TEKNIK PEMBANGKITAN DAN PENGUJIAN DENGAN

TEGANGAN TINGGI BOLAK-BALIK

Ciri Ciri Transformator Uji

• Perbandingan lilitan besar• Kapasitas kVA kecil• Satu phasa

(kecuali keperluan khusus perlu 3 Phasa)• Salah satu ujung lilitan di ketanahkan• Perencanaan isolasi hanya diperhitungkan

sampai tegangan uji maksimum.(Tidak diharapkan menerima OverVoltage)

• Konstruksi sedemikian sehingga gradien tegangan (dV/dt) seragam dan osilasi dapat diabaikan

Konstruksi Transformator Uji

• Pengoperasian singkat tidak ada masalah pendinginan trafo

• Sistem Isolasi Minyak

• Inti umumnya Core Type

• Lilitan berbentuk (50-60 kV– “Polylayer Polyline Wound Disc Winding”

Lilitan Primer digulung di Inti, sedangkan lilitan sekundernya digulung di luar lilitan primernya. Distribusi tegangan tidak linier, jadi ditambahkan perisai statis)

Konstruksi Transformator Uji

– Fortesque (100 kV)Untuk mendapatkan isolasi yang ekonomis dan gradien tegangan yang seragam maka dililit cara Fortesque. Primer di dekat inti, lilitan sekunder menjauh membentuk kerucut.

– FischerGulungan primer dililitkan dekat inti, sedangkan gulungan sekunder dililtkan berturut2 diluarnya sehingg tegang tertinggi yang terjauh dari inti.

Transformator Kaskade

• Alasan : Tegangan Maksimum ekonomis adalah 1600 kV

• Transformator dipasangkan secara seri.• Mempunyai 3 Lilitan

– Primer (tegangan rendah)– Sekunder (tegangan tinggi)– Tersier (tegangan rendah dengan diatas

tegangan tinggi, untuk supply ke trafo tingkat berikutnya)

Transformator Kaskade (Lanj.)

• Untuk 3 tingkat :– Trafo I : Daya 300% – Trafo II: Daya 200%– Trafo III: Daya 100 %

Karateristik Transformator Uji

• Karena lilitan banyak Perbandingan kumparan besar Distributed Capacitance besar Arus pemuat (excitasi) besar Arus Leading Tegangan menjadi naik/tinggi Tidak sesuai perbandingan lilitan.Mengatasi : Membuat sela udara di dalam inti dan membesarkan arus

• Distributed Capacitance besar Reaktansi besar Resonansi (Lihat Tabel). Jika bentuk gelombang tidak sempurna Distorsi.Mengatasi : – Pembangkit gelombang sinus– Meredam resonansi atau dengan filter

Tabel Frekuensi Resonansi

Tegangan Sekunder

Pada Transformator

(kV)

Kapasitas

(kVA)

Frekuensi Resonansi

(Hertz)

Catatan

500 300 315

255

Sebuah terminal dibumikan dengan 6 buah isolator gantung paralel

150 2 340

220

Kedua terminal tidak dibumikan

Sebuah terminal dibumikan

77(P.T.) 0.2 1250

750

Kedua terminal tidak dibumikan

Sebuah terminal dibumikan

40 4 1000 Edua terminal tidak dibumikan

Cara Mengatur Tegangan Uji

• Tegangan harus dapat diatur kontinyu dari nol sampai tegangan nominal

• Pengaturan tegangan dengan cara :– Digunakan Induction Voltage Regulator (IVR)– Tahanan atau Reaktor Variabel– Pembagi Tegangan (Resistor Devider)– Pembangkit Gelombang Sinus

Pokok-Pokok Pengujian

Pokok Pengujian ditentukan oleh Spesimen

Umumnya pengujian secara lengkap meliputi:1. Pengujian Ketahanan Dalam Udara

2. Pengujian Ketahana Dalam Minyak

3. Pengujian Ketahan Untuk Tiap Lapisan (isolator)

4. Pengujian Lompatan (api) dalam suasana kering

5. Pengujian Lompatan (api) dalam suasana basah

6. Pengujian tembus (puncture) atau kegagalan (breakdown)

Pokok pengujian umumnya diterapkan pada alat-alat konvensional :

1. Mesin

2. Trafo

3. Isolator

4. Kawat dan Kabel

5. Pemisah (DS - Disconnecting Switch)

6. Dll.

Alat-alat khusus memerlukan pengujian khusus juga.

Faktor Koreksi Situasi Udara

• Kondisi udara saat diuji tidak standar• Tabel normalisasi selalu dinyatakan dalam

standar kondisi tertentu.(JIS, JEC, IEC, VDE, BS, IEEE, etc)

• Perlu koreksi agar dapat dibandingkan.

Kondisi Udara Standar

Menurut JIS C3801 dan JEC Standard 106 Kondisi Standar adalah:– Tekanan Barometer : 760 mm Hg (1013 mbar)– Suhu Keliling : 20 C– Kelembaban Mutlak : 11 gram/m3

Koreksi Terhadap Tekanan & Suhu

VB bB 273 + 20 0.386 bB

VS = ------- ; d = ------ ------------ = ------------

d 760 273+ tB 273+tB

VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar

VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya

bB=Tekanan udara pada waktu pengujian (mmHg)

tB =Suhu sekeliling pada waktu pengujian (C)

k = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik)

Koreksi terhadap Kelembaban

VS=kH VB

VS=Tegangan lompatan pada keadaan standar

VB=Tegangan lompatan yang diukur pada keadaan sebenarnya

kH = Faktor koreksi (bisa dicari dari grafik)

Catatan :

Lengkung A,B,C,D,E dan F didasarkan pengalaman di Jepang

Lengkung G dan H adalah menurut IEC

Grafik Koreksi

Jika di gabung maka perumusan menjadi :

kH

VS = VB ------

dMenurut J.Kucera bentuk umum menjadi :

kH

VS = VB (-----) n ; n= faktor Sela (dari Tabel)

kD

Bila tegangan lompatan berbanding lurus dengan lebar sela, maka n=1. Ini terjadi pada lebar sela kecil (1m)

bB

Jika n=1; kD = d = 0.289 --------- ; hanya untuk 0.9d 1.1

273+tB

Dimana :

bB = tekanan udara dalam mBar

Besar kD dapat dilihat pada tabel dibawah iniKerapatan Udara Relatif Faktor Koreksi (kD)

0.70 0.72

0.75 0.77

0.80 0.82

0.85 0.86

0.90 0.91

0.95 0.95

1.00 1.00

1.05 1.00

Pengujian suasana Basah

• Tujuan : Meniru kondisi hujan

• Konstruksi : Pipa mendatar dengan lubang (nozzle) dengan kemiringan tertentu (). Digerakkan dengan pompa.

• Lompatan Api Basah dipengaruhi oleh:– Jumlah penyiraman permenit (JIS=3mm/menit)– Resistivitas air (JIS=1000 Ohm cm)– Sudut Penyiraman (JIS 45)

Alat dan Sirkuit Pengujian

• Trafo Uji (400V – 100kV; 20 kVA, 30 menit)Terdapat kump tersier pengukuran 100 V

• Induction Voltage Regulator 220 V, 20 kVA

• Pemutus Beban• Tahanan Pelindung

tahanan : 1 /Volt (100 kV 100 k) jarak : 0.7 – 1.1 cm/kV (100kV 1 meter)

Pengukuran : Pembagi Kapasitor

• Memasang Pembagi kapasitor dan menggunakan Voltmeter atau Ammeter

• V = I/(2fC) dengan Ammeter

• V = v(C+CS)/C dengan VoltmeterCS = apasitas dari Voltmeterv =tegangan yang diukur oleh (static) Voltmeter

• V = v(C+CS+CO)/C

Rangkaian Pembagi Tegangan Menggunakan Kapasitor

A V

IV V

vCs

V

V

Cs

C C C

Co

Pengukuran : Pembagi Tahanan

• Konstruksi : Seperti Pembagi Kapasitor

• Kelemahan :– Punya batas kemapuan membawa arus– Mempunyai kapasitansi sasar (stray cap)– Mempunyai induktansi sasar (stray ind)

(Perlu dipertimbangkan pada frekuensi tertentu)

• v=V(R1/(R1+R2))

Rangkaian Pembagi Tegangan Menggunakan Resistor

R1

R2

v

V

Voltmeter Elektrostatik

• Voltmeter yang lazim dipakai untuk pengukuran Tegangan Tinggi

• Prinsip : Kapasitor Plat sejajar, 1 tetap dan 1 bergerak.

F

V1

V2

Plat tetap

Plat bergerak

Pembangkitan Tegangan Tinggi Rangkaian Resonansi Seri

• Latar Belakang :– Bahan Isolator yang diuji bersifat Capacitive

(terutama pada pengukuran kabel)– Transformator uji bersifat inductive– Pada suatu saat rangkaian uji dan beban akan

beresonansi (umumnya terjadi saat arus mencapai limitasi maksimum pada tegangan rendah)

• Akibat : – Tegangan resonansi akan naik 20 kali .– Rangkaian akan meledak

• Solusi : Seri Resonan Sirkuit– Dibuat rangkaian uji yang bisa diatur besar

induktansinya agar terjadi resonansi dengan beban yang bersifat kapasitip

– Tegangan saat resonansi yang dipakai sebagai tegangan uji, jadi tegangan supply harus dikecilkan 20 kali

• Rangkaian :

La Lb C

Tr

Rn Ln Cn

• Keuntungan:– Gelombang output dapat dipertahankan

dalam bentuk sinus murni– Daya yang suplai sangat kecil, antara 5% -

10% dari daya pengujian– Tidak terjadi arus surja saat alat yang diuji

mengalami breakdown, karena saat breakdown, kapasitansi benda uji berubah, dan sistem tidak lagi dalam resonansi, tegangan drop menjadi tegangan suplai

– Dapat di kaskade-kan untuk tegangan lebih tinggi

– Susunan sederhana dan kokoh