Teori Dasar Praktikum Pengujian Vector Group Trafo

Vector Group Transformator

Suatu transformator tiga fasa memiliki dua sisi kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada sisi kumparan primer diberikan tegangan sumber, baik yang mempunyai tegangan tinggi maupun tegangan rendah. Menurut ASA (amerika Standards Association) terdapat pemberian tanda untuk kumparan primer dinyatakan dengan huruf besar (H1, H2, dan H3). Sedangkan pada sisi sekunder terdapat tegangan induksi, baik bertegangan tinggi maupun tegangan rendah yang biasanya dinyatakan dengan huruf kecil (x1, x2, dan x3). Polaritas suatu transformator sangat tergantung arah belitan primer dan arah belitan sekunder. Langkah yang diperlukan untuk menentukan polaritas, terminal sisi primer H1 diberi tanda (x) atau titik. Hubungkan terminal H2 yang tidak ditandai dengan salah satu terminal tegangan rendah x2 (sisi sekunder) sperti pada gambar 1. Ukur tegangan terminal H1 dan x1 dinyatakan beda tegangan dari kedua titik tersebut Vx. Bila tegangan Vx > V1 berarti polaritas penjumlahan, dimana terminal x2 arah belitannya sama dengan arah belitan tegangan tinggi H1, maka diterminal x2 memiliki tanda yang sama pda gambar 1a. Bila tegangan Vx < V1, maka polaritas pengurangan, dimana terminal x2 berlawanan arah belitan tegangan tinggi H1, maka diterminal x2 mempunyai tanda yang berbeda pada gambar 1b.

Gambar 1 Arah Vector Belitan Primer Dan Sekunder

Setelah diketahui polaritas setiap belitan transformator tiga fasa disisi primer maupun sisi sekunder, barulah dapat dilakukan hubungan sudut pergeseran fasa terhadap transformator tersebut. Kesalahan menentukan polaritas transformator akan mengakibatkan terjadinya hubungan singkat (short circuit) atau tidak seimbang line tegangan dan arus.

Untuk menentukan sudut pergeseran antara kumparan primer dan kumparan sekunder (disebut juga menentukan jam hubungan transformator) yang mempunyai beberapa persyaratan yaitu ;

1.      Transformator dalam hubungan bintang (star) yang terdapat titik netral sebagai garis netral listrik.

2.      Arah vektor untuk sisi tegangan sekunder dapat minus maupun plus.

3.      Arah vektor tiap fasa yang berbeda 120° listrik satu sama lainnya.

4.      Melukiskan arah setiap vektor searah dengan perputaran jarum jam.

5.      Mengukur sudut pergeseran dan garis netral tegangan tinggi (primer) ke garis netral tahanan stator R1 dapat dihitung langsung dari hasil pengukuran dengan multimeter dan menggunakan sumber arus searah. Pengukuran menggunakan sumber arus searah yang penting menghitung hubungan dari belitan stator atau rotor dalam hubungan star (Y) dan delta (Δ).

Hubungan Star (Y)

Hubungan delta (Δ)

Tahanan arus bolak balik adalah lebih besar dari pada tahanan arus searah hal ini disebabkan adanya arus pusar, skin effect dan hysterisis. Dengan demikian sebagai pendekatan faktor k terletak antara 1,15 sampai 1,35. Untuk ini nilai yang paling mendekati ideal diambil k = 1,25.

Maka besar tahanan berdasarkan sumber arus bolak balik diperoleh :

Dengan mengikuti persyaratan diatas dapat dilakukan hubungan pergeseran fasa antara primer dan belitan sekunder dalam pengelompokkan sebagai berikut :

1.      Pergeseran fasa = 0° (YY0, ΔΔ0 dan ΔZ0)

2.      Pergeseran fasa = 180° (YY6, ΔΔ6 dan ΔZ6)

3.      Pergeseran fasa = -30° (ΔY1, ΔΔ1, dan ΔZ1) 

4.      Pergeseran fasa = +30° (ΔY11, YΔ11 dan YZ11)

Untuk menentukan sudut pergeseran fasa dari suatu transformator sudut garis netral listrik antara belitan primer dan belitan sekunder, sedangkan dalam hubngan star (Y) terdapat titik garis netral listriknya. Pada hubungan delta (Δ) sebenarnya tidak ada titik netral listrik, tapi dapat dimisalkan titik netral listrik ada dititik tengah delta.

Dalam menentukan sudut pergeseran fasa suatu transformator tiga fasa adalah degan mengukur pergeseran fasa dari garis netral tegangan rendah (sisi sekunder) ke garis netral tegangan tinggi (sisi primer), searah dengan arah perputaran jarum jam, vektornya setelah H1 dan x1 dihubungkan (diimpitikan). Transformator tiga fasa hubungan star/star 0° (Y/Y0°), dapat dilihat pada gambar 2, sisi primer tegangan fasa-fasa = V dan fasa-netral (net) =  , sedangkan sisi sekunder fasa-fasa =dan fasa-net =.

Untuk transformator tiga fasa hubungan delta/delta 0° (Δ/Δ0°), dapat dilihat pada gambar 3, sisi primer tegangan fasa-fasa = V, sedangkan sisi sekunder fasa-fasa =.

Gambar 2  Diagram Vector Hubung Y/Y0⁰

Gambar 3 Diagram Vector Hubung Δ/Δ0°

Konfigurasi Belitan Bintang (Y)

Pada konfigurasi bintang, salah satu ujung belitan pada ketiga fase akan terhubung dalam satu titik yang dapat ditanahkan (grounded) atau tidak ditanahkan (ungrounded). Jika beban yang terhubung ke transformator imbang, maka tidak aka nada pengaliran arus ke tanah dari titik netral. Secara praktis, ada beberapa kemungkinan koneksi bintang, seperti terlihat pada gambar 4.

Gambar 4 Enam Cara Hubung Belitan Bintang (Y)

  

Konfigurasi Belitan Delta (D)

Hubung delta dapat dibuat menjadi enam konfigurasi, tetapi yang paling sering digunakan adalah D1 dan D11. Ke-empat hubung lainnya jarang digunakan karena melibatkan rotasi phase. Jika terjadi gangguan ke tanah (ground fault) pada sisi hubung delta pada suatu transformator, maka arus gangguan tersebut kecil (bahkan bisa nol) karena tidak ada jalur pengaliran kembali ke transformator. Gambar 5 memperlihatkan beberapa konfigurasi hubung delta.

Gambar 5 Enam Cara Hubung Belitan Delta (Δ)

Vector Group suatu transformator

Dengan menggabungkan kedua hubung pada sisi primer dan sekunder maka terbentuk suatu Vector group suatu transformator, yang dapat dilihat pada nameplate yang tercantum. Vector group mengindikasikan perbedaan fase antara sisi primer dan sekunder. Penentuan vector group sangat penting sebelum dua atau lebih transformator di-paralel-kan. Jika dua transformator dengan vector group berbeda terhubung paralel maka akan ada perbedaan fase antara kedua sisi sekunder trafo dan menyebabkan mengalir arus sirkulasi antara kedua tranformator yang dapat menghasilkan gangguan.

Gambar berikut memperlihatkan beberapa vector group suatu transformator.

Gambar 6 Pergeseran Sudut Fase 0⁰

Gambar 7 Pergeseran Sudut Fase -30⁰

Gambar 8 Pergeseran Sudut Fase -60⁰

Gambar 9 Pergeseran Sudut Fase -120⁰

Gambar 10  Pergeseran Sudut Fase -150⁰

Gambar 11 Pergeseran Sudut Fase -180⁰

Gambar 12 Pergeseran Sudut Fase +150⁰

Gambar 13 Pergeseran Sudut Fase +30⁰

Berdasarkan data sheet transformator oleh “TERCO”, penentuan jam suatu hubungan belitan primer – sekunder suatu transformator dapat ditentukan dengan mengukur beberapa terminal tegangan. Selanjutnya mencocokkan dengan tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1 Penentuan Vector Group (Kelompok Jam Suatu Transformator)

Sebagai contoh:

1.      Vector Group Yy0

Gambar 14 Diagram Vector Untuk Vector Group Yy0

Berdasarkan gambar 14, maka bisa disimpulkan  besar tegangan Tt <  St  =  Ts > Tt < RS dan ini sesuai dengan tabel 1 no.12, sehingga hubungan ini adalah Yy0.. Terminal R dan r di-jumper sebagai titik referensi.

2.      Vector Group Dy1

Gambar 15 Diagram Vector Untuk Vector Group Yy1

Berdasarkan gambar 15, maka bisa disimpulkan  besar tegangan  Tt <  St > Ts =Tt< RS dan ini sesuai dengan tabel 1 no. 2, sehingga hubungan ini adalah Dy1.

3.      Vector Group Yy6

Gambar 16 Diagram Vector Untuk Vector Group Yy6