunakan pada sistem pendinginan dapat berupa: udara/gas, minyak dan air. Sirkulasi- nya dilakukan secara: alamiah (natural) dan atau paksaan (forced).

Bushing Transformator

Bushing transformator adalah sebuah konduktor yang berfungsi untuk meng- hubungkan  kumparan transformator dengan rangkaian luar yang diberi selubung isolator. Isolator juga berfungsi sebagai penyekat antara konduktor dengan tangki transformator. Bahan bushing adalah terbuat dari porselin yang tengahnya berlubang

Sirip-Sirip Pendingin atau Radiator

Berfungsi untuk memperluas daerah pen- dinginan, yaitu daerah yang berhubungan langsung dengan udara luar dan sebagai tempat terjadinya sirkulasi panas.

1.5 Macam-Macam Trafo Tiga Fasa

1. Trafo 3 fasa Hubung Bintang Bintang (Y-Y)

Pada jenis ini ujung ujung pada masing masing terminal dihubungkan secara bintang. Titik netral dijadikan menjadi satu. Hubungan dari tipe ini lebih ekonomis untuk arus nominal yang kecil,pada transformator tegangan tinggi

2. Trafo Hubung Segitiga-Segitiga (Δ - Δ)

Pada jenis ini ujung fasa dihubungkan dengan ujung netral kumparan lain yang secara keseluruhan akan terbentuk hubungan delta/ segitiga. Hubungan ini umumnya digunakan pada sistem yang menyalurkan arus besar pada tegangan rendah dan yang paling utama saat keberlangsungan dari pelayanan harus dipelihara meskipun salah satu fasa mengalami kegagalan.

3. Trafo Hubung Bintang Segi tiga ( Y - Δ)

Pada hubung ini, kumparan pafa sisi primer dirangkai secara bintang (wye) dan sisi sekundernya dirangkai delta. Umumnya digunakan pada trafo untuk jaringan transmisi dimana tegangan nantinya akan diturunkan (Step- Down).

Perbandingan tegangan jala- jala 1/√3 kalinperbandingan lilitan transformator. Tegangan sekunder tertinggal 300 dari tegangan primer.

5. Hubungan Zig Zag

Kebanyakan transformator distribusi selalu dihubungkan bintang, salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh transformator tersebut adalah ketiga fasanya harus diusahakan seimbang. Apabila beban tidak seimbang akan menyebabkan timbulnya tegangan titik bintang yang tidak diinginkan, karena tegangan pada peralatan yang digunakan pemakai akan berbeda-beda.Untuk menghindari terjadinya tegangan titik bintang, diantaranya adalah dengan menghubungkan sisi sekunder dalam hubungan Zigzag.

Dalam hubungan Zig-zag sisi sekunder terdiri atas enam kumparan yang dihubungkan secara khusus (lihat gambar).

Ujung-ujung dari kumparan sekunder disambungkan sedemikian rupa, supaya arah aliran arus didalam tiap-tiap kumparan menjadi bertentangan. Karena e1 tersambung secara berlawanan dengan gulungan e2, sehingga jumlah vektor dari kedua tegangan itu menjadi :

eZ1 = e1 – e2

eZ2 = e2 – e3

eZ3 = e3 – e1

eZ1 + eZ2 + eZ3 = 0 = 3 eb

Tegangan Titik Bintang

eb = 0

e1 = e/2

nilai tegangan fasa

ez =  e/2 √3

sedangkan tegangan jala jala

Ez = ez √3 = e/2 √3

6. Transformator Tiga Fasa dengan Dua Kumparan

Selain hubungan transforamator seperti telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya, ada transformator tiga fasa dengan dua kumparan. Tiga jenis hubungan yang umum digunakan adalah :

·         V - V atau “ Open Δ “

·         “ Open Y - Open Δ “

·         Hubungan T – T

Hubungan Open Delta

Ini dimungkinkan untuk mentransformasi sistem tegangan 3 fasa hanya menggunakan 2 buah trafo yang terhubung secara open delta. Hubungan open delta identik dengan hubungan delta delta tetapi salah satu trafo tidak dipasang. Hubungan ini jarang digunakan karena load capacity nya hanya 86.6 % dari kapasitas terpasangnya.

Sebagai contoh:

Jika dua buah trafo 50 kVA dihubungkan secara open delta, maka kapasitas terpasang yangseharusnya adalah 2 x 50 = 100 kVA. Namun, kenyatannya hanya dapat menghasilkan 86.6 kVA, sebelum akhirnya trafo mengalami overheat. Dan hubungan open delta ini umumnya digunakan dalam situasi yang darurat.

Kekurangan Hubungan ini adalah :

Faktor daya rata-rata, pada V - V beroperasi lebih kecil dari P.f beban, kira kira 86,6% dari faktor daya beban seimbang.

Tegangan terminal sekunder cenderung tidak seimbang, apalagi saat beban bertambah.

Hubungan Open Y - Open Δ diperlihatkan padaGambar diatas, ada perbedaan dari hubungan V - V karena penghantar titik tengah pada sisi primer dihubungkan ke netral (ground). Hubungan ini bisa digunakan pada transformator distribusi.

Hubungan Scott atau T - T

Hubungan ini merupakan transformasi tiga fasa ke tiga fasa dengan bantuan dua buah transformator (Kumparan). Satu dari transformator mempunyai “Centre Taps “ pada sisi primer dan sekundernya dan disebut “ Main Transformer“. Transformator yang lainnya mempunyai “0,866 Tap“ dan disebut “Teaser Transformer “. Salah satu ujung dari sisi primer dan sekunder “teaser Transformer” disatukan ke “ Centre Taps” dari “ main transformer “. “ Teaser Transformer” beroperasi hanya 0,866 dari kemampuan tegangannya dan kumparan “ main transformer “ beroperasi pada Cos 30 ° = 0,866 p.f, yang ekuivalen dengan “ main transformer “ bekerja pada 86,6 % dari kemampuan daya semunya.

Kesimpulannya adalah Transformator 3 fasa banyak di aplikasikan untuk menangani listrik dengan daya yang besar. Terdapat berbagai macam hubungan pada trafo tiga fasa yang dalam penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan dan rating tegangan yang akan dipikulnya.

Salah satu hubungan pada trafo tiga fasa yang sering di pakai adalah Hubungan Delta Bintang dan Bintang Delta, kedua jenis hubungan ini biasanya dipakai dalam sistem tenaga listrik khususnya pada bagian transmisi listrik untuk menaikkan tegangan (Δ-Y) dan menurunkan tegangan (Y - Δ ). Untuk suatu keadaan darurat, trafo hubung delta dapat dibuat menjadi open delta namun dengan kapasiatas hanya 86.6 % dari kapasitas terpasangnya.

1.6 Macam-Macam Hubungan Dan Operasi Paralel Trafo 3 Fasa

ansformator 3 fasa pada dasarnya merupakan Transformator 1 fase yang disusun menjadi 3 buah dan mempunyai 2 belitan, yaitu belitan primer dan belitan sekunder. Ada dua metode utama untuk menghubungkan belitan primer yaitu hubungan segitiga dan bintang (delta dan wye). Sedangkan pada belitan sekundernya dapat dihubungkan secara segitiga, bintang dan zig-zag (Delta, Wye dan Zig-zag). Ada juga hubungan dalam bentuk khusus yaitu hubungan open-delta (VV connection)

Konfigurasi Transformator 3 Fasa

Transformator hubungan segitiga-segitiga (delta-delta)


Gambar 1. Hubungan delta-delta (segitiga-segitiga).

Pada gambar 1 baik belitan primer dan sekunder dihubungkan secara delta. Belitan primer terminal 1U, 1V dan 1W dihubungkan dengan suplai tegangan 3 fasa. Sedangkan belitan sekunder terminal 2U, 2V dan 2W disambungkan dengan sisi beban. Pada hubungan Delta (segitiga) tidak ada titik netral, yang diperoleh ketiganya merupakan tegangan line ke line, yaitu L1, L2 dan L3.

Dalam hubungan delta-delta (lihat gambar 1), tegangan pada sisi primer (sisi masukan) dan sisi sekunder (sisi keluaran) adalah dalam satu fasa. Dan pada aplikasinya (lihat gambar 2), jika beban imbang dihubungkan ke saluran 1-2-3, maka hasil arus keluaran adalah sama besarnya. Hal ini menghasilkan arus line imbang dalam saluran masukan A-B-C. Seperti dalam beberapa hubungan delta, bahwa arus line adalah 1,73 kali lebih besar dari masing-masing arus Ip (arus primer) dan Is (arus sekunder) yang mengalir dalam lilitan primer dan sekunder. Power rating untuk transformator 3 fasa adalah 3 kali rating transformator tunggal.


Gambar 2. Diagram Hubungan Delta-Delta Transformator 3 Fasa Dihubungkan Pembangkit Listrik dan Beban (Load)

Transformator hubungan bintang-bintang (wye–wye)


Gambar 3. Hubungan Belitan Bintang-bintang.

Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line ke netral (fase ke netral). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral untuk primer ke netral sumber yang biasanya dengan cara ditanahkan (ground), seperti ditunjukkan pada
Gambar 4. Cara lain adalah dengan menyediakan setiap transformator dengan lilitan ke tiga, yang disebut lilitan ” tertiary”. Lilitan tertiary untuk tiga transformator dihubungkan secara delta seperti ditunjukkan pada Gambar 5, yang sering menyediakan cabang yang melalui tegangan dimana transformator dipasang. Tidak ada beda fasa antara tegangan line transmisi masukan dan keluaran (primer & sekunder) untuk transformator yang dihubungkan bintang-bintang.


Gambar 4. Hubungan bintang-bintang.


Gambar 5. Hubungan Bintang-bintang dengan belitan tertier.

Transformator hubungan segitiga-bintang (delta-wye)

Pada hubungan segitiga-bintang (delta-wye), tegangan yang melalui setiap lilitan primer adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan 1,73 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Arus line pada phasa A, B dan C adalah 1,73 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada fasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder.


Gambar 6. Hubungan Segitiga-Bintang (Delta-wye)

Hubungan delta-bintang menghasilkan beda fasa 30° antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30° mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda fasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan paralel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30° mungkin akan membuat hubungan paralel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik.

Keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (high Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/1,73 atau 58% dari tegangan saluran.


Gambar 8. Skema Diagram Hubungan Delta-Bintang dan Diagram Phasor

Transformator hubungan segitiga terbuka (open-delta)

Hubungan open-delta ini untuk merubah tegangan sistem 3 fasa dengan menggunakan hanya 2 transformator yang dihubungkan secara open–delta. Rangkaian open–delta adalah identik dengan rangkaian delta–delta, kecuali bahwa satu transformer tidak ada. Bagaimanapun, hubungan open-delta jarang digunakan sebab hanya mampu dibebani sebesar 86.6% (0,577 x 3 x rating trafo) dari kapasitas transformator yang terpasang.


Gambar 7. Hubungan Open Delta.

Sebagai contoh, jika 2 transformator 50 kVA dihubungkan secara open–delta, kapasitas transformator bank yang terpasang adalah jelas 2x50 = 100kVA. karen terhubung open-delta, maka transformator hanya dapat dibebani 86.6 kVA sebelum transformator mulai menjadi overheat (panas berlebih). Hubungan open–delta utamanya digunakan dalam situasi darurat. Maka, jika 3 transformator dihubungkan secara delta–delta dan salah satunya rusak dan harus diperbaiki/dipindahkan, maka hal ini memungkinkan

Transformator hubungan Zig-zag

Transformator dengan hubungan Zig-zag memiliki ciri khusus, yaitu belitan primer memiliki tiga belitan, belitan sekunder memiliki enam belitan dan biasa digunakan untuk beban yang tidak seimbang (asimetris) - artinya beban antar fasa tidak sama, ada yang lebih besar atau lebih kecil-


Gambar 9. Hubungan Bintang-zigzag (Yzn5)

Gambar 9 menunjukkan belitan primer 20 KV terhubung dalam bintang L1, L2 dan L3 tanpa netral N dan belitan sekunder 400 V merupakan hubungan Zig-zag dimana hubungan dari enam belitan sekunder saling menyilang satu dengan lainnya. Saat beban terhubung dgn phasa U dan N arus sekunder I2 mengalir melalui belitan phasa phasa U dan phasa S. Bentuk vektor tegangan Zig-zag garis tegangan bukan garis lurus,tetapi bergeser dengan sudut 60°. 

1.7 Pengertian Dan Cara Kerja Trafo Pengukur (Trafo Arus Dan Trafo Trgangan)

Prinsip kerja sebuah trafo arus/pengukur dapat digambarkan sebagai berikut:

• Trafo arus tegangan menengah bekerja berdasarkan prinsip kopling medan magnetik. Pada saat arus bolak-balik mengalir di dalam batang penghantar primer (primary bus bar), maka akan dibangkitkan medan magnetik disekitar batang penghantar primer tersebut.
• Medan magnetik tersebut akan memotong inti/core. Medan magnetik yang menembus luasan tertentu dari inti/core akan membangkitkan fluk magnetik yang mengalir diseluruh inti/core.
• Fluk magnetik yang menembus kumparan sekunder akan membangkitkan tegangan atau beda potensial dikedua ujung kumparan. Apabila pada sisi kumparan sekunder diberi beban sehingga  tercipta rangkaian tertutup/ close loop, maka akan mengalir arus sekunder pada kumparan sekunder.

Formulasi Kesalahan Transformasi Arus.

Jika rugi-rugi yang muncul pada kumparan sekunder dan kumparan primer dianggap tidak ada, maka perbandingan antara arus primer terhadap arus sekunder akan sama dengan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder dibagi dengan jumlah kumparan primer seperti ditunjukkan pada Gbr2.

Dimana:

Ip adalah Arus Primer, Is adalah Arus Sekunder.

Ns adalah jumlah kumparan Sekunder, Np adalah jumlah kumparan primer.

Perbandingan dari Arus Primer terhadap arus sekunder disebut juga Rated ratio.

Dari persamaan diatas, maka besarnya arus sekunder Is  yang akan mengalir disisi sekunder adalah jumlah kumparan Primer Np dibagi jumlah kumparan sekunder Ns  dikalikan dengan arus yang mengalir disisi primer Ip atau dalam bentuk formulasi menjadi:

Dimana:

Is adalah arus sekunder, Ip adalah arus sekunder

Np adalah Jumlah kumparan primer, Ns adalah jumlah kumparan sekunder.

Pada kenyataannya, tidak semua arus primer akan terduplikasi disisi kumparan sekunder. Akan dibutuhkan suatu arus eksitasi  Ie agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi. Dengan demikian, apabila arus eksitasi kita masukan dalam formulasi, besarnya arus sekunder menjadi:

Dimana Ie adalah arus eksitasi yang dibutuhkan agar proses reproduksi arus sekunder dapat terjadi.  Karena Arus eksitasi tidak dapat diabaikan, maka proses reproduksi arus sekunder akan mengalami kesalahan dan biasa disebut sebagai kesalahan transformasi ( transformation error). Selain daripada itu, akan terjadi juga pergeseran fasa. Kesalahan pada fasa biasa disebut sebagai pergeseran fasa.

Jika disederhanakan, maka skematik diagram dari arus primer, arus eksitasi dan arus sekunder ditunjukan pada garmbar dibawah ini;

Dari Gbr6. terlihat bahwa arus sekunder Is yang mengalir pada burden merupakan perkalian antara ratio dengan arus primer dikurangi dengan arus eksitasi Ie yang diserap oleh inti/core untuk membangkitkan arus sekunder.

Perhitungan Kesalahan Arus (Current Error/ Ratio Error).

Kesalahan arus atau kesalahan perbandingan adalah kesalahan yang ditimbulkan oleh transformer dalam melakukan pengukuran disebabkan karena adanya kenyataan bahwa

aktual perbandingan transformasi adalah tidak sama dengan perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio).

Kesalahan Arus (Current Error) atau kesalahan perbandingan (Ratio Error) diekspresikan dalam persen (%) dan diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut:

Dimana:

Kn adalah Perbandingan transformasi pengenal (Rated Transformation Ratio).

Ip adalah arus primer actual/sebenarnya (Actual Primary Current).

Is adalah arus sekunder actual/sebenarnya (Actual Secondary Current) pada saat Ip mengalir disisi primer dan kondisi pengukuran terjadi.

Ilustrasi sederhana dari penggunaan formulasi diatas adalah sebagai berikut:

Sebuah trafo arus dengan ratio 2000/5, memiliki tingkat kesalahan transformasi atau ratio error sebesar 0.5%. Jika pada trafo tersebut mengalir arus primer sebesar 1900A, berapakah arus sekunder sebenarnya yang akan mengalir pada sisi kumparan sekunder?

Penyelesaian:

Diketahui bahwa error ratio adalah 0.5%, rated ratio adalah 2000/5 dan arus primer sebenarnya yang mengalir adalah 1950. Maka besarnya arus sekunder adalah:

(0.5 * 1950) = ((2000/5 * Is) – 1950) * 100

975 /100 = 400 * Is – 1950

9,75 + 1950 = 400Is

Is = 1957,75/400

Is = 4,8994A.

Dengan demikian, besarnya arus sekunder yang mengalir adalah 4,8994A ketika mengalir arus di sisi primer sebesar 1950A.