Tantangan Teknologi Kalibrasi dan Tindakan Pencegahan untuk Trafo Arus Elektronik DC

Dalam sistem tenaga listrik modern, transformator arus elektronik DC memainkan peran penting. Mereka tidak hanya digunakan untuk pengukuran arus dengan presisi tinggi tetapi juga sebagai alat kunci untuk optimasi jaringan, deteksi kerusakan, dan manajemen energi. Dengan perkembangan cepat teknologi transmisi arus searah (HVDC) dan penerapannya secara luas di seluruh dunia, persyaratan kinerja untuk transformator arus DC menjadi semakin ketat, terutama dalam hal akurasi pengukuran dan kompatibilitas sistem. Oleh karena itu, teknologi kalibrasi transformator arus elektronik DC telah menjadi kunci untuk menjamin operasi sistem tenaga listrik yang aman, stabil, dan efisien.

1 Analisis Teknologi Kalibrasi Transformator Arus Elektronik DC
1.1 Prinsip Dasar Kalibrasi

Kalibrasi transformator arus elektronik DC didasarkan pada prinsip komparator arus DC bermodulasi magnetik dan teknologi sinkronisasi digital serat optik. Di antaranya, komparator arus DC bermodulasi magnetik menggunakan teknologi modulasi magnetik untuk mengukur besarnya arus DC. Teknologi ini bergantung pada pengaruh medan magnet yang dihasilkan oleh arus terhadap sifat magnetik inti besi. Dalam aplikasi praktis, saat arus mengalir melalui konduktor utama, ia memagnetisasi inti besi di sekitarnya. Inti besi yang dimagnetisasi mempengaruhi arus di kumparan sekunder melalui perubahannya, dan pengaruh ini dapat digunakan sebagai dasar untuk mengukur besarnya arus di konduktor utama.

1.2 Komposisi Sistem Kalibrasi

Sistem kalibrasi untuk transformator arus elektronik DC terutama terdiri dari sumber arus DC, koneksi dan konfigurasi sinkronisasi perangkat standar dan perangkat yang diuji, serta unit pengambilan data berpresisi tinggi. Desain dan fungsi setiap bagian memainkan peran yang menentukan dalam keakuratan dan keandalan proses kalibrasi.

• Sumber arus DC bertanggung jawab untuk menyediakan arus yang stabil dan dapat disesuaikan untuk kalibrasi. Desainnya perlu memenuhi persyaratan stabilitas tinggi dan output ripple rendah untuk mensimulasikan kinerja transformator arus di bawah kondisi arus yang berbeda. Untuk mencapai tujuan ini, sumber arus biasanya menggunakan komponen elektronik daya presisi dan sistem kontrol umpan balik tertutup untuk menyesuaikan output secara real-time dan mempertahankan stabilitas arus. Bahkan ketika beban berubah atau pasokan listrik fluktuatif, ia dapat memastikan keakuratan arus output.

• Ketika sumber arus DC menyediakan arus dasar, koneksi dan sinkronisasi yang benar dari perangkat standar dan perangkat yang diuji adalah tautan kunci untuk memastikan keakuratan hasil kalibrasi. Perangkat standar umumnya adalah instrumen berpresisi tinggi yang bersertifikat negara, memberikan nilai arus dengan akurasi yang diketahui sebagai acuan; perangkat yang diuji adalah transformator arus yang akan dites. Selama proses kalibrasi, perangkat standar dan perangkat yang diuji harus dioperasikan dalam sinkronisasi yang ketat untuk memastikan bahwa semua data pengukuran diperoleh dalam kondisi operasi yang sama.

1.3 Metode Kalibrasi

Dalam proses kalibrasi transformator arus elektronik DC, pemilihan metode kalibrasi memainkan peran yang menentukan dalam keakuratan dan keandalan hasil pengukuran. Kalibrasi on-site dan laboratorium masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan unik. Metode pengukuran digital langsung berpresisi tinggi menyediakan sarana kalibrasi yang efisien. Metode kalibrasi untuk output analog dan digital disesuaikan secara spesifik untuk transformator arus dengan jenis output yang berbeda untuk menyesuaikan dengan berbagai skenario aplikasi.

(1) Perbandingan antara Kalibrasi On-Site dan Laboratorium

Ada perbedaan signifikan antara keduanya dalam hal metode dan lingkungan:

• Kalibrasi On-Site: Dilakukan langsung di lokasi pemasangan transformator arus dan dapat mencerminkan pengaruh faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban, dan gangguan elektromagnetik. Cocok untuk peralatan besar yang sulit dipindahkan atau yang kinerjanya perlu diverifikasi. Namun, jika ada banyak faktor tidak menguntungkan di lokasi dan variabel lingkungan tidak dapat dikontrol secara efektif, akurasi kalibrasi mungkin terpengaruh.

• Kalibrasi Laboratorium: Lingkungan dapat dikontrol secara efektif, dan kondisi uji dapat diatur dengan presisi, yang meningkatkan ulang dan akurasi kalibrasi. Namun, lingkungan laboratorium tidak dapat sepenuhnya mensimulasikan skenario kerja on-site, dan sulit untuk menganalisis secara komprehensif dampak lingkungan on-site terhadap kinerja peralatan.

(2) Metode Pengukuran Digital Langsung Berpresisi Tinggi

Dengan bantuan peralatan pengukuran digital berpresisi tinggi, output transformator arus dibaca secara langsung dan dibandingkan dengan nilai standar yang diketahui, sehingga hasil kalibrasi dapat diperoleh dengan cepat dan efisien, dan kesalahan dalam tautan-tautan tengah dikurangi.

(3) Metode Kalibrasi untuk Output Analog dan Digital

Keuntungan dari metode ini terletak pada pertimbangan lengkap karakteristik output dari jenis-jenis transformator arus yang berbeda:

• Metode Output Analog: Instrumen pengukuran arus berpresisi tinggi digunakan untuk membaca nilai output, kemudian dibandingkan dengan nilai standar untuk kalibrasi untuk memastikan keakuratan konversi dan pengukuran sinyal analog.

• Metode Output Digital: Dalam proses kalibrasi, perangkat lunak analisis dan teknologi sinkronisasi digabungkan untuk transmisi dan pemrosesan data untuk memastikan bahwa akurasi kalibrasi memenuhi persyaratan, yang cocok untuk kebutuhan kalibrasi transformator arus dengan output digital.

2 Tantangan dan Tindakan Penanganan dalam Penerapan Teknologi Kalibrasi Transformator Arus Elektronik DC
2.1 Anti-Gangguan On-Site

Ketika menerapkan kalibrasi transformator arus elektronik DC on-site, terjadi gangguan elektromagnetik yang parah. Ini berasal dari lingkungan elektromagnetik jaringan tegangan tinggi, termasuk radiasi dari kabel/peralatan dan noise yang dihasilkan sistem. Gangguan tersebut mempengaruhi akurasi pengukuran, menyebabkan penyimpangan data kalibrasi dalam sistem HVDC dan bahkan merusak komponen. Hal ini membawa baik kesalahan instan maupun masalah stabilitas/jaminan jangka panjang.

Untuk mengatasi hal ini, optimasi struktur pelindung magnetik adalah kunci. Prinsipnya adalah menggunakan bahan berpermeabilitas tinggi untuk membangun lapisan pelindung di sekitar bagian-bagian sensitif, memblokir medan magnet eksternal. Saat merancang, asesmen lingkungan aktual (jenis gangguan, intensitas, frekuensi) karena ini mempengaruhi efektivitas pelindung. Struktur laminasi dengan multi-lapis, bahan berpermeabilitas berbeda bekerja lebih baik. Misalnya, lapisan luar menggunakan bahan berpermeabilitas tinggi untuk menyerap sebagian besar medan magnet, dan lapisan dalam menggunakan bahan berresistivitas tinggi untuk memblokir medan sisa. Data desain pelindung magnetik yang dioptimalkan ada di Tabel 1.

2.2 Presisi Sinkronisasi Digital

Dalam kalibrasi transformator arus elektronik DC, presisi sinkronisasi sangat penting. Kalibrasi sering memerlukan sinkronisasi beberapa perangkat/sumber data di lokasi yang tersebar. Keakuratan/reliabilitas data bergantung pada sinkronisasi waktu; deviasi kecil menyebabkan ketidakakuratan, mempengaruhi efisiensi/keamanan sistem tenaga. Memilih/mengoptimalkan teknologi sinkronisasi dan membandingkan sinkronisasi serat optik & GPS sangat penting.

Dalam memilih/mengoptimalkan, tantangannya adalah mengendalikan lingkungan daya yang kompleks dan distribusi geografis yang luas untuk sinkronisasi yang akurat. Dalam lingkungan gangguan kuat, metode tradisional gagal. Solusinya termasuk memperkenalkan Protokol Waktu Presisi IEEE1588 dan menggunakan cap waktu presisi/komunikasi modern untuk sinkronisasi.

Sinkronisasi serat optik, dengan kecepatan tinggi dan anti-gangguan, cocok untuk skenario berpresisi tinggi (misalnya, pusat data). Tidak terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik, memastikan kebersihan sinyal, tetapi memiliki biaya penerapan tinggi. Sinkronisasi GPS hemat biaya, mencakup area luas, dan cocok untuk jaringan tersebar. Menggunakan sinyal satelit untuk cap waktu tetapi kurang stabil di bawah gangguan parah. Perbandingan presisi sinkronisasi di bawah gangguan yang berbeda ada di Gambar 1.

Untuk mengatasi tantangan-tantangan ini, pilih teknologi sinkronisasi yang sesuai berdasarkan lingkungan aplikasi dan kebutuhan kalibrasi. Prioritaskan sinkronisasi serat optik untuk skenario rendah EMI, berpresisi tinggi. Untuk jaringan tenaga yang tersebar geografis, pertimbangkan sinkronisasi GPS dan optimalkan penempatan penerima untuk mengurangi gangguan sinyal. Menggabungkan keduanya untuk menambah redundansi juga meningkatkan presisi sinkronisasi dan keandalan sistem.

3 Kesimpulan

Kesimpulannya, dengan melakukan penelitian mendalam tentang teknologi kalibrasi transformator arus elektronik DC dan aplikasinya, tidak hanya sangat penting untuk meningkatkan kinerja dan keandalan transformator arus, tetapi juga faktor kunci dalam mendorong inovasi teknologi dan pembangunan berkelanjutan sistem tenaga. Di masa depan, sambil terus mengoptimalkan teknologi kalibrasi, perhatian juga harus diberikan pada kinerja teknologi-teknologi ini dalam aplikasi praktis untuk memastikan bahwa mereka dapat memenuhi persyaratan standar tinggi jaringan tenaga modern.