Panduan Desain Trafo Arus untuk Proteksi dan Pengukuran

Panduan Desain Trafo Arus untuk Proteksi dan Pengukuran

Trafo arus (CT) adalah perangkat presisi yang mengubah arus primer menjadi nilai sekunder standar untuk relai dan meter. Mendesain CT melibatkan keseimbangan antara kinerja magnetik, batas termal, dan kekuatan mekanis agar memenuhi persyaratan akurasi dalam berbagai kondisi operasi.

Definisi Singkat: Desain trafo arus adalah proses teknik pemilihan material inti, konfigurasi belitan, dan sistem isolasi untuk mereproduksi arus primer secara akurat pada nilai sekunder yang telah diskalakan.

Poin-Poin Utama Proyek

• Desain CT harus sesuai dengan standar IEC 61869-2 dan IEEE C57.13 mengenai akurasi, keselamatan, dan pengujian.
• Saturasi inti, ukuran beban (burden), dan kinerja termal menentukan keandalan CT selama terjadi gangguan.
• Enwei Electric menawarkan CT yang dirancang khusus untuk aplikasi proteksi, pengukuran, dan gardu induk digital.
• Referensi eksternal dari IEC, IEEE, dan NERC mengarahkan spesifikasi, pengujian, serta protokol pemeliharaan.

Menentukan Tujuan Desain

Perancang terlebih dahulu memperjelas apakah CT berfungsi untuk proteksi, pengukuran, atau keduanya. CT proteksi mengutamakan kinerja transien dan tegangan titik-lut (knee-point) yang tinggi untuk mencegah saturasi saat terjadi gangguan. CT pengukuran berfokus pada akurasi di seluruh rentang beban. Kondisi lingkungan, keterbatasan pemasangan, dan integrasi dengan peralatan hubung bagi memengaruhi pilihan geometri dan isolasi.

Dasar-Dasar Rangkaian Magnetik

Inti CT membentuk rangkaian magnetik yang mengarahkan fluks yang dihasilkan oleh arus primer. Luas penampang inti dan panjang lintasan magnetik menentukan arus penguat dan karakteristik saturasi. Perancang menggunakan material dengan permeabilitas tinggi untuk meminimalkan arus penguat, sehingga arus sekunder mengikuti bentuk gelombang arus primer.

Celah udara, yang sering kali tidak diinginkan, dapat sengaja diperkenalkan pada CT khusus untuk mengendalikan saturasi. Namun, celah tersebut meningkatkan arus magnetisasi dan mengurangi akurasi, sehingga harus dimodelkan secara cermat.

Kesesuaian dengan Standar dan Referensi

• IEC 61869-2:2012 — Menyediakan kelas akurasi, batas termal, dan prosedur pengujian. Sumber: IEC
• IEEE C57.13-2016 — Mencakup persyaratan trafo instrumen di Amerika Utara. Sumber: IEEE
• NERC PRC-005 — Menguraikan interval pemeliharaan untuk komponen sistem proteksi. Sumber: NERC

Kepatuhan memastikan CT memenuhi ekspektasi akurasi global dan persyaratan audit regulasi.

Perhitungan Desain Inti

Perancang menghitung luas penampang inti menggunakan kerapatan fluks maksimum yang diizinkan untuk material yang dipilih, dengan mempertimbangkan arus primer, rasio lilitan, dan frekuensi. Kerapatan fluks harus tetap berada di bawah ambang saturasi dalam kondisi gangguan puncak.

Tegangan titik lutut dihitung dari karakteristik inti dan rasio belitan, memastikan CT proteksi tetap memberikan keluaran ketika sirkuit sekunder mengalami beban tinggi. Insinyur juga menentukan arus magnetisasi dan kurva eksitasi untuk memverifikasi akurasi dalam kelas yang ditentukan.

Pertimbangan Belitan dan Beban

Desain belitan sekunder melibatkan pemilihan ukuran konduktor dan jumlah lilitan untuk mencapai rasio yang diinginkan sekaligus mampu menangani beban termal. Resistansi belitan dan reaktansi bocor berkontribusi terhadap beban keseluruhan dan harus diminimalkan.

Perhitungan beban mencakup perangkat yang terhubung—meter, relai—ditambah resistansi kabel penghubung. Beban total harus tetap di bawah nilai terukur untuk menjaga akurasi. Beberapa desain menggabungkan beberapa belitan sekunder untuk sirkuit proteksi dan pencatatan yang terpisah.

Pemilihan Material Inti dan Belitan

CT proteksi sering menggunakan baja silikon berorientasi butir atau bahan nanokristalin untuk kerapatan fluks jenuh yang tinggi. CT pengukuran dapat menggunakan paduan amorf untuk meningkatkan akurasi pada arus rendah. Isolasi belitan sekunder menggunakan kawat tembaga berlapis enamel, dilengkapi dengan lapisan epoxy, Mylar, atau Nomex tergantung kelas tegangannya.

Desain mekanis mencakup struktur penopang, rangka pengikat, dan pelindung resin untuk menahan gaya hubung singkat. CT luar ruangan memerlukan rumah tahan cuaca, sedangkan CT dalam ruangan terintegrasi dengan kompartemen peralatan hubung bagi.

Kinerja Termal dan Mekanis

CT menghasilkan panas melalui rugi tembaga dan histeresis inti. Pemodelan termal memastikan kenaikan suhu tetap dalam batas IEC. Perancang dapat menggunakan rumah epoxy cetak atau perendaman minyak untuk mengalirkan panas secara efektif.

Gaya hubung singkat dapat melebihi beberapa kN, terutama pada aplikasi arus tinggi. Rangka CT, braket penopang, dan isolasi harus tahan terhadap tegangan mekanis untuk mencegah deformasi atau kegagalan isolasi.

Pengujian dan Validasi

CT prototipe menjalani pengujian rutin, tipe, dan khusus: pengujian akurasi rasio, pemeriksaan polaritas, pengujian insulasi, tahanan arus hubung singkat, serta pengukuran cacat parsial. Kurva eksitasi digunakan untuk menentukan tegangan titik-lutut, sedangkan pengujian kenaikan suhu memverifikasi desain termal.

Alat pemodelan digital, seperti analisis elemen hingga (FEA), membantu memverifikasi distribusi fluks magnetik dan tegangan mekanis sebelum pengujian fisik. Laboratorium Enwei Electric mengumpulkan data untuk mendapatkan sertifikasi kesesuaian dengan spesifikasi pelanggan dan standar internasional.

Daftar Periksa Insinyur untuk Desain Trafo Arus

• Tentukan aplikasi: proteksi, pencatatan meter, atau gabungan.
• Pilih bahan inti dan tentukan luas penampang untuk menghindari saturasi.
• Hitung rasio lilitan, tegangan titik-lutut, dan arus magnetisasi.
• Evaluasi beban termasuk perangkat yang terhubung dan kabelnya.
• Desain insulasi, manajemen panas, dan penopang mekanis sesuai lingkungan operasi.
• Rencanakan pengujian validasi sesuai IEC 61869-2 dan IEEE C57.13.

Keahlian Desain CT Enwei Electric

Enwei Electric memproduksi CT tegangan menengah dan rendah dengan rasio, kelas akurasi, dan sistem isolasi yang dapat disesuaikan. Jelajahi pilihan produk di https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. Integrasi dengan peralatan hubung bagi ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) dan trafo ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) memastikan kinerja sistem yang terpadu.

Pertanyaan Umum Teknik tentang Desain Trafo Arus

Bagaimana cara mencegah saturasi CT saat terjadi gangguan?

Desain untuk tegangan knee-point yang tinggi dengan memilih material inti yang sesuai, menambah jumlah lilitan, dan mengelola beban agar tetap dalam batas nilai nominal.

Bisakah satu CT digunakan untuk proteksi dan pencatatan metering sekaligus?

Ya, dengan belitan sekunder ganda yang dirancang untuk kelas akurasi berbeda, tetapi diperlukan pengelolaan beban yang cermat agar tidak saling memengaruhi.

Dukungan desain apa yang ditawarkan Enwei Electric?

Enwei Electric menyediakan rekayasa aplikasi, pemilihan rasio, dan pengujian verifikasi untuk menghadirkan CT yang disesuaikan dengan kebutuhan proteksi atau pencatatan meter.

Ajakan Bertindak: Rekayasa CT Presisi bersama Enwei Electric

Desain transformator arus yang kuat sangat penting untuk pengukuran akurat dan proteksi yang andal. Bermitralah dengan Enwei Electric untuk solusi CT yang direkayasa, pengujian, dan dukungan integrasi sistem. Hubungi Enwei Electric hari ini untuk mempercepat proyek desain transformator arus Anda.

Aplikasi proyek

Lihat contoh penerapan dunia nyata dan sorotan galeri di seluruh pusat produk Enwei Electric:

• Solusi transformator untuk proyek distribusi dan industri.
• Portofolio switchgear mencakup ruang kendali tegangan menengah dan rendah.
• Rentang trafo arus mendukung pengukuran dan proteksi presisi.
• Gardu Induk Praktis yang mengintegrasikan trafo, peralatan hubung, dan panel.