Cara Penyambungan dan Parameter Pemancu Aras

Konfigurasi Pembungkusan Transformator Penjernihan

Transformator penjernihan diklasifikasikan berdasarkan sambungan pembungkusan menjadi dua jenis: ZNyn (zigzag) atau YNd. Titik neutral mereka boleh disambungkan ke kumparan penghapus busur atau perintang penjernihan. Pada masa ini, transformator penjernihan zigzag (jenis Z) yang disambungkan melalui kumparan penghapus busur atau perintang nilai rendah lebih sering digunakan.

1. Transformator Penjernihan Jenis Z
Transformator penjernihan jenis Z datang dalam versi isolasi terbenam minyak dan isolasi kering. Di antaranya, tuangan resin adalah jenis isolasi kering. Dari segi struktur, ia serupa dengan transformator daya tiga fasa inti standar, kecuali pada setiap kaki fasa, pembungkusan dibagi menjadi dua bahagian dengan jumlah putaran yang sama—atas dan bawah. Hujung salah satu bahagian disambungkan secara siri polariti terbalik dengan hujung pembungkusan fasa lainnya. 

Dua bahagian pembungkusan memiliki polaritas yang berlawanan, membentuk fasa baru dalam konfigurasi zigzag. Terminal awal pembungkusan atas—U1, V1, W1—dikeluarkan dan disambungkan ke garis bekalan AC tiga fasa A, B, dan C, masing-masing. Terminal awal pembungkusan bawah—U2, V2, W2—disatukan untuk membentuk titik neutral, yang kemudian disambungkan ke perintang penjernihan atau kumparan penghapus busur, seperti ditunjukkan dalam gambar. Bergantung pada metode sambungan tertentu, transformator penjernihan jenis Z lebih lanjut dikategorikan ke dalam konfigurasi ZNvn1 dan ZNyn11.

Transformator penjernihan jenis Z juga mungkin dilengkapi dengan pembungkusan tegangan rendah, biasanya disambungkan dalam bentuk bintang dengan neutral yang di-ground (yn), memungkinkan mereka untuk berfungsi sebagai transformator stesen servis.

2. Transformator Penjernihan Jenis Z
Kelebihan sambungan zigzag pada transformator jenis Z:

1. Saat terjadi pendekan sisi tunggal, arus kesalahan grounding hampir merata di antara tiga pembungkusan fasa. Daya magnetomotif (MMF) dari dua pembungkusan pada setiap kaki inti berlawanan arah, sehingga tidak ada efek pengereman, memungkinkan arus mengalir bebas dari titik neutral ke garis yang bermasalah.

2. Tidak ada komponen harmonik ketiga dalam tegangan fase karena, dalam bank tiga transformator single-fase yang disambungkan zigzag, harmonik ketiga memiliki magnitudo dan arah yang identik sebagai vektor. Karena susunan pembungkusan, gaya elektromagnetik harmonik ketiga di setiap fase saling menghilangkan, menghasilkan tegangan fase yang hampir sinusoidal.

Dalam transformator penjernihan jenis Z, arus urutan nol dalam dua setengah pembungkusan pada kaki inti yang sama mengalir dalam arah yang berlawanan; oleh karena itu, reaktansi urutan nol sangat rendah, dan tidak menghambat arus urutan nol. Prinsip di balik impedansi urutan nol yang rendah adalah sebagai berikut: pada masing-masing tiga kaki inti transformator penjernihan, terdapat dua pembungkusan dengan jumlah putaran yang sama, masing-masing disambungkan ke tegangan fase yang berbeda. 

Ketika tegangan tiga fasa seimbang positif atau negatif diterapkan pada terminal garis transformator penjernihan, MMF pada setiap kaki inti adalah hasil penjumlahan vektor dari MMF dari dua pembungkusan yang disambungkan ke fase yang berbeda. MMF hasil pada kaki inti individual dipindahkan sebesar 120°, membentuk set tiga fasa yang seimbang. MMF sisi tunggal dapat membentuk rangkaian magnetik melalui semua tiga kaki inti, menghasilkan rendahnya kerelaan magnet, fluks magnet yang besar, gaya elektromotif yang tinggi, dan oleh karena itu impedansi magnetisasi yang sangat tinggi.

 Namun, ketika tegangan urutan nol diterapkan pada terminal garis tiga fasa, MMF yang dihasilkan oleh dua pembungkusan pada setiap kaki inti sama besarnya tetapi berlawanan arah, menghasilkan MMF bersih nol per kaki—oleh karena itu, tidak ada MMF urutan nol dalam tiga kaki inti. MMF urutan nol hanya dapat menyelesaikan jalurnya melalui tangki dan medium sekitarnya, yang menampilkan kerelaan magnet yang sangat tinggi; akibatnya, MMF urutan nol sangat kecil, menghasilkan impedansi urutan nol yang sangat rendah.

3.Parameter Transformator Penjernihan
Untuk memenuhi persyaratan jaringan distribusi yang menggunakan kompensasi grounding kumparan penghapus busur, serta memenuhi kebutuhan beban stesen servis untuk daya dan penerangan di substasi, transformator sambungan Z dipilih, dan parameter kunci transformator penjernihan harus ditetapkan dengan wajar.

3.1 Kapasitas Nominal
Kapasitas sisi primer transformator penjernihan harus sesuai dengan kapasitas kumparan penghapus busur. Berdasarkan peringkat kapasitas kumparan penghapus busur standar, disarankan bahwa kapasitas transformator penjernihan ditetapkan sebesar 1.05–1.15 kali kapasitas kumparan penghapus busur. Misalnya, kumparan penghapus busur 200 kVA akan dipasangkan dengan transformator penjernihan 215 kVA.

3.2 Arus Kompensasi Titik Neutral
Jumlah arus yang mengalir melalui titik neutral transformator selama kesalahan sisi tunggal

Dalam formula di atas:

U adalah tegangan garis jaringan distribusi (V);
Zx adalah impedansi kumparan penghapus busur (Ω);
Zd adalah impedansi urutan nol primer transformator penjernihan (Ω/fase);
Zs adalah impedansi sistem (Ω).

Durasi arus kompensasi titik neutral harus sama dengan waktu operasi berkelanjutan kumparan penghapus busur, yang ditentukan sebagai 2 jam.

3.3 Rintangan Urutan Nol
Rintangan urutan nol adalah parameter penting bagi transformator grounding dan sangat mempengaruhi pengaturan perlindungan relai untuk membatasi arus kesalahan tanah fasa tunggal dan menekan tegangan berlebih. Untuk transformator grounding zigzag (tipe Z) tanpa gulungan sekunder, serta yang memiliki koneksi bintang/delta terbuka, hanya ada satu rintangan—yaitu, rintangan urutan nol—yang memungkinkan pembuat untuk memenuhi kebutuhan utilitas.

3.4 Kerugian
Kerugian adalah parameter prestasi penting bagi transformator grounding. Untuk transformator grounding yang dilengkapi dengan gulungan sekunder, kerugian beban kosong dapat dibuat setara dengan transformator dua-gulungan dengan rating yang sama. Mengenai kerugian beban, ketika sisi sekunder beroperasi pada beban penuh, sisi primer membawa beban yang relatif ringan; oleh karena itu, kerugian beban sisi primer lebih rendah daripada transformator dua-gulungan dengan kapasitas sisi sekunder yang sama.

3.5 Peningkatan Suhu
Berdasarkan standar nasional, peningkatan suhu transformator grounding diatur sebagai berikut:

1. Peningkatan suhu di bawah arus kontinu berperingkat harus sesuai dengan ketentuan dalam standar nasional untuk transformator daya umum atau transformator tipe kering. Ini terutama berlaku untuk transformator grounding yang sisi sekundernya sering diberi beban.

2. Ketika arus beban singkat berlangsung tidak lebih dari 10 detik (skenario yang biasanya terjadi ketika titik netral terhubung ke resistor), peningkatan suhu harus sesuai dengan batasan yang ditentukan dalam standar nasional untuk transformator daya di bawah kondisi hubungan singkat.

3. Ketika transformator grounding beroperasi bersama dengan koil penghilang busur, peningkatan suhunya harus sesuai dengan persyaratan peningkatan suhu untuk koil penghilang busur:

• Untuk gulungan yang secara terus-menerus membawa arus berperingkat, peningkatan suhu dibatasi hingga 80 K. Ini terutama berlaku untuk transformator grounding dengan koneksi bintang/delta terbuka.

• Untuk gulungan dengan durasi arus maksimum 2 jam (seperti yang ditentukan untuk arus berperingkat), peningkatan suhu yang diperbolehkan adalah 100 K. Kondisi ini sesuai dengan mode operasi sebagian besar transformator grounding.

• Untuk gulungan dengan durasi arus maksimum 30 menit, peningkatan suhu yang diperbolehkan adalah 120 K.

Ketentuan-ketentuan ini didasarkan pada jaminan bahwa, di bawah kondisi operasi paling parah, suhu panas titik gulungan tidak melebihi 140 °C hingga 160 °C, sehingga menjamin operasi isolasi yang aman dan menghindari penurunan parah dalam umur isolasi.