teori dasar kwh

PT PLN (Persero)Jasa Pendidikan dan Pelatihan Teori Dasar kWh meter

1. PRINSIP DASAR kWh METER

kWh meter adalah alat pengukur energi listrik yang mengukur secara langsung hasil kali tegangan, arus factor kerja,kali waktu yang tertentu (UI Cos φ t) yang bekerja padanya selama jangka waktu tertentu tersebut. Hal ini berdasarkan bekerjanya induksi megnetis oleh medan magnit yang dibangkitkan oleh arus melalui kumparan arus terhadap disc (piring putar) kWh meter, dimana induksi megnetis ini berpotongan dengan induksi mgnetis yang dibangkitkan oleh arus melewati kumparan tegangan terhadap disc yang sama.Koppel putar dapat dibangkitkan terhadap disc karena induksi magnetis kedua medan magnit tersebut diatas bergeser fasa sebesar 900 satu terhadap lainnya (azas Ferrari). Hal ini dimungkinkan dengan konstruksi kumparan tegangan dibuat dalam jumlah besar gulungan sehingga dapat dianggap inductance murni.

Gambar 1A. Prinsip suatu meter penunjukEnergi listrik arus B-B (jenis induksi)

GAMBAR 1

Opdist/mn/2006 1

Gambar 1B Arus – arus Eddy pada suatu piringan


Keterangan Gambar :

M = Magnit permanentCp = inti besi kumparan teganganWp = kumparan tegangan yang dapat dianggap sebagai reaktansi murni,

karena lilitan cukup besarCc = Inti besi kumparan arusWc = kumparan arusIp = arus yang mengalir melalui WpI = Arus beban yang mengalir melalui WcF = Kumparan penyesuaian fasa yang diberi tahanan RRGS = Register1L & 2S = Terminal sumber daya masuk2L & 1S = Terminal daya keluar

PRINSIP KERJAФ1 ditimbulkan oleh arus I mengalir di kumparan WcФ2 ditimbulkan oleh arus Ip mengalir di kumparan Wp dan Ip lagging 900 terhadap

tegangannya

Gambar 2

Dengan mengambil persamaan moment alat ukur type induksi :T = KW Ø1. Ø2 Sin Ф1 1 sebanding dengan I Ф 2 2 sebanding dengan Sin = Cos φMaka : TD = W.I Cos φ = V.I. Cos φ

Opdist/mn/2006 2

φ

Ф1

Ф2

Sin = Cos φ

V

VW

VW


Dengan demikian maka terhadap piringan logam D terdapat momen gerak TD yang berbanding lurus terhadap daya beban. Apabila oleh karena pengaruh momen TD. Piring logam D berputar dengan kecepatan n, maka sambil berputar piringan tersebut memotong garis – garis fluksi magnetic m (akibat adanya magnit permanen) sehingga menyebabkan terjadinya arus – arus putar (arus Foucault) didalam piringan logam yang berbanding lurus terhadap n Ø m.Arus – arus putar yang terjadi pada piringan logam D akibat adanya Ø1, Ø2 dan Ø m seperti dalam gambar 1.BArus – arus putar yang memotong garis – garis fluksi m menyebabkan piringan logam D mengalami momen redaman TD yang berbanding lurus dengan n. Ø m2

Bila momen TD dan Td dalam keadaan seimbang maka :Kd. V.I. Cos φ = Km.n. Ø m2

n =

Kd, Km = konstantaSehingga didapat kecepatan n dari piringan logam D adalah berbanding lurus dengan V.I.Cos, maka jumlah putaran piringan D untuk jangka waktu tertentu sebanding dengan energi yang diukur pada jangka waktu tersebut. Kemudian untuk mendapat angka hasil pengukuran dari piringan D tadi harus ditransformasikan lagi kealat register.

Opdist/mn/2006 3

Kd V.I Cos φ

Km Ф m2

kWh meter 1 fasa

kWh meter 3 fasa


2. BAGIAN – BAGIAN KWH METER DAN FUNGSINYA

Gambar 3

Badan (body) terdiri dari :a. Bagian atasb. Bagian bawah

Kumparan arus terdiri dari :a. Pada kWh meter 1 phasa kumparan arus 1 setb. Pada kWh meter 3 phasa 3 kawat kumparan arus 2 setc. Pada kWh meter 3 phasa 4 kawat kumparan 3 set

Pada kumparan arus dilengkapi dengan kawat tahanan atau lempengan besi yang berfungsi sebagai pengatur Cosinus phi (factor kerja)

Kumparan Tegangan terdiri dari : Pada kWh meter 1 phasa ……………………………… 1 SetPada kWh meter 3 phasa 3 kawat ……………………. 2 setPada kWh meter 3 phasa 4 kawat ……………………. 3 Set

Opdist/mn/2006 4

1. Kumparan Tegangan2. Kumparan arus3. Elemen Penggerak/piringan4. Rem Magnit5. Register6. Name Plate7.Terminal Klemp


PiringanPiringan kWh meter ditempatkan dengan dua buah bantalan (atas dan bawah) yang digunakan agar piringan kWh meter dapat berputar dengan mendapat gesekan sekecil mungin.

Rem MagnitRem magnit adalah terbuat dari magnit permanen, mempunyai satu pasang kutub (Utara dan selatan) yang gunanya untuk :

a. Mengatasi akibat adanya gaya berat dari piringan kWh meterb. Menghilangkan / meredam ayunan perputaran piringan serta alat kalibrasi

semua batas arus.

Roda gigi dan Alat Pencatat (register)Sebagai transmisi perputaran piringan, sehingga alat pencatat merasakan adanya perputaran, untuk mencatat jumlah energi yang diukur oleh kWh meter tersebut dan mempunyai satuan, puluhan, ratusan, ribuan dan puluh ribuan1.Data kWh Meter

Pada papan nama dari meter energi tercantum data sebagai berikut :- Nama alat / merek pabrik- Tipe atau jenis meter- Cara pengawatan : satu fasa, 2 kawat

tiga fasa, 3 kawat tiga fasa, 4 kawat

- Tegangan- Arus- Frekuensi- Konstanta meter- Kelas- Satuan energi listrik

Opdist/mn/2006 5


Contoh papan nama : Gambar 4

3. PRINSIP KERJA kVARh METERMeter kVARh pada prinsipnya adalah seperti meter kWh. Kalau pada meter kWh yang diukur adalah daya nyata atau I.E.Cos φ x t, maka pada kVARh yang diukur adalah daya buta atau I.E.Sin φ x t.Untuk bisa mendapatkan hasil pengukuran E.I.Sin φ x t, prinsip dasarnya adalah membalik polaritas kumparan tegangan kWh dengan jalan membalik pengawatannya.

Opdist/mn/2006 6

MILIK PLN

METER kWhFASA TUNGGALDUA KAWAT

220 v5 (20) A50 hZ900 PUTARAN / kWh

NO.

P.T. FUJIDHARMA ELECTRICBUATAN INDONESIA LISENSI FUJI ELECTRIC

AWAS ! MEMBUKA SEGEL DIDENDA FLFDE 30005201

kWh

FUJI DHARMA

JENIS FA14AT1

KELAS 2

_

+L.L1990

E97111038A869 9 0 0 5 0 2

+

_


kVARh dipergunakan untuk mengukur besarnya pemakaian energi rekatif pada konsumen – konsumen yang mempunyai Cos φ kurang dari 0,85 atau pada konsumen – konsumen yang mempunyai sudut phasa lebih besar dari 36,860.Apabila kita perhatikan pada tiga daya dibawah ini (lihat gambar)

Gambar 6

Apabila pada segi tiga daya tersebut kita coba gambarkan suatu besaran sudut (FI) yang berubah – ubah dengan besaran Kw yang tetap, maka dapat terlihat disini bahwa :- Besarnya kVA akan berubah – ubah

Semakin besar sudut Ø atau semakin jeleknya Cos φ maka kVA akan semakin besar

- besarnya kVAR akan berubah - ubahSemakin besar sudut Ø atau semakin jeleknya Cos φ maka kVAR akan semakin besar.

Opdist/mn/2006 7

1 2 3 5 7 8 9 1 2 3 5 7 8 9

kWh kVARh

kVARkVA

kWa

bc

φ

Gambar 5


Lihat gambar

Pada titik A besarnya sudut Ф = 0Maka besar Cos φ = 1Sehingga kVA = kWSedangkan kVAR nya adalah = 0

Pada titik B :Sudut 2 semakin besar sehingga Cos menjadi lebih kecil dari 1kVA akan menjadi lebih besar dari kW, sedangkan kVARnya menjadi lebih besar dari nol ( 0 ).

4. DIAGRAM RANGKAIAN DAN PENANDAAN TERMINALDiagram rangkaian harus tertera pada bagian disekitar terminal. Diagram rangkaian dan cara penyambungannya dapat dilihat pada gambar 9 sampai 18

Opdist/mn/2006 8

φ2φ3 φ4 φ5

kW

kVAR

kVA

E

D

C

B

A

GAMBAR 7


Opdist/mn/2006 9

Gbr. 8aDiagram pengawatan kWh meter fase tunggal, 2 kawat sambungan langsung, tarip tungal

Gbr. 8bDiagram pengawatan kWh meter fase tunggal, 2 kawat sambungan langsung, tarip ganda

Gbr. 8cDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan langsung, tarip tungal

. . . .1 53 4

. . . .5

1 3 4 5 . .6 7

.1 3 .4 6 .7 9. . . .. 1110

BEBAN

BEBAN

BEBAN

NF

NF

SR

NT


Opdist/mn/2006 10

Gbr. 8dDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan tidak langsung, tarip tunggal

Gbr. 8eDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan melalui trafo arus dan trafo tegangan tarip ganda

.1 3 .4 6 .7 9. ... .2 5 11.8 .

.1 3 .4 6 .7 9. ... .2 5 12.8 .

BEBAN

M

. . . . .13 15 1 2 3 .4

k l. . . . . .. . . . . .

k l k l

K LK LK L

RSTM

CT

..

..

BEBAN

SR

NT

TN


Opdist/mn/2006 11

Gbr. 8fDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan dengan trafo arus dan trafo tegangan, tarip ganda

Gbr. 8gDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 4 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip tungal

.2 5 .3 9..1 .8

BEBAN

M

. . . . .13 15 1 2 3 4

. . .

. . .k l

K LCT

. 7.

K L.RS

T

TM

20000/100PT = V

100

.1 3 .4 6 .7 9. ... .2 5 11.8 .

BEBAN

SR

NT


Opdist/mn/2006 12

Gbr. 8hDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip ganda

Gbr. 8iDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip tungal

.2 5 .3 9..1 .8

BEBAN

M

. . . . .13 15 1 2 3 4

. . .

. . .k l

K LCT

. 7.

K L.RS

T

TM

20000/100PT = V

100

.2 5 .3 9..1 .8

. . .

. . .k l

K LCT

. 7

K L.RS

T

TM

20000/100PT = V

100

.

.

BEBAN


Susunan terminal harus sama dengan diagram rangkaian. Setiap terminal harus diberi tanda yang sesuai dengan fungsinya.

Cara pengawatan kWh meter dibedakan menurut jumlah elemennya :- Fase tunggal, 2 kawat mempunyai 1 elemen- Fase tiga, 3 kawat mempunyai 2 elemen- Fase tiga, 4 kawat mwmpunyai 3 elemen

Klasifikasi kWh meter dan Batas Kesalahan.

Klasifikasi kWh meter dibagi dalam 3 klas :- kWh meter kelas 0,5 dipakai sebagai meter standard- Kwh meter kelas 1 dipakai untuk pengukuran skunder (memakai trafo ukur)- kWh meter kelas 2 dipakai untuk pengukuran primer (tanpa trafo ukur)

Opdist/mn/2006 13

Gbr. 8jDiagram pengawatan kWh meter fase tiga, 3 kawat sambungan melalui transformator tegangan dan tarnsformator arus, tarip ganda

.2 5 .3 9..1 .8

BEBAN

M

. . . . .13 15 1 2 3 4

. . .

. . .k l

K LCT

. 7.

K L.RS

T

TM

20000/100PT = V

100


Batas – batas kesalahan kWh meter yang ditentukan oleh kamar tera PLN (atas kebijaksanaan PLN Wilayah/Distribusi setempat)

Arus Faktor Kerja Batas kesalahan kWh meter dalam %Kl 2 Kl 1 Kl 0,5

100% In100% In

50% In50% In10% In5% In

110,5 (ind)10,5 (ind)11

+ 0 ……….. + 2+ 0 ...………+ 2+ 0 …………+ 2+ 0 …………+ 2+ 0 …………+ 2+ 0 ………+ 2,5

+ 0 ………. + 1+ 0 ………. + 1+ 0 ………. + 1+ 0 ………. + 1+ 0 ………. + 1+ 0 ……. + 1,5

+0 …….. + 0,5*+ 0 …….+ 0,8*+ 0 …….+ 0,5 ++ 0 …….+ 0,8 ++ 0 …….+ 0,5 ++ 0 …….+ 1

Keterangan :Tanda * : Titik 2 kesalahan yang biasa dirobah, bila menyimpang dari batas

yang ditentukan.Tanda + : Titik 2 kesalahan yang tidak boleh dirubah, bila menyimpang batas

yang ditentukan

5. ALAT BANTU kWh METERAda tiga alat bantu yang digunakan dalam pengukuran dengan kWh meter :a. Current transformator (trafo Arus)b. Potensial transformator (Trafo tegangan)c. Time switch

Tidak semua alat Bantu tersebut harus dipasang pada suatu pengukuran kWh meter, hal tersebut tentu tergantung dari kebutuhan untuk pengukuran itu sendiri. Maksud dari penggunaan alat bantu kWh meter adalah untuk menyederhanakan disain pemuatan kWh sehingga :- Dengan satu jenis kWh meter yang tertentu dapat digunakan untuk

pengukuran dari beberapa macam besarnya daya listrik.

Opdist/mn/2006 14


- Untuk pengukuran tarif ganda maka didesain dengan coil perubahan register yang menggunakan relay komando dari luar (Time Switch)

- Supaya kWh meter dapat digunakan untuk pengukuran energi listrik baik pada sistem tegangan rendah maupun pada sistem tegangan menengah juga pada sistem tegangan tinggi

- Untuk mempermudah pemasangan dan penempatan kWh meter

1. Transformator Arustransformator arus adalah suatu alat listrik yang berfungsi untuk mengubah besar arus tertentu (di lilitan primer) ke besaran arus tertentu lainnya (di lilitan sekunder) melalui suatu kopling elektro megnetis.Transformtor arus ini banyak digunakan didalam bidang pengukuran – pengukuran listrik untuk memperoleh besaran ukur bagi ampere meter, kWh meter, watt meter dan sebagainyaKarena meter – meter umumnya hanya dapat dilewati besaran ukur (arus) yang kecil sedangkan arus yang mengalir ke jaringan distribusi adalah besar, maka besar arus pada belitan primer transformator arus lebih besar dari pada besar arus di lilitan sekundernya.Jadi transformator arus yang dipergunakan pada meter – meter akan mengubah arus primer yang besar menjadi arus sekunder yang lebih kecil sehingga pengukuran dapat dilakukan.

1.1. Pemeriksaan Spesifikasi Transformator Arus (CT)Transformator arus yang digunakan untuk pengukuran tegangan menengah dan tegangan tinggi adalah kelas 0,5. setiap transformator arus harus mempunyai data minimal sebagai berikut :a. Nama pabrik pembuat atau tanda lain yang menunjukkan

identitasnya.b. Tipe dan nomor seric. Arus pengenal primer dan sekunder sebagai contoh :

Kn = Ipn/Isn (kn = 100/5 A)d. Frekuensi pengenal (misalnya 50 Hz)e. Keluaran pengenal dan kelas ketelitian (misalnya : 1S; 15 VA,

kelas 0,5; 2S; 30 VA, kelas 1)f. Tegangan tertinggi untuk perlengkapan

Opdist/mn/2006 15


g. Tingkat isolasi pengenalh. Arus thermal singkat pengenal (I th) dan arus dinamik pengenal

(Idyn)i. Kelas isolasi bila bukan isolasi kelas A

1.2. Pengujian polaritas CTTransformator arus secara individual harus diuji polaritasnya untuk membuktikan bahwa penandaan polaritas primer dan sekundernya adalah benar. Pengujian dilakukan dengan sirkit seperti pada gambar berikut :

Sebuah ampere meter dengan skala Nol ditengah, tipe permanent magnet moving coil dihubungkan pada sekunder transformator arus. Battrey tegangan 1,5 Volt dihubungkan melalui saklar kutub – tunggal pada sisi primer, pada saat saklar dimasukkan maka ampere meter akan menunjuk kearah positip sesaat dan pada waktu saklar dibuka ampere meter akan menunjuk kearah negatep sesaat.Pengujian polaritas dapat diukur langsung pada terminal lemari APP (10 tipe II F Nomor : 1 dan 3; 1 dan 5; 1 dan 7)

1.3. Pengujian RasioPengujian ini dilakukan dengan menginjeksi sisi primer, arus dialirkan dan diukur dengan A 1 melalui transformator arus standar seperti pada gambar berikut:

Opdist/mn/2006 16

Push Oution Switch

P2 P1

S2 S1

Batery

_- +

GAMBAR 9PENGUJIAN POLARITAS


Arus sekunder diukur dengan ampere meter A2 dan nilai perbandingannya anatara A1 dan A2 adalah merupakan rasio yang tertulis pada nama transformator arusKesalahan arus dinyatakan dalam (%) dengan rumus :

(kn Is – Ip)Kesalahan arus (%) = X 100%

Opdist/mn/2006 17

Current Transformer Test Set

A1

A2

Test Arus Skunder

AC Supply

~

CT Yang diuji

CT Standar

GAMBAR 10PENGUJIAN RASIO


Ip

Is = arus sisi sekunderIp = arus sisi primerKn = rasio transformasi transformator arus

1.4. Batas – Batas Kesalahan

Kelas ketelitian

::

Persentasi kesalahan Arus (rasio) pada persentase arus pengenalnya

: Pergeseran fasa pada persentase : arus pengenalnya: Menit Centi-radian

: 5 20 100 120 5 20 100 120 5 20 100 1200,10,20,51,0

::::

0,40,751,53,0

0,20,350,751,5

0,10,20,51,0

0,10,20,51,0

153090180

8153090

5103060

5 1030600

0,450,92,75,4

0,240,450,352,7

0,150,30,91,8

0,150,30,91,8

Batas kesalahan transformator arus penggunaan khusus.Tabel ini hanya berlaku untuk transformator dengan arus sekunder pengenal 5A

Kelas ketelitian

: ± Persentasi kesalahan arus (rasio) pada: persentase arus pengenalnya

: Pergeseran fasa pada persentase arus pengenalnya

: Menit Centi-radian5 20 100 120 5 20 100 120 5 20 100 120

0,250,35

0,751,5

0,350,75

0,20,5

0,20,5

3090

1545

1030

1030

0,90,7

0,450,35

0,30,9

0,30,9

2. Transformator TeganganTransformator tegangan adalah alat pengubah besaran listrik (tegangan) dari suatu harga ke harga yang lain yang tertentu besarnya.Transformator tegangan merupakan salah satu dari beberapa jenis transformator yang ada, yang berfungsi sebagai alat pembantu dalam pengukuran tegangan. Alat ini biasa digunakan untuk memberi tegangan kepada meter – meter dan peralatan pengaman yang memerlukannya, dan biasa dipasang pada sisi tegangan tinggi dari suatu jaringan listrik (6 kV ke atas)Faktor ketelitian yang harus diperhatikan pada transformator alat pengukuran (termasuk juga transformator tegangan). Hal ini disebabkan karena besaran

Opdist/mn/2006 18


ukurannya yang lebih diperhatikan dari pada rugi-rugi yang terjadi pada alat tersebut.2.1. Pemeriksaan spesifikasi Transformator Tegangan (PT)

Transformator yang digunakan adalah kelas 0,5 setiap Transformator tegangan minimal harus diberi penandaan sebagai berikut :a. Nama pabrik pembuat atau tanda lain yang menunjukkan

identitasnyab. Tipe dan nomor seriec. Tagangan pengenal primer dan sekunderd. Frekuensi pengenale. Keluaran pengenal dan kelas ketelitian yang bersesuaian

(missal 50 VA kelas 0,5)f. Tegangan sistem tertinggig. Tingkat isolasi pengenal

2.2. Pengujian polaritas PTPolaritas transformator tegangan dapat dilaksanakan sama seperti transformator arus. Perlu diperhatikan pada waktu menghubungkan suplai tegangan baterai pada sisi primer PT (bila PT sudah terpasang pada sirkit)

2.3. Pengujian Rasio Transformator TeganganMetode yang digunakan adalah metode pembanding yakni dengan membandingkan standar, lihat gambar rangkaian sebagai berikut :

Opdist/mn/2006 19

Hight Voltage Test Set

V1

V2

250 VACSupply

PT STANDAR PT YANG DIUJI

GAMBAR 11


Kesalahan trafo tegangan dinyatakan dalam (%)

(Kn Us – Up)% = x 100%

UpUs = Tegangan sisi sekunderUp = Tegangan sisi primerKn = Rasio transformasi transformator tegangan

2.4. batas Kesalahan Tegangan dan Pergeseran Fasa

Kelas Persentase kesalahan tegangan (ratio)

(±)

Pergeseran fasa (±)Menit Centiradian

0,10,20,51,03,0

0,10,20,51,03,0

5102040

0,150,30,61,2

Opdist/mn/2006 20

Tidak disyaratkan

teori dasar kwh

Documents