Pengenalan
Transformator tiga fasa terdiri atas tiga set lilitan primer, masing-masing untuk setiap fasa, dan tiga set lilitan sekunder yang dililitkan pada inti besi yang sama. Transformator satu fasa yang terpisah juga dapat digunakan dan dihubungkan secara eksternal untuk menghasilkan hasil yang sama seperti pada satu unit transformator tiga fasa.
Lilitan primer dihubungkan dengan beberapa cara. Dua konfigurasi yang paling umum adalah delta, yaitu ketika ujung berpolaritas dari satu lilitan dihubungkan dengan ujung tidak berpolaritas dari lilitan berikutnya, dan bintang (star), yaitu ketika ketiga ujung tidak berpolaritas (atau ujung berpolaritas) dihubungkan menjadi satu. Lilitan sekunder dihubungkan dengan cara yang serupa. Hal ini berarti bahwa transformator tiga fasa dapat memiliki lilitan primer dan sekunder yang dihubungkan dengan cara yang sama (delta-delta atau bintang-bintang), atau berbeda (delta-bintang atau bintang-delta).
Penting untuk diingat bahwa bentuk gelombang tegangan sekunder sefasa dengan bentuk gelombang primer ketika lilitan primer dan sekunder dihubungkan dengan cara yang sama. Kondisi ini disebut “tanpa pergeseran fasa” (no phase shift). Namun, ketika lilitan primer dan sekunder dihubungkan secara berbeda, bentuk gelombang tegangan sekunder akan berbeda dari bentuk gelombang tegangan primer yang bersesuaian sebesar 30 derajat listrik. Hal ini disebut pergeseran fasa 30 derajat. Ketika dua transformator dihubungkan secara paralel, pergeseran fasanya harus identik; jika tidak, akan terjadi hubungan singkat (short circuit) ketika transformator tersebut diberi tegangan.
Konsep Dasar Belitan
Tegangan AC yang diberikan pada sebuah kumparan akan menginduksi tegangan pada kumparan kedua ketika keduanya dihubungkan oleh suatu jalur magnetik. Hubungan fasa dari kedua tegangan tersebut bergantung pada cara penyambungan kumparan-kumparan tersebut. Tegangan dapat berada sefasa atau memiliki pergeseran sebesar 180 derajat.
Ketika tiga kumparan digunakan pada belitan transformator tiga fasa, terdapat beberapa pilihan konfigurasi. Tegangan pada kumparan dapat berada dalam keadaan sefasa atau mengalami pergeseran seperti yang dijelaskan di atas, dengan kumparan dihubungkan dalam hubungan bintang (star) atau delta. Dalam kasus belitan bintang, titik bintang (netral) dapat dihubungkan ke terminal eksternal atau tidak.
Polarity:
Tegangan AC yang diberikan pada sebuah kumparan akan menginduksi tegangan pada kumparan kedua apabila keduanya dihubungkan oleh suatu jalur magnetik. Hubungan fasa antara kedua tegangan tersebut bergantung pada arah penyambungan kumparan. Tegangan-tegangan tersebut dapat berada dalam keadaan sefasa atau mengalami pergeseran sebesar 180 derajat.
Ketika tiga kumparan digunakan pada belitan transformator tiga fasa, terdapat beberapa pilihan konfigurasi. Tegangan pada kumparan dapat berada dalam keadaan sefasa atau mengalami pergeseran seperti yang dijelaskan di atas, dengan kumparan dihubungkan dalam hubungan bintang (star) atau delta. Dalam kasus belitan bintang, titik bintang (netral) dapat dihubungkan ke terminal eksternal atau tidak.
Apabila sepasang kumparan pada transformator memiliki arah lilitan yang sama, maka tegangan yang terinduksi pada kedua kumparan akan memiliki arah yang sama dari satu ujung ke ujung lainnya.
Sebaliknya, apabila dua kumparan memiliki arah lilitan yang berlawanan, maka tegangan yang terinduksi pada kedua kumparan akan memiliki arah yang berlawanan.
Winding connection designations:
Simbol pertama: untuk tegangan tinggi (High Voltage/HV) selalu menggunakan huruf kapital.
D = Delta
Y = Bintang (Star)
Z = Bintang saling terhubung (Interconnected Star)
N = Netral
Simbol kedua: untuk tegangan rendah (Low Voltage/LV) selalu menggunakan huruf kecil.
d = Delta
y = Bintang (Star)
z = Bintang saling terhubung (Interconnected Star)
n = Netral
Simbol ketiga: menunjukkan pergeseran fasa yang dinyatakan dalam angka jam pada sistem jam (1, 6, 11).
Contoh – Dyn11
Transformator memiliki belitan primer yang terhubung delta (D) dan belitan sekunder yang terhubung bintang (y) dengan titik bintang yang dikeluarkan sebagai netral (n) serta memiliki pergeseran fasa sebesar 30° mendahului (11).
Hal yang sering menimbulkan kebingungan terjadi pada penulisan notasi transformator step-up. Sesuai dengan standar IEC 60076-1, urutan penulisan notasi adalah HV–LV. Sebagai contoh, transformator step-up dengan primer terhubung delta dan sekunder terhubung bintang tidak ditulis “dY11”, melainkan “Yd11”. Angka 11 menunjukkan bahwa belitan tegangan rendah (LV) mendahului belitan tegangan tinggi (HV) sebesar 30 derajat.
Transformator yang dibuat berdasarkan standar ANSI biasanya tidak mencantumkan kelompok vektor (vector group) pada nameplate, melainkan menampilkan diagram vektor untuk menunjukkan hubungan antara belitan primer dan belitan lainnya.
Vector Group of Transformer:
Belitan transformator tiga fasa dapat dihubungkan dengan beberapa cara. Berdasarkan hubungan belitan tersebut, kelompok vektor (vector group) dari transformator dapat ditentukan.
Kelompok vektor transformator biasanya dicantumkan oleh pabrikan pada pelat nama (nameplate) transformator.
Kelompok vektor menunjukkan perbedaan fasa antara sisi primer dan sisi sekunder, yang timbul akibat konfigurasi tertentu dari hubungan belitan transformator.
Penentuan kelompok vektor transformator sangat penting sebelum menghubungkan dua atau lebih transformator secara paralel. Jika dua transformator dengan kelompok vektor yang berbeda dihubungkan secara paralel, maka akan terjadi perbedaan fasa pada sisi sekunder transformator. Hal ini menyebabkan arus sirkulasi yang besar mengalir di antara kedua transformator, yang sangat merugikan dan dapat merusak sistem.
Pergeseran Fasa antara Belitan Tegangan Tinggi (HV) dan Belitan Tegangan Rendah (LV)
Vektor untuk belitan tegangan tinggi (HV) dijadikan sebagai vektor acuan. Pergeseran vektor dari belitan lainnya terhadap vektor acuan, dengan rotasi berlawanan arah jarum jam, dinyatakan menggunakan angka jam pada sistem jam (clock hour figure).
Standar IS: 2026 (Part IV)-1977 memberikan 26 jenis hubungan belitan, yaitu bintang-bintang (star-star), bintang-delta (star-delta), bintang-zigzag (star-zigzag), delta-delta, delta-bintang (delta-star), delta-zigzag, zigzag-bintang, dan zigzag-delta. Pergeseran vektor belitan tegangan rendah dapat bervariasi dari 0° hingga −330° dengan interval −30°, tergantung pada metode hubungan belitan.
Namun, pada praktiknya sistem tenaga listrik jarang menggunakan variasi hubungan yang begitu banyak. Beberapa hubungan yang paling umum digunakan adalah yang memiliki pergeseran fasa 0°, −30°, −180°, dan −330° (pengaturan jam 0, 1, 6, dan 11).
Simbol untuk belitan tegangan tinggi dituliskan terlebih dahulu, kemudian diikuti simbol belitan lainnya dengan urutan tegangan yang semakin kecil. Sebagai contoh, sebuah transformator 220/66/11 kV yang dihubungkan bintang, bintang, dan delta, dengan vektor belitan 66 kV dan 11 kV masing-masing memiliki pergeseran fasa 0° dan −330° terhadap vektor referensi 220 kV, maka dinyatakan sebagai Yy0 – Yd11.
Angka (0, 1, 11, dan sebagainya) menunjukkan pergeseran fasa antara belitan HV dan LV dengan menggunakan notasi muka jam (clock face notation). Fasor yang mewakili belitan HV dijadikan sebagai acuan dan ditempatkan pada posisi pukul 12. Arah rotasi fasa selalu berlawanan arah jarum jam (standar internasional).
Indikator jam digunakan untuk menunjukkan sudut pergeseran fasa. Karena terdapat 12 jam pada sebuah jam dan satu lingkaran memiliki 360°, maka setiap jam mewakili 30°. Dengan demikian:
1 = 30°
2 = 60°
3 = 90°
6 = 180°
12 = 0° atau 360°
Jarum menit ditempatkan pada posisi pukul 12 dan mewakili tegangan garis ke netral (kadang bersifat imajiner) dari belitan HV. Posisi ini selalu menjadi titik acuan.
Contoh:
Angka 0 = 0°, artinya fasor LV sefasa dengan fasor HV.
Angka 1 = 30° tertinggal (lagging), artinya LV tertinggal 30° terhadap HV karena rotasi berlawanan arah jarum jam.
Angka 11 = 330° tertinggal atau 30° mendahului, artinya LV mendahului HV sebesar 30°.
Angka 5 = 150° tertinggal, artinya LV tertinggal 150° terhadap HV.
Angka 6 = 180° tertinggal, artinya LV tertinggal 180° terhadap HV.
Ketika transformator dioperasikan secara paralel, sangat penting bahwa pergeseran fasa pada setiap transformator harus sama. Pengoperasian paralel biasanya terjadi ketika transformator berada di lokasi yang sama dan dihubungkan ke busbar yang sama (banked transformer), atau berada di lokasi yang berbeda tetapi terminal sekundernya dihubungkan melalui jaringan distribusi atau transmisi yang terdiri dari kabel maupun saluran udara (overhead lines).
Phase Shift (Deg) | Connection | ||
0 | Yy0 | Dd0 | Dz0 |
30 lag | Yd1 | Dy1 | Yz1 |
60 lag |
| Dd2 | Dz2 |
120 lag |
| Dd4 | Dz4 |
150 lag | Yd5 | Dy5 | Yz5 |
180 lag | Yy6 | Dd6 | Dz6 |
150 lead | Yd7 | Dy7 | Yz7 |
120 lead |
| Dd8 | Dz8 |
60 lead |
| Dd10 | Dz10 |
30 lead | Yd11 | Dy11 | Yz11 |
Bushing fasa pada transformator tiga fasa diberi tanda ABC, UVW, atau 123 (HV menggunakan huruf kapital, LV menggunakan huruf kecil).
Transformator tiga fasa dengan dua belitan dapat dibagi menjadi empat kategori utama.
| Group | O’clock | TC |
| Group I | 0 o’clock, 0° | delta/delta, star/star |
| Group II | 6 o’clock, 180° | delta/delta, star/star |
| Group III | 1 o’clock, -30° | star/delta, delta/star |
| Group IV | 11 o’clock, +30° | star/delta, delta/star |
| Minus indicates LV lagging HV, plus indicates LV leading HV | ||
Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan saat Memilih Kelompok Vektor
Kelompok vektor adalah metode IEC untuk mengkategorikan konfigurasi belitan primer dan sekunder pada transformator tiga fasa. Belitan dapat dihubungkan sebagai delta, bintang (star), atau bintang saling terhubung (zigzag). Polaritas belitan juga penting, karena membalikkan sambungan pada satu set belitan akan memengaruhi pergeseran fasa antara primer dan sekunder. Kelompok vektor menunjukkan hubungan belitan dan polaritas pada sisi primer dan sekunder. Dari kelompok vektor, kita dapat menentukan pergeseran fasa antara primer dan sekunder.
Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Kelompok Vektor
Penghilangan Harmonik:
Sambungan Dy (Delta-Bintang) – belitan y pada sisi sekunder meniadakan harmonik ketiga sehingga harmonik tersebut tidak tercermin ke sisi delta.
Operasi Paralel:
Semua transformator yang dihubungkan paralel harus memiliki kelompok vektor dan polaritas belitan yang sama.
Relay Gangguan Bumi (Earth Fault Relay):
Transformator Dd tidak memiliki netral. Untuk membatasi gangguan bumi pada sistem semacam ini, dapat digunakan transformator dengan belitan zigzag untuk menciptakan netral, sekaligus digunakan relay gangguan bumi.
Jenis Beban Non-Linier:
Pada sistem dengan harmonik berbeda dan beban non-linier (misalnya pemanas tungku, VFD, dll.), dapat digunakan konfigurasi Dyn11, Dyn21, Dyn31, di mana pergeseran tegangan 30° meniadakan harmonik ketiga pada sistem suplai.
Jenis Aplikasi Transformator:
Untuk transformator ekspor daya, sisi generator biasanya delta, sisi beban bintang.
Untuk transformator ekspor-impor daya (transmisi), beberapa sistem memilih bintang-bintang untuk menghindari penggunaan transformator pentanahan di sisi generator, sekaligus menghemat isolasi netral.
Konfigurasi Yd atau Dy menjadi standar pada generator yang terhubung langsung ke unit.
Pemilihan Berdasarkan Jenis Hubungan Belitan
1. Hubungan Bintang (Star/Y):
Menyediakan titik netral yang stabil jika transformator juga memiliki belitan delta.
Transformator bintang tanpa belitan delta tidak menyediakan netral yang stabil.
Transformator bintang-bintang digunakan jika:
Tidak ingin terjadi pergeseran fasa 30°.
Membangun bank transformator tiga fasa dari transformator satu fasa.
Transformator akan dioperasikan satu kutub per satu waktu (misal dengan saklar manual).
Biasanya ditemukan pada sistem distribusi atau interkoneksi transmisi tegangan tinggi.
Beberapa transformator bintang-bintang dilengkapi belitan ketiga delta untuk menstabilkan netral.
2. Hubungan Delta (Δ):
Memperkenalkan pergeseran fasa 30° secara elektrik.
Mengurung aliran arus deret nol.
3. Hubungan Delta-Bintang (Δ-Y):
Merupakan transformator yang paling umum dan serbaguna.
Delta-delta digunakan jika:
Tidak memerlukan netral stabil.
Ingin menghindari pergeseran fasa 30°.
Contoh: transformator isolasi untuk konverter daya.
4. Hubungan Zigzag (Z):
Mengurangi ketidakseimbangan tegangan saat beban tidak merata antar fasa.
Memungkinkan arus netral mengalir dengan impedansi deret nol rendah.
Sering digunakan untuk transformator pentanahan.
Memberikan titik netral di sistem yang hanya memiliki belitan delta dengan transformator khusus yang disebut neutral earthing transformer.
Pemilihan Transformator Distribusi
Pertimbangan Hubungan Belitan:
Tentukan apakah delta-bintang atau bintang-bintang.
Utilitas biasanya memilih bintang-bintang, tetapi memerlukan 4 kawat input dan output (termasuk netral).
Transformator delta-bintang pada fasilitas cukup dengan 3 kawat primer untuk menyuplai 4 kawat sekunder, karena arus deret nol dari sekunder disuplai oleh belitan delta primer.
Pertimbangan Pergeseran Fasa:
Contoh: Dy11 dan Dy5 keduanya delta-bintang.
Jika tidak peduli dengan pergeseran fasa, keduanya dapat digunakan.
Pergeseran fasa penting saat menghubungkan sumber secara paralel.
Transformator yang diganti harus memiliki kelompok vektor yang sama agar VT dan CT untuk proteksi/metring tetap berfungsi.
Catatan:
Tidak ada perbedaan teknis performa antara kelompok vektor yang berbeda (misal Yd1 atau Yd11).
Faktor utama pemilihan adalah fase sistem: apakah bagian jaringan dari transformator perlu bekerja paralel dengan sumber lain, atau jika ada transformator bantu yang terhubung ke terminal generator.
Kesamaan vektor penting pada bus bar tambahan (auxiliary bus bar).
Aplikasi Transformator Berdasarkan Kelompok Vektor
1. Dyn11, Dyn1, YNd1, YNd11
Umum digunakan untuk transformator distribusi.
Biasanya Dyn11 digunakan pada sistem distribusi. Transformator pembangkit menggunakan YNd1 untuk menetralkan sudut beban antara 11 dan 1.
Dyn1 dapat digunakan pada sistem distribusi jika transformator pembangkit menggunakan YNd11.
Beberapa industri menggunakan penggerak listrik 6 pulse, di mana harmonik ke-5 dapat muncul; penggunaan Dyn1 menekan harmonik ke-5.
Titik bintang (star point) memungkinkan pencampuran beban tiga fasa dan satu fasa.
Belitan delta membawa harmonik ketiga dan menstabilkan potensial titik bintang.
Sambungan delta-bintang (Δ-Y) digunakan pada stasiun pembangkit step-up.
Jika belitan HV terhubung bintang, biaya isolasi lebih rendah.
Belitan HV delta umum pada jaringan distribusi, untuk menyuplai motor dan lampu dari sisi LV.
2. Star-Star (Yy0 atau Yy6)
Digunakan untuk transformator penghubung sistem besar.
Hubungan yang paling ekonomis pada sistem HV untuk menghubungkan dua sistem delta dan menyediakan netral untuk pentanahan.
Belitan tersier menstabilkan kondisi netral.
Pada transformator bintang, beban dapat dihubungkan antara line dan netral hanya jika:
Belitan sisi sumber delta, atau
Belitan sisi sumber bintang dengan netral terhubung kembali ke netral sumber.
Mengurangi biaya isolasi. Netral memungkinkan beban campuran.
Harmonik tiga tidak muncul kecuali ada kabel netral; jika ada, sambungan ini dapat menyebabkan netral berosilasi.
Transformator tiga fasa tipe inti (core type) bekerja dengan baik, sementara tiga fasa tipe shell memiliki tegangan fasa harmonik tiga yang besar.
Kadang diperlukan belitan tersier mesh untuk menstabilkan netral berosilasi akibat harmonik ketiga.
3. Delta-Delta (Dd0 atau Dd6)
Hubungan ekonomis untuk transformator tegangan rendah besar.
Dapat menangani beban tidak seimbang besar tanpa masalah.
Delta memungkinkan alur sirkulasi harmonik ketiga, sehingga harmonik ini diredam.
Dapat dioperasikan dengan satu transformator dilepas dalam open delta atau V connection, memenuhi 58% beban seimbang.
Tidak memungkinkan beban campuran satu fasa karena tidak ada netral.
4. Star-Zigzag atau Delta-Zigzag (Yz atau Dz)
Digunakan jika sambungan delta tidak cukup kuat.
Interkoneksi fasa pada belitan zigzag mengurangi tegangan harmonik ketiga dan memungkinkan beban tidak seimbang.
Bisa digunakan dengan belitan delta atau bintang, untuk transformator step-up atau step-down.
Zigzag menghasilkan pergeseran sudut sama dengan delta dan menyediakan netral untuk pentanahan.
Membutuhkan 15% lebih banyak tembaga dibanding belitan bintang atau delta biasa.
Banyak digunakan untuk transformator pentanahan.
Dapat digunakan pada belitan LV, terutama saat delta lemah karena jumlah lilitan besar dan penampang kecil.
5. Zigzag-Bintang (ZY1 atau Zy11)
Sambungan zigzag diperoleh melalui interkoneksi fasa.
Sistem 4 kawat memungkinkan pada kedua sisi.
Beban tidak seimbang dapat diterima.
Masalah netral berosilasi tidak terjadi.
Memerlukan 15% lebih banyak lilitan, sehingga biaya lebih tinggi.
Bank tiga transformator satu fasa biaya ~15% lebih mahal dibanding transformator tiga fasa.
Meski demikian, kapasitas cadangan lebih murah dan unit satu fasa lebih mudah diangkut.
Operasi tidak seimbang dengan konten mmf deret nol besar tidak memengaruhi performa.
6. Yd5
Digunakan untuk mesin dan transformator utama di pembangkit besar dan gardu transmisi.
Titik netral dapat menahan arus nominal.
7. Yz-5
Digunakan untuk transformator distribusi hingga 250 MVA pada sistem distribusi lokal.
Titik netral dapat menahan arus nominal.
Aplikasi Transformator Berdasarkan Fungsinya
Transformator Step-Up:
Sebaiknya menggunakan kelompok vektor Yd1 atau Yd11.
Transformator Step-Down:
Sebaiknya menggunakan kelompok vektor Dy1 atau Dy11.
Transformator untuk Pentanahan (Grounding):
Sebaiknya menggunakan kelompok vektor Yz1 atau Dz11.
Transformator Distribusi:
Dapat mempertimbangkan kelompok vektor Dzn0, yang dapat mengurangi 75% harmonik pada sisi sekunder.
Transformator Daya (Power Transformer):
Pemilihan kelompok vektor tergantung pada aplikasinya, contohnya:
Transformator Pembangkit (Generating Transformer): Dyn1
Transformator Tungku (Furnace Transformer): Ynyn0
Konversi Kelompok Vektor Transformator melalui Sambungan Eksternal
1. Kelompok I
Contoh: Dd0 (tidak ada pergeseran fasa antara HV dan LV).
Metode konvensional: sambungkan fasa merah ke A/a, fasa kuning ke B/b, dan fasa biru ke C/c.
Pergeseran fasa lain bisa diperoleh melalui sambungan tidak konvensional (misal merah ke b, kuning ke c, biru ke a).
Dengan melakukan beberapa sambungan eksternal tidak konvensional pada salah satu sisi transformator, transformator Dd0 internal dapat diubah menjadi Dd4 (-120°) atau Dd8 (+120°).
Hal yang sama berlaku untuk transformator internal Dd4 atau Dd8.
2. Kelompok II
Contoh: Dd6 (pergeseran fasa 180° antara HV dan LV).
Dengan sambungan eksternal tidak konvensional pada salah satu sisi, transformator Dd6 internal dapat diubah menjadi Dd2 (-60°) atau Dd10 (+60°).
3. Kelompok III
Contoh: Dyn1 (pergeseran fasa −30° antara HV dan LV).
Dengan sambungan eksternal tidak konvensional pada salah satu sisi, transformator Dyn1 internal dapat diubah menjadi Dyn5 (−150°) atau Dyn9 (+90°).
4. Kelompok IV
Contoh: Dyn11 (pergeseran fasa +30° antara HV dan LV).
Dengan sambungan eksternal tidak konvensional pada salah satu sisi, transformator Dyn11 internal dapat diubah menjadi Dyn7 (+150°) atau Dyn3 (−90°).
Poin yang Perlu Diingat
Untuk Kelompok III & IV:
Dengan sambungan eksternal tidak konvensional pada kedua sisi transformator, transformator internal Kelompok III atau IV dapat diubah ke kelompok manapun di antara kedua kelompok tersebut.
Contohnya, transformator internal Dyn1 dapat diubah menjadi Dyn3, Dyn5, Dyn7, Dyn9, atau Dyn11.
Hal ini berlaku khusus untuk koneksi star/delta atau delta/star.
Untuk Kelompok I & II:
Perubahan antara transformator delta/delta atau star/star dari Kelompok I ke Kelompok III hanya dapat dilakukan secara internal, bukan melalui sambungan eksternal.
Mengapa terjadi pergeseran fasa 30° pada transformator bintang–delta antara sisi primer dan sekunder
Pergeseran fasa adalah konsekuensi alami dari sambungan delta. Arus yang masuk atau keluar dari belitan bintang pada transformator berada sefase dengan arus pada belitan bintang itu sendiri. Oleh karena itu, arus pada belitan delta juga sefase dengan arus pada belitan bintang, dan ketiga arus tersebut jelas terpisah 120 derajat listrik.
Namun, arus yang masuk atau keluar dari transformator pada sisi delta terbentuk di titik pertemuan dua belitan yang membentuk delta – setiap arus tersebut adalah hasil penjumlahan fasor dari arus pada belitan yang berdekatan.
Ketika Anda menjumlahkan dua arus yang terpisah 120 derajat listrik, hasil jumlahnya secara alami akan bergeser sebesar 30 derajat.
Alasan utama fenomena ini adalah bahwa tegangan fasa tertinggal 30 derajat terhadap arus garis.
Pertimbangkan sebuah transformator delta/bintang (Δ/Y). Perhatikan tegangan fasa pada tiga fasa di sisi primer dan sekunder.
Pada sisi primer, tegangan fasa dan tegangan garis sama, misalnya VRY (ambil salah satu fasa).
Pada sisi sekunder, yang terhubung bintang, tegangan fasa hanya terdapat pada belitan fasanya sendiri.
Tegangan garis pada sisi sekunder yang terhubung bintang dan tegangan garis pada sisi primer yang terhubung delta tidak memiliki perbedaan fasa langsung antara keduanya.
Dapat disimpulkan bahwa:
“Pergeseran fasa 30° terkait dengan bentuk gelombang dari belitan tiga fasa.”
Why when Generating Transformer is Yd1 than Distribution Transformer is Dy11:
Sisi tegangan tinggi (HV) atau sisi switchyard dari Transformator Pembangkit (Generator Transformer, GT) dihubungkan delta, sedangkan sisi tegangan rendah (LV) atau sisi generator dihubungkan bintang, dengan netral sisi bintang dibawa keluar.
Tegangan sisi LV akan tertinggal 30 derajat dibandingkan tegangan sisi HV.
Dengan demikian, di stasiun pembangkit, kita menciptakan tegangan 30 derajat tertinggal untuk transmisi, relatif terhadap tegangan generator.
Karena kita telah membuat sambungan 30 derajat tertinggal di stasiun pembangkit, disarankan membuat sambungan 30 derajat mendahului pada sistem distribusi, sehingga tegangan pengguna “sefasa” dengan tegangan yang dihasilkan.
Karena sisi transmisi delta dan pengguna mungkin membutuhkan tiga fasa, empat kawat di sisi LV untuk beban satu fasa, transformator distribusi yang dipilih adalah Dyn11.
Terdapat kopling magnetik antara sisi HV dan LV.
Ketika sisi beban (LV) mengalami penurunan tegangan, arus LV akan mencoba keluar fase dengan arus HV.
Pergeseran fasa 30 derajat pada Dyn11 menjaga agar kedua arus tetap sefasa saat terjadi penurunan tegangan.
Dengan demikian, kelompok vektor di stasiun pembangkit sangat penting saat memilih transformator distribusi.
Kelompok Vektor pada Sistem Pembangkit, Transmisi, dan Distribusi
Transformator pembangkit (Generating Transformer, GT) adalah Yd1, menyalurkan daya pada 400 kV.
Untuk menurunkan dari 400 kV ke 220 kV, digunakan transformator Yy.
Selanjutnya, untuk misalnya 220 kV ke 66 kV, digunakan Yd, dan dari 66 kV ke 11 kV, digunakan Dy, sehingga pergeseran fasanya dapat dibatalkan.
Untuk sisi LV (400/230 V) yang biasanya 3 fasa dengan netral ditanahkan dan frekuensi 50 Hz, dibutuhkan belitan LV Dyn.
Dengan demikian, sisi GT -30° tertinggal (Yd1) dapat dinetralisasi (+30°) dengan menggunakan transformator distribusi Dy11.
Alasan penggunaan Yd antara 220 kV dan 66 kV, kemudian Dy dari 66 kV ke 11 kV adalah untuk membatalkan pergeseran fasa.
Dengan konfigurasi ini, memungkinkan juga untuk mengoperasikan paralel transformator 220/11 kV YY pada sisi 11 kV, dengan transformator 66/11 kV (YY).
Transformator YY biasanya memiliki belitan ketiga delta untuk mengurangi harmonik.
Jika menggunakan konfigurasi Dy11 – Dy11 dari 220 kV ke 11 kV, akan terjadi pergeseran 60°, yang tidak mungkin dilakukan dalam satu transformator.
Kelompok transformator “standar” pada distribusi menghindari keterbatasan semacam ini, hasil dari pengalaman dan praktik yang bertujuan untuk menghasilkan biaya terendah selama bertahun-tahun.
Generator TC adalah Yd1, Bisakah kita menggunakan Distribution TC Dy5 sebagai pengganti Dy11?
Secara teori, tidak ada keuntungan khusus Dyn11 dibanding Dyn5.
1. Pada Aplikasi Isolasi
Dalam aplikasi isolasi, tidak ada keuntungan atau kerugian jika menggunakan Dy5 atau Dy11.
Namun, jika ingin menghubungkan sisi sekunder dari beberapa transformator Dny yang berbeda, kita harus memiliki transformator yang kompatibel.
Hal ini dapat dicapai jika, misalnya, kita memiliki Dyn11 di antara sekelompok Dyn5, atau sebaliknya.
2. Pada Sambungan Paralel
Secara praktis, posisi relatif fasa tetap sama pada Dyn11 dibanding Dyn5.
Jika kita menggunakan Yd1 pada sisi pembangkit dan Dy11 pada sisi distribusi:
Pergeseran fasa -30° di sisi pembangkit (Yd1) dinetralisasi oleh +30° di sisi penerima (Dy11).
Akibatnya, tidak ada perbedaan fasa terhadap sisi pembangkit.
Jika sisi HV ditandai sebagai fasa R-Y-B dari kiri ke kanan, sisi LV juga akan R-Y-B dari kiri ke kanan.
Ini memudahkan identifikasi warna kabel pada saluran transmisi, baik pada sisi input maupun output transformator.
Jika kita menggunakan Yd1 pada sisi pembangkit dan Dy5 pada sisi distribusi:
Pergeseran fasa -30° di sisi pembangkit (Yd1) akan bertambah tertinggal -150° di sisi penerima (Dy5).
Total perbedaan fasa terhadap sisi pembangkit menjadi 180° (-30 + -150 = -180).
Jika sisi HV ditandai R-Y-B dari kiri ke kanan, sisi LV akan menjadi R-Y-B dari kanan ke kiri.
Hal ini menyulitkan identifikasi warna kabel pada saluran transmisi.
Kesimpulan
Perbedaan antara Dyn11 dan Dyn5 pada output adalah 180°.
Karena itu, untuk menjaga konsistensi fasa, identifikasi kabel, dan operasi paralel, biasanya Dy11 dipilih untuk distribusi saat generator menggunakan Yd1.
