Current Transformer (CT)

1. Konstruksi CT
Untuk pemasangan alat-alat ukur dan alat-alat proteksi/pengaman pada instalasi tegangan tinggi, menengah dan rendah diperlukan trafo pengukuran. Fungsi CT :
*Memperkecil besaran arus pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus untuk sistem pengukuran.
*Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer
*Standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder

Berdasarkan rumus :
I1.N1 =I2.N2

I1 > I2 sehingga N1 < N2
N1 = jumlah lilitan Primer
N2 = jumlah lilitan sekunder
CT dalam sistem tenaga listrik digunakan untuk keperluan pengukuran dan proteksi.
Perbedaan mendasar pada kedua pemakaian diatas adalah pada kurva magnetisasinya.

Gambar Kurva kejenuhan CT untuk pengukuran dan proteksi

Untuk pengukuran, memiliki kejenuhan sampai dengan 120 % arus rating tergantung dari kelasnya, hal ini untuk mengamankan meter pada saat gangguan
Untuk proteksi, memiliki kejenuhan cukup tinggi sampai beberapa kali arus rating.
Hubungan antara belitan primer dan sekunder membagi jenis CT menjadi tipe bar (batang) dan tipe wound (lingkaran) seperti pada gambar dibawah ini :

Contoh kontruksi CT lengkap seperti pada gambar dibawah ini

2. CT dengan Dua Pengenal Primer

Contoh 500 - 1000/5A

Gambar Rangkaian Primer Paralel, misalnya 1000/5A

Gambar Rangkaian Primer Seri, misalnya 500/5A

3. Ratio CT dengan Multi Ratio

Contoh : 100 – 200 – 300 – 400 – 500 – 1000 / 5A

Gambar  Sekunder CT di Tap dengan Multi Ratio

4. CT Dengan Inti Lebih dari Satu

Digunakan untuk keperluan yang berbeda seperti untuk kebutuhan pengukuran dan proteksi.

Contoh :

CT dengan 2 inti rasio : 500/5-5 A
Penandaan primer P1- P2
Penandaan sekunder inti ke 1 = 1S1 - 1S2 adalah untuk pengukuran
Penandaan sekunder inti ke 2 = 2S1- 2S2 adalah untuk proteksi

CT dengan 4 inti rasio : 500/1-1-1-1 A
Penandaan primer P1 – P2
Penandaan sekunder inti ke 1 = 1S1-1S2 untuk pengukuran
Penandaan sekunder inti ke 2 = 2S1- 2S2 untuk rele arus lebih
Penandaan sekunder inti ke 3 = 3S1- 3S2 untuk rele jarak
Penandaan sekunder inti ke 4 = 4S1-4S2 untuk diffrensial


5. Rating CT
Burden,
Rating dari beban dimana akurasi masih bisa dicapai yang dinyatakan dalam Volt Ampere (VA).
Umumnya bernilai : 2,5; 5; 7,5; 10; 15; 30 VA

Rating Arus Kontinyu.
Besarnya arus disisi primer secara kontinyu tanpa mengakibatkan kerusakan.

Rating Arus Sesaat
Biasanya dalam batas waktu 0.5 , 1 , 2 atau 3 detik

Rating Arus Dinamik
Perbandingan I peak : I rated
dimana Ipeak adalah arus maksimum CT yang diijinkan tanpa menimbulkan kerusakan.


6. Akurasi CT
a. Kesalahan rasio CT
Kesalahan besaran arus karena perbedaan rasio name plate dengan rasio sebenarnya dinyatakan dalam :
% = 100 ( Kn Is – Ip ) / Ip.
dimana :
Kn = rating rasio transformer
Ip = arus primer aktual
Is = arus sekunder actual

b. Kesalahan Sudut Phasa
Akibat pergeseran sudut phasa antara arus sisi primer dengan arus sisi sekunder :
bernilai positip ( + ) jika Is mendahului Ip,
bernilai negatip ( - ) jika Is tertinggal dari Ip.

c.   Komposit error
Komposit error merupakan nilai rms dari kesalahan trafo dan ditunjukkan oleh persamaan berikut

7. Class CT
Menyatakan prosentase kesalahan pengukuran CT pada rating atau pada rating akurasi limit.
a.  Accuracy Limit Factor ( ALF )
Disebut juga faktor kejenuhan inti
Perbandingan dari I primer : I rated
Nilai dimana akurasi CT masih bisa dicapai
Contoh :
CT rasio 200/1 A dengan accuracy limit faktor (ALF) = 5
Maka batas akurasinya adalah maksimum : 5 x 200 A = 1000 A

b. Class CT Untuk Pengukuran
Tabel Kesalahan rasio dan pergeseran fasa CT pengukuran

c. Class CT Untuk Proteksi
Class P
Dinyatakan dalam bentuk seperti contoh berikut : 15 VA ,10 P, 20
dimana :
15 VA =  Rating beban CT sebesar 15 VA
10 P =  Klas proteksi, kesalahan 10 % pada rating batas akurasi
20           =  accuracy limit faktor, batas akurasi CT sampai dengan 20 kali arus rating
Tabel Kesalahan rasio dan pergeseran fasa CT proteksi

d. Kelas TPX, TPY dan TPZ
CT dimana performance transientnya signifikan.
Trafo arus yang mempunyai sirkit tanpa dan dengan celah udara serta mempunyai tipikal konstanta waktu sekunder yang pada umumnya digunakan pada sistem 500 kV khususnya jawa bali sebagai berikut :

*Kelas TPX ( non gapped core CT)
Tanpa celah udara Konstanta waktu lebih lama dari 5 detik. CT ini mempunyai akurasi yang tinggi, arus magnetisasi yang sangat rendah, presisi pada transformasi AC dan DC komponen.
Cocok untuk semua jenis proteksi. Mempunyai faktor remanansi KR ≈ 0.8 CT ini mempunyai core yang besar karena itu berat dan mahal.
Dapat dikombinasikan dengan TPY.
User harus menspesifikasikan harga minimum dari V knee dan harga rms maksimum dari arus eksitasi. Klass TPX ini pada umumnya digunakan untuk Proteksi : Busbar, CCP, REF, Differential.

*Kelas TPY (anti remanence/gapped core)
Dengan celah udara kecil (pada inti ), dengan konstanta waktu 0.2 s/d 10 detik. CT ini hampir sama dengan tipe TPX tetapi transformasi DC komponen tidak seakurat TPX.
Hal ini berarti kesalahan transient lebih besar pada konstanta waktu yang kecil. Mempunyai faktor remanensi KR < 0.1.
CT ini mempunyai core yang besar dan mahal.
Toleransi konstanta waktu sekunder ± 20 % jika Ts < 2 detik dan CT digunakan untuk Line Protection ( LP).

*Kelas TPZ (linear core)
Dengan konstanta waktu 60 milidetik +/- 10 %
Arus magnetisasi 5.3 % dari arus sekunder pada keadaan steady state. Faktor remanensi KR ≈ 0
Ukuran core 1/3 dari tipe TPX dan TPZ untuk keperluan yang sama.


8. Pengecekan Kejenuhan Inti
Diketahui
If max = 7266 A
rasio Ct 1000 / 5 A dan klas 7.5 VA 1 0P20
Rct = 0.26 ohm Rr = 0.02 ohm Rl = 0.15 ohm
Periksa apakah V knee memenuhi kebutuhan untuk rele arus lebih dan rele hubung tanah.
Jawab :
Untuk rele arus lebih tegangan pada sisi sekunder CT
Vs = If ( Rct + Rr + Rl )
= 7226 x 5 / 1000 ( 0.26 + 0.02 + 0.15 ) = 15.54 volt
V knee CT dapat sebagai berikut Vk = VA/In x ALF + Rct x In x ALF
= 7.5 / 5 x 20 + 0.26 x 5 x 20
= 56 volt
"Vk > Vs dengan demikian CT masih memenuhi kebutuhan"