21837_sni iec 60076-8_2009

5/7/2018 21837_SNI IEC 60076-8_2009 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/21837sni-iec-60076-82009 1/82

Standar Nasional Indonesia

SNI IEC 60076-8:2009

Transformator tenaga –

Bagian 8: Pedoman Penerapan

(IEC 60076-8 (1997), IDT)

ICS : 01.040.29 Badan Standardisasi Nasional



SNI IEC 60076-8:2009

i

Daftar isi

Daftar isi………………………………………………………………………………………….. iPrakata…………………………………………………………………………………………….

ii1 Umum………………………………………………………………………………………..

12 Karakteristik dari kombinasi belitan fase-tiga yang berbeda dan desain sirkit

magnetic…………………………………………………………………………………….. 23 Karakteristik dan penerapan transformator terhubung-oto…………………………….

64 Sifat urutan nol arus beban netral dan kondisi gangguan bumi, kejenuhan

magnetic dan arus inrush…………………………………………………………………. 105 Perhitungan arus hubung-pendek pada transformator fase-tiga (transformator

belitan terpisah dan transformator terhubung-oto) dengan netral dibumikan tigabelitan……………………………………………………………………………………….. 22

6 Operasi parallel transformator pada system fase-tiga………………………………….36

7 Perhitungan jatuh tegangan untuk beban yang ditentukan, rugi bebanTransformator tiga-belitan ......................................................................................... 42

8 Spesifikasi besaran pengenal dan besaran sadapan…………………………………..57

9 Penerapan konvertor dengan transformator standar.................................................67

10 Pedoman pengukuran rugi-rugi pada transformator tenaga......................................69

Lampiran A.........................................................................................................................75



SNI IEC 60076-8:2009

ii

Prakata

Standar Nasional Indonesia (SNI) mengenai “Transformator tenaga - Bagian 8: PedomanPenerapan”, diadopsi secara identik dari standar International Electrotechnical Commission (IEC) 60076-8 (1997) dengan judul “Power transformer – Part 8: Application guide ”. Bilaterdapat ketidakjelasan terhadap terjemahan isi materi standar ini, maka yang dianggapberlaku adalah sebagaimana yang tertera pada teks asli IEC tersebut.

Standar ini dirumuskan oleh Panitia Teknis 29-05, Transformator, melalui proses/prosedurperumusan standar dan terakhir dibahas dalam Forum Konsensus XXVI pada

tanggal 28 – 29 Nopember 2006 di Jakarta.

Dalam rangka mempertahankan mutu ketersediaan standar yang tetap mengikutiperkembangan, maka diharapkan masyarakat standardisasi ketenagalistrikan memberikan

saran dan usul demi kesempurnaan rancangan ini dan untuk revisi standar ini dikemudianhari.



SNI IEC 60076-8:2009

1 dari 76

Transformator tenaga – Bagian 8: Pedoman penerapan

1 Umum

1.1 Ruang lingkup dan tujuan

Standar ini berlaku untuk transformator tenaga yang memenuhi seri SNI 04-6954. Standar inidimaksudkan untuk menyediakan informasi kepada pengguna tentang:

- karakteristik pelayanan fundamental tertentu dari hubungan transformator yangberbeda desain sirkit arus magnetiknya, dengan acuan khusus untuk gejala urutannol.

- arus gangguan sistem pada transformator dengan hubungan YNynd dan sejenis;- operasi paralel transformator, perhitungan turun atau naik tegangan dalam keadaan

berbeban, dan perhitungan rugi beban untuk kombinasi beban tiga-belitan;- pemilihan besaran pengenal dan besaran sadapan pada saat pembelian,

berdasarkan pada kasus pembebanan prospektif;- penerapan transformator dengan desain konvensional pada pembebanan konvertor;- teknik pengukuran dan ketelitian dalam pengukuran rugi.

Bagian dari informasi tersebut adalah dari kebiasaan umum dan dapat diterapkan padasemua ukuran transformator tenaga. Tetapi beberapa bab, berkaitan dengan aspek danpermasalahan yang hanya tertuju untuk spesifikasi dan pemanfaatan dari unit tegangan-tinggi ukuran besar.

Rekomendasi tidaklah wajib dan didalamnya tidak mengatur persyaratan spesifikasi.

Informasi mengenai kemampuan pembebanan transformator tenaga diberikan dalam IEC60354 untuk trasformator terendam-minyak dan IEC 60905 untuk transformator jenis-kering.

Pedoman untuk pengujian impuls transformator tenaga diberikan dalam IEC 60722.

1.2 Acuan normatif

Dokumen normatif berikut berisi ketentuan yang dengan melalui acuan dalam teks ini,mendasari ketentuan dari Standar Internasional ini. Pada waktu penerbitan, edisi yangditunjukkan tersebut adalah sah. Semua dokumen normatif adalah tunduk kepada revisi, danpihak-pihak setuju berdasarkan pada Standard Internasional ini didukung untuk menyelidikikemungkinan menerapkan edisi yang terbaru dari dokumen normatif yang ditunjukkan dibawah ini. Anggota IEC dan ISO memelihara Standar Internasional yang berlaku saat ini.

SNI 04-6954.1-2003, Transformator tenaga - Bagian 1: umum

IEC 60050(421):1990, lnternational Electrotechnical Vocabulary (IEV)- Chapter 421: : Power transformers and reactors.

IEC 60076: Power transformers

IEC 60076-3:1980, Power transformers - Part 3: Insulation levels and dielectric tests

IEC 60289:1988, Reactors

IEC 60354:1991, Loading guide for oil-immersed power transformers



SNI IEC 60076-8:2009

2 dari 76

IEC 60722:1982, Guide to the lightning impulse and switching impulse testing of power transformers and reactors

IEC 60905;1987, Loading guide for dry-type power transformers

IEC 60909:1988, Shorf-circuit current calculation in three-phase a.c. systems

IEC 60909-1:1991,Short-circuit current calculation in three-phase a.c.systems - Part 1: Factors for the calculation of short-circuit currents in three-phase a.c. systems according to IEC 60909 (1988)

IEC 60909-2:1992, Electrical equipment - Data for short-circuit current calculations in accordance with IEC 60909 (1988)

IEC 61378-1: 1997, Convertor transformers - Part 1: Transformers for industrial applications

ISO 9001: 1994, Quality systems - Model for quality assurance in design, development,production, installation and servicing

2 Karakteristik dari kombinasi belitan fase-tiga yang berbeda dan desain sirkitmagnetik

Bab ini adalah suatu tinjauan menyeluruh tentang pokok materi. Informasi tambahandiberikan dalam Ayat 4 mengenai sifat urutan-nol.

2.1 Belitan terhubung -Y, -D, dan -Z

Ada dua prinsip hubungan belitan fase-tiga dari belitan transformator: bintang (hubungan-Y)dan delta (hubungan-D). Untuk tujuan khusus, terutama sekali dalam trasformator tenagaukuran kecil, hubungan lain yang dinamai zigzag atau Z juga digunakan. Menurutpengalaman, beberapa skema lain telah digunakan, seperti "delta terbuka" (“truncateddelta”), "delta yang diperluas" (“extended delta”), "hubungan-T", "hubungan-V", dll.Sementara hubungan seperti itu digunakan transformator untuk penerapan khusus,hubungan tersebut tidak tampak lagi bersama pada sistem transmisi tenaga.

2.1.1 Keuntungan belitan terhubung-Y

Jenis belitan ini:- lebih hemat untuk belitan tegangan-tinggi;- mempunyai titik netral;- membolehkan pembumian langsung atau pembumian melalui suatu impedans;- membolehkan tingkat insulasi netral yang dikurangi (insulasi bertingkat);- membolehkan sadapan belitan dan pengubah-sadapan untuk ditempatkan pada

ujung netral setiap fase;- membolehkan pembebanan fase-tunggal dengan arus netral (lihat subayat 2.2 dan

subayat 4.8).

2.1.2 Keuntungan belitan terhubung-D

Jenis belitan ini:

- lebih hemat untuk belitan arus-tinggi, tegangan-rendah;- dalam kombinasi dengan belitan terhubung-bintang, mengurangi impedans urutan-nol dalam belitan itu.



SNI IEC 60076-8:2009

3 dari 76

2.1.3 Keuntungan belitan terhubung-Z

Jenis belitan ini:- membolehkan pembebanan arus netral dengan impedans urutan-nol yang rendah

(Hubungan ini digunakan pada transformator pembumian untuk menciptakan suatuterminal netral tiruan suatu sistem);- mengurangi ketidakseimbangan tegangan sistem bila beban terdistribusi tidak tidak

sama antara fase-fasenya.

2.2 Karakteristik dari kombinasi hubungan belitan

Notasi hubungan belitan untuk keseluruhan transformator mengikuti konvensi dalam SNI 04-6954.1-2003, Ayat 6.

Subayat ini adalah ringkasan perilaku arus netral dalam kombinasi belitan yang berbeda.Kondisi seperti itu diacu karena mempunyai " komponen urutan-nol" dari arus dan tegangan.

Konsep ini berhubungan dengan Ayat 4 dan 5 berikutnya.

Pernyataan itu juga berlaku untuk gugus fase-tiga dari transformator fase-tunggal yangdihubungkan bersama secara eksternal.

2.2.1 YNyn dan YNoto

Arus urutan-nol dapat diubah antar belitan pada keseimbangan lilitan-ampere, karenaimpedans hubung-pendek yang rendah dalam transformator. Sebagai tambahan sistemtransformator dengan hubungan demikian dapat dilengkapi dengan belitan ekualiser delta(lihat subayat 4.7.2 dan subayat 4.8).

2.2.2 YNy dan Yyn

Arus urutan-nol dalam belitan dengan netral dibumikan tidak mempunyai lilitan-amperepenyeimbang dalam belitan lawannya, yang netralnya tidak dihubungkan ke bumi. Olehkarena itu membentuk arus magnetisasi pada inti besi dan dikendalikan oleh impedansmagnetisasi urutan-nol. Impedans ini tinggi atau sangat tinggi, tergantung pada desain sirkitmagnetik (lihat subayat 2.3). Simetrinya tegangan fase-netral akan dipengaruhi dan mungkindibatasi oleh arus urutan-nol yang diperbolehkan, yang disebabkan oleh pemanasan fluksi-sesar (lihat subayat 4.8).

2.2.3 YNd, Dyn, YNyd (belitan tersier yang dapat dibebani) atau YNy + d (belitan ekualiser delta yang tidak dapat dibebani)

Arus urutan-nol dalam belitan bintang dengan netral dibumikan menyebabkan arus pusarkompensasi mengalir dalam belitan delta. Impedansnya adalah rendah, kira-kira samadengan impedans hubung-pendek urutan-posistif antar belitan itu.

Jika ada dua belitan bintang dengan netral dibumikan (termasuk kasus hubungan-otodengan netral bersama), terdapat kasus pembebanan tiga-belitan untuk arus urutan-nol. Initerkait dengan subayat 4.3.2 ,4.7.2. dan Ayat 5.

2.2.4 Yzn atau ZNy

Arus urutan-nol dalam belitan zig-zag menghasilkan keseimbangan lilitan-ampere antara duaparuh belitan pada setiap kaki inti, dan menyediakan impedans hubung-pendek yangrendah.



SNI IEC 60076-8:2009

4 dari 76

2.2.5 Gugus fase-tiga dari unit fase-tunggal besar - menggunakan belitan tersier terhubung delta

Di beberapa negara, transformator untuk interkoneksi system tegangan tinggi secara

kebiasaan dibuat sebagai gugus dari unit fase-tunggal. Biaya, berat, dan rugi-rugi dari gugustersebut adalah lebih besar dari pada transformator fase-tiga yang bersesuaian (sepanjangtransformator dapat dibuat). Keuntungan konsep gugus adalah biayanya relatif rendah untukmenyediakan suatu cadangan unit keempat sebagai cadangan strategis. Mungkin jugabahwa suatu unit fase-tiga yang bersesuaian akan melebihi batas berat pengangkutan.

Ketiga transformator fase-tunggal menyediakan sirkit magnetik independen, menunjukkanimpedans magnetisasi tinggi untuk komponen tegangan urutan-nol.

Mungkin saja diperlukan untuk menyediakan suatu belitan ekualiser delta yang berfungsidalam gugus, atau mungkin ada suatu kebutuhan untuk daya bantu pada tegangan-relatifrendah dari belitan tersier. Ini dapat dicapai oleh sambungan busbar eksternal dari unit ke

unit di dalam gardu itu. Hubungan eksternal menimbulkan risiko tambahan terjadinyagangguan-bumi atau hubung-pendek pada belitan tersier yang dikombinasikan dari gugusitu.

2.3 Desain sirkit magnetik yang berbeda

Desain sirkit magnetik yang paling umum untuk suatu transformator fase-tiga adalah bentukinti berkaki-tiga (lihat Gambar 1). Ketiga kaki vertikal, paralel, dihubungkan di puncak danbawahnya oleh gandar horisontal.

Gambar 1 Sirkit-magnetik bentuk-inti berkaki-tiga

Sirkit-magnetik bentuk-inti berkaki-lima (lihat Gambar 2) mempunyai tiga kaki berbelitan dandua kaki samping tanpa beltan yang berpenampang lebih kecil. Gandar yangmenghubungkan kelima kaki semuanya juga mempunyai penampang kurang jikadibandingkan dengan kaki berbelitan.



SNI IEC 60076-8:2009

5 dari 76

Gambar 2 Sirkit magnetik bentuk-inti berkaki-lima

Desain fase-tiga bentuk-cangkang konvensional mempunyai suatu bingkai dengan ketiga

kaki belitan horizontal dan mempunyai garis pusat bersama (lihat Gambar 3). Kaki inti besididalam belitan pada dasarnya mempunyai penampang-lintang segi-empat dan bagian-bagian sambungan sirkit magnetik mengitari belitan seperti cangkang.

Gambar 3 Sirkit magnetik bentuk-cangkang konvensional fase-tiga

Suatu sirkit magnetik bentuk-cangkang fase-tiga yang baru adalah tujuh-kaki inti, yang kakibelitannya diorientasikan dalam suatu cara yang berbeda (lihat Gambar 4).

Gambar 4 Sirkit magnetik bentuk-cangkang berkaki-tujuh fase-tiga



SNI IEC 60076-8:2009

6 dari 76

Perbedaan yang prinsip antara desain-desain yang dibahas disini, terletak pada perilaku-perilakunya ketika mendapat tegangan tiga phase tak-simetris yang mempunyai jumlahyang tidak sama dengan nol, yaitu mempunyai komponen urutan-nol .

Kondisi ini dapat juga diuraikan seperti memulai dari arus urutan-nol tanpa lilitan-amperepenyeimbang dalam setiap belitan. Arus yang demikian timbul sebagai arus magnetisasiuntuk sirkit magnetik dan dikendalikan oleh suatu impedans magnetisasi, pada terminalimpedans tersebut terjadi jatuh tegangan urutan-nol. yang dikembangkan.

Jenis biasa dari sirkit magnetik berbentuk sebagai berikut.

2.3.1 Sirkit magnetik bentuk-inti berkaki-tiga

Dalam transformator bentuk-inti berkaki-tiga, komponen fluksi-urutan positif dan urutan-negatif dalam kaki-berbelitan (yang jumlahnya sama dengan nol pada setiap saat) hilangmelalui gandar, tetapi fluksi sisa urutan nol harus mendapatkan jalur balik dari gandar ke

gandar di luar belitan yang dieksitasi. Fluksi bocor gandar eksternal ini merasakan reluktansyang tinggi dan untuk sejumlah fluksi yang ditentukan ( tegangan urutan-nol yang diterapkantertentu), diperlukan suatu gaya gerak-magnit yang cukup besar ( arus magnetisasi tinggi).Dalam hal sirkit elektris, gejala tersebut menyatakan suatu impedans urutan-nol(magnetisasi) yang relatif rendah. Impedans ini bervariasi secara tak-linier dengan besarankomponen urutan-nol.

Dan sebaliknya, arus urutan noll yang tidak dikompensasi membuat arus magnetisasidikendalikan oleh impedans magnetisasi urutan nol. Hasilnya adalah asimetris superposisitegangan fase-ke-netral, komponen tegangan urutan-nol tersebut.

Fluksi bocor urutan-nol gandar menginduksikan arus pusar dan bersirkulasi dalam struktur

klem dan tangki, serta membangkitkan rugi-rugi sesar tambahan dalam komponen ini Dapat juga menaikkan rugi-rugi arus pusar dalam belitan yang disebabkan oleh fluksi sesar yangabnormal. Ada pembatasan pada besaran dari setiap arus netral waktu panjang yangdiijinkan dalam pelayanan. Hal ini dipertimbangkan dalam subayat 4.8.

2.3.2 Sirkit magnetik bentuk-inti berkaki-lima atau bentuk-cangkang

Dalam suatu transformator bentuk-inti berkaki-lima atau bentuk-cangkang, ada jalur balikyang tersedia untuk fluksi urutan-nol melalui bagian tak-berbelitan dari sirkit magnetik (kaki-kaki di bagian tepi dari inti berkaki-lima, di bagian luar dari rangka cangkang plus, dan untukinti bentuk-cangkang berkaki-tujuh, kedua kaki antar-belitan yang tak berbelitan). Fluksiurutan-nol melihat reluktans magnetik rendah setara dengan impedans magnetisasi yangsangat tinggi, serupa dengan tegangan urutan-positif normal. Ini berlaku sampai suatu batas,dimana bagian tanpa belitan dari sirkit magnetik mencapai kejenuhan. Di atas nilai tersebut,impedans jatuh, puncaknya menghasilkan arus distorsi.

Suatu gugus fase-tiga dari transformator fase-tunggal bereaksi sama. Sirkit magnetik adalahterpisah dan independen pada setiap tegangan pelayanan yang diterapkan.

Dalam kaitan dengan gejala yang diuraikan di atas, hal itu adalah biasa untuk transformatordemikian atau gugus transformator dengan belitan penstabil terhubung-delta (lihat Ayat 4).

3 Karakteristik dan penerapan transformator terhubung-oto

3.1 Menurut definisi, transformator terhubung-oto adalah suatu transformator yang sedikitnyadua belitan mempunyai bagian bersama (lihat subayat 3.1.2 dari SNI 04-6954.1-2003).



SNI IEC 60076-8:2009

7 dari 76

Diagram garis tunggal dari transformator-oto ditunjukkan pada Gambar 5. Sisi tegangantinggi transformator (yang diidentifikasi dengan U 1, I 1 dalam Gambar) terdiri dari belitanbersama dengan belitan seri. Sisi tegangan rendah (U 2, I 2) terdiri dari belitan bersamatersendiri. Sistem tegangan tinggi dan tegangan rendah dihubungkan secara elektris.

Gambar 5 Diagram garis-tunggal transformator terhubung-oto

3.2 Faktor pengurangan atau faktor-oto, α

Transformator-oto secara fisik lebih kecil dan mempunyai rugi-rugi lebih rendah dari padatransformator belitan terpisah untuk daya keluaran yang sama. Penghematan relatif lebihbesar jika rasio transformasi semakin mendekati satu. Kedua belitan (seri dan bersama)menyatakan nilai pengenal daya ekivalen yang sama atau dinyatakan dalam istilah lain,penyeimbang lilitan-ampere. Hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 5 yang langsungmenjelaskan faktor pengurang, α , dari hubungan-oto. Jika S adalah daya pengenal dari

belitan terhubung-oto, tercatat pada papan pengenal, maka transformator tersebut adalahsejenis, baik ukuran fisik maupun beratnya, terhadap transformator belitan terpisah yangmempunyai daya pengenal α x S . Daya pengenal tersebut pada hakekatnya seringmengacu pada daya pengenal atau nilai pengenal dua-belitan yang ekivalen.

Contoh

Suatu transformator terhubung-oto 420/240 kV, 300 MVA, dapat dibandingkan dengansuatu transformator belitan terpisah yang mempunyai daya pengenal:

(420- 240) / 420) x 300 = 129 MVA.

Sebagai tambahan jika transformator dilengkapi dengan belitan tersier tak-terhubung-otodengan daya pengenal 100 MVA ( YNoto d 300/300/100 MVA), maka nilai pengenalekivalennya dua-belitan akan menjadi:

(129 + 129 + 100) / 2 = 179 MVA

3.3 Impedans hubung-pendek dan efek fluksi bocor

Impedans hubung-pendek suatu transformator dapat diuraikan secara fisik dalam bentukdaya reaktif dalam medan kebocoran. Daya ini pada gilirannya tergantung pada ukuran fisikdan geometri belitan tersebut.

Untuk transformator-oto dengan dimensinya dikurangi, daya reaktif dalam medan kebocoransecara alami lebih kecil dari pada untuk transformator belitan terpisah dengan dayapengenal yang sama. Impedansnya, dinyatakan sebagai persentase, maka nilainya akan



SNI IEC 60076-8:2009

8 dari 76

selalu lebih rendah. Faktor hubungan-oto α adalah juga suatu acuan untuk persentaseimpedans.

Tetapi, dapat juga diamati bahwa jika persentase impedans dari suatu transformator-oto

ditentukan dengan suatu nilai yang dinaikkan (dengan maksud untuk membatasi amplitudoarus gangguan dalam sistem sisi-sekunder) maka transformator ini dari sisi pandang desainsecara fisik akan menjadi suatu unit yang kecil dengan medan bocor yang sangat besar.Medan bocor ini akan mencerminkan rugi-rugi tambahan yang lebih besar (rugi arus-pusarbelitan seperti halnya rugi sesar medan dalam bagian mekanik) dan bahkan mungkin efekkejenuhan karena sirkulasi fluksi bocor pada bagian yang melalui sirkit magnetik. Efekseperti itu akan membatasi kemampuan-pembebanan unit di atas kondisi pengenal, tetapihal ini tidak diungkapkan oleh pengujian standar.

Pedoman pembebanan transformator, IEC 60354, mempertimbangkan gejala ini ketikamemisahkan antara transformator tenaga ukuran besar dan menengah. Transformator-otodiklasifikasikan menurut nilai daya ekivalennya, dan bersesuaian dengan persentase

impedans, bukan dengan angka-angka pada papan pengenalnya.

3.4 Pembatasan sistem, koordinasi insulasi

Hubungan listrik langsung antara sistem primer dan sekunder (fase-tiga} menyiratkan bahwahubungan tersebut akan mempunyai suatu titik netral bersama dan hubungan tiga-fase darioto-transformator dalam bintang. Dalam praktek, sistem akan secara normal efektifdibumikan dan titik netral oto-transformator biasanya ditentukan dengan mengurangi tingkatinsulasi.

- Jika netral transformator dibumikan secara langsung, tingkat insulasi yang diperlukanadalah sangat rendah ( lihat subayat 5.5.2 dari IEC 60076-3).

- Mungkin sebagai alternatif diperkirakan bahwa tidak semua netral untuk beberapatransformator dalam suatu gardu akan dibumikan secara langsung. Pembumian netral iniadalah dalam rangka mengurangi arus prospektif gangguan bumi. Netral yang tidakdibumikan, bagaimanapun, biasanya akan dilengkapi dengan suatu arrester surja untukproteksi terhadap impuls transien. Tegangan pengenal arrester yang ditentukan dantingkat insulasi netral akan dikoordinasikan dengan tegangan frekwensi daya yangmuncul di netral yang tidak dibumikan selama gangguan bumi sistem.

- Dalam sistem tegangan-ekstra-tinggi dengan saluran udara yang panjang, kemungkinandari berhasilnya penutupan-balik kutub-tunggal mungkin ditingkatkan dengan pembumianreaktor yang disetel secara khusus. Pembumian ini memerlukan insulasi yang relatiftinggi dari transformator netral, yang dihubungkan melalui reaktor yang disetel ke bumi.

Belitan seri dari oto-ransformator kadang-kadang menyebabkan kesulitan desain untukinsulasi lintas terminal belitan. Diasumsikan bahwa terminal-X, terminal saluran sisitegangan-rendah berada pada potensial rendah saat terjadinya tegangan lebih transien padaterminal sisi-saluran tegangan-tinggi. Tekanan yang bersesuaian dengan seluruh tingkatinsulasi impuls dari sisi tegangan-tinggi akan didistribusikan sepanjang belitan seri saja.Tekanan ini menyatakan tegangan lilitan-ke-lilitan yang lebih tinggi yang bersesuaian,dibandingkan dengan tegangan-lebih melintasi sisi tegangan-rendah, yang terdistribusisepanjang belitan bersama.

3.5 Pengaturan tegangan pada sistem-interkoneksi transformator-oto

Variasi rasio tegangan pada transformator yang terhubung-oto dapat disusun dengan carayang berbeda. Beberapa dari cara yang berbeda ini mengikuti prinsip yang digaris bawahi



SNI IEC 60076-8:2009

9 dari 76

dari subayat 5.1 SNI 04-6954.1-2003, sedangkan yang lainnya tidak. karena jumlah lilitanefektif berubah dalam kedua belitan secara simultan.

Lilitan sadapan akan berada pada salah satu terminal netral.atau pada gabungan antara

belitan bersama dan belitan seri (titik bersama) (lihat Gambar 6).

3.5.1 Lilitan sadapan pada netral

Pengaturan pada netral menaikkan atau menurunkan jumlah lilitan pada kedua belitan tegangan-tinggi dan tegangan-rendah secara simultan tetapi rasio antar belitan berubah. Jenis pengaturan ini

tidak akan memadai dalam hal belitan ini memerlukan banyak lilitan pengatur untuk julat variasi rasioyang ditentukan. Oleh karena itu, volt per lilitan dalam transformator akan bervariasi sesuai denganlintas terminal julat sadapan (fluksi variabel). Gejala tersebut semakin jelas jika rasio transformatormendekati satu (nilai α rendah). Gejala ini harus ditunjang oleh sirkit magnetik berdimensi-lebih yangbersesuaian. Gejala ini juga akan menyebabkan tegangan perlangkah yang tidak sama.

Keuntungan nyata dari pengaturan pada netral adalah bahwa belitan sadapan dan pengubah-sadapan akan mendekati potensial netral dan hanya memerlukan tingkat insulasi rendah terhadapbumi

Gambar 6 Lilitan sadapan pada netral bersama

3.5.2 Lilitan sadapan pada terminal-X

Pengaturan yang disusun pada interkoneksi-oto pada transformator (tegangan–rendahterminal sisi-saluran), memerlukan belitan sadapan dan pengubah sadapan yang didesaindengan tingkat insulasi terminal-X. Belitan dan pengubah-sadapan tersebut akan dikenailangsung tegangan transient-muka-curam dari surja petir atau surja hubung. Gambar 7memperlihatkan sejumlah susunan yang berbeda.



SNI IEC 60076-8:2009

10 dari 76

a) Jumlah lilitan pada belitan bersama tetap tidak berubah. Jumlah lilitan ini adalah pilihan yang logis jika tegangan sistem tegangan-rendah dipertahankan relatif konstan sedangkan tegangan sistemtegangan-tinggi lebih variabel.

b) Alternatif ini adalah bertentangan dengan a). Jumlah lilitan yang mengalami tegangan sistem

tegangan-tinggi tetap konstan sedangkan jumlah lilitan efektif sisi tegangan-rendah bervariasi.

c) Jumlah lilitan konstan pada sisi tegangan-tinggi tetapi untuk jumlah tertentu dari lilitan yangdihubungkan kembali rasionya lebih bervariasi dari kasus b). Sebaliknya kasus b) membolehkanpemakaian plus-minus dari belitan sadapan dengan membalikannya sebagaimana ditunjukkan padaGambar.

Gambar 7 Lilitan sadapan pada terminal tegangan yang lebih rendah

4 Sifat urutan nol arus beban netral dan kondisi gangguan bumi, kejenuhanmagnetik dan arus inrush

Ayat ini menguraikan garis besar karakteristik transformator fase-tiga dan gugus daritransformator fase-tunggal berkenaan dengan kondisi pelayanan fase-tiga asimetris.

Terdapat perbedaan tergantung pada geometri sirkit magnetik dan pada kombinasihubungan fase-tiga dari belitan.

Kondisi asimetris tediri dari gangguan-gangguan transien sebagaimana halnya asimetrisselama pelayanan kontinu, memberikan kenaikan pada:

- rugi sementara dari tegangan fase-tiga simetri dan konsekwensinya pada simetrimagnetisasi inti.

- asimetri sementara atau permanen dari arus beban, khususnya arus pada netral,yang akan mempengaruhi stabilitas tegangan fluksi bocor dan magnetisasi inti.

4.1 Pendahuluan komponen asimetris dari sistem fase-tiga

Penjelasan singkat dari metoda analisis konvensional disebut komponen asimetris, yangseringkali mengacu pada analisa sistem tenaga, diberikan pada subayat 4.1.1. Untukinformasi selanjutnya tentang metoda ini dan penerapannya lihat buku tentang analisasistem tenaga.

Penjelasan selanjutnya mengenai aspek praktis pembumian sistem melalui netraltransformator diberikan pada subayat 4.1.2.



SNI IEC 60076-8:2009

11 dari 76

4.1.1 Prinsip dan istilah komponen simetris untuk tegangan dan arus

Metoda sebagaimana diterapkan secara konvensional dianggap sebagai tegangan dan arusyang sinkron dan sinusoidal, yang dihubungkan oleh elemen sirkit dalam bentuk impedans

atau admintans yang konstan, dengan nilai yang sama untuk ketiga fase tersebut. Asumsi inimenyatakan secara tidak langsung bahwa semua persamaan sirkit adalah linier, danmemungkinkan perubahan variabel dengan transformasi linier. Salah satu transformasi yangdemikian adalah komponen simetris.

Dalam kasus asimetris yang umum, ketiga tegangan fase atau arus fase masing-masingmempunyai amplitudo yang tidak sama dan sudut fasenya tidak terpisah sama besar (tidakterpisah 120 derajat listrik). Jumlah nilai sesaat kemungkinan tidak sama dengan nol. BentukGambar fasor adalah bintang asimetris. Jumlahnya secara vektor dari ketiga fasor tidakharus membentuk segitiga tertutup (tidak sama dengan nol).

Bagaimanapun selalu mungkin untuk mengganti ketiga variabeI asimetris aslinya dengan

kombinasi dari ketiga komponen simetris berikut :

- satu set komponen simetris urutan positif baik dari tegangan atau arus fase-tiga;

- satu set komponen urutan negatif baik dari ketiga tegangan atau arus fase-tiga,tetapi dengan urutan fase berlawanan;

- komponen urutan nol yang mempunyai nilai fasor sama pada ketiga fasenya tanpaada putaran fase.

Kedua komponen pertama masing-masing mempunyai jumlah sama dengan nol pada setiapsaat. Sisanya, yaitu komponen ketiga menyatakan jumlah yang tidak-nol dari variable asli

dengan sepertiganya muncul pada masing-masing fase.

Keuntungan dari metoda komponen simetris untuk perhitungan tegangan dan arus adalahbahwa sistem yang asli dari ketiga persamaan yang digandeng dengan ketiga variabel yangtidak diketahui digantikan oleh tiga persamaan fase-tunggal yang terpisah dengan satuvariabel yang tidak diketahui, satu variabel untuk setiap komponen. Setiap persamaanmemakai parameter impedans atau admitans yang relevan untuk masing-masing komponen.

Penyelesaian untuk persamaan komponen simetris yang terpisah disuperposisi kembali fasedemi fase untuk mendapatkan tegangan atau arus fase dari sistem sebenarnya.

Algoritma untuk transformasi besaran fase asli kedalam komponen simetris kembali lagidapat ditemukan dalam buku yang sesuai.

4.1.2 Aspek praktis

Sifat komponen mempunyai konsekuensi praktis berikut terkait dengan arus dan tegangan.

- Ketiga arus saluran dalam ander tanpa netral konduktor atau jalur balik bumimempunyai jumlah sama dengan nol. Transformasinya kedalam komponen simetrisberisi komponen urutan positif dan negatif tetapi tidak ada komponen urutan nol.

Arus dari sistem ke belitan terhubung-delta mempunyai sifat ini.

- Jika ada arus netral ke bumi atau melalui konduktor netral (empat kawat), kemudiansistem dari arus fase dapat mempunyai komponen urutan nol. Sistem ini adalahkondisi normal dalam sistem distribusi empat-kawat dengan beban fase-tunggal



SNI IEC 60076-8:2009

12 dari 76

diterapkan antara fase dan netral. Saluran transmisi tegangan-tinggi biasanya tidakdimaksudkan untuk dilewati arus beban netral. Sebagai tambahan jika beban asimetriada, beban tersebut cenderung mempunyai karakter beban antar fase yangmenghasilkan komponen urutan-negatif, tetapi bukan komponen urutan-nol.

- Komponen urutan-nol ditentukan sefase dan dengan amplitudo yang sama, padaketiga fasenya. Konsekwensinya komponen urutan-nol dari arus persisnya adalahsebesar sepertiga arus netral.

- Ketiga tegangan fase-ke-fase lintas terminal-belitan terhubung-delta mempunyai jumlah sama dengan nol, karena hubungannya tertutup, dan konsekwensinya tidakmengandung komponen tegangan urutan-nol. Tetapi dalam belitan delta, dapatmengalir arus urutan-nol, arus hubung-pendek yang bersirkulasi disekitar delta, yangdiinduksi dari belitan lainnya (lihat subayat 4.5).

4.2 Parameter impedans untuk komponen simetris

Parameter impedans (atau admitans) dari elemen yang berbeda dari ander mungkinberbeda untuk ketiga komponen. Dalam praktek, komponen demikian seperti transformatordan ander mempunyai parameter sama untuk impedans urutan positif dan urutan

ander c. Untuk transformator komponen-komponen tersebut diperoleh sebagai nilai yangdiukur selama uji rutin.

Bagaimanapun parameter urutan-nol dari transformator adalah berbeda. Mungkin sajatransformator mempunyai nilai reaktans urutan-positif yang sama masih mempunyaikarakteristik urutan-nol yang tidak sama tergantung pada jenis sirkit ander c, hubungandan lokasi dari belitan yang berbeda, cara mengarahkan fluksi bocor, dsb.

Dalam beberapa kasus, impedans urutan-nol akan menjadi tak-linier. Kasus ini dijelaskandengan mengacu pada fisik transformator pada ander c berikut. Kasus tersebut jugamenyediakan beberapa pendekatan estimasi kuantitatif untuk pedoman umum. Jikadiperlukan bukti yang lebih akurat pada transformator khusus, pengukuran karakteristikurutan-nolnya dapat dilakukan dengan uji khusus, atas permintaan (lihat subayat 10.7 dariSNI 04-6954.1-2003).

4.3 Diagram ekivalen fase-tunggal dari transformator untuk gejala urutan-nol

Dasar-dasar metoda komponen simetris telah diiuraikan garis besarnya pada subayat-subayat 4.1, 4.1.1, 4.1.2, dan 4.2. Dasar-dasar metoda tersebut menyatakan bahwa analisadari asimetris, linier, gejala sinusoidal ditangani dalam bentuk simultan, persamaan fase-tunggal, satu untuk setiap komponen. Untuk urutan positif dan urutan ander c,transformator biasanya dinyatakan dengan impedans tanpa-beban dan impedans hubung-pendeknya tetapi untuk urutan-nol diagram tersebut kadang-kadang berbeda, tergantungpada desain. Informasi kuantitatif tentang parameter urutan-nol dapat diperoleh dalamsubayat ini.

Gambar 8 Diagram urutan-nol untuk transformator dua belitan



SNI IEC 60076-8:2009

13 dari 76

Diagram ekivalen untuk transformator fase-tiga dua belitan, urutan-nolnya terdiri dariimpedans seri dan cabang shunt. Pada Gambar 8 jumlah dari dua elemen impedans seri Z Adan Z B sama dengan impedans hubung-pendek arus urutan-positif. Posisi antara duaelemen dapat berubah-ubah, dan baik Z A atau Z B dapat dibuat sama dengan nol.

Z m adalah impedans magnetisasi, besarnya tergantung pada desain sirkit ander c. Sirkitander c fase-tiga untuk inti berkaki-lima atau bentuk cangkang mengGambarkan

impedans magnetisasi yang sangat tinggi untuk tegangan urutan-nol (lihat subayat 4.4).

Sebaliknya inti berkaki-tiga, mempunyai impedans magnetisasi yang cukup.untuk teganganurutan-nol. Impedans ini tidak-linier dengan besaran arus atau tegangan dan bervariasi daridesain ke desain. Fluksi bocor yang mengalir pada ander (lihat subayat 4.4)menginduksikan aliran arus pusar pada seluruh tangki. Oleh karena itu terdapat perbedaanarus pusar antara transformator yang mempunyai dinding tangki bergelombang dari pelatbaja tipis dengan tangki yang mempunyai dinding pelat datar. Untuk transformator dengandinding tangki pelat datar, impedans urutan-nol, secara umum besarnya antara 0,25 sampai

1,0 per unit bila arus netral 3 x Io

sama dengan arus pengenal belitan. Variasi umum dariimpedans dengan arus diperlihatkan pada Gambar 9.

Untuk transformator baru, pabrikan akan melakukan pengukuran impedans urutan-nol, ataspermintaan (lihat subayat 10.1.3 dan subayat 10.7 dari SNI 04-6954.1-2003).

Gambar 9 Variasi impedans magnetisasi arus urutan-nol dari transformator berkaki-tiga tanpa belitan delta

Konsekwensi untuk kasus khusus hubungan transformator dijelaskan pada subayat 4.3.1dan subayat 4.3.2.

4.3.1 Transformator Ynyn tanpa belitan delta tambahan

Bila kedua belitan netral dihubungkan ke sistem yang dibumikan efektif, arus urutan-noldapat ditransfer antar sistem, untuk memperoleh impedans rendah pada transformator.Dalam kasus ini impedans sistem pembumian tidak lebih besar dari pada impedans seritransformator. Impedans magnetisasi pada inti berkaki-tiga tidak dapat diabaikan. Impedansini menurunkan impedans efektif transformator kenilai mendekati 90% sampai 95 % dariimpedans hubung-pendek urutan positif. Transformator dengan inti-berkaki lima atau bentuk-cangkang, tidak ada pengurangan seperti itu.

Jika sistem belitan lawannya tidak menerima arus urutan-nol, impedans masukan dari keduabelitan adalah belitan magnetisasi yang tergantung pada desain sirkit magnetik seperti

diuraikan di atas. Jika sistem belitan lawannya mempunyai netral yang dibumikan melaluisuatu elemen impedans Zn , sistem ini dinyatakan dalam diagram urutan-nol denganimpedans seri tambahan yang sama dengan 3 Zn (lihat Gambar 10).



SNI IEC 60076-8:2009

14 dari 76

Gambar 10 Transformator Ynyn dengan impedans pembumian netral – menyatakanurutan-nol

4.3.2 Transformator YNynd, atau YNyn + d

Transformator ini adalah kombinasi dari tiga-belitan.Terdapat konfigurasi bintang dari elemenimpedans seri, dalam kombinasi dengan impedans magnetisasi untuk urutan-nol. PadaGambar 11, Z A + Z C adalah impedans hubung-pendek antara belitan A dan belitan C ketiga

terhubung-delta, yang didalamnya arus urutan-nol dapat bersirkulasi (lihat subayat 4.5).Impedans ini adalah impedans masukan untuk arus urutan-nol dari sistem I ke belitan A.

Impedans serupa untuk arus urutan-nol dari sistem II ke belitan B adalah Z B + Z C .

Gambar 11 Transformator YNynd – menyatakan urutan-nol

Impedans magnetisasi Z m yang juga ditunjukkan pada Gambar 11, biasanya diabaikandalam perhitungan untuk kombinasi belitan ini. Pengabaian dapat diterima karena impedansurutan-nol dari diagram berbeda sedikit dari nilai yang diukur dengan arus urutan-positif.Perbedaan tersebut tergantung pada susunan belitan yang terkait satu terhadap lainnya danbiasanya terletak antara 10 % sampai 15 %.

4.4 Impedans magnetisasi pada kondisi asimetris – tegangan urutan-nol dangeometri sirkit magnetik

Karena beberapa alasan, tegangan fase-tiga simetri pada sistem transmisi dalam kondisipelayanan normal dipertahankan dengan baik dan secara umum tidak menyebabkan adanyayang perlu diperhatikan untuk beroperasinya transformator.

Selama gangguan bumi asimetris pada jaringan, sistem tegangan fase-ke-bumimengandung komponen urutan-nol. Tingkat asimetris tergantung pada metoda pentanahansistem. Sistem tersebut berkarakteristik dengan suatu faktor gangguan ke bumi yang secarasingkat adalah rasio antara tegangan ab fase-ke-bumi pada fase yang tidak tergangguselama gangguan, dengan tegangan fase-ke-bumi simetris sebelum gangguan. Rasio iniadalah penting berkenaan dengan koordinasi isolasi.

Jika kaki-kaki transformator fase-tiga terpasang pada sistem yang terinduksi, tegangan yangmengandung komponen urutan-nol (misalnya mempunyai jumlah yang tidak sama dengannol), maka reaksinya tergantung pada geometri sirkit magnetik dan hubungan belitan.



SNI IEC 60076-8:2009

15 dari 76

Dalam transformator jenis inti berkaki-tiga (lihat Gambar 12), kontribusi fluksi yang tidaksama dari ketiga kaki tersebut tidak hilang dalam gandar. Sisanya menimbulkan fluksiurutan-nol yang malahan melengkapi jalur magnetik di luar inti besi. Fluksi sisa inimenyatakan reluktansi tinggi dan impedans magnetisasi rendah untuk tegangan urutan-nol.

Informasi kuantitatif diberikan pada subayat 4.3. Gejala dari fluksi yang banyakmeninggalkan sirkit magnetik dan melingkupi bagian luar dapat juga terjadiselama kondisi transien hubung.

Gambar 12 Magnetisasi urutan-nol dari inti berkaki-tiga dan lima

Pada transformator jenis inti berkaki-lima (lihat Gambar 12), kaki luar yang tak berbelitanmemberikan jalur balik reluktans yang rendah, yang dapat melewatkan fluksi urutan-nol.Magnetisasi yang dibangkitkan adalah besar, seperti untuk fluksi urutan-posistif normal. Halyang sama berlaku juga untuk transformator fase-tiga bentuk-cangkang dan tentu saja untukgugus transformator tiga unit fase-tunggal yang terpisah.

Tetapi arus dan tegangan urutan-nol yang diterapkan juga dipengaruhi oleh hubunganbelitan fase-tiga, lihat Ayat berikut.

4.5 Belitan delta dan urutan-nol

Tegangan fase-ke-fase pada lintas terminal terhubung-delta otomatis jumlahnya samadengan nol karena hubungan segitiga tertutup. Sebagai alternatif belitan delta dapat dilihatsebagai hubung-pendek dengan memperhatikan tegangan urutan-nol.

Arus urutan-nol tidak dapat dipertukarkan antara ketiga terminal belitan delta dan sistemeksternal. Tetapi arus hubung-pendek sirkulasi dapat diinduksi dari belitan lainnya(terhubung-YN) (lihat Gambar 13). Impedans urutan-nol dari transformator, dilihat dari belitanlainnya mempunyai karakter impedans hubung-pendek antara belitan lainnya dan belitandelta. Untuk informasi kuantitatif, lihat subayat 4.3.

Gambar 13 Arus hubung-pendek urutan-nol yang diinduksikan pada belitan delta4.6 Urutan-nol dan belitan zigzag

Pada belitan terhubung zigzag (lihat Gambar 14), setiap kaki transformator memikul bagian-bagian belitan dari dua fase yang mempunyai arah belitan yang berlawanan. Sejumlah lilitan

ampere dari komponen arus urutan-nol hilang pada setiap kaki tanpa menghasilkanmagnetisasi. Arus tersebut hanya merasakan impedans hubung-pendek yang berkaitandengan fluksi bocor antar bagian belitan pada kaki (lihat juga subayat 4.7.3).



SNI IEC 60076-8:2009

16 dari 76

Gambar 14 Belitan terhubung-zigzag yang pada dasarnya menyeimbangkan arusurutan-nol

4.7 Impedans urutan-nol dari hubungan transformator yang berbeda

Subayat sebelumnya telah menguraikan karakteristik urutan-nol dari sirkit magnetik spesifik

dan belitan individu spesifik pada transformator. Subayat ini mengihtisarkan karakteristikurutan-nol dari semua transformator yang mempunyai kombinasi belitan biasa.

Tabel 1 menunjukkan pendekatan nilai impedans urutan-nol untuk kombinasi dua dan tigabelitan bila salah satu belitan tersebut dieksitasi dari sistem. Tabel ini sebagaimana dibuatberlaku untuk desain dengan belitan konsentris, disini bernomor (1) - (2) - (3) dengan (1)sebagai belitan terluar. Simbol belitan dalam kolom pertama ditulis dalam orde yang sama.Tidak penting belitan mana yang menunjukkan belitan tegangan tinggi.

Subayat berikut memberikan penjelasan lebih lanjut.

Pada tabel 1, simbol YN menunjukkan bahwa belitan netral dibumikan langsung atau melalui

impedans rendah. Simbol Y menunjukkan bahwa netral tidak dihubungkan ke bumi.

Angka persentase, bila diberikan adalah berhubungan dengan impedans acuan biasa (U 2 /S ).

Beberapa hubungan ditandai dengan asterisk (*). Dalam kasus ini, arus urutan-nol dalambelitan yang dieksitasi tidak seimbang dengan arus dalam belitan lainnya. Impedans urutan-nol, kemudian menjadi impedans magnetisasi dengan nilai relatif tinggi atau sangat tinggi,tergantung pada sirkit magnetik.

Dalam semua kasus lainnya, terdapat keseimbangan arus antar belitan, dan impedansurutan-nol adalah sama dengan atau paling sedikit mendekati impedans hubung-pendekbiasa antar belitan yang terlibat.

Tabel hanya menunjukkan kontribusi dari transformatornya sendiri. Impedans dari sistemgabungan dapat diabaikan.

Ini berarti bahwa dalam diagram urutan-nol pernyataan belitan keluaran YN adalah dianggapketiga fasenya dihubung-pendek ke bumi.



SNI IEC 60076-8:2009

17 dari 76

Tabel 1 Impedansi urutan nol, nilai khas

Impedans %Simbolbelitan

(1) (2) (3)Belitan eksitasi, inti berkaki tiga

(1) (2) (3)

Belitan eksitasi, inti berkakilima atau cangkang

(1) (2) (3)

Subayat

YN Y * ≈50 - ≈104

- 4.3 ,4.4

Y YN * - ≈60 - ≈104

4.3 ,4.4

YN YN a1z12 a2z12 z12 z12 4.7.1

YN D a1z12 - z12 - 4.7.2

D YN - a2z12 - 4.7.2

YN Y Y* ≈50 - - ≈104

- - 4.3 ,4.4

Y YN Y* - ≈60 - - ≈104

- 4.3 ,4.4

Y YYN*

- - ≈70 - - ≈104

4.3 ,4.4

YN YN Y a1z12 a2z12 - z12 z12 - 4.7.1

YN Y YN - a3z13 z13 - z13 4.7.1

Y YN YN - a3z23 - z23 z23 4.7.1

YN YN D a1(z1+z2 ║z3) a2(z1+z1 ║z3) - z1+z2║z3 z2+z1║z3 - 4.7.2

YN D D a1(z1+z2 ║z3) - - z1+z2║z3 - - 4.7.2

YN Y D - - z13 - - 4.7.2

D YN YN - a2(z2+z1 ║z3) a3(z3+z1 ║z2) - z2+z1║z3 z3+z1║z2 4.7.2

D YN Y - a2z12 - - z12 - 4.7.2

D Y YN - - a3z13 - - z13 4.7.2

D YN D - a2(z2+z1 ║z3) - z2+z1║z3 - 4.7.2

CATATAN

1. z12, z13 dan z23 adalah impedans urutan positif hubung pendek

2. z1=2

zzz 231312 −+

, serupa dengan z2 dan z3

3. z1║z2

21

21

zz

zz

+

, serupa dengan z1║z3 dan z2║z3

4. a1, a2 dan a3 adalah faktor pengali, biasanya dalam julat 0,8 < a2 < a3 < 15. Aspek khusus sifat impedans urutan nol diberikan pada 4.7.1, 4.7.2 dan 4.7.36. Tanda hubungan dengan asterisk (*) menunjukkan kasus dimana impedans urutan nol adalah impedans

magnetisasi dengan nilai yang relatif tinggi atau tinggi sekali, tergantung pada sifat sirkuit magnetik

4.7.1 YNyn atau YNoto tanpa belitan delta

Transformator menerima dan mentransfer arus urutan-nol antara dua sistem, asalkan netraldibumikan. Kemudian transformator itu menimbulkan impedans hubung-pendek normaluntuk arus.



SNI IEC 60076-8:2009

18 dari 76

Jika netral transformator terhubung-oto tidak dibumikan, maka transfer arus urutan-nol masihmungkin tetapi melalui impedans yang berbeda.

Jika tidak ada transfer arus urutan-nol yang mungkin masuk dari sistem ke sistem lawannya,

maka transformator memberikan impedans magnetisasi pada arus. Impedans magnetisasi inisangat tinggi pada transformator bentuk inti berkaki-lima, bentuk-cangkang dan juga padagugus dari tiga transformator fase-tunggal.

4.7.2 YNd atau Dyn atau YNynd atau YNyn + d (belitan penyeimbang)

Transformator memberikan impedans rendah (dari karakter impedans hubung-pendek)terhadap arus urutan-nol dari suatu sistem yang dibumikan efektif kedalam belitan terhubungyn. Arus sirkulasi disekeliling belitan delta memberikan kompensasi lilitan-ampere (lihatGambar 15).

Gambar 15 Fungsi belitan ekualiser

Oleh karena itu mengapa belitan ekualiser terhubung-delta tambahan pada transformator Yy(atau gugus dari tiga transformator fase-tunggal) memberikan pengurangan impedans

urutan-nol pada sistem yang terhubung dan karena itu faktor gangguan buminya jugaberkurang (lihat subayat 4.4). Konsekwensinya arus prospektif gangguan bumi bertambah.

Penting untuk memastikan bahwa kuat ketahanan hubung-pendek dari belitan delta tersieratau belitan ekualiser cukup menahan arus urutan-nol yang diinduksikan maksimum selamagangguan bumi pada salah satu sistem yang terhubung. Sebagai alternatif, reaktorpembatas-arus yang terpasang didalamnya dapat dihubungkan di dalam delta untukmenurunkan arus gangguan induksi tersebut sampai suatu nilai yang dapat ditoleransi.

4.7.3 Yzn atau ZNy

Transformator memberikan impedans rendah (dari karakter impedans hubung-pendek)

terhadap arus urutan-nol dari sistem sisi Z. Terdapat keseimbangan lilitan-ampere untuk arusurutan-nol dalam belitan-Z sendiri.

Oleh karena itu transformator dengan belitan terhubung-ZN digunakan untuk membuat titiknetral dihubungkan ke impedans pembumian netral pada suatu sistem bila belitan daritransformator utama adalah belitan delta. Transformator terhubung-Z adalah mengacu padasuatu transformator pembumian atau pengkopel netral; lihat seksi 6 dari IEC 60289. Fungsiyang sama dapat dicapai dengan suatu kombinasi YNd pada transformator pembumian.Jika sisi Y mempunyai netral yang dihubungkan ke bumi (YZn), transformator memberikanimpedans magnetisasi pada urutan-nol dari sisi tersebut di atas, hampir sama dengan YNyndi atas. Belitan-Z, yang pada dasarnya seimbang untuk urutan-nol, tidak dapat memberikankompensasi lilitan-ampere pada arus urutan-nol pada belitan-Y lawannya.



SNI IEC 60076-8:2009

19 dari 76

4.8 Pembebanan urutan-nol kontinu (arus titik netral)

Beban fase-tunggal pada transformator fase-tiga dapat ditempatkan baik antar fase atauantara fase dan netral.

Dalam kasus pertama, sistem arus pada sisi primer dan sekunder mengandung komponenurutan positif dan negatif, tetapi tidak mengandung urutan-nol. Distribusi arus fase pada sisiprimer transformator tergantung pada hubungan fase-tiga. Distribusi itu tidak memungkinkanuntuk mengkonversi beban satu-fase ke beban tiga-fase simetris pada sisi primer denganhubungan transformator khusus. Pembebanan yang diperbolehkan adalah mengacu padaarus pengenal belitan masing-masing.

Jika beban tersebut ditempatkan antara fase dan netral transformator, mungkin adapembatasan lain yang diberikan oleh arus pengenal pada belitan. Bila ditentukan subayat 8.1dari SNI 04-6954.1-2003 mensyaratkan bahwa terminal netral harus selalu sebandingdimensinya dengan arus gangguan bumi yang diketahui dan dengan arus beban kontinu

yang melalui netral (kondisi ini normal untuk transformator distribusi). Persyaratan iniditentukan pada lampiran A SNI 04-6954.1-2003, yaitu suatu permintaan penawaran harusberisi informasi tentang:

- metoda operasi sistem yang dimaksudkan untuk belitan transformator yang akandihubungkan kepadanya, terutama bila suatu belitan ekualiser ditentukan;

- adanya antisipasi pembebanan tidak seimbang.

Sejalan dengan apa yang telah diuraikan pada subayat sebelumnya, netral belitan sekundersecara umum dapat dibebani secara kontinu sebagai berikut, tergantung pada hubunganbelitan, desain sirkit magnetik dan pembumian sistem:

- netral transformator Dyn dapat dibebani dengan arus pengenal belitan;

- transformator YNyn yang kedua netralnya dibumikan dapat dibebani dengan aruspengenal melalui netral-netralnya, asalkan pembumian sistem mengijinkan ini(berkenaan dengan asimetri tegangan);

- netral belitan terhubung-Z dapat dibebani dengan arus pengenal;

- transformator Yyn+d (transformator dilengkapi dengan belitan ekualiser) dapatmempunyai terminal netral sekunder yang dibebani dengan arus sampai dengan aruspengenal, asalkan belitan terhubung-delta mempunyai nilai pengenal daya samadengan sampai paling sedikit sepertiga dari nilai pengenal daya belitan sekunder.(Arus sirkulasi perfase dari belitan tersier menyeimbangkan arus urutan-nol padabelitan sekunder, yang secara definisi adalah sepertiga dari arus netral);

- pada transformator Yynd yang mempunyai belitan tersier yang dapat dibebani tersierini akan berfungsi dengan cara yang sama seperti belitan ekualiser (lihat penjelasansebelumnya). Adanya arus sirkulasi pada belitan delta akan berkombinasi denganarus beban eksternal belitan itu. (Arus total dapat diukur jika ada transformator arusdalam hubungan delta pada transformator);

- transformator Yyn tanpa adanya belitan terhubung-delta tambahan tidak dapat

dipastikan dengan baik simetri tegangan fasenya. (Kasus ini diperkirakansebelumnya bahwa netral primer tidak dibumikan);



SNI IEC 60076-8:2009

20 dari 76

- transformator distribusi bentuk inti berkaki-tiga yang mempunyai hubungan Yynsecara umum tidak cocok untuk pembebanan antara fase dan netral. Asime-tristegangan akan menjadi masalah jika netral dilalui lebih dari 10 % arus pengenalbelitan. Oleh karena itu hubungan campuran Dyn atau Yzn dipilih untuk transformator

distribusi yang menyulang sistem distribusi empat kawat;

- transformator tegangan menengah, ukuran-menengah dengan hubungan Dyn atauYZn, kumparan peredam busurnya harus dapat dilalui kira-kira 25 % arus pengenalselama 2 jam. Sebagai tambahan untuk arus simetris penuh tanpa risiko termal.Persyaratan yang demikian sebaiknya ditegaskan secara spesifik.

4.9 Reluktans sirkit magnetik dan impedans magnetisasi, kejenuhan ajek padategangan tinggi frekuensi daya abnormal

Diagram fase-tunggal ekivalen dari transformator terdiri dari elemen shunt, yang menyatakanarus eksitasi dari sirkit magnetik. Pada pelayanan normal, arus eksitasi ini adalah sangat

kecil dan dapat diabaikan, misalnya dalam kaitannya dengan perhitungan jatuh tegangan,yang menyesuaikan pola sirkit ekivalen (lihat Ayat 7). Dengan kata lain, induktans magnetikadalah sangat tinggi. Dipandang dari karakteristik magnetisasi, reluktans yang ditimbulkanoleh fluksi magnetik adalah sangat rendah, artinya jalur fluksi utama mudah termagnetisasi.

Jika tegangan frekwensi daya diterapkan lintas terminal belitan pada sebarang kakitransformator secara abnormal tinggi, maka bahan inti menjadi jenuh selama setiapsetengah siklus. Selama kondisi jenuh, reluktans magnetik naik cukup besar. Akhirnya arusmagnetisasi yang dibangkitkan dari sumber daya naik secara drastis.

Selama ada gejala kejenuhan inti, terdapat pula fluksi yang cukup besar diluar inti-besi, yaituantara inti dan belitan. Fluksi ini dapat menginduksikan arus pusar yang tinggi pada bagian

logam diluar belitan, yang menimbulkan pemanasan lokal dan loncatan arus melaluisambungan yang tidak diinginkan.

Gejala yang dapat menaikkan kejenuhan lokal dalam suatu transformator adalah fluksi bocormagnetik yang berlebihan selama mengalir arus beban-lebih yang besar. Fluksi bocortersebut mengalir antar belitan dan sebagian kembali melalui sirkit magnetik. Sebagaitambahan pada kondisi ini, tegangan pelayanan juga abnormal. Hasil kombinasi ini dapatmemungkinkan kondisi kejenuhan yang tidak terduga pada bagian tertentu dari inti.

4.10 Kejenuhan transien, arus inrush

Bila transformator secara mendadak dienerjais dengan tegangan sistem penuh, gejalakejenuhan secara acak dapat terjadi, yang biasanya diacu sebagai arus inrush (lihat Gambar16).

Dalam kondisi ajek, integral volt-waktu dari tegangan satu-arah setengah-siklus penuh antardua alur nol, yang diterapkan pada lintas terminal fase belitan, sesuai dengan ayunan fluksidari kerapatan penuh pada satu arah terhadap kerapatan penuh pada arah lainnya.

Tetapi segera pada saat pengenerjaisan, terjadi kondisi transien gangguan. Tergantungpada arah remanens pada sirkit magnetik dan titik gelombang saat pemberian tegangan.Kerapatan fluksi transien dapat mencapai batas kejenuhan inti besi dan naik diatas nilai itu,sebelum tegangan terapan berubah tanda. Amplitudo arus magnetisasi transien dapat

mencapai nilai puncak sampai dengan maksimum yang mungkin lebih tinggi dari pada aruspengenal dan mendekati arus gangguan hubung-pendek yang melalui transformator.



SNI IEC 60076-8:2009

21 dari 76

Gambar 16 Transien inrush

Dari uraian tentang gejala tersebut di atas, membuktikan bahwa kejadian acak yang terjadisecara penuh hanya pada saat itu dan pada beberapa pemberian tegangan. Arus inrushdari sistem timbul dengan besaran yang berbeda pada setiap fase. Bila belitan terhubung-delta atau belitan terhubung-bintang dengan netralnya dibumikan efektif dienerjais, gejala

tersebut berantai ke kaki transformator masing-masing, sedangkan pada belitan bintangtanpa hubungan arus netral, gejala tersebut meliputi kombinasi belitan kedua-kaki secaraseri.

Bila arus inrush yang tinggi terjadi, arus tersebut selalu muncul diimbangi dengan amplitudoyang tinggi dari satu polaritas saja. Oleh karena itu arus inrush yang terdiri dari komponen asmenghilang kurang dari 1 detik. Waktu hilang tersebut lebih lama untuk transformator yangmempunyai bahan inti dengan rugi-rugi rendah dan cenderung lebih lama lagi untuktransformator ukuran besar. Komponen as dan kandungan harmonik tinggi dari arusberpengaruh pada sirkit proteksi relai. Dapat juga menyebabkan efek kejenuhan padatransformator yang telah dienerjais dan transformator terhubung paralel. Gejala ini dibarengidengan bunyi gedebuk yang cukup keras, dikuti oleh dengung beberapa detik, atau menit,

sebelum dengung dari transformator kembali normal.

Nilai arus inrush prospektif yang ekstrim, dinyatakan sebagai kelipatan arus pengenal,tergantung pada kerapatan fluksi pelayanan yang dipilih dari desain transformator. Nilai arusinrush yang dialami oleh bahan inti sekarang lebih tinggi dari pada nilai arus pada waktusebelumnya. Konfigurasi belitan juga penting misalnya apakah belitan konsentris lapisandalam atau luar dienerjais. Belitan luar mempunyai induktans inti-udara yang lebih tinggi danakan membangkitkan arus inrush yang lebih rendah dari sistem.

4.11 Arus induksi geomagnetik dan arus parasit dari sistem a.s.

Sistem tegangan-tinggi ab yang dibumikan efektif melalui netral transformator menimbulkansuatu jalur resistans yang rendah untuk arus as atau kwasi-as yang mengalir pada lapisanbumi.



SNI IEC 60076-8:2009

22 dari 76

Arus induksi geomagnetik dialami kebanyakan pada daerah bumi dengan tanah berbatukerikil dan resistivitas yang tinggi. Arus tersebut muncul sebagai pulsa bervariasi lambat(beberapa menit) yang besarnya puluhan ampere pada netral transformator.

Arus parasit adalah arus balik-bumi dari sistem traksi a.s, sistem proteksi katodik dansebagainya. Arus itu besarnya dapat mencapai beberapa amper pada netral.

Bila transformator dialiri arus as yang demikian pada netral, dapat menimbulkan pengaruhmagnetisasi as pada sirkit armonic. Arus magnetisasi ini menjadi sangat tidak simetrissampai ke tingkat yang akan mengkompensasi pengaruh arus a.s tersebut. Arus ini jugamengandung harmonik tinggi. Arus as ini mempunyai beberapa konsekwensi.

- Tingkat bising transformator akan naik secara berarti.- Harmonik arus dapat menyebabkan kegagalan fungsi relai dan kesalahantrip.- Harmonik bahkan dapat menyebabkan pemanasan-lebih yang cukup tinggi oleh

fluksi sesar.

Kerasnya gejala tersebut tergantung pada kemampuan arus as untuk memagnetisasi inti dan juga desain inti.

5 Perhitungan arus hubung-pendek pada transformator fase-tiga (transformatorbelitan terpisah dan transformator terhubung-oto) dengan netral dibumikan tigabelitan

5.1 Umum

Perhitungan arus-hubung-singkat pada sistem ab fase-tiga diuraikan pada IEC 60909, IEC

60909-1 dan IEC 60909-2.

Ayat 5 memberikan persamaan untuk perhitungan arus yang mengalir melalui belitan yangberbeda dan terminal transformator selama gangguan sistem dari jenis gangguan yangberbeda.

Hubungan transformator dengan belitan penstabil yang dapat dibebani dinyatakan denganYNyn d atau YNoto d, sedangkan jika belitan ketiga bukan merupakan belitan penstabil yangtidak dapat dibebani, dinyatakan dengan YNyn + d atau YNoto + d.

5.2 Notasi sistem dan belitan

Tiga belitan dan sistem gabungannya mengacu pada angka romawi.

I adalah belitan atau sistem tegangan-tinggi.II adalah belitan atau sistem tegangan tengahIII adalah belitan tersier atau stabilisasi.Belitan I dan II adalah terhubung-Y dengan netral dibumikan.

Ketiga terminal fase dari setiap belitan mengacu pada huruf kapital A, B dan C.

Belitan fase dalam belitan terhubung-Y ditunjukkan dengan huruf yang sama seperti terminalfasenya. Belitan fase pada tersier terhubung-delta ditunjukkan dengan dua huruf, AB, BC

dan CA.

Komponen simetris tegangan, arus atau impedans ditunjukkan dengan indeks +, -, 0 dalamposisi superskrip, misalnya:



SNI IEC 60076-8:2009

23 dari 76

+

SI Z impedans urutan-positif dari sistem I;

U0II tegangan urutan-nol sistem II.

Operator bilangan kompleks geseran-fase fase-tiga adalah

5.3 Parameter transformator

Daya acuan untuk notasi persentase:

S r (daya pengenal belitan utama I dan II).

Tegangan acuan untuk belitan :

UI, UII, UIII (tegangan pengenal belitan).

Arus acuan untuk belitan:

II, III, IIII (arus pengenal belitan).

Sehingga impedans acuan dari belitan:

Indeks dalam kurung menunjukkan ystem tegangan untuk impedans yang diacu.

Definisi nilai per unit atau persentase dari impedans:

dengan

ZI,II(I) adalah impedans dalam ohm perfase antara belitan I dan II mengacu ketegangan I;

ZI,II(II) adalah impedans dalam ohm antara belitan I dan II mengacu ke belitan II;ZI,II adalah impedans dalam per unit (atau persentase) antara belitan I dan II.

Pernyataan ini tergantung pada nilai pengenal daya Sr dan tidak tergantungpada sisi tegangan.

Semuanya dalam per unit atau persentase yang menyatakan tegangan, arus atau impedansyang ditunjukkan dengan huruf-huruf kecil bukan huruf ystem .



SNI IEC 60076-8:2009

24 dari 76

Transformasi dari ystem belitan kedalam suatu jaringan ekivalen bintang dan perhitunganimpedans cabang, dinyatakan dalam bentuk per unit adalah sebagai berikut:

Impedans komponen sismetris adalah sebagai berikut.

Impedans urutan-positif yang menurut definisi identik dengan impedans transformatorkpnvensional untuk arus fase-tiga simetris.

Impedans urutan-negatif dari transformator adalah sama dengan impedans urutan positif.

Impedans hubung-pendek urutan-nol antara kedua belitan utama biasanya berbeda

besarnya dari impedans konvensional. Perbedaannya adalah dalam orde 10 % sampai 20 %dari impedans konvensional, nai atau turun, tergantung pada susunan belitan. Tetapi jikaimpedans urutan-nol tambahan dipasang dengan menambahkan reaktor terpadu padabelitan delta, impedans urutan-nol akan terlalu tinggi

5.4 Impedans sistem I dan II

Impedans ystem diberi catatan index s bertujuan untuk memisahkan impedans tersebutdari impedans hubung-pendek transformator. Yaitu impedans hubung-pendek, seperti yangterlihat dari transformator.

Impedans urutan-posistif dan urutan-negatif diasumsikan sama, tetapi impedans urutan-nol

adalah lebih tinggi:

dengan 1 ≤ k ≤ k 3 (dibumikan efektif).

Hubungan analog yang diterapkan untuk sistem II.

Impedans sistem tersier tidak menghalangi pada setiap perhitungan yang dinyatakan

dibawah ini.

Netral transformator dari belitan I dan II, atau netral hubungan-oto bersama, dihubungkan kebumi tanpa adanya impedans tambahan yang jika tidak akan membuat tambahan terhadapimpedans urutan-nol.

5.5 Ringkasan dari studi kasus dalam subayat ini

Kasus 1 : Gangguan bumi satu-fase pada sistem II (Gambar 17a)Kasus 2 : Gangguan bumi satu-fase pada sistem II (Gambar 18a)Kasus 3 : Gangguan bumi dua-fase pada sistem II (Gambar 19a)Kasus 4 : Gangguan bumi dua- fase pada sistem I (Gambar 20a)Kasus 5 : Hubung-pendek tiga-fase pada terminal IIKasus 6 : Hubung-pendek tiga-fase pada terminal IKasus 7 : Hubung-pendek tiga-fase pada terminal III



SNI IEC 60076-8:2009

25 dari 76

Untuk kasus 1 sampai 4, gambar tambahan (17b sampai 20b) sudah termasuk untukmemperlihatkan aliran arus pada diagram fase-tiga dari transformator dengan saluran sistemgabungan. Gambar tersebut memperlihatkan hubungan trsnsformator-oto tetapi perhitunganarus hubung-pendek dengan metoda komponen simetris. Jaringan impedans ini berisi tiga

blok, masing-masing untuk elemen-elemen impedans urutan-positip, urutan-negatif danurutan-nol.

Gambar 17a Kasus 1 : Gangguan bumi satu-fase pada sistem II

Gambar 17b Kasus 1 : diagram sirkit fase-tiga dan jaringan impedans komponen simetris

Gambar 17 Kasus 1

Semua impedans mengacu ke sistem II.

Untuk kasus ini, lihat lampiran A, kasus 1:



SNI IEC 60076-8:2009

26 dari 76

Arus gangguan adalah

Arus cabang

Dari fase A dari sistem II (fase terganggu):

Belitan transformator II, fase A:

Fase B (fase yang tidak terganggu):

Komponen arus pada belitan I:

Belitan I, fase A :

Fase lainnya:

Arus sirkulasi pada belitan delta:

dengan



SNI IEC 60076-8:2009

27 dari 76

CATATAN Kasus ini adalah analog dengan kasus 1. Semua besaran dapat diperoleh dari kasus 1dengan dengan mengganti indeks I dengan II.

Gambar 18a Kasus 2: gangguan bumi satu-fase pada sistem I

Gambar 18b Kasus 2: Diagram sirkit fase-tiga dan jaringan impedans komponen simetris

Gambar 18 Kasus 2

Semua impedans mengacu pada sistem I.

Untuk kasus ini, lihat lampiran A, kasus 1:



SNI IEC 60076-8:2009

28 dari 76

Arus gangguan adalah

Arus cabang

Dari fase A sistem I (fase yang terganggu):

Belitan I dari transformator , fase A:

Fase B (fase yang tidak terganggu):

Komponen arus pada belitan II:

Arus fase :

Arus yang bersirkulasi pada belitan delta:



SNI IEC 60076-8:2009

29 dari 76

Gambar 19a Kasus 3: Gangguan bumi dua-fase pada sistem II


Gambar 19 Kasus 3

Semua impedans mengacu ke sistem II.

Untuk kasus ini (lihat Lampiran A, kasus 2), komponen tegangan adalah

dengan



SNI IEC 60076-8:2009

30 dari 76

Komponen arus gangguan:

Komponen arus pada sistem II:

Arus fase pada sistem II:

Komponen arus pada belitan II transformator:



SNI IEC 60076-8:2009

31 dari 76

Arus pada fase belitan II:

Komponen arus pada saluran dan belitan I:

Arus fase:




SNI IEC 60076-8:2009

32 dari 76

CATATAN Kasus ini analog dengan kasus 3. Semua besaran dapat diperoleh hanya denganmengganti indeks I dengan II.

Gambar 20a Kasus 4: Gangguan bumi dua-fase pada sistem I


Gambar 20 Kasus

Semua impedans mengacu pada sistem I.

Untuk kasus ini, komponen tegangan adalah:



SNI IEC 60076-8:2009

33 dari 76

Komponen arus gangguan:

Komponen arus pada sistem I:

Arus fase pada sistem I:

Komponen arus pada belitan I transformator:



SNI IEC 60076-8:2009

34 dari 76

Arus pada fase belitan I:

Komponen arus pada saluran dan belitan II:

Arus fase:


Kasus 5: Hubung-pendek tiga-fase pada terminal II

Kasus ini mengandung urutan posistif saja.

Arus gangguan per fase pada sistem II:



SNI IEC 60076-8:2009

35 dari 76

Dengan Z + = Z + SI + Z (I,II) Impedans mengacu pada sistem II.

Arus perfase pada belitan I:

Tidak ada arus sirkulasi pada belitan III.

Kasus 6: Hubung-pendek tiga –fase pada terminal I

Kasus ini hanya mengandung urutan posistif saja.

Arus gangguan per fase:

Dengan Z + = Z sII + + Z (I,II ) Impedans mengacu ke sistem I.

Arus per fase pada belitan II:

Tidak ada sirkulasi arus pada belitan III.

Kasus 7: Hubung-pendek tiga-fase pada belitan III

Kasus ini hanya mengandung urutan posistif saja:

Impedans mengacu ke belitan III.

Arus hubung-pendek –arus saluran::

Arus hubung-pendek per belitan fase:



SNI IEC 60076-8:2009

36 dari 76

Kontribusi gangguan dari sistem I dan II:

Arus pada belitan I dan II:

6 Operasi paralel transformator pada sistem fase-tiga

Pada Ayat ini, operasi paralel berarti hubungan langsung terminal-ke-terminal antartransformator pada instalasi yang sama. Hanya dua belitan transformator yangdipertimbangkan.. Logikanya juga dapat diterapkan pada gugus tiga buah transformatorfase-tunggal.

Untuk berhasilnya operasi paralel, transformator mensyaratkan:

- hubungan sudut-fase sama – angka jarum jam sama (kemungkinan kombinasitambahan disebutkan di bawah);

- rasio sama dengan toleransi dan julat sadapan yang sama;- impedans hubung-pendek relative sama persentase impedans dengan toleransi. Ini

juga berarti bahwa variasi impedans relatif lintas julat sadapan sebaiknya serupauntuk kedua transformator.

Ketiga kondisi ini selanjutnya diuraikan lebih jauh pada subayat berikut.

Penting bahwa spesifikasi tender untuk transformator yang dimaksudkan untuk operasiparalel dengan transformator tertentu yang sudah ada berisi informasi transformatortersebut..Beberapa peringatan penting pada hubungan paralel ini adalah:

- disarankan untuk tidak mengkombinasikan transformator dengan transformator nilaipengenalnya jauh berbeda (lebih dari 1:2). Impedans relatif asli untuk desain optimalbervariasi dengan ukuran transformator.

- Transformator yang dibuat sesuai dengan konsep desain yang berbeda mungkinmenimbulkan tingkat impedans yang berbeda dan kecenderungan variasi yangberbeda lintas julat sadapan (lihat subayat 6.4).

- Konsekuensi dari ketidaksepadanan data yang kecil sebaiknya tidak diperkirakanlebih. Tidak perlu, misalnya untuk memberikan tegangan sadapan yang sama secaratepat pada dua transformator yang diparalel. Langkah sadapan biasanya demikian



SNI IEC 60076-8:2009

37 dari 76

kecil sehingga sadapan pindah bertahap memungkinkan operasi yang wajar.Tetapiperlu hati-hati bila langkah sadapan besar (lihat subayat 6.2 dan 6.3).

Rasio yang ditentukan dan dijamin dan parameter impedans berlaku toleransi, sesuai

dengan tabel 1 dan Ayat 9 SNI 04-6954.1-2003. Kemungkinan pengetatan toleransi padakasus khusus dengan acuan khusus untuk operasi paralel diberikan pada tabel 1, catatan 2SNI 04-6954.1-2003.

Dalam praktek, ketidaksepadanan pembebanan relatif antara dua transformator tidak lebihdari 10 % antara dua transformator yang desainnya tidak identik sebaiknya dianggap wajar.

6.1 Hubungan fase-tiga yang sesuai dan hubungan sudut-fase

Hubungan transformator fase-tiga yang umum ditunjukkan pada Gambar 21 diperoleh darilampiran D, SNI 04-6954.1-2003. Dalam setiap blok, satu atau dua angka jam ditunjukkandengan permutasi.Ini berarti bahwa misalnya jika terminal sekunder transformator dengan

angka jam 1 amat mudah menandainya lagi dengan permutasi siklik (II menjadi I, III menjadiII dan I menjadi III), maka pergeseran fase berubah 120 derajat listrik ke angka jam 5.Konsekuensinya, transformator dengan hubungan angka jam berbeda antara 4 dan 8 dapatdihubungkan paralel setelah permutasi siklik hubungan ke saluran pada salah satu sisitransformator

Bahkan mungkin untuk mengkombinasi transformator yang mempunyai angka jam 1 atau 5dengan transformator yang mempunyai angka jam 11 atau 7 dengan membalikkan urutanfasenya pada kedua sisi dari salah satu transformator.

Hubungan paralel Dyn dan Yzn tidak direkomendasikan karena sifat impedans urutan-nolnyaberbeda.



SNI IEC 60076-8:2009

38 dari 76

Gambar 21 Hubungan transformator fase-tiga yang umum, dan beberapakemungkinan paralel buatan

6.2 Perbedaan rasio, arus sirkulasi

Jika dua transformator yang rasionya berbeda sedikit dienerjais dalam keadaan paralel,

enerjais ini akan menaikkan arus sirkulasi antar transformator.

Perkiraan besarnya arus ini diases dengan cara berikut.

Dua transformator a dan b dengan daya pengenal S a dan S b serta impedans hubung-pendekrelative z a dan z b dienerjais dalam keadaan paralel dan tanpa beban dari salah satu sisi.Perbedaan antara tegangan tanpa beban induksi U a dan U b pada sisi transformator lainnyadinyatakan sebagai hasil bagi p dari tegangan rata-rata, yang diasumsikan mendekati samadengan tegangan pengenal U r :

Perbedaan tegangan ini mengalirkan arus sirkulasi melewati jumlah impedans duatransformator paralel. Karena tegangan ini utamanya induktif , arus sirkulasinya juga induktif.



SNI IEC 60076-8:2009

39 dari 76

Arus sirkulasi I c dan daya reaktif yang bersesuaian Q c , dinyatakan sebagai hasil bagi dariarus pengenal I r dan daya pengenal S r dari masing-masing transformator, kira-kira

Jika kedua transformator mempunyai daya pengenal sama dan impedans hubung-pendekrelative sama,pernyataan ini disederhanakan menjadi:

Contoh:

Bila tegangan pengenal p = 0,01 dari tegangan pengenal dan z = 0,1 per unit (p.u.), arussirkulasi akan menjadi 1/20 arus pengenal.Arus induksi ini berkombinasi arus bebansecara vektor. Perbedaan hitung antara arus yang dihasilkan pada kedua transformatormenjadi begitu kecil sepanjang faktor daya beban relatif tinggi. Kondisi ini memang kurangsulit dibandingkan dengan yang sering diasumsikan.

Analisis menunjukkan orde besaran arus yang mengalir ketika pengubah-sadapan darikedua transformator terhubung paralel berpindah satu langkah selama operasi pengubahansadapan mendahului-mengikuti

Pada kondisi tertentu, perubahan sadapan bahkan dapat dipakai dengan sengaja untukmengkompensasi bagian reaktif dari arus sirkulasi yang disebabkan oleh nilai impedans

hubung-pendek yang tidak sama (lihat subayat berikut).

6.3 Impedans hubung-pendek yang tidak sama

Bila dua transformator mempunyai impedans hubung-pendek yang sama, ini berarti bahwakedua transformator memberikan jatuh tegangan yang sama untuk pembebanan per-unityang sama (arus beban sama dalam persen arus pengenal, atau daya beban yang samadalam persen daya pengenal). Jika dihubungkan paralel, transformator akan bersama-samamenanggung beban secara`berimbang terhadap nilai daya pengenal relatifnya.

Bila transformator dengan nilai impedans hubung-pendek yang tidak sama dihubungkanparalel, transformator dengan nilai impedans lebih rendah akan mengambil persentaseimpedans lebih tinggi dari daya pengenalnya dari pada transformator yang impedansnyalebih tinggi, sehingga jatuh tegangan mutlak akan sama untuk kedua transformator.Jatuhtegangan ini dapat menaikkan sedikit rugi daya kombinasi untuk transformasi tetapi semuahal di atas dapat membatasi kemampuan-pembebanan instalasi.

Ketidakseimbangan ini diestimasi sebagai berikut.

Sebagaimana pada subayat sebelumnya, misalkan a dan b adalah dua transformatordengan daya pengenal S ra dan S rb , dan impedans relatifnya Z a dan Z b . Kedua transformatormempunyai rasio yang sama. Beban yang dialami bersama adalah S. Unit-unit akanmengambil daya masing-masing sebesar S a dan S b :



SNI IEC 60076-8:2009

40 dari 76

Contoh:

Transformator a: Sra = 10 MVA, za = 10 %b: Srb = 20 MVA, zb = 12 %

Beban kombinasi adalah S = 27 MVA, 90 % dari jumlah daya pengenal transformator.Tetapi pembebanan sebenarnya menjadi:

Transformator a dibebani penuh, sementara transformator b hanya mengambil 84 % daridaya pengenalnya. Pembebanan dari kombinasi ini secara teoritis jadi berkurang sekitar10 % dibandingkan dengan apa yang akan mungkin jika beban secara ideal ditanggungbersama. Tetapi hal ini dianggap sangat layak, jika hal itu merupakan suatu pertanyaanterhadap kombinasi transformator yang ada. Sesuai dengan SNI…/IEC 60076-1,toleransi reaktans hubung-pendek yang ditentukan untuk transformator baru padasadapan utama adalah 7,5 % sampai 10 % dari nilai yang dinyatakan. Untuk sadapanlainnya, toleransi tersebut adalah lebih lebar.

Pengaruh rugi beban kombinasi dari ketidakcocokan antara dua transformator paralelsecara praktis diabaikan.

Kadang-kadang ada kemungkinan mengkompensasi sebagian efek dari nilai impedans yangtidak diinginkan dengan memindahkan tahapan pengubah-sadapan. Tetapi kompensasi inibekerja hanya pada komponen reaktif arus beban, dan oleh karena itu hanya efektif bilafaktor daya relatif kecil.

6.4 Variasi impedans hubung-pendek lintas julat sadapan, pengaruh susunan belitan

Subayat 5.5 dari SNI 04-6954.1-2003 membicarakan cara berbeda tentang menentukanimpedans dalam suatu permintaan pemesanan untuk transformator dengan pengaturan

pengubah-sadapan. Permintaan penawaran itu menjelaskan dengan suatu catatan bahwaspesifikasi yang lengkap dari variasi impedans lintas julat sadapan akan mengatur susunanbelitan dengan suatu cara yang sangat terbatas.

Toleransi nilai impedans untuk sadapan individu terkait dalam SNI 04-6954.1-2003 (Ayat 9dan tabel 1). Juga ada metoda alternatif untuk menentukan sadapan dengan membatasidisekitar julat yang diijinkan yang dapat mengurangi dengan lebih leluasa dalam kasuspraktis (lihat lampiran C, SNI 04-6954.1-2003).

Gambar 22 menjelaskan pola variasi khas dari impedans seri untuk transformator denganbelitan sadapan terpisah yang diseri dengan belitan utama tegangan-tinggi. Belitan sadapandapat ditempatkan pada salah satu sisi yang sama dari belitan tegangan-rendah sebagai

belitan utama, pada Gambar 22a atau pada sisi lawannya, Gambar 22b.



SNI IEC 60076-8:2009

41 dari 76

Gambar 22 berlaku sama untuk transformator bentuk inti dengan belitan konsentris danuntuk transformator bentuk-cangkang dengan belitan susun aksial.Bandingkan, misalnya transformator bentuk inti dengan susunan belitan berikut, dari intisebelah luar:

- tegangan-rendah – belitan utama tegangan-tinggi – belitan sadapan, lihat Gambar 22a;

- belitan-sadapan – tegangan-rendah – belitan utama tegangan-tinggi, lihat Gambar 22b.

Kedua susunan yang dalam pemakaian dan pabrikan barangkali menstandarisir pada salahsatu dari kedua susunan itu sebagai solusi yang dipilih dalam julat tertentu dari dayapengenal dan tegangan. Tetapi kedua alternatif mempunyai variasi impedans berlawananyang cenderung melintasi julat sadapan.

Variasi dari lilitan aktif pada belitan sadapan menyebabkan variasi pola fluksi bocor danpermeans bocor dari transformator yang bersesuaian. Variasi lilitan ini, bila belitan sadapan

dekat pada belitan utama (Gambar 22a), naik bila lilitan pengaturan dinaikkan ringkasnyadengan belitan utama dan menurun bila lilitan pengaturan naik dengan pengurangan. Bilabelitan sadapan tidak berdekatan dengan belitan utama TT (Gambar 22b). efek variasi lilitanterhadap kecenderungan permeans bocor justru sebaliknya. Selain itu variasi permeansbocor adalah kecil untuk susunan pada Gambar 22a dan lebih penting untuk susunan padaGambar 22b.

Persentase impedans hubung-pendek (dan variasinya) hanya mencerminkan permeansbocor saja (dan variasinya) dan harus tidak tergantung dari sisi yang dibicarakan, denganasumsi daya pengenal konstan sebagai acuan. Juga variasi impedans hubung-pendekmutlak (dalam ohm), dilihat dari belitan lilitan konstan (TR), hanya mencerminkan variasipermeans bocor.

Pernyataan di atas dinyatakan pada kurva 1 dalam Gambar 22a dan 22b. Terdapat sedikitvariasi pada susunan Gambar 22a dan variasi yang lebih jelas untuk susunan tersebut adapada Gambar 22b.

Variasi hubung-pendek mutlak (dalam ohm), dilihat dari belitan lilitan variable (TT),mencerminkan variasi permeans bocor dan kwadrat dari dari lilitan aktif, karena diperolehdari nilai acuan, sebanding dengan liitan aktif. Dengan susunan pada Gambar 22a, variasidari kwadrat lilitan aktif mempunyai kecenderungan variasi permeans bocor yang sama, olehkarena itu variasi total naik. Sebaliknya dengan susunan pada Gambar 22b, variasi lilitanaktif mempunyai kecendrungan variasi permeans dan oleh karena itu variasi totaldiperlemah. Variasi ini dinyatakan dengan kurva 2 pada Gambar 22a dan 22b.

Masalah ini adalah penting terutama selama analisis gangguan arus hubung-pendektergantung pada sadapan transformator yang sebenarnya.



SNI IEC 60076-8:2009

42 dari 76

Gambar 22a – Eksternal belitan TR ke TT Gambar 22b – Belitan TR antara TTdan belitan pengaturan dan belitan pengaturan

1 variasi impedans dalam ohm dari sisi belitan tak bersadapan (tegangan - rendah) variasi impedans dalam ohm dari sisi belitan bersadapan (tegangan - tinggi)

Gambar 22 Variasi impedans lintas julat sadapan tergantung pada lokasi belitanpengaturan

7 Perhitungan jatuh tegangan untuk beban yang ditentukan, rugi bebantransformator tiga-belitan

7.1 Pendahuluan: kebutuhan perhitungan jatuh tegangan

SNI mendefinisikan tentang daya pengenal dan tegangan pengenal transformator yangmenyatakan secara tidak langsung bahwa daya pengenal adalah daya masukan, dantegangan pelayanan yang diterapkan pada terminal masukan untuk daya aktif (terminalprimer) secara prinsip sebaiknya tidak melebihi tegangan pengenal (lihat catatan padasubayat 4.1 SNI 04-6954.1-2003).

Oleh karena itu tegangan keluaran maksimum pada beban adalah tegangan pengenal (atautegangan sadapan) minus jatuh tegangan. Daya keluaran pada arus pengenal dan teganganmasukan pengenal pada prinsipnya adalah daya pengenal minus konsumsi daya padatransformator (rugi daya aktif dan daya reaktif).

Penentuan tegangan pengenal yang bersesuaian atau tegangan sadapan yang diperlukanuntuk mendapatkan tegangan keluaran spesifik pada pembebanan spesifik, oleh karena itumencakup perhitungan jatuh tegangan, menggunakan angka-angka impedans hubung-



SNI IEC 60076-8:2009

43 dari 76

singkat transformator yang diketahui atau diestimasi. Subayat ini memberikan pernyataanyang sesuai dengan definisi SNI tentang nilai pengenal dan rugi-rugi transformator.

7.2 Impedans hubung-pendek dan diagram ekivalen dari transformator dua-belitan

Jatuh tegangan suatu transformator didefinisikan sebagai perbedaan hitung antara tegangantanpa-beban dari suatu belitan dengan tegangan yang terjadi pada terminalnya pada bebanyang ditentukan; lihat subayat 3.7.2 SNI 04-6954.1-2003, dan IEC 60050(421), definisi 07-03. Jika tidak dinyatakan lain, tegangan lintas terminal belitan lainnya (primer) diambilsebagai tegangan pengenal (atau tegangan sadapan, sebagai kemungkinan kasus).

Sirkit ekivalen konvensional dari transformator terdiri dari impedans seri linier (untuktransformator multi-belitan, suatu jaringan impedans) yang pada lintas terminalnyamenimbulkan jatuh tegangan. Impedans seri diidentifikasikan dengan impedans hubung-pendek diukur pada uji rutin transformator. Lihat pengukuran impedans hubung-pendek danrugi beban pada subayat 10.4 SNI 04-6954.1-2003. Jatuh tegangan tidak tergantung pada

tegangan aktual karena arus magnetisasi yang tergantung diabaikan dalam perhitungan jatuh tegangan.

Pengujian membolehkan pemisahan impedans seri kedalam suatu resistans, menyatakanrugi beban dan reaktans:

Z = R + jX

Secara konvensional, impedans dinyatakan dalam bentuk relatif sebagai hasil bagi dariimpedans acuan Z ref transformator dan dinyatakan dalam persen. Impedans relatif ditulis:

Z = r + jx dengan z = 100

ref Z

Z

Dan pada gilirannya Z ref =ref

ref

S

U 2

U ref adalah tegangan belitan, yang menjadi acuan Z dan Z ref . (jika tidak ada ketentuan lain,U ref , adalah tegangan pengenal belitan tetapi jika sadapan khusus selain sadapan utamayang diacunya, tegangan acuan malahan mungkin tegangan sadapan). S ref adalah nilaiacuan daya untuk sepasang belitan yang terkait. Nilai acuan ini biasanya daya pengenal darisalah satu belitan dari pasangannya tetapi nilai acuan sebaiknya selalu dijelaskan untukmenghindari salah pengertian.Untuk transformator fase-tiga, Z dan Zref. adalah impedansperfase (ekuivalen hubungan bintang); lihat subayat 3.7.1 dari SNI 04-6954.1-2003. Sesuaidengan SNI 04-6954.1-2003, nilai relatif atau persentase impedans yang disarankansebelumnya menjadi satu dan sama, tanpa memperhatikan belitan yang mana dari duabelitan yang terlibat dienerjais dan yang dihubung-pendek dalam pengujian.

7.3 Uraian beban

Beban pada transformator dinyatakan sebagai nilai S yang berubah-ubah dari daya nyata

(tidak diidentifikasi dengan daya pengenal), dan sudut fase φ φφ φ , atau nilai terpisah dari bebanaktif dan reaktif, P dan Q. Bersama-sama dengan ini diberikan tegangan terminal, U 2 yangpada tegangan itu beban dipasang pada sisi sekunder transformator.

Notasi mengikuti konvensi untuk bilangan kompleks dalam bentuk polar (nilai mutlak S dan

argumen S atau φ φφ φ ) atau dengan bagian nyata dan imajiner P dan j Q, sebagaimanadiperlihatkan di bawah:



SNI IEC 60076-8:2009

44 dari 76

Beban ini dapat dinyatakan sebagai impedans beban Z L (ohm per fase)

Beban juga dapat diGambarkan sebagai arus beban I 2, bersama-sama dengan sudut fase φ φφ φ

dari beban (sudut fase antara tegangan terminal U 2 dan arus I 2 ).

Gambar 23 Diagram ekivalen fase-tunggal – transformator dengan impedans seri Z T ,dibebani dengan impedans Z L

Pada diagram fase-tunggal yang mewakili pembebanan fase-tiga simetris, U 20 dan U 2 digantidengan U 20 / √ 3 dan U 2 / √ 3 (untuk hubungan bintang sekunder). Tetapi pembebanan initidak menimbulkan perubahan terhadap teks berikut.

7.4 Persamaan jatuh tegangan

Transformator pada keadaan tanpa beban mempunyai tegangan sekunder U 20 .Dengandihubungkannya beban, tegangan terminal sekunder berubah menjadi U 2 .

Dengan menggunakan notasi impedans, hubungan antara U 2 dan U 20 menjadi (lihat Gambar23)

Jatuh tegangan ditentukan sebagai perbedaan hitung

Kombinasi dengan persamaan (63):



SNI IEC 60076-8:2009

45 dari 76

Masukkan komponen impedans transformator dalam menyatakan impedans beban sesuaidengan persamaan (61):

Modul dan inversnya,dinyatakan:

Maka jatuh tegangan

Jatuh tegangan adalah perbedaan orde pertama dan sebaliknya pernyataan dalam kurung

berbeda dengan perbedaan orde kedua, tergantung pada apakah perhitungan berdasarkanpada tegangan terminal U 2 atau tegangan tanpa beban ekivalen U 20 . Perbaikan ini biasanyadiabaikan (lihat contoh numerik pada subayat berikut).

Suku pertama A, dalam pengembangannya diinterpretasikan secara geometris sebagaiproyeksi fasor jatuh tegangan I 2 Z T pada fasor U 2 (lihat Gambar 24).

Sebagaimana ditentukan jatuh tegangan hitung U 2 kurang dari nilai mutlak T Z I 2 dari jatuh

tegangan vektorial I 2 Z T yang juga menunjukkan perbedaan sudut fase antara U 20 dan U 2 . Nilai

mutlak jatuh tegangan vektorial tidak tergantung pada sudut fase beban φ φφ φ .

Gambar 24 Diagram fasor yang menunjukkan jatuh tegangan vektorial dan hitung



SNI IEC 60076-8:2009

46 dari 76

Untuk semua transformator besar, bagian reaktif dari impedans seri jauh lebih besar daripada bagian resistif. X T yang secara khas 5 % sampai 20 %; RT kurang dari 1 %.

Jika sudut fase negatif (kapasitif atau sebagian pembebanan kapasitif), jatuh tegangan dapat

menjadi negatif. Tegangan sekunder lalu naik diatas nilai tanpa-bebannya bila bebandihubungkan.

7.5 Perhitungan jatuh tegangan dalam notasi persen

Impedans transformator dinyatakan dalam persen, berdasarkan pada nilai daya dantegangan pengenal, S r dan U r masing-masing (lihat subayat 6.2):

Asumsikan bahwa tegangan acuan U r (tegangan pengenal atau tegangan sadapan) paling

sedikit kira-kira sama dengan tegangan sekunder aktual U 2 .

Maka pernyataan rasio tegangan pada persamaan (65) dapat ditulis lagi

Rasio S/S r adalah rasio pembebanan aktual terhadap daya pengenal dan rasio ini jugaadalah rasio dari arus beban aktual terhadap arus pengenal.

Contoh numerik yang tepat berikut mengGambarkan besaran relatif dari persyaratan yangberbeda.

Contoh:

50 % pembebanan yaituSr

S= 0,5, x = 15 %, r = 0,7 %, cos Ф = 0,8 induktif

Jika cos Ф = 0,8, sin Ф = 0,6. Pernyataan rasio tegangan menjadi1 + 0,50 (0,15 x 0,6 + 0,6 +0,007 x 0,8) + j 0,50 (0,15 x0,8 – 0,07 x 0,6) = 1 + 0,048 + j.0,058

Persentase jatuh tegangan menjadi

220

U U - 1 = ( 058,0048,1 j+ - 1) = 0,050 atau 5 %

Amati bahwa perkiraan pertama jatuh tegangan, mengambil suku A langsung, akanmemberikan hasil 4,8 %, terhadap 5,0 % untuk perhitungan lengkap, suatu perkiraanyang memuaskan untuk tujuan praktis dan lebih baik dari pada seluruh ketelitianpengukuran dalam pelayanan.

7.6 Diagram ekivalen untuk transformator multi-belitan, elemen impedans ekivalen–Tuntuk transformator belitan fase-tiga

Diagram fase-tunggal ekivalen untuk transformator dua-belitan, yang dalam kesepakatanuntuk definisi dan pengujian dari SNI 04-6954.1-2003, diberikan dalam Gambar 23.Pengembangan yang analog dengan transformator multi-belitan dtunjukkan pada Gambar25. Gambar ini menunjukkan sepasang terminal primer, yang daya aktifnya dipasok pada



SNI IEC 60076-8:2009

47 dari 76

transformator, dan suatu set dari belitan keluaran;sekunder, tertsier….Diagram mengandungelemen admitans magnetisasi yang ditempatkan pada terminal masukan. Transformatorideal menunjukkan rasio lilitan tanpa beban antara belitan yang berbeda yang dihubungkanpada jaringan linier dari impedans yang untuk suatu transformator n-belitan mengandung

2)1( −nn elemen bebas.

Gambar 25 Diagram ekivalen fase-tunggal dari transformator multi-belitan

Diagram ekivalen ini bersesuaian dengan suatu set persamaan jatuh tegangan linier. Elemenimpedans individu secara prinsip dapat dievaluasi misalnya, dari set pengukuran bebasimpedans hubung-pendek untuk semua kombinasi dua-belitan

Pada transformator tiga-belitan, rangkaian impedans seri mempunyai tiga elemen. Dari teorirangkaian listrik diketahui bahwa bagaimana konfigurasi segitiga dari ketiga elemendemikian selalu dapat diubah kedalam konfigurasi bintang atau T dan sebaliknya.Konfigurasi T sesuai untuk analisis sistem misalnya aliran daya reaktif melalui transformatortiga-belitan. Ketiga elemen T yang dievaluasi dari parameter kombinasi dua-belitanditunjukkan pada Gambar 26.

Gambar 26 Impedans transformator tiga-belitan

Elemen bintang adalah kombinasi aljabar. dari besaran fisik. Mungkin dan tidak mustahilbahwa satu elemen dapat keluar dengan reaktans negatif. Hal ini adalah kasus khas untuksuatu elemen yang berhubungan dengan belitan yang secara fisik ditempatkan antara duaelemen yang lainnya.

Pemisahan resistans kedalam elemen bintang menunjukkan bahwa rugi-rugi beban yang

diukur untuk kombinasi dua-belitan berbeda dialokasikan ke belitan individu. Prosedur inisecara konvensional dapat diterima, tetapi mempunyai ketelitian yang meragukan untuktransformator besar yang rugi-rugi arus pusarnya dalam belitan dan rugi-rugi fluksi sesar



SNI IEC 60076-8:2009

48 dari 76

pada bagian lain yang penting. Komponen rugi ini tidak memberikan komponennya sendiriyang baik pada kombinasi linier sesuai dengan prosedur sederhana yang ditunjukkan disini.

7.7 Alokasi rugi-rugi beban untuk belitan individu pada transformator tiga-belitan

7.7.1 Kasus umum

Subayat sebelumnya menjelaskan bagaimana impedans seri pada transformator tiga-belitanyang diukur sebagai kombinasi dua-belitan dan kemudian dialokasikan pada setiap tigabelitan terpisah dengan transformasi linier untuk membentuk konfigurasi bintang.Pengukurani harus diulangi karena ini hanya suatu permainan matematik; secara fisik haltersebut tidak ada karena impedans seri dari suatu belitan individu hanya berada antarbelitan.

Prosedur yang bersesuaian diterapkan pada rugi beban dari transformator tiga-belitan untukkombinasi pembebanan spesifik. Dalam konteks ini mengacu pada belitan sebagai H

(tegangan-tinggi), X (tegangan menengah), T (tegangan rendah tersier). Gambar rugi bebanditentukan bersama-sama dengan impedans seri untuk ketiga kemungkinan kombinasi dua-belitan:

Pengukuran ini dapat dilakukan dengan arus pada belitan yang bersesuaian dengan nilaidaya acuan yang berbeda, sebab belitan tersier biasanya mempunyai nilai daya pengenalyang ditentukan lebih rendah. Untuk transformasi berikut lebih baik untuk melakukanpengukuran pada dasar yang umum dari daya acuan, S’, sebanding dengan kwadrat arus:

Arus acuan pada belitan masing-masing adalah

Alokasi rugi-rugi pada masing-masing belitan dilakukan dengan transformasi

Untuk kombinasi beban yang diberikan, dengan arus actual pada belitan sama dengan I H , I X ,I T , rugi yang dihasilkan untuk setiap belitan kembali sebanding dengan kwadrat arus (daya)dari Gambar acuan di atas. Rugi beban yang dihasilkan P K untuk semua transformatoradalah jumlah dari nilai rugi yang dialokasikan pada ketiga belitan-tunggal ini:

Dalam hal daya nyata pada belitan formula dibaca



SNI IEC 60076-8:2009

49 dari 76

Perhatikan bahwa daya dalam rumus di atas diinterpretasikan dalam persyaratan arus actualdan bersesuaian dengan tegangan tanpa beban untuk belitan dengan beban menuju keluar,bukan tegangan aktual pada terminal, terkait dengan jatuh tegangan pada transformator.

Algoritma untuk perhitungan dari kombinasi rugi tiga-belitan berlaku untuk transformatorfase-tunggal dan fase-tiga, dan tidak hanya untuk transformator belitan terpisah tetapi jugatransformator tiga-belitan yang kedua belitannya terhubung-oto.

7.7.2 Kasus dari transformator terhubung-oto

Alokasi rugi-rugi beban untuk belitan fisik individu, dalam rangka memperkirakan kenaikansuhu belitan individu pada kombinasi beban spesifik, lebih rumit untuk transformatorterhubung-oto. Kerumitan ini karena fisik dari belitan pasangan terhubung-oto tidak identikdengan belitan dalam pengertian standar. Kita harus mempelajari belitan seri S dan belitan Cyang umum, yang secara`fisik merupakan bagian terpisah dari sepasang belitan terhubung-oto sebagai pengganti tegangan-tinggi dan belitan tegangan menengah.

Definisi faktor reduksi dari hubungan-oto dinamakan α (lihat subayat 3.1 dan subayat 3.2):

Ini adalah rasio antara daya nyata sebenarnya dari belitan fisik S atau C , dan daya mengalirkeluar antara belitan formal H dan X.

Pertimbangkan kasus dua-belitan bila daya acuan S’ diubah antara belitan H dan X.

Belitan seri mempunyai tegangan U H - U X = α

U H , sedangkan arusnya adalah

'

H I .Tegangan lintas terminal belitan bersama adalah U X dan arus acuannya adalah

Daya acuan ekivalen untuk belitan yang secara fisik terhubung-oto adalah bukan S’, tetapiα S’ .

Ketiga kombinasi rugi dua-belitan, semuanya mengacu pada seluruh daya yang mengalirkeluar S’ yang ditunjukkan pada Gambar 27. Arus aktual pada belitan C berbeda pada ketigakasus tersebut.



SNI IEC 60076-8:2009

50 dari 76

Gambar 27 Ketiga kombinasi pengujian dua-belitan dengan acuan melalui daya S’

Jelas dari persamaan di atas bahwa rugi-rugi dua-belitan dapat dialokasikan pada belitan

masing-masing dengan hubungan

Invers dari set persamaan ini adalah

Rugi beban untuk setiap belitan selama kasus pembebanan spesifik, bercirikan dengan arusI H , I X , I T kemudian ditulis



SNI IEC 60076-8:2009

51 dari 76

Dalam rangka untuk menilai rugi pada belitan bersama, diperlukan menghitung arus padabelitan itu:

IX dan IH biasanya tidak sefase selama kasus pembebanan tiga-fase dengan bebanindependen pada belitan tersier.

Tetapi kasus pembebanan secara konvensional diuraikan dalam nilai-nilai daya nyata padaterminal belitan H, X dan T. Pernyataan berikut digunakan:

Tetapi disini kita memerlukan pernyataan untuk S C dalam kasus umum. Pada persamaan

berikut, nilai arus dan daya adalah vektorial, sementara jumlah lilitan atau tegangan tanpa-beban ekivalen adalah skalar yang konstan.

Jumlah daya nol

Menggunakan tegangan tanpa-beban ekivalen:

Terdapat juga keseimbangan lilitan-amper

Tetapi jumlah lilitan sebanding dengan pengenal masing-masing, atau tegangan sadapan.

Maka:

Gambar 28 Diagram fasor untuk daya pada terminal masing-masing dan padabelitan fisik .

Menggunakan teori cosinus untuk segitiga:



SNI IEC 60076-8:2009

52 dari 76

Eliminasi fungsi sudut antara persamaan-persamaan:

Hubungan ini hanya mengandung nilai daya mutlak. Hubungan fase adalah tercakup dalampernyataan kesimpulan.

Maka rugi yang dialokasikan pada belitan C, akhirnya

7.8 Contoh perhitungan jatuh tegangan dan rugi beban untuk transformator tiga-belitan

Contoh ini dimaksudkan untuk menunjukkan langkah demi langkah, bagaimana perhitungandemikian dapat dilakukan dengan cara yang sederhana melalui pendekatan yang sesuai.

Selidiki kasus pembebanan untuk transformator belitan terpisah tiga-belitan, yangmempunyai nilai pengenal daya berikut untuk tiga belitan:

- belitan primer (I) 80 MVA;- Belitan sekunder (II) 80 MVA;- Belitan tersier (III) 15 MVA.

Transformator ini dibebani sebagai berikut.

Tegangan input pada belitan primer diasumsikan sama dengan tegangan pengenal belitanitu. Belitan sekunder memberikan 75 MVA pada faktor daya induktif 0,8. Belitan tersierdibebani dengan gugus kapasitor tetap, yang bernilai pengenal 15 MVA pada tegangansama dengan tegangan pengenal belitan tersier.

Perlu untuk menghitung jatuh tegangan yang melalui transformator untuk mendapatkantegangan keluaran pada terminal (II) dan (III). Tetapi sebagaimana masalah yang

dirumuskan, arus beban tidak diberikan, maka arus itu harus dihitung.

Beban pada belitan sekunder ditentukan tanpa acuan terhadap tegangan pelayanan aktual.Maka arus beban dan konsekwensinya tegangan jatuh harus diasumsikan berbandingterbalik dengan tegangan terminal.

Beban tersier pada sisi lain diasumsikan sebagai gugus kapasitor dari impedans tetap. Untukbeban ini, arus naik sebanding dengan tegangan terminal dan daya reaktif yang dibangkitkanoleh gugus naik dengan kwadrat tegangan.

Laporan pengujian transformator berisi nilai-nilai berikut, persentase impedans hubungpendek dua-belitan, semua mengacu pada 80 MVA, dan bersesuaian dengan rugi beban

yang mengacu pada nilai pengenal yang berbeda. Tabel 2 juga memperlihatkan nilai-nilairugi ini yang dinyatakan sebagai persentase pada dasar yang umum pada 80 MVA.



SNI IEC 60076-8:2009

53 dari 76

Tabel 2 Data untuk perhitungan

KombinasiImpedans

%Rugi beban/

acuan

Rugi beban/80 MVA

%(I) dan (II) 11,0 300 kW/80 MVA 0,375(I) dan (III) 13,2 20 kW /15 MVA 0,711(II) dan (III) 27,3 25 kW / 15 MVA 0,889

Parameter dua-belitan dikonversikan ke konfigurasi bintang ekivalen. Nilai untuk impedanshubung-pendek total dan untuk rugi resistans, dijelaskan terpisah pada Gambar 29.

Tetapi jelas bahwa nilai impedans total hubung-pendek ini adalah pernyataan matematikmurni dari transformator sebagai suatu kotak hitam. Nilai impedans itu mencerminkanperilaku transformatori yang dapat diukur pada terminalnya, tetapi model tersebut bukanGambaran fisik dari unit dalam hal belitan yang berbeda, dst. Titik temu T adalah maya.Salah satu dari elemen reaktans keluarnya negatif (yang sebenarnya menunjukkan bahwabelitan yang terhubung ke terminal (I) ditempatkan antara dua terminal lainnya padatransformator.

Gambar 29 Impedans hubung-pendek bintang ekivalen dan komponen rugi bebanbintang-ekivalen

Pada berikut ini suatu metoda dengan pendekatan yang berurutan akan digunakan. Metodaini menunjukkan perhitungan dengan tangan dan mengGambarkan parameter yang berbedayang relatif penting.

Pendekatan pertama: Asumsikan tegangan pengenal pada terminal keluaran dan hitung jatuh tegangan dan yang menghasilkan daya masukan pada transformator.

Pendekatan kedua: Perbaiki tegangan keluaran dengan pendekatan pertama nilai tegangan jatuh dan modifikasi parameter beban agar sesuai (arus pembebanan tercakup, tergantungpada tegangan aktual). Dapatkan nilai daya beban yang dikoreksi dan nilai jatuh tegangan).

Untuk perhitungan dengan pendekatan ini, impedans hubung-pendek akan dianggapsebagai reaktif utama yaitu Z = X . Rugi-rugi tidak diperhatikan dalam perbandingan dengandaya beban aktif.

Untuk setiap cabang rangkaian impedans bintang-ekivalen, hubungan berikut digunakan.

Nilai per unit ditunjukkan dalam kurung:



SNI IEC 60076-8:2009

54 dari 76

Jelas bahwa persamaan ini daya beban reaktif Q adalah positif untuk pembebanan reaktif(cabang II), dan negatif untuk pembebanan kapasitif (cabang III). Reaktans hubung-pendekper unit x adalah negatif untuk cabang I dan posistif untuk cabang II dan III, lihat Gambar 29.

Pendekatan pertama

Cabang (II)Daya nyata 75 MVA = 0,9375 per unitBeban aktif 0,8 x 75 = 60 MWBeban reaktif 0,6 x 75 = 45 MVAr

Arus per unit 0,9375Jatuh tegangan 0,6 x 0,1255 x 0,9375 = 0,071 per unitKonsumsi reaktif 0,1255 x (0,9375)2 = 0,11 per unit

= 0,11 x 80 = 8,8 MVAr

Cabang (III)Daya nyata 15 MVAr (kapasitif) = - 0,1875 per unitArus per unit - 0,1875Tegangan jatuh 0,1475 x – 0,1875 = -0,028 per unitKonsumsi reaktif 0,1475 x (-0,1875)2 = 0,005 per unit

= 0,005 x 80 = 0,4 MVAr

Titik T, aliran daya kombinasiKe cabang (II) 60 MW dan (45 + 8,8) MVAr

Ke cabang (III) (-15 + 0,4) MVAr

Jumlah, dari (I) 60 MW dan 39,2 MVAr ekivalen dengan 71,7 MVAArus per unit cabang (I) 0,806

Cabang (I)

SinФ

39,2/71,7 = 0,547Jatuh tegangan 0,547 x (-0,155) x 0,0896 = (-0,008) per unitKonsumsi reaktif -0,0155 x (0,896)2 x 80 = - 1MVAr

Tegangan yang dihasilkanTitik T 1,000 + 0,008 = 1,008 per unitTerminal (II) 1,008 – 0,071 = 0,937 per unitTerminal (III) 1,008 + 0,028 = 1,036 per unit

Pendekatan kedua

Tegangan terminal sesuai dengan pendekatan pertama diperkenalkan sebagai penggantitegangan pengenal (1,000 per unit):



SNI IEC 60076-8:2009

55 dari 76

Cabang (II)[i ] = 0,9375/0,937 = 1,001

Konsumsi daya reaktif dan jatuh tegangan hitung berubah menjadi

konsumsi reaktif 0,1255 x (1,001)

2

x 80 = 10,1 MVA; jatuh tegangan, cabang (II) 0,6 x 0,1255 x 1,001 = 0,075 per unit.

Tegangan tersier naik, bila gugus kapasitor dihubungkan (jatuh tegangan negatif). Gugusmempunyai impedans tetap. Arus beban naik sebanding dengan tegangan, dan daya reaktifyang dibangkitkan naik dengan kwadrat tegangan. Nilai yang baru menjadi sebagai berikut:

Cabang (III)Arus per unit -0,1875 x 1,036 = -0,194Pembebanan kapasitor (1,036)2 x 15 = 16,1 MVAr

Konsumsi reaktif 0,1475 x (-0,194)2 x 80 = 0,4 MVAr

Jatuh tegangan 0,1475 x -0,94 = -0,029 per unit

Titik T, aliran daya kombinasiJumlah daya reaktif 45 + 10,1 – 16,1 + 0,4 = 39,4 MVAr

Jumlah dari (I) 60 MW dan 39,4 MVAr = 71,8 MVAArus di cabang (I) per unit 0,897

Cabang (I)Sin Ф 39,4/71,8 = 0,549Jatuh tegangan 0,547 x (-0,0155) x 0,896 = -0,008 per unit.Konsumsi reaktif -0,0155 x (0,897)2 x 80 = -1 MVAr

Estimasi kedua dari tegangan menjadi

- terminal (II) 1,008 – 0,075 = 0,933 per unit;- terminal (III) 1,008 + 0,029 = 1,037 per unit.

Jika iterasi lain akan dilakukan, perubahan sebaiknya hanya dari orde 0,001. Tetapi padatingkat ketelitian numerik, pendekatan dalam model dasar dari transformator dan dalamprosedur perhitungan sebaiknya tidak lagi diabaikan.

Untuk perbandingan, perhitungan komputer dengan perangkat lunak standar (bilangankompleks aljabar) telah diberikan

U(II) = 0,93 per unit; U(III) = 1,04 per unit.

Rugi beban kombinasi, menggunakan estimasi arus cabang perhitungan tangan:- Cabang (I) 0,099 x (0,897)2 = 0,079 %;- Cabang (II) 0,277 x (1,001)2 = 0,277 %;- Cabang (III) 0,613 x (0,195)2 = 0,023 %Jumlahnya adalah 0,379 % = 303 kW, bulatkan 300 kW.

7.9 Contoh perhitungan rugi beban kombinasi dan alokasi rugi-rugi pada belitanindividu dalam transformator tiga-belitan terhubung-oto

Transformator dispesifikasikan sebagai 350/350/120 MVA YNoto d ONAF. Teganganpengenal 380 kV, dengan pengaturan/132/33 kV.

Pada pendinginan ONAN (kipas tidak berputar), uji bahang (heat run test) ditentukan dengan50 % daya pengenal pada semua terminal: 175/175/60 MVA, dan dengan belitan sadapan380 kV dihubungkan pada sadapan minimum, 330 kV. Berapa nilai rugi beban kombinasi



SNI IEC 60076-8:2009

56 dari 76

yang diterapkan untuk uji bahang dan berapa alokasi rugi-rugi pada belitan individutransformator ?

Pengukuran dua-belitan telah memberikan hasil berikut, dihitung kembali pada suhu acuan:

H,X…..330/132 kV, 350 MVA, 1118 kWH,T…..330/33 kV, 120 MVA, 255 kW (350 MVA 2169 kW)X,T 330/33 kV,…..120 MVA, 233 kW (350 MVA 1982 kW)

Pada kolom terakhir di atas, kedua hasil uji yang mencakup belitan tersier juga telah dihitungkembali terhadap (tidak realistis) nilai daya acuan bersama S’ = 350 MVA.

Faktor hubungan-oto, α adalah (330 – 332)/330 = 0,600

Sesuai dengan persamaan (74), nilai rugi acuan yang dialokasikan untuk tiga belitan fisikmenjadi

'

SP = 2

1

(1,4 x 1118 + 0,6 x 2169 – 0,6 x 1982) = 838,7 kW

'

C P =2

1(0,6 x 1118 – 0,6 x 2169 + 0,6 x 1982) = 279,3 kW

'

T P =

2,1

1(-1118 + 2169 + 0,2 x 1982) = 1206,2 kW

Nilai daya yang diterapkan untuk belitan C, belitan bersama dinyatakan sebagai

Rasio

22

' ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

SSC

α menjadi, numerik ( ) 2827,0

3506,01756,01756,0604,0 22

222

=+−

x x x

Rugi-rugi yang dialokasikan pada ketiga belitan fisik, dan rugi beban ketiga belitan kombinasimenjadi:

Perbandingan

Perhitungan langsung rugi beban ketiga belitan kombinasi sesuai dengan persamaan (70)

memberikan

Rugi kombinasi

0,25 x 622,5 + 0,25 x 465,5 + 0,0294 x 1516,5 = 163,1 +116,4 + 44,6 = 324,1 kW

Yaitu totalnya sama tetapi tanpa pembagian realistik antara belitan fisik (seri, bersama,tersier).



SNI IEC 60076-8:2009

57 dari 76

8 Spesifikasi besaran pengenal dan besaran sadapan

8.1 Pendahuluan

Subayat ini menjelaskan hubungan antara kondisi pelayanan untuk transformator danparameter yang ditentukan dan dijamin yang disebut besaran pengenal (atau besaransadapan): daya pengenal, tegangan pengenal, arus pengenal. Untuk definisi, lihat SNI 04-6954.1-2003.

Secara prinsip, besaran pengenal (mengacu pada sadapan utama transformator) danbesaran sadapan (parameter analog untuk sadapan lainnya) adalah acuan untuk jaminandan pengujian mengenai daya nyata, tegangan dan arus. Besaran itu jangan dirancukandengan daya mengalir keluar dalam pelayanan dan nilai yang bersesuaian dari tegangandan arus.

Sebaliknya besaran ini adalah prosedur logik yang relatif rumit untuk menentukan dengan

cara yang benar, nilai numerik untuk besaran pengenal dan sadapan pengenal yang cukuptetapi tidak perlu tinggi, dari persyaratan satu set kasus pembebanan dalam pelayananaktual. Perhatikan bahwa ada sejumlah bidang kombinasi variable pelayanan, sementarabesaran spesifik hanya mewakili satu set data acuan yang dipilih. Tetapi set ini harus tidakmeliputi julat kondisi pelayanan yang diperbolehkan.

Prosedur sistimatis yang dianjurkan untuk analisa ini diuraikan dibawah dan diGambarkandengan contoh praktis.

8.2 Spesifikasi nilai pengenal dan sadapan, efek lebar dari julat sadapan yangdistandarisir

Standarisasi ini tidak dimaksudkan untuk merekomendasikan analisis lengkap dari setiapkasus spesifik bila transformator dengan sadapan akan dispesifikasikan dan dibeli. Ini akanbertentangan dengan prinsip standardisasi yang benar. Dalam standar nasional, biasamenyediakan tabel nilai pengenal yang direkomendasikan. Tabel ini akan membuat daftarseri nilai-nilai daya pengenal yang lebih disukai, biasanya dengan langkah 1 : 1,25 atau lebihbesar (lihat subayat 4.3 SNI 04-6954.1-2003), dikombinasikan dengan tegangan pengenaldan julat sadapan yang disesuaikan dengan tingkat tegangan pelayanan biasa untuk tingkattegangan sistem yang berbeda dalam pemakaian.

Tujuan standardisasi demikian adalah antara lain untuk memudahkan relokasi transformatorketempat lain, terutama bila beroperasi paralel dengan unit lain yang diperlukan. Masalahyang berhubungan dengan operasi paralel transformator dibahas secara terpisah pada Ayat6.

Sistem transmisi dan distribusi yang dikelola dengan baik didesain dan dioperasikan dengancara demikian sehingga variasi tegangan pelayanan aktual antara pembebanan ringan danberat adalah sangat kecil. Variasi ini dicapai dengan struktur yang cocok dari tingkattegangan sistem yang lebih tinggi dan lebih rendah dan dengan manajemen aliran dayareaktif yang benar. Oleh karena itu julat sadapan yang diperlukan untuk kendali rasio padapelayanan normal umumnya relatif terbatas.

Tetapi juga perlu hati-hati memperhatikan kondisi abnormal, bila komponen sistem tertentu(saluran, transformator) tidak tersedia. Dalam keadaan darurat demikian, atau pelayanan

cadangan mungkin diperlukan julat yang lebih lebar dari variasi rasio tegangantransformator.



SNI IEC 60076-8:2009

58 dari 76

Mungkin juga bahwa bagian yang berbeda dari sistem atau sistem yang berdekatan dengantegangan sistem standar yang sama, biasanya dioperasikan pada tingkat teganganpelayanan yang sedikit berbeda. Agar mungkin melakukan pertukaran transformator,memerlukan julat sadapan yang lebih lebar.

Tetapi julat sadapan yang lebar pada suatu transformator tidak hanya mengGambarkankenaikan biaya pembuatan dan kadang-kadang angka rugi yang lebih besar, tetapi jugasecara `cepat menaikkan kesulitan desain dan risiko kegagalan pelayanan, misalnya karenaosilasi tegangan transien lintas terminal belitan pengaturan. Hal ini menimbulkan persyarataninsulasi yang dinaikkan, dan kadang-kadang model pengubah-sadapan yang lebih mahal.

Menghadapi latar belakang pertimbangan yang bertentangan, merupakan bukti bahwa tidakada rekomendasi universal untuk lebar julat sadapan yang dapat diberikan pada standar ini.Misalnya yang megGambarkan metoda analisis adalah hanya mengGambarkan kasuspraktis dari lingkungan negara industri dan bukan rekomendasi umum.

8.3 Prosedur untuk penentuan besaran pengenal dan sadapan

8.3.1 Asumsi umum

Transformator mempunyai dua belitan utama. Salah satu dari belitan-belitanini mempunyai sadapan.

Perhatikan bahwa istilah ini mengacu pada suatu belitan sebagai rakitan dari semua lilitanyang terkait dengan salah satu tegangan transformator (lihat definisi 33.1 pada SNI 04-6954.1-2003). Maka suatu belitan dapat terdiri dari beberapa silinder atau cakram terpisah.Jika belitan bersadapan, ini berarti bahwa belitan tersebut dapat dihubung-kembali sehingga jumlah lilitan efektifnya dapat berubah.

Sadapan dalam konteks SNI 04-6954.1-2003 adalah suatu pemikiran abstrak, artinyamenyatakan hubungan dari belitan. Hubungan diidetifikasi dengan jumlah lilitan efektifspesifik dan tegangan sadapan spesifik. Tegangan sadapan mempunyai arti yang samauntuk suatu sadapan spesifik sebagai tegangan pengenal mempunyai sadapan utama.

Bagaimana belitan bersadapan didesain secara fisik adalah tidak penting untuk dibahassekarang. Desain itu mungkin bahwa bagian belitan bersadapan disusun terpisah secarafisik., mengacu ke belitan pengaturan dan dihubungkan dengan bagian belitan utama.Hubungan dapat permanen atau berubah dengan menggunakan pengubah-sadapan. Istilahseperti “linier”, “plus-minus”, “kasar-halus” mengacu pada alternatif susunan pengaturanyang berbeda.

Untuk diskusi ini, tidak menjadi masalah jika sebagai tambahan pada kedua belitan utamatransformator dilengkapi dengan belitan stabilisasi atau belitan bantu yang kecil dengan nilaipengenal daya yang tak berarti. Tetapi transformator multi-belitan yang benar dengan alirandaya simultan lintas dua atau lebih pasangan belitan berada diluar lingkup analisa.

Arah daya aktif mengalir antara dua belitan harus diketahui. Jika aliran dapat berbalik, keduakasus itu harus diambil terpisah.

Juga perlu diketahui, untuk yang kedua belitannya adalah belitan bersadapan sebelumanalisis dapat diselesaikan. Secara umum ini ditentukan oleh pertimbangan teknik dan

standar desain pabrikan dari pada oleh kondisi instalasi yang dimaksudkan (lihat jugasubayat 6.4).



SNI IEC 60076-8:2009

59 dari 76

Pertama analisis akan mempertimbangkan semua kasus pembebanan yang berbeda yangmenyatakan batas-batas dari variasi julat yang dikenal. Setiap kasus ditentukan dengan nilaidaya beban aktif dan reaktif atau daya nyata dan faktor daya. Terdapat juga julat nilaitegangan pelayanan, pada terminal kedua belitan, yang didalam julat itu akan

memungkinkan tuntasnya pembebanan ini.

Nilai tegangan sekunder pada semua kondisi pembebanan harus digantikan oleh tegangantanpa-beban ekivalen dengan menambahkan jatuh tegangan pada transformator. Untukprosedur ini yang diuraikan secara rinci pada subayat lain standar ini, perlu mengetahui ataumengasumsi, suatu nilai impedans hubung-pendek transformator.

Pada kasus yang paling sederhana, spesifikasi ditentukan oleh satu kasus beban rendahatau tanpa-beban dan satu kasus beban-tinggi.

Pada kasus yang lebih rumit, seperti transformator ukuran besar yang dibuat atas pesananyang dikenai jenis pembebanan yang berbeda, transformator itu direkomendasikan bahwa

pembahasan dilakukan dengan pabrikan tentang sepsifikasi transformator, berdasarkanpada kasus pembebanan yang diakui, sebelum nilai pengenal ditetapkan untuk spesifikasitender. Hal ini karena spesifikasi transformator yang ditetapkan secara dini dapat menguncisusunan belitan dengan suatu cara yang dapat menimbulkan kesulitan teknis yang tidakperlu atau desain yang tidak ekonomis.

8.3.2 Garis besar prosedur yang umum

- Untuk setiap kasus pembebanan,arus beban akan dihitung dari daya keluaran yangditentukan dan tegangan pelayanan sekunder. Nilai maksimum selama setiap kasuspembebanan dicatat.

- Jatuh tegangan dalam transformator pada kasus pembebanan tertentu pertama kalisudah diestimasi, sedemikian hingga tegangan pelayanan pada terminal keluarandapat dikonversi ke tegangan tanpa-beban yang terkait.

- Nilai minimum dan maksimum tegangan tanpa-beban ekivalen dicatat untuk keduasisi transformator, selama setiap kasus pembebanan (lihat Gambar 30 a).

- Nilai minimum dan maksimum rasio tegangan dihitung untuk setiap kasuspembebanan, dan rasio tegangan ini yang ekstrim dicatat. Rasio ini tidak perlumenjadi kombinasi diagonal dari tegangan ekstrim seluruhnya, karena teganganprimer dan sekunder tidak bervariasi pada arah yang berlawanan terhadap rentangsepenuhnya antara beban rendah dan beban besar (lihat Gambar 30 b).

- Penggunaan informasi rasio lilitan, arus masukan dari belitan primer dihitung. Nilaimaksimumnya dicatat.

Pada tahap ini, enam parameter yang diperlukan berikut sudah ditentukan. Parameteritu membentuk desain listrik dari transformator:

- tegangan primer maksimum;- tegangan sekunder maksimum;- rasio tegangan maksimum;- rasio tegangan minimum;

- arus primer maksimum;- arus sekunder maksimum.

Agar supaya berlanjut, sekarang perlu mengetahui belitan mana yang bersadapan.



SNI IEC 60076-8:2009

60 dari 76

- Tegangan pengenal dari belitan tak-bersadapan akan ditentukan oleh teganganmaksimum pada sisi transformator itu (lihat Gambar 30c).

- Julat tegangan sadapan pada sisi belitan bersadapan selanjutnya dapat ditentukan dari

tegangan yang berhubungan dan parameter rasio sesuai yang diperlihatkan secara rincinanti (lihat Gambar 30c dan 30d). Hal ini sering menimbulkan spesifikasi sadapan sesuaidengan prinsip variasi tegangan kombinasi (lihat subayat 5.2 dan subayat 5.3 SNI…/IEC60076-1 dan komentar selanjutnya dibawah ini).

- Nilai arus beban maksimum untuk belitan tak bersadapan pada prinsipnya akanbersama-sama dengan tegangan pengenalnya, menentukan daya pengenaltransaformator.

Jika tidak ada ketentuan lain, semua sadapan sebaiknya sadapan daya penuh (lihat subayat5.2 dan subayat 5.3 SNI 04-6954.1-2003). Agar supaya untuk menghindari dimensi-berlebihan dari transformator, bagaimanapun mungkin berguna untuk menyimpang terhadap

aturan utama ini. Maka menaikkan tegangan sadapan pada belitan bersadapan dapatmemotong kearah ujung julat sadapan plus (variasi tegangan kombinasi). Demikian jugakenaikan arus sadapan kearah ujung sadapan minus dipotong oleh penerapan sadapan arusmaksimum. Ini berarti bahwa nilai daya sadapan untuk sadapan ekstrim ini berkurangsebanding dengan nilai dalam julat tengah yang daya pengenal transformatornya penuh.

- Sadapan utama dipilih yang lebih disukai pada julat sadapan tengah. Maka tegangan danarus sadapan untuk belitan bersadapan pada sadapan ini akan merupakan besaranpengenalnya.

- Set parameter yang lengkap akhirnya dikumpulkan dalam tabel untuk spesifikasi.

Langkah berbeda ini akan dirinci sejalan dengan contoh praktis pada subayat berikut.

8.4 Rincian prosedur tahap demi tahap

Bersama-sama dengan uraian metoda dalam bentuk umum, ditunjukkan contoh praktis.

Contoh:Transformasi dari sistem 115 kV ke sistem 20 kV. Julat tegangan primer dari 107 kVsampai nilai maksimum sistem yang diperbolehkan, U m yaitu 123 kV. Tegangan sekunderyang diperlukan tanpa-beban adalah 20 kV, naik sampai tegangan tanpa-beban 22 kVuntuk mengkompensasi jatuh tegangan pada transformator pada arus beban penuh yangditentukan sebesar 1000 A. (Maka tegangan pelayanan sekunder aktual adalah 21 kV jika jatuh tegangan dalam transformator adalah 1 kV.)

Demi untuk penyederhanaan, diasumsikan dari awal bahwa belitan tegangan-tinggi adalahbelitan primer yang menerima daya aktif dari sistem. Belitan ini juga adalah belitanbersadapan. Belitan tegangan-rendah tidak bersadapan. Berikutnya, acuan dibuat pada“primer” dan “sekunder”, atau “bersadapan” dan “tak-bersadapan” bila hal itu penting.

Oleh karena itu seharusnya mudah untuk melakukan analisis berikut dengan prinsip yangsama, bahkan jika transformator merupakan transformator penaik tegangan atau jika belitantegangan-rendah adalah belitan bersadapan.

8.4.1 Perhitungan jatuh tegangan dan tegangan tanpa-beban ekivalen

(Ini tidak dirinci disini, tetapi hanya diacu untuk kelengkapan.)



SNI IEC 60076-8:2009

61 dari 76

Pembebanan pada sisi sekunder adalah (S, Ф) pada tegangan U 2 di terminal sekundertransformator. Arus beban yang terkait dihitung dengan mudah. Beban juga menyatakansuatu impedans sama dengan Z L :

Dengan S dalam MVA, U 2 dalam kV dan Z L dalam ohm. Rumus berlaku untuk beban fasetunggal dan fase-tiga. Impedans hubung-pendek dari transformator dapat diestimasi dari unityang ada dan .sama. Nilai nya tidak sangat kritis untuk maksud ini. Biasanya persentaseimpedans diestimasi. Nilai yang terkait dalam ohm diperoleh dengan mengalikan denganimpedans acuan dari ssisi sekunder transformator:

Perhitungan jatuh tegangan dan tegangan tanpa-beban yang terkait dijelaskan dalam Ayat 7dari pedoman ini.

8.4.2 Variasi julat rasio tegangan

Setiap kasus pembebanan juga mengandung pernyataan tegangan sisi primer dansekunder, yang diterapkan, atau julat tegangan yang padanya beban akan dialirkan.Tegangan sisi sekunder dikonversikan ke tegangan tanpa-beban ekivalen sesuai dengansubayat 8.4.1. Maka nilai rasio lilitan yang terkait dapat diperoleh. Rasio tertinggi danterendah dicatat. Tidak diperlukan U 1 maks / U 20 min, dan U 1min / U 20 maks, seperti yangditunjukkan Gambar 30b.

Rasio yang ekstrim menunjukkan lebar relatif dari julat sadapan yang diperlukan. Jika rasioekstrim tersebut luar biasai besar, disarankan diteliti kembali secara kritis asumsi awalmengenai kasus pembebanannya. Pada akhir prosedur, julat dapat dimodifikasi ke beberapanotasi standar yang ada.

Contoh (lanjutan)Kombinasi ekstrim tegangan dalam kasus ini adalahn maks = 123/20 = 6,15 dan n min = 107/22 = 4,864

Tidak ada indikasi pembatasan untuk kombinasi ekstrim.

8.4.3 Tegangan pengenal dari belitan tak-bersadapan

Diasumsikan bahwa belitan primer tegangan-tinggi menjadi belitan bersadapan, dan belitansekunder tegangan-rendah adalah belitan tak-bersadapan. Tanpa memperhatikan apakah iniditerapkan atau tidak, prosedur berikut secara prinsip sekarang dapat dilakukan.

Tegangan pengenal belitan tak-bersadapan, U 2r , secara prinsip akan merupakan tegangantertinggi yang dikenali untuk setiap kondisi pada belitan itu (tegangan terapan jika belitanprimer, tegangan induksi ekivalen jika belitannya sekunder) (lihat Gambar 30c).

SNI 04-6954.1-2003 menyatakan bahwa transformator harus mampu melayani kontinu tanpakerusakan dengan tegangan-lebih 5%. Tegangan lebih ini tidak berarti digunakan secarasistimatis dalam pelayanan normal. Tegangan-lebih sebaiknya disediakan untuk kasuspelayanan yang relatif jarang pada periode waktu yang terbatas, misalnya pelayanan darurat



SNI IEC 60076-8:2009

62 dari 76

atau pembebanan puncak ekstrim. Jika kasus beban-tinggi digunakan dalam analisis sifatini, mungkin sesuai dengan membulatkan nilai tegangan pengenal kebawah dalam julattoleransi ini.

Contoh (lanjutan)Dalam contoh kita, tegangan sekunder pengenal (belitan tak bersadapan) adalah 22 kV.

Gambar 30a Gambar 30b

Gambar 30c Gambar 30d

Gambar 30 Penentuan julat sadapan

CATATAN Julat tegangan pelayananpada kedua sisi (skala berbeda)

CATATAN – Rasio ekstrim: kasus beban-tinggi daruratmengkombinasi tegangan primer minimum dengantegangan sekunder maksimum (tanpa-beban ekivalen).Ini adalah rasio minimum. Kombinasi U1 maks denganU20 min mungkin tidak realistis. Maka rasio maksimummalahan dinyatakan sebagai U1maks /U3, atau sebagaiU4 /U2 min.(U3 dan U4 tidak mempunyai arti khusus).

CATATAN U20 maks akan berteganganpengenal U2 , karena belitan sekundertak-bersadapan. Dengan variasi teganganfluksi konstan, julat tegangan sadapanpada sisi primer akan ditentukan olehrasio ekstrim, dikalikan dengantegangansekunder pengenal. Tegangan primerpengenal (sdapan utama) dipilih di tengah.

CATATAN Tegangan sadapan tertinggi U5, sesuaiGambar 30c adalah tidak realistik, mungkin bahkandiatas tegangan tertinggi untuk perlengkapan, Um dapatditerapkan pada sistem sisi primer. Julat sisi primertegangan sadapan karena itu terpotong pada U1maks

dari Gambar 30a. Sadapan plus tertinggi malahanmengkombinasi dengan nilai yang dikurangi dari U20

(U6 seperti diindikasikan dalam Gambar 30d). Iniadalah prinsip variasi tegangan kombinasi (CbVV) (lihat juga Gambar 31)



SNI IEC 60076-8:2009

63 dari 76

8.4.4 Julat tegangan sadapan untuk belitan bersadapan

Tegangan sadapan terendah yang diperlukan akan menjadi U 1 min = n min x U 2r (lihat Gambar30c).

Tegangan sadapan tertinggi yang mungkin U 1 maks = n maks x U 2r.

Ini adalah kasus jika prinsip variasi tegangan fluksi konstan (CFVV) diikuti, tetapi tidak begitudiperlukan. Contoh pada Gambar 30c menunjukkan kasus bahwa CFVV akan mendahuluitegangan sadapan maksimum yang sangat tidak realistis. Bahkan mungkin lebih tinggi daripada tegangan tertinggi untuk perlengkapan U m yang diterapkan untuk sistem. (Secarateknik, tidak akan ada pembatasan dalam hal kejenuhan inti tetapi dari sudut pandangkoordinasi insulasi tegangan lebih tidak diperbolehkan pada sistem). Rasio maksimum tidakdapat dikombinasikan dengan tegangan pengenal penuh pada belitan yang tak-bersadapan.Sadapan plus tertinggi hanya dapat digunakan dengan tegangan sekunder.yang berkurangKonsekwensinya tegangan sadapan tegangan sekunder jelas lebih rendah dari pada

tegangan pengenal pada sadapan plus ekstrim, sedangkan tegangan sadapan primerdipertahankan konstan pada tingkat tegangan yang diterapkan maksimum (lihat Gambar30d). Ini berarti bahwa transformator ditentukan sesuai dengan prinsip variasi tegangankombinasi (CbVV) (lihat subayat 5.2 SNI 04-6954.1-2003). Titik perpindahan (lihat Gambar31) disebut “sadapan tegangan maksimum”. Sadapan diluar titik itu mempunyai dayasadapan kurang.

Tegangan belitan bersadapan maksimum terpotong dapat dinyatakan dengan rasiotegangan n u dalam hubungannya dengan tegangan pengenal belitan tak-bersadapan:

Tegangan sadapan

Sadapan minus Sadapan plus

Gambar 31 Variasi tegangan kombinasi CbVV)

Contoh (lanjutan)

Tegangan sadapan belitan primer terendah adalah 4,864 x 22 = 107 kV.Tegangan sadapan tertinggi menjadi 6,150 x 22 = 135,3 kV.Tetapi ini tidak diperbolehkan; kita harus memasukkan sadapan tegangan maksimumpada 123 kV.

CATATAN Tetapi dalam kasus tanpa-beban, tegangan yang tergantung pada julat sadapanyang lebih tinggi dari pada 123 kV diijinkan.

Rasio yang bersesuaian n u adalah 113/22 = 5,591.

Pada tahap ini memungkinkan untuk menetapkan tegangan pengenal belitan primerditengah julat rasio dari 4,864 sampai 6,150, misalnya 5,507. maka 5,507 x 22 = 121,15kV.



SNI IEC 60076-8:2009

64 dari 76

8.4.5 Arus pengenal dan daya pengenal

Sebelum melanjutkan, sebaiknya dicatat bahwa arus pengenal dan daya pengenalditentukan sebagai nilai yang kontinu. Nilai yang kontinu daya pengenal digunakan sebagai

acuan umum untuk impedans dan rugi-rugi (lihat subayat 4.1 dan 4.2 SNI 04-6954.1-2003).Nilai yang kontinu daya pengenal juga terkait dengan pembatasan kenaikan suhu dalamkeadaan ajek. Pembebanan aktual pada sisi lain biasanya variabel sepanjang hari dansepanjang tahun. Pembebanan sementara diluar daya pengenal adalah memungkinkan dandapat mempengaruhi julat tegangan yang disyaratkan transformator.

Masalah bagaimana mengkonversi beban variabel-waktu terhadap beban kontinu ekivalendijelaskan dalam IEC 60354 untuk transformator terendam minyak dan dalam IEC 60905untuk transformator jenis-kering.

Daya beban kontinu yang disyaratkan menyatakan nilai spesifik arus beban. Nilai ini lebihtinggi bila tegangan pelayanan rendah dan transformator sebaiknya berdimensi yang sesuai.

Nilai tertinggi yang terjadi pada belitan yang tak-bersadapan untuk setiap kasuspembebanan adalah arus pengenal dari belitan ini. (Dalam contoh, adalah belitan sekundertegangan-rendah).

Arus pengenal ini bersama-sama dengan tegangan pengenal, menentukan nilai dayapengenal, S r . Nilai yang dihitung akan dibulatkan pada tahap ini.

Contoh (lanjutan)

Arus beban sekunder sejak awal ditentukan yaitu 1 000 A, tanpa memperhatikantegangan pelayanan keluaran transformator. Arus beban ini langsung menjadi aruspengenal dari belitan sekunder (tak-bersadapan).

Arus pengenal belitan bersadapan primer dihitung dengan rasio pada sadapan utama:1 000 / 5,507 = 181,6 A.Tetapi arus ini bukan besarnya arus untuk belitan primer. Arus sadapan tertinggi terjadipada tegangan sadapan minimum, dalam kombinasi dari 107/22kV:rasi o 4,864.Maka I 1 maks = 1 000/4,864 = 205,6 A.

8.4.6 Sadapan arus maksimum opsional, sadapan daya kurang

Pada prinsipnya, daya pengenal akan diterapkan paling sedikit mencakup bagian julatsadapan yang diperhatikan. Pada belitan bersadapan, ini berarti bahwa arus sadapanberubah terbalik dengan tegangan sadapan. Jika sadapan diarahkan ke ujung tegangan-rendah dari julat sadapan, kadang-kadang ini akan menimbulkan nilai arus sadapan yangagak tinggi, yang menyebabkan ukuran lebih seluruh belitan yang tidak dikehendaki. Makadapat diputuskan untuk memotong variasi pada titik tertentu, disebut sadapan arusmaksimum. Dari sana, nilai arus sadapan dipertahankan konstan pada belitan sadapan dannilai yang berkaitan untuk belitan tak- bersadapan akan berangsur-angsur berkurang. Makasadapan ini mempunyai daya sadapan kurang (lihat Gambar 32).

Rasio tegangan sadapan pada ttik ini adalah n i :

Sadapan di atas sadapan tegangan maksimum yang kerapatan fluksinya berkurang dalam

pelayanan juga mengurangi sadapan daya.



SNI IEC 60076-8:2009

65 dari 76

Contoh (lanjutan)

Transformator ini ditentukan sesuai dengan pisnsip variasi tegangan kombinasi. Sadapanplus tertinggi mempunyai tegangan sadapan primer terpotong pada 123 kV, dan oleh

karena itu tegangan sadapan sekunder akan turun untuk sadapan diatas titikperpindahan. Sadapan ini akan menjadi sadapan daya kurang, karena arus sadapanbelitan bertahan konstan pada 1 000 A.Pilihan menggunakan sadapan arus maksimum pada julat sadapan minus (membatasiarus sadapan dari belitan primer) tidak digunakan pada contoh ini.

Faktor sadapan

CATATAN1 Subskrip A mengacu belitan bersadapan. Subskrip B mengacu belitan tak-bersadapan.

2 Titik perpindahan dari CFVV (fluksi konstan) ke VFVV (fluksi variable) diperlihatkan pada julat sadapan plus. Menyatakan sadapan tegangan maksimum U A konstan, tidak naik, untuksadapan diatas titik perpindahan.

3 Tambahan, titik perubahan pilihan pada sadapan arus maksimum ditunjukkan pada julatsadapan minus (I A konstan, tidak naik, untuk sadapan dibawah sadapan arus maksimum).

Gambar 32 Gambaran variasi tegangan kombinasi (CbVV) dengan sadapan arusmaksimum (pada julat minus)

8.4.7 Melengkapi tabel besaran sadapan, pemilihan sadapan utama

Pada tahap ini, rasio tegangan maksimum dan minimum telah diperoleh. Diantara ini ada

dua rasio, yang ditempatkannya titik perpindahan tegangan sadapan dan arus sadapan padabelitan bersadapan. Diterapkan daya pengenal pada seluruh julat diantara titik-titikperpindahan Diluar julat ini, daya sadapan menurun berangsur-angsur kearah keduaujungnya.



SNI IEC 60076-8:2009

66 dari 76

Sadapan utama ditempatkan ditengah-tengah julat sadapan daya penuh, dan lebih disukaipada titik-tengah julat sadapan seluruhnya.

Tegangan sadapan dan arus sadapan dari belitan bersadapan pada sadapan utama dengan

cara demikian dinaikkan ke besaran pengenal untuk belitan bersadapan.

Contoh (lanjutan)Spesifikasi sadapan utama dari belitan primer ditengah julat sadapan lengkap sudahdibuat pada rasio 5,507:121,15.kV.Rangka tabel sadapan sekarang sudah lengkap. Tabel itu tetap diatur dan dilengkapiuntuk mencocokannya dengan angka yang standar dari langkah yang tersedia padapengubah-sadapan untuk beberapa set standar dari persentase sadapan.

Ringkasan tegangan dan arus pada transformator yang diatur CbVV ditunjukkan padatabel 4.

Tabel 4 Variasi tegangan kombinasi: besaran sadapan

Sadapan RasioTegangansadapan

Arus sadapan

Plus n maks

.

..n u

U 1maks <U 2r

. .. .

U 1maks U 2r

<I 1r I 2r

. .

. .

I 1r I 2r

Utama n r U 1r U 2r I 1r I 2r

Minus

N i..

n min

<U 1r U 2r

. .

. .

U 1min U 2r

I 1maks I 2r

. .

. .

I 1maks I 2r

Contoh (lanjutan)Untuk transformator dalam contoh, hasil nilai pembulatan cocok untuk ordepermintaan penawaran yaitu:- Daya: 38 MVA- Rasio tegangan: 121± 8 x 1,5 %/22 kV- Pengaturani: CbVV;tegangan maksimum 123 kV

Parameter dari transformator aktual yang telah dipertimbangkan pada subayat ini dapatdisusun kedalam tabel sebagaimana diperlihatkan pada tabel 5. Tabel ini juga menunjukkankemungkinan hasil akhir sehingga transformator dapat ditentukan, yaitu perubahan yang

dapat diabaikan pada tegangan sadapan utama dan penggunaan 16 langkah, 17 posisipengubah sadapan.

Tabel 5 Parameter transformator

TegangankV

ArusA

DayaRasio/faktorSadapan %

HV LV HV LV (MVA)

Catatan

6,150/111,5 123 20 162,6 1 000 34,6

5,591/101,5 123 22 178,9 1 000 38,1Sadapantegangan

maksimum5,507/100 121,15 22 181,6 1 000 38,1 Sadapan utama4,864/88,5 107 22 205,6 1 000 38,1



SNI IEC 60076-8:2009

67 dari 76

9 Penerapan konvertor dengan transformator standar

Ayat 1 SNI 04-6954.1-2003 menyatakan bahwa transformator untuk konverter statik adalahkhusus dan dikecualikan dari kategori transformator daya dimana SNI 04-6954.1-2003 dapat

diterapkan penuh. Lihat IEC 61378-1.

Ayat ini menunjukkan tindakan pencegahan yang sebaiknya dilakukan bila transformatortenaga berukuran sedang sesuai katalog standar pemakaian umum digunakan untukpemakaian konvertor. Ada dua pertimbangan:

- pengaruh tegangan terdistorsi;- pengaruh arus terdistorsi.

9.1 Pengaruh tegangan terdistorsi

Transformator yang menyulang sirkit konvertor dari sistem daya umum mempunyai teganganterapan dengan distorsi yang dapat diabaikan (dengan memperhatikan pengaruh rugi inti

dan pemanasan inti).

Transformator dengan primernya yang dienerjais dari suatu sirkit invertor dapat mempunyaibentuk gelombang tegangan yang sangat kompleks, bervariasi dari waktu ke waktu.Merupakan suatu pernyataan umum, bentuk gelombang fluksi dalam inti, adalah fungsiintegral dari tegangan terapan kurang terdistorsi dibandingkan bentuk gelombang tegangan.Parameter tegangan penting yang menentukan nilai amplitudo kerapatan fluksi adalah nilairata-rata, bukan nilai tegangan efektif. Bentuk tegangan aktual sebaiknya disampaikandengan permintaan penawaran untuk aplikasi semacam ini. Tetapi penurunan nilai pengenaltegangan transformator biasanya tidak diperlukan.

Banyak sirkit invertor bekerja dengan frekuensi berbeda dari sistem suplai seperti itu, bahkan

kadang-kadang dengan frekwensi variabel. Sebaiknya tentu saja hal ini disebutkan dalampermintaan penawaran.

Masalah khusus dapat berupa asimetri bentuk gelombang terapan dari inverter karenaketidaksempurnaan kontrol penyalaan. Hal ini dapat mengarah pada kejenuhan karenakomponen as.

9.2 Pengaruh arus terdistorsi, umum

Bentuk gelombang arus terdistorsi akan memberikan kenaikan sampai menaikkan rugitambahan pada transformator karena rugi arus pusar pada belitan dan rugi-rugi sesar padabagian mekanik logam, kedua macam rugi terkait dengan kwadrat waktu penurunan fluksibocor, dan sebaliknya fluksi bocor adalah sebanding dengan arus belitan. Efek lain dari arusterdistorsi adalah tingkat bising yang lebih tinggi dari transformator yang banyakmengandung bunyi dengan frekwensi yang lebih tinggi.

Kenaikan rugi tambahan menyebabkan kenaikan suhu rata-rata yang lebih tinggi. Hal initidak disukai, juga ada risiko kerusakan karena kenaikan yang lebih nyata dari suhu titikpanas. Hal ini dibahas pada subayat berikut.

9.3 Rugi-rugi arus pusar pada belitan

Perhitungan rugi-rugi arus pusar dalam belitan biasanya dilakukan dengan bantuan

spektrum harmonik yang sebaiknya lebih disukai disampaikan dalam permintaan penawaran.



SNI IEC 60076-8:2009

68 dari 76

Untuk belitan yang dibuat dengan konduktor bulat atau persegi, rugi-rugi arus pusar spesifikdari harmonik naik sebesar kwadrat frekuensi. Kontribusi dari harmonik ke j, mempunyai nilaiefektif I j ampere, maka dapat ditulis:

P ej = konstanta x ( )2 j jxI

Maka rugi total arus pusar P e pada belitan dari seluruh spektrum arus dapat dinyatakansebagai perkalian dari rugi arus pusar untuk frekuensi daya fundamental P e 1 yang dapatdiperoleh dengan perhitungan konvensional. Nilai khas dari P e / P e 1 dalam julat 2 sampai 3,bila beban konvertor dengan arus as yang relatif halus. Sirkit converter fase-tiga padaprinsipnya hanya berisi harmonik tertentu. Harmonik yang lebih tinggi berkurang karenapembulatan bentuk gelombang ideal melalui reaktans komutasi. Untuk informasi selanjutnya,lihat pustaka tentang sirkit konverter.

Teori dan estimasi yang diberikan di atas hanya terkait dengan belitan yang konduktornyabulat atau persegi. Belitan transformator dari lembaran lebar penuh memberikan konsentrasi

arus kearah ujung belitan lembaran dan oleh karena itu teori tersebut lebih rumit Jikatransformator demikian akan diterapkan untuk pembebanan konverter, pabrikan sebaiknyadiminta untuk menegaskan bahwa desain itu sesuai.

9.4 Rugi sesar pada bagian mekanik

Rugi-rugi ini lebih sukar untuk memperkirakan dari pada rugi-rugi arus pusar belitan. Rugi-rugi itu terjadi pada bahan feromagnetik (inti-besi atau baja stuktur), dan penetrasinya adalahgejala tak-linier yang tidak memberi kemungkinan untuk menganalisa superposisisebagaimana mestinya. Rugi sesar dalam bagian mekanik adalah penting padatransformator konverter besar dan khusus, tetapi biasanya jangan memegang peranan besarbila transformator konvensional yang kecil digunakan untuk beban konverter.

9.5 Rugi tambahan kombinasi, kemungkinan penurunan daya pengenal

Rugi tambahan kombinasi (rugi arus pusar dalam belitan plus rugi sesar dalam bagianmekanik) pada arus pengenal sinusoidal dapat ditentukan setelah uji hubung-singkat rutindengan pengukuran rugi pada beberapa frekuensi. Prosedur ini akan mengidentifikasi bahwaporsi rugi yang tergantung pada kwadrat frekuensi dan yang porsi ruginya tergantung padafrekuensi daya di atas satu p.u. Perbandingan antara kedua hal tersebut tergantung padadesain.

Rugi tambahan kombinasi yang diharapkan untuk bentuk gelombang converter dapat khasdalam julat 1,5 sampai 2 kali rugi yang berkaitan yang ditentukan dengan arus sinusoidal

selama uji rutin transformator.

Dari titik pandang kenaikan suhu rata-rata , dapat disarankan untuk membatasi arus kontinuyang diperbolehkan dalam pelayanan sedikit dibawah arus pengenal, sehingga rugi total, I 2 R plus rugi tambahan, tetap tidak lebih tinggi pada beban konvertor dari pada dengan arussinusoidal pengenal.

9.6 Titik panas lokal

Intensitas rugi arus pusar bervariasi dari titik ke titik dalam belitan, tergantung pada intensitaslokal dan arah medan sesar magnetik. Intensitas dalam bagian yang dekat dengan saluranutama antara belitan primer dan sekunder, secara khas adalah tiga kali tinggi nilai rata-rata.Intensitasnya yang lebih tinggi masih dapat berlaku secara lokal.



SNI IEC 60076-8:2009

69 dari 76

Kenaikan suhu rata-rata belitan transformator diatas media pendingin sekitar rata-rata(minyak atau udara) mempunyai pengaruh langsung pada umur sistem insulasinya.Perbedaan suhu ini (gradien belitan) proporsional dengan belitan (rugi-rugi)0,8 padatransformator berpendingin sendiri yang khas. Perbedaan suhu ini dapat diketahui yang

mungkin bahwa suhu titik-panas lokal sebesar 15

0

C dan 30

0

C lebih panas dari pada suhubelitan rata-rata pada transformator berisi minyak dan jenis kering masing-masing padakondisi pembebanan sinusoidal pengenal.

Gradien belitan rata-rata biasanya diukur pada kondisi pembebanan sinusoidal.

Rugi-rugi arus pusar dan sesar pada transformator dapat naik secara berarti ketikamensuplai beban harmonik pada pemakaian converter. Kenaikan rugi-rugi ini dapatmenaikkan suhu titik panas lokal dan oleh karena itu mengurangi umur transformator secaracepat.

Penting bahwa kandungan harmonik yang diharapkan dari beban konverter diberikan ketika

menspesifikasikan suatu transformator untuk penerapan ini.

10 Pedoman pengukuran rugi-rugi pada transformator tenaga

10.1 Hasil uji, jaminan, toleransi, batas ketidakpastian

Ayat pengujian dalam berbagai bagian SNI 04-6954 berisi aturan seperti bagaimanapengukuran yang asli harus dinilai dan dikoreksi bila pengujian sudah dilakukan pada kondisiyang berbeda dengan kondisi acuan atau dengan besaran uji yang berbeda dengan nilaitarget yang ditentukan.

Ayat 9 dari SNI 04-6954.1-2003 menjelaskan toleransi, penyimpangan parametertransformator dengan jaminan tertentu yang dapat diverifikasi dalam pengujian.

Bila hasil pengujian dinyatakan sebagai besaran numerik (dan tidak hanya bertahan padaprosedur pengujian, atau bukan). Hasil ini bukan angka yang pasti tetapi mengandungketidakpastian. Berapa lebar margin ketidakpastian ini tergantung pada mutu instalasipengujian, terutama sistem pengukurannya, pada keahlian staf dan pada kesulitanpengukuran yang diberikan oleh benda uji.

Hasil pengujian yang disampaikan harus berisi estimasi yang sangat benar berdasarkanpengukuran yang telah dilakukan. Nilai hasil uji harus diterima sebagai mana apa adanya.Batas ketidakpastian harus tidak terlibat dalam pertimbangan kesesuaian untuk menjamindengan tanpa toleransi positif atau julat toleransi untuk data kinerja benda uji.

Tetapi kondisi untuk keberterimaan dari seluruh pengujian adalah bahwa pengukurannyasendiri harus memenuhi persyaratan mutu tertentu. Pernyataan batas atau ketidakpastianharus ada dan pernyataan ini harus didukung oleh mampu telusur yang terdokumentasi (lihatISO 9001).

10.2 Mamputelusur, aspek mutu pada teknik pengukuran

Mamputelusur dari pengukuran berarti bahwa suatu rantai kalibrasi dan perbandingan telahdilakukan, yang melalui validitas pengukuran secara individu dapat ditelusuri kembali ke

standar unit nasional dan internasional yang terpelihara pada institusi metrologi yang diakui.Bukti dari mampu telusur demikian. sebaiknya berisi item berikut.



SNI IEC 60076-8:2009

70 dari 76

a) Informasi bersertifikat tentang kesalahan (kesalahan amplitudo dan kesalahansudut fase) dari komponen sistem pengukuran (transduser untuk tegangan, arus dandaya, pembagi tegangan dan shunt, instrumen penunjuk atau perekam, dsb.)

Informasi ini dapat terdiri dari:

- sertifikat dari pabrikan komponen individu;- sertifikasi dari kalibrasi yang dilakukan pada laboratorium presisi yang independen;- sertifikat kalibrasi yang dibuat di pabrik dengan alat instrumentasi presisi

dan staf khusus yang bekerja disana untuk tujuan itu;- perbandingan langsung dari instalasi ruang uji dengan sistem pengukur-

an presisi yang lengkap (seluruh sistem kalibrasi).

Subayat 10.3 dan subayat 10.4 di bawah menunjukkan kepentingan khusus darikesalahan sudut fase untuk pengukuran rugi beban karena faktor daya yang sangat

rendah dari transformator hubung-pendek. Kesalahan konvensional sudut fase,transformator tegangan dan arus yang dapat dihubungkan kembali tergantung padabeban impedans instrumen kombinasi dan bervariasi dengan tegangan aktual ataunilai arus yang melalui setiap julat pengukuran. Hal ini membuat kesulitan untukmenyortir kesalahan sistimatik yang tidak diketahui (untuk yang dapat dikoreksi) darikesalahan sistimatik dan acak yang tidak diketahui yang tidak dapat dieliminasi dalamkasus khusus.

b) Informasi tentang mutu sumber daya pengujian: berisi harmonik tegangan,stabilitas tegangan dan frekuensi.

Ayat pengujian pada SNI 04-6954.1-2003 berisi pembatasan pada bentuk gelombang

tegangan secara umum dan terutama untuk pengujian transformator tanpa-beban.Persyaratan ini mengarah pada persyaratan yang berkonsekwensi pada suplai uji,impedans internal dan hubungannya. Ini harus diketahui dan dihitung. Jika supervisilangsung bentuk gelombang selama uji individu tidak dilakukan, informasi sistematikdari studi khusus sebaiknya tersedia.

c) Informasi tentang lingkungan pengujian dalam hal gangguan kelistrikan (medanelektromagnetik, pembumian, perlindungan). Informasi tersebut berdasarkaninvestigasi yang mencari sisa bising acak dan sinyal yang salah yang masuk kesistem pengukuran melalui sesar kapasitans atau induksi magnetik atau jatuhtegangan di pelindung dan selubung kabel yang mungkin membawa arus pembumianyang bersirkulasi.Investigasi ini secara khas termasuk melakukan pengujian dummydengan daya pengujian actual tetapi sinyal masuknya dibuka atau dihubung-pendekuntuk mengukur sistem memindahkan atau membalikkan komponen danmenerapkan tambahan pelindung atau pembumian dengan cara yang pintar dansistematik.

d) Analisis kesalahan sistimatik dan ketidakpastian pengukuran untuk jenis ujikhusus dalam pertimbangan, berdasarkan item a) sampai c) di atas. Analisis inisebaiknya berisi prosedur analitik rasional, dengan memperhitungkan interaksi dankombinasi sumber yang berbeda dari kesalahan sistematik dan ketidakpastian acak.Analisis sebaiknya memisahkan antara ketidakpastian acak dan kesalahansistematik, dan membuat pernyataan bagaimana kesalahan individu yang berbeda

dikombinasikan, kombinasi silang dari efek berbeda (akar dari jumlah kuadrat – RSS), atau tambahan linier (kemungkinan kesalahan maksimum).

Analisis sebaiknya memberikan rincian berikut:



SNI IEC 60076-8:2009

71 dari 76

- julat kemampuan pengukuran sistem pengujian;- penyetelan instrumen yang digunakan untuk pengukuran;- contoh evaluasi data uji dengan prosedur koreksi yang digunakan

berkaitan dengan penyetelan instrumen.

e) Bagian pengujian harus memiliki rutinitas untuk memelihara mutu pengukuransecara terus menerus. Rutinitas ini sebaiknya dengan pengecekan dan kalibrasi rutinyang teratur untuk komponen dan untuk sistem selengkapnya. Pengekan dankalibrasi rutin keduanya dapat terdiri dari perbandingan fungsi di dalam antara sistemalternatif, pengecekan stabilitas dan kalibrasi ulang komponen secara periodik sepertiyang dijelaskan di atas pada item a).

10.3 Sumber kesalahan fundamental pada pengukuran rugi beban transformatortenaga

Metoda untuk menentukan rugi beban diuraikan pada subayat 10.4 SNI 04-6954.1-2003

sebagai berikut.

“Impedans hubung-pendek dan rugi beban untuk sepasang belitan harus diukur padafrekuensi pengenal dengan mendekati tegangan sinusoidal diterapkan pada terminalsalah satu belitan, dengan terminal dari belitan lainnya dihubung-pendek, dan dengankemungkinan belitan lainnya sirkit-terbuka”.

Rugi beban dinyatakan sebagai bagian resistif dari impedans seri dari sirkit ekivalentransformator Impedans seri dianggap linier. Ini berarti bahwa rugi beban diperkirakanbervariasi dengan kuadrat arus. Pengukuran arus uji adalah kontribusi sumber kesalahanuntuk penentuan rugi.

Variasi rugi beban dengan suhu juga dipertimbangkan. Lampiran E dari SNI 04-6954.1-2003menentukan bagaimana rugi-rugi I 2 R dan rugi-rugi tambahan harus ditentukan bila rugi-rugibeban dihitung ulang untuk suhu acuan belitan. Oleh karena itu kesalahan dalammenentukan pengukuran resistans dan asesmen suhu belitan selama pengukuran rugimenyumbang kesalahan nilai rugi yang dievaluasi, berlaku pada suhu acuan. Peringatandiberikan pada subayat 10.4 SNI 04-6954.1-2003.

Impedans seri transformator utamanya adalah induktif. Faktor daya impedans cenderungturun terhadap kenaikan nilai daya pengenal.

Contoh khas:a) transformator 1 000 kVA: rugi beban 1 % dari daya pengenal, impedans hubung-

pendek 6 % dari impedans acuan – faktor daya dari impedans seri, konsekwensinya,0,167;

b) Transformator 100 MVA: rugi beban 0,4 %, impedans hubung-pendek 15 % - faktordaya 0,027.

Selama pengujian, tegangan, arus, dan daya aktif diukur menggunakan sistem pengukuranyang berisi transduser untuk menyesuaikan nilai tegangan dan arus yang tinggi untukinstrumen pengukuran. Sistem konvensional termasuk transformator pengukuran jenisinduksi untuk tegangan dan arus untuk menyulang instrumen penunjuk jenis elektromekanik.Sistem pengukuran dari desain yang lebih baru memakai transformator arus fluksi-nol ataukhusus dua tingkat, kapasitor pembagi tegangan, penguat bloking, wattmeter elektronik

digital multiplier, dsb. Jenis sistem pengukuran yang berbeda menimbulkan karakteristikyang berbeda dengan memperhatikan kesalahan pengukuran, tetapi beberapa pengamatanpada prinsipnya secara umum berlaku. Rugi yang diukur menurut definisi , P = U x I x cos Ф.



SNI IEC 60076-8:2009

72 dari 76

Gabungan kesalahan relatif diperoleh dengan mengambil logaritma natural dari kedua sukudan kemudian mendiferensiasikannya:

Sudut fase antara fasor tegangan U dan arus I adalah mendekati π /2 (90◦ induktif). Faktor

daya cos φ nilainya kecil. Kita tulis kembali koefisiennya di depan φ∂

Gambar 33 Kesalahan pengukuran relatif

Angka ini jauh lebih besar dari satu p.u, yang menunjukkan bahwa kesalahan relatif tertentudalam pengestimasian sudut fase (dalam radian) menghasilkan kesalahan relatif yangsangat besar dalam mengestimasi rugi, sementara kesalahan relatif pada amplitudotegangan dan arus berkontribusi tanpa penambahan. Gambar 33a mencoba untukmengGambarkan hal ini. Oleh karena itu selubung dari ketidakpastian estimasi rugi sebagaifungsi dari faktor daya impedans transformator akan mempunyai bentuk umum seperti yangditunjukkan pada Gambar 33b.

Oleh karena itu masalah pokok untuk pengukuran rugi-rugi beban pada transformator tenagaadalah bagaimana untuk mengurangi, atau mengoreksi menggeser fase dalam sistempengukuran lengkap atau dalam komponen individunya.

10.4 Kesalahan sudut fase dari sistem pengukuran rugi konvensional, kemungkinankoreksi

Sistem pengukuran konvensional terdiri dari transformator tegangan dan arus jenis magnetikdan wattmeter elektrodinamik.

Transformator pengukuran mempunyai kesalahan sudut fase masing-masing δ u dan δ i ,

dinyatakan dalam radian. Induktans kumparan wattmeter menimbulkan tertinggalnya faseantara tegangan terapan dari transformator tenaga dan arus dalam kumparan tegangan dariinstrumen. Nilai hitung dari pergeseran fase yang kecil ini (dalam radian) adalah ωL/R ,dengan L adalah induktans dari kumparan tegangan dan R adalah resistans seri total dalam

Gambar 33a Diagram fasor menunjukkan

kesalahan pengukuran

Gambar 33b Kesalahan relatif sebagai

fungsi dari faktor daya



SNI IEC 60076-8:2009

73 dari 76

instrumen dan mungkin dalam kotak resistor eksternal. Pergeseran fase wattmeter iniditunjukkan dengan δ ω.

Jika sudut fase asli antara tegangan dan arus dalam benda uji adalah φ φφ φ , sudut fase aktualdalam wattmeter akan menjadi

φ ’ = φ + δ u - δ i - δ ω = φ + δ φ

Jika kesalahan sudut fase total, δ φ adalah positif, maka faktor daya yang diestimasi, cos φ ’,

adalah lebih rendah dari pada nilai sebenarnya, cos φ . Koreksi dari rugi yang diukur akanmempunyai tanda positif:

Secara konvensional, kesalahan sudut fase dinyatakan dalam perkalian dari derajat listrik:

Contoh:

Suatu transformator mempunyai cosφ φφ φ = 0,03. Maka kesalahan sudut fase total menghasilkankesalahan relatif dari rugi yang diukur mendekati 3%:

Kesalahan sudut fase yang disebabkan oleh transformator tegangan dan arus, dalampraktek sulit diases secara benar. Sertifikat kalibrasi biasanya diberikan dengantransformator pengukuran jenis laboratorium yang baik tetapi sertifikat itu tidak dapat

mencakup parameter sirkit (julat pengukuran, nilai dalam julat, beban instrument). Derajatketelitian konvensional yang diserahkkan yang dalam sertikat kalibrasi biasanya juga relatifterbatas. Koreksi yang tersedia untuk kesalahan sistematik yang diketahui dterapkan. Tetapimasih ada kesalahan sistimatik yang tidak diketahui yang tidak dapat dikoreksi.

Kesulitan lainnya muncul dari kenyataan bahwa bila instrumen jenis analog digunakan,defleksi wattmeter akan sering muncul hanya dalam pecahan skala yang kecil, meskipundigunakan instrumen faktor daya rendah yang khusus. Oleh karena itu ketidakpastianpembacaan acak relatif sedemikian besar sehingga kesalahan sistematik yang diketahuiyang dapat dialihkan kecil. Validitas dari nilai yang dikoreksi (dengan kesalahan sistematikyang diketahui dihilangkan) maka tidak akan lebih lebih baik dari pada pembacaan yangtidak dikoreksi.

Semua ini diambil bersama berarti bila sistem pengukuran konvensional dari jenis yangdijelaskan dan sudah digunakan untuk pengujian, sistem pengukuran itu sangat sulit untukmenyatakan koreksi yang andal yang akan memberikan hasil sampai dengan derajatketelitian yang lebih tinggi. Pengukuran tidak dapat siap ditelusur balik ke standar kecualikalau kalibrasi langsung akan dilakukan dengan penyetelan spesifik dari sistem pengukuranlengkap yang telah digunakan untuk pengujian spesifik. Sebaliknya, estimasi dariketidakpastian yang mungkin sebaiknya dilakukan sangat konservatif, berdasarkan batasmenyeluruh untuk komponen individu dari system dan ketidakpastian pengamatan daripembacaan instrumen.

10.5 Sistem pengukuran lanjut

Sistem pengukuran lanjut yang dipahami adalah sistem berisi dua tahap atau transduser duatahap atau fluksi-nol, biasanya sirkit pembagi tegangan jenis kapasitor, amplifier bloking



SNI IEC 60076-8:2009

74 dari 76

elektronik dan sirkit kompensasi kesalahan yang dapat diatur, transduser daya elektronikdigital.

Sistem pengukuran lanjut adalah karakteristik dari suatu sistem demikian yang komponen

individu sebaiknya diatur dan dikalibrasi terhadap standar berketelitian tinggi sehinggakesalahan sistematik akan dapat diabaikan dibandingkan dengan julat ketidakpastian acakyang ada. Pembebanan instrumen dieliminasi sebagai sumber kesalahan karena keluaranamplifier.

Kesalahan sudut fase yang dihasilkan untuk sistem yang lengkap adalah dari orde 100 μ radsampai 200 μ rad (0,3 menit sampai 0,6 menit). dengan sistem demikian, kesalahanmaksimum seluruhnya sebesar ± 3 % dapat dicapai untuk penentuan rugi yang turun sampaifaktor daya 0,02 atau bahkan lebih rendah.

Perhitungan ketidakpastian yang menyeluruh yang dilakukan adalah berlaku baik untukseluruh julat data benda uji atau untuk penyetelan komponen julat individu. Kalibrasi dijaga

dengan pengecekan teratur misalnya terhadap sistem portabel lain yang digunakan hanyauntuk tujuan ini .

Tingkat daya sinyal rendah yang timbul di dalam sistem pengukuran lanjut membuatnyasangat penting sehingga sistem pengukuran dicek sangat teliti terhadap gangguan medanelektromagnetik dsb. Pada saat pemasangan (lihat subayat 10.2c).

10.6 Pengukuran rugi tanpa-beban

Pengukuran rugi tanpa-beban berbeda dari pengukuran rugi beban untuk transformator yangsama dengan faktor daya yang dipertimbangkan lebih tinggi, dan yang arus ujinya terdistorsiberat.

Pada prinsipnya rugi tanpa beban, mengacu pada tegangan sinusoidal yang tidak terganggupada terminal transformator. Subayat 10.5 dari SNI 04-6954.1-2003 memberikan kriteriauntuk bentuk gelombang yang memuaskan berdasarkan pada perbandingan antarpembacaan dua voltmeter, yang masing-masing merasakan nilai rata-rata dan nilai efektif.Persyaratan ini menyatakan secara tidak langsung tidak hanya pada bentuk gelombangtanpa beban dari suplai pengujian tetapi juga pada impedans internalnya karena kesulitanbentuk gelombang arus dan pada hubungannya.

Arus dan daya tanpa beban naik secara cepat terhadap tegangan yang diterapkan. Olehkarena itu pengukuran dan pengaturan tegangan adalah kritis dan mengkontribusi secaramutlak terhadap ketidakpastian penentuan rugi.

Selanjutnya ditentukan dalam SNI 04-6954.1-2003 bahwa hubungan transformtor fase-tigaharus dilakukan dengan cara demikian sehingga tegangan yang diterapkan melaui fasebelitan yang berbeda adalah sedekat mungkin sinusoidal.

Kasus yang sangat sulit, dengan memperhatikan kedua persyaratan daya pengujian (distorsibentuk gelombang tegangan) dan pengukuran daya, biasanya naik ketika mengujitransformator fase tunggal ukuran besar.

Akhirnya, rugi tanpa-beban yang diukur adalah sensitif terhadap riwayat magnetisasisebelumnya. Remanensi pada inti setelah kejenuhan selama pengukuran resistans belitan

dengan as, atau dengan impuls waktu-panjang tak-berarah, dapat meninggalkan jejak padahasil. Demagnetisasi sistematik dari inti sebelum pengukuran tanpa-beban kadang-kadangdilakukan untuk menentukan hasil yang tepa



SNI IEC 60076-8:2009

75 dari 76

Lampiran A(informatif)

Hubungan dasar untuk gangguan bumi satu-fase dan dua-fase

Sebelum gangguan, terdapat tegangan pelayanan sistem simetris

U = U + U - = U 0 = 0

Bila gangguan terjadi, komponen tegangan menjadi V + , V - , V 0 .Impedans hubung-pendek seluruh sistem, ditinjau dari gangguan, adalah Z + , Z - , Z 0 .Komponen arus gangguan yang disuperposisi adalah I + , I - , I 0 .Hubungan berikut dipakai:

Menurut definisi, tegangan dan arus fase adalah

Kasus 1 – Gangguan bumi fase-tunggal pada fase A

Kombinasikan persamaan (A.5) dan (A.6) dengan jumlah persamaan (A.1):



SNI IEC 60076-8:2009

76 dari 76

Kasus 2 – gangguan bumi pada fase B dan C

Sesuai dengan persamaan (A.1)

-----------------------------

dan



BADAN STANDARDISASI NASIONAL - BSN

Gedung Manggala Wanabakti Blok IV Lt. 3-4Jl. Jend. Gatot Subroto, Senayan Jakarta 10270

Telp: 021- 574 7043; Faks: 021- 5747045; e-mail : [email protected]

21837_sni iec 60076-8_2009

Documents