PEMBANGKITAN DAN PENGUKURAN

TEGANGAN TINGGI BOLAK-BALIK

Pembimbing Ir.Makmur Saini. MT

Pendahuluan

Parameter-parameter tegangan tinggi bolak-balik

Ciri-ciri trafo uji

Rangkaian-rangkaian trafo uji

Konstruksi trafo uji

Kinerja trafo uji

Pembangkitan tegangan tinggi dengan rangkaian

resonansi

Pengukuran tegangan puncak dengan sela bola

Pengukuran nilai Puncak dengan pembagi tegangan

kapasitif

Pengukuran nilai efektif dengan meter-Volt

elektrostatik

Pengukuran dengan trafo tegangan

Cara mengatur tegangan uji

Dalam laboratorium diperlukan tegangan tinggi

bolak-balik untuk percobaan dan

pengujian dengan arus bolak-balik serta untuk

membangkitkan tegangan tinggi searah

dan pulsa.

Trafo uji yang biasa digunakan untuk

keperluan tersebut memiliki daya

yang lebih rendah serta perbandingan belitan

yang jauh lebih besar daripada trafo daya.

Hampir semua pengujian dan percobaan

dengan tegangan tinggi bolak-balik

mensyaratkan nilai tegangan yang teliti. Hal

tersebut umumnya hanya akan terpenuhi

jika pengukuran dilakukan pada sisi

tegangan tinggi; untuk itu telah disusun

berbagai cara dalam mengukur tegangan

tinggi bolak-balik.

Bentuk u(t) untuk tegangan tinggi bolak-balik

sering menyimpang dari

bentuk sinus. Dalam teknik tegangan tinggi

nilai puncak U dan nilai efektif Uef

Memiliki arti yang sangat penting :

Untuk pengujian tegangan tinggi besaran

U / 2 didefinisikan sebagai

tegangan uji (VDE 0433; IEC-Publ. 60-2 1973).

Di sini diandaikan bahwa

penyimpangan bentuk tegangan tinggi dari

bentuk sinus masih dalam batas yang

diijinkan. Untuk sinusoidal murni.

U / 2 = Urms

Pembangkitan tegangan 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

(a) torisolasi pada satu kutub, (b)terisolasi penuh

Rangkaian trafo uji satu tingkat

Kaskade trafo uji tiga tingkat

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 %

Trafo tegangan induktif dapat digunakan untuk

membangkitkan tegangan

tinggi bolak-balik dengan daya beberapa kVA.

Trafo uji dengan daya yang rendah

memiliki konstruksi yang serupa dengan trafo

tegangan untuk tegangan uji yang

sama.

Untuk tegangan hingga 100 kV banyak

digunakan isolasi resin epoksi

sedangkan untuk tegangan yang lebih tinggi

digunakan minyak dengan penghalang

isolasi dan balok pemisah.

belitan tegangan tinggi

belitan tegangan rendah

inti besi

alas

jepitan tegangan tinggi

isolasi

Penampang melintang dari suatu trafo

uji dengan isolasi resin tuangan

nomor 1-5 sama seperti pada gambar 3.3. (a)

desain tangki, (b) selubing isolasi. 6. bushing, 7.

tangki logam, 8.selubung isolasi

Trafo uji berisolasi minyak

E1, E2= belitan ekstrasi, H1, H2 belitan

tegangan tinggi; K1, K2 belitan kopling;

F inti besi

Kaskade 2 tingkat dengan inti besi bersama

pada potensial tengah

Kinerja trafo uji tidak dapat dengan

sempurna digambarkan dengan

rangkaian ekivalen trafo yang biasa

karena pengaruh kapasitansi sendiri Ci

dari

belitan tegangan tinggi dan kapasitansi

objek uji C, (kebanyakan berupa beban

kapasitif). Pada pihak lain arus

maknetigasi dapat diabaikan selama inti

besi belum jenuh

Kinerja trafo uji

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

Trafo Tesla juga termasuk kedalam rangkaian

resonansi. Rangkaian ini

terdiri atas rangkaian osilasi primer dan

sekunder yang dikopel sccara maknetik.

Peluahan kapasitor primer melalui sela percik

akan membangkitkan osilasi dengan

frekuensi berkisar pada 104 hingga 0 Hz.

Bergantung pada data rangkaian yang

digunakan serta perbandingan belitan

kumparan sekunder dan primer maka dengan

trafo Tesla dapat dibangkitkan tegangan

hingga lebih dari 1 MV.

Sela bola untuk mengukur tegangan

Pengukuran tegangan puncak dengan pembagian kapasitif

(a) Rangakain, (b) bentuk umum dari tegangan

Meter-Voft elektrostastik

(a) dengan pengukuran elektrode,

(Hueter), (b) dengan pengukuran segmen elektrode (Starke

dan Schroder) 1. segmen elektrode yang dapat bergerak, 2.

sumbu rotasi, 3. cermin, 4. sumber daya, 5 skala

(a) trafo tegangan

edukatif, (b) trafo tegangan kapasitif 1. belitan promer, 2.

belitan sekunder, 3. inti besi, C1, C2 kapasitor pembagi, L

indikator resonansi, w trafo penyesuai (penomoran sama

dengan pada a)

RANGKAIAN DASAR TRAFO TEGANGAN

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