Apa itu Core balance current transformer (CBCT)?

Trafo arus keseimbangan inti (juga disebut sebagai CBCT) adalah trafo arus tipe cincin (CT) melalui pusat yang melewati tiga kabel inti tunggal atau kabel tiga inti tunggal dari sistem tiga fase. Tiga kabel inti itu membentuk belitan utama CBCT.

Dengan kata lain kita dapat mendefinisikan sebagai urutan nol CT (ZCT) juga dikenal sebagai core balance CT (CBCT) adalah tipe khusus transformator arus (CT) yang mendeteksi keberadaan arus urutan nol selama gangguan hubung singkat (seperti LG kesalahan) kondisi yang menyebabkan ketidakseimbangan dalam sistem fasa 3-.

Keseimbangan Inti Transformator Arus bekerja berdasarkan konsep penyeimbangan arus urutan nol dalam sistem tiga fasa. Itu sebabnya ini juga dikenal sebagai transformator arus urutan nol (ZCT). Core balance CT umumnya digunakan untuk proteksi gangguan pembumian (atau proteksi kebocoran pembumian) untuk sistem kelistrikan tegangan menengah. CBCT tipikal seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Berbeda dengan transformator arus (CT), belitan primer CBCT dibentuk dengan tiga inti kabel yang melewati pusat inti besinya dan kumparan sekunder CBCT juga dililitkan pada inti besi tipe cincinnya, dan dihubungkan dengan relai gangguan bumi.

Prinsip kerja CBCT atau ZCT

Trafo arus keseimbangan inti (CBCT) bekerja dengan prinsip menyeimbangkan arus urutan nol dalam 3-sistem fase. Oleh karena itu juga disebut sebagai transformator arus urutan nol (ZCT). Prinsip dasar kerja trafo arus urutan nol adalah arus rendah Kirchhoff: jumlah arus pada setiap simpul rangkaian listrik akan sama dengan nol.

Selama operasi normal sistem tiga fasa sebagai penjumlahan vektor dari arus fasanya ( Īa plus Īb plus Īc=0 ) adalah nol. Oleh karena itu, tidak ada arus urutan nol sisa yang akan muncul di belitan primer CBCT. Oleh karena itu tidak akan ada fluks yang dikembangkan di Inti CBCT. Karenanya tidak ada arus yang mengalir di sirkuit sekunder CBCT.

Sedangkan pada kondisi tidak normal, pada saat penjumlahan arus fasa tidak akan nol. Kemudian karena ketidakseimbangan arus fasa, arus urutan nol akan mengalir di sirkuit sekunder CBCT. Oleh karena itu relai gangguan bumi yang terhubung dengan CBCT sekunder, akan diberi energi dan mengisolasi sistem yang sehat dengan bantuan pemutus sirkuit.

Misalkan Īa , Īb dan Īc adalah arus garis dari sistem tiga fasa dan Φa , Φb dan Φc adalah komponen fluks magnet yang bersesuaian yang dikembangkan dalam inti CT atau CBCT urutan nol. Dengan asumsi bahwa CBCT beroperasi di daerah linier, maka fluks magnet yang dikembangkan di inti CBCT akan berbanding lurus dengan arus saluran yang sesuai. Oleh karena itu dapat ditulis sebagai:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Di sini (k) adalah konstanta proporsionalitas. Karena di sini ketiga arus fasa menghasilkan fluks magnet yang sesuai dalam inti ZCT yang sama (bahan magnet yang sama). Karenanya konstanta proporsionalitas yang sama (k) digunakan di semua fluks fasa.

Oleh karena itu fluks magnet yang dihasilkan dalam inti ZCT atau CBCT akan menjadi

Φr=k(Īa ditambah Īb ditambah Īc) (1)

Tapi seperti yang kita ketahui bersama dari konsep komponen simetris

(Īa plus Īb plus Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Di sini Īn adalah arus netral dan Ī0 adalah arus urutan nol pada trafo arus. Maka dari persamaan (1) dan (2) di atas, kita dapat menyimpulkan sebagai

Φr = k.Īn (3)

Sekarang, mari kita pertimbangkan dua kasus

Kasus 1: Selama operasi normal sistem tiga fasa

Seperti yang kita ketahui bahwa Īa plus Īb plus Īc=0 (4)

Di sini dengan membandingkan persamaan (1) dan (4), kami mendapatkan hasil sebagai:

Fluks resultan bersih (Φr=0) adalah nol. Ini berarti tidak ada arus yang mengalir di sirkuit sekunder CBCT. Oleh karena itu relai gangguan bumi tidak akan beroperasi dalam kondisi normal yang sehat.

Kasus 2: Selama gangguan pembumian (misalnya gangguan LG) dalam kondisi tidak normal, arus fasa pada kabel tiga inti yang melewati pusat trafo arus tidak akan seimbang. Oleh karena itu arus urutan nol akan mengalir di sirkuit sekunder ZCT. Misalnya perhatikan kasus gangguan saluran tunggal ke tanah (Gangguan LG).

Jika=3Ia0 = Di (5)

Membandingkan persamaan (5) dengan persamaan (3) diperoleh bahwa fluks magnet total di inti CBCT tidak akan nol. Ini memiliki beberapa nilai terbatas yang akan menginduksi arus di sirkuit sekunder ZCT. Oleh karena itu arus sekunder tersebut mengalir dalam relai proteksi gangguan bumi dan mengaktifkannya. Karena alasan ini, CT keseimbangan inti (CBCT) juga disebut CT urutan nol (ZCT).

Penerapan CBCT atau ZCT

Trafo arus keseimbangan inti (CBCT) terutama digunakan untuk perlindungan gangguan pembumian pada mesin listrik. Salah satu aplikasi pentingnya sebagai pelindung gangguan pembumian motor induksi, yang dibahas di bawah ini secara rinci.

CBCT untuk perlindungan motor

Di sebagian besar industri, CBCT digunakan untuk perlindungan kebocoran arde motor industri (3-motor induksi fasa). Dalam skema proteksi ini, inti CBCT mengelilingi kabel daya yang terhubung dengan 3-motor induksi fasa. Lead pembumian dari selubung kabel ke bumi harus diambil melalui mata inti ZCT. Diagram tipikal adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Inti dari CBCT bersemangat dengan arus (Īa plus Īb plus Īc plus Īsheath plus Īearth).

Efek dari ( Īsheath plus Īearth ) dibatalkan ketika lead pembumian diambil melalui mata CBCT. Oleh karena itu skema proteksi hanya merespon arus (Īa plus Īb plus Īc) pada motor induksi.

Kelebihan CBT

Keuntungan utama menggunakan CBCT sebagai skema proteksi gangguan tanah adalah bahwa dalam skema proteksi ini hanya satu inti CT yang digunakan, bukan tiga inti seperti pada sistem konvensional. Dengan demikian fluks magnet yang diperlukan untuk menghasilkan arus sekunder tertentu berkurang menjadi sepertiga (1/3), yang merupakan keuntungan terbesar karena sensitivitas keseluruhan sistem proteksi meningkat.

Juga jumlah belitan sekunder CT tidak diperlukan menurut arus pengenal kabel karena tidak ada arus sekunder yang mengalir dalam kondisi operasi normal karena arus sistem tiga fasa seimbang. Hal ini memungkinkan untuk mengoptimalkan putaran sekunder sesuai dengan arus pickup primer CT yang efektif.

Fitur ZCT atau CBCT

Ini adalah fitur yang sangat menarik dari zero sequence CT (ZCT) atau Core balance current transformer (CBCT), ini disebutkan di bawah ini sebagai:

• Sensitivitas tinggi
• Linearitas yang baik
• Operasi yang andal

• Pemasangan yang nyaman dan mudah

Pemilihan CBCT atau ZCT

CT urutan nol atau CBCT yang sesuai dipilih berdasarkan faktor-faktor berikut.

Rasio CT nominal: ini harus sedemikian rupa sehingga bahkan pada gangguan tanah terkecil, arus harus cukup untuk mengoperasikan relai gangguan bumi.

Arus bocor arde primer minimum

Arus eksitasi minimum yang diperlukan untuk tegangan operasi relai

Tegangan titik lutut

Dimensi dan diameter dalam CT (diameter dalam tergantung pada ukuran kabel)