Pengukur energi AC tiga-fasa adalah peralatan penting dalam sistem pengukuran daya. Batas atas daya terukurnya bukanlah nilai tetap, tetapi ditentukan langsung oleh metode sambungan. Ada tiga tipe utama: tipe sambungan langsung, tipe trafo arus eksternal (CT), dan tipe kombinasi trafo tegangan (VT) + trafo arus (CT). Karena perbedaan dalam desain struktural, tingkat tegangan yang disesuaikan, dan karakteristik beban, keduanya memiliki rentang daya maksimum dan skenario aplikasi yang berbeda.
Artikel ini akan menganalisis secara komprehensif karakteristik inti berbagai jenis meteran listrik dari empat dimensi: prinsip, logika perhitungan, batas atas rentang pengukuran, dan adaptasi skenario.
Meteran Listrik AC-Sambungan Langsung Tiga-Fasa
Prinsip Koneksi dan Logika Perhitungan Daya
Meteran listrik-koneksi langsung tidak memerlukan trafo arus tambahan. Arus mengalir langsung melalui koil arus internal, dan tegangan dihubungkan langsung ke koil tegangan internal, sehingga cocok untuk sistem distribusi daya bertegangan rendah (misalnya, tegangan pengenal 380V). Daya maksimumnya ditentukan oleh arus pengenalnya, dan rumus perhitungan intinya adalah:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ
Dimana: Uₙ=380V (tegangan saluran terukur dari sistem tegangan rendah), Iₙₘₐₓ adalah arus terukur maksimum meteran listrik, dan cosφ adalah faktor daya (biasanya 0,8 untuk beban industri dan 1 untuk beban resistif murni).
Batas Atas Daya Maksimum
Dengan menggunakan pengukur energi AC tiga-fasa koneksi langsung UBS sebagai contoh (berlaku untuk tumpukan pengisian daya AC tiga-fasa dan skenario lainnya), arus pengenal maksimumnya biasanya 0,25-5 (65) A (nilai dalam tanda kurung adalah arus maksimum yang diperbolehkan). Dengan menggunakan contoh tegangan 380V, dilakukan perhitungan sebagai berikut:
Ketika cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×0.8≈34.45kW;
Ketika cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42.9kW.
Beberapa produsen menawarkan produk dengan arus maksimum yang diizinkan sebesar 120A, yang setara dengan daya maksimum sekitar 79kW, namun daya maksimum yang didukung produk arus utama terkonsentrasi pada kisaran 20-70kW.
Skenario yang Berlaku
Karena tidak adanya kebutuhan akan trafo arus, kemudahan pemasangan, biaya rendah, dan kemampuan beradaptasi terhadap beban-daya rendah, pengukur energi-koneksi langsung terutama digunakan untuk:
- Pengukuran tiga-fase di komunitas perumahan (seperti vila dan townhouse);
- Beban komersial kecil seperti toko kecil dan toko serba ada;
- Peralatan-tegangan rendah,-berdaya rendah di laboratorium dan bengkel kecil (seperti peralatan mesin kecil dan peralatan ventilasi);
- Pengukuran cabang distribusi tegangan rendah-lokal di gedung perkantoran.
Transformator Arus Eksternal (CT) Tipe Tiga-Pengukur Energi AC Fase
Prinsip Koneksi dan Logika Perhitungan Daya
Desain inti meteran energi jenis ini adalah "pengukuran arus kecil + ekstensi arus besar": arus pengenal meteran energi itu sendiri hanya 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (spesifikasi UBS), dan arus terukur aktual ditentukan oleh arus primer CT eksternal. Fungsi CT adalah mengubah arus besar pada saluran menjadi arus kecil (seperti 5A) yang dimasukkan ke pengukur energi sesuai dengan rasio transformasi tetap. Oleh karena itu, batas daya maksimum bergantung pada spesifikasi arus primer CT, dan rumus perhitungannya adalah:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ
Dimana: Uₙ=380V (tegangan rendah/tegangan menengah sisi tegangan rendah), I₁ adalah arus pengenal maksimum dari sisi primer CT, dan cosφ diambil sebagai 0,8-1.
Batas Daya Maksimum
Spesifikasi arus utama CT mencakup rentang yang luas, dari 50A hingga 3000A, dengan peningkatan daya maksimum secara bertahap:
- CT Kecil (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5kW;
- CT sedang (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106kW;
- CT Besar (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530kW;
- Ekstra-CT besar (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590kW (1,59MW).
Secara teori, selama spesifikasi CT sesuai, pengukur energi jenis ini dapat mendukung pengukuran daya menengah dan tinggi sebesar 20kW-2MW, menjadikannya pilihan utama untuk skenario industri.
Skenario yang Berlaku
Dengan jangkauan yang diperluas oleh CT, pengukur energi dapat disesuaikan dengan sisi tegangan menengah dan rendah, serta beban daya-tinggi tegangan rendah. Ini terutama digunakan di:
- Bengkel pabrik-berukuran kecil dan menengah (seperti manufaktur permesinan, tekstil, dan elektronik);
- Pengukuran distribusi tenaga listrik utama di kompleks komersial dan gedung perkantoran;
- Sirkuit cabang untuk-peralatan berdaya tinggi seperti AC sentral dan elevator di supermarket besar dan hotel;
- Sistem distribusi listrik-tegangan rendah di gardu induk kota dan kawasan industri.
Trafo Tegangan (VT) + Trafo Arus (CT) Gabungan Pengukur Energi AC Tiga-Fasa
Prinsip Koneksi dan Logika Perhitungan Daya
Jenis pengukur energi ini dirancang khusus untuk-sistem distribusi daya tegangan tinggi (10kV, 35kV, 110kV, dll.). Hal ini memerlukan VT dan CT untuk mengubah tegangan tinggi dan arus tinggi ke nilai standar yang dapat ditahan oleh pengukur energi (tegangan 100V, arus 5A). Daya maksimum ditentukan oleh tegangan pengenal sistem dan arus primer CT, dihitung menggunakan rumus berikut:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ
Dimana: Uₛ adalah tegangan saluran pengenal sistem tegangan-tinggi, I₁ adalah arus pengenal maksimum pada sisi primer CT, dan cosφ diambil sebesar 0,8-1.
Batas Daya Maksimum
Level voltase dan spesifikasi CT sistem-tegangan tinggi menentukan kapasitas maksimumnya:
- Sistem 10kV + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3MW;
- Sistem 35kV + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35kV × 1000A × 0,8 ≈ 48,5MW;
- Sistem 110kV + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110kV × 3000A × 0,8 ≈ 474MW.
Dalam aplikasi praktis, daya maksimum yang didukung pengukur energi jenis ini dapat berkisar dari 5MW hingga lebih dari 500MW, yang sepenuhnya mencakup persyaratan pengukuran daya-tegangan dan-tinggi.
Skenario yang Berlaku
Sebagai perangkat pengukur inti dalam-sistem distribusi daya tegangan tinggi, aplikasinya sangat terkonsentrasi pada:
- Pengukuran listrik-yang terhubung ke jaringan dari pembangkit listrik besar dan pembangkit listrik tenaga air;
- Pengukuran jalur utama di gardu induk regional dan-jaringan distribusi tegangan tinggi;
- Jalur produksi-tegangan tinggi di industri berat seperti baja, bahan kimia, dan logam non-besi;
- Pengukuran keluaran-tegangan tinggi dari pembangkit listrik energi baru (tenaga angin, fotovoltaik).
Ringkasan
| Metode Koneksi | Rentang Daya Maks yang Didukung | Skenario Aplikasi Inti | Pertimbangan Pemilihan Utama |
|---|---|---|---|
| Koneksi Langsung | 20-70kW | Beban kecil-tegangan rendah (perumahan, komersial kecil, laboratorium) | Cocokkan arus pengenal beban; tidak diperlukan peralatan tambahan |
| Koneksi CT Eksternal | 50kW-2MW | Beban daya sedang dan besar pada-tegangan rendah /-tegangan rendah-sisi rendah (pabrik, kompleks komersial) | Pilih rasio CT sesuai dengan arus beban |
| Koneksi Gabungan VT + CT | 5MW-500MW+ | Beban daya-ultra-tegangan tinggi (pembangkit listrik, gardu induk, industri berat) | Cocokkan tegangan sistem dan rasio CT; memenuhi-persyaratan insulasi tegangan tinggi |
Singkatnya, tipe koneksi langsung menang dalam hal kenyamanan dan ekonomi, tipe CT eksternal menang dalam hal rentang pengukuran yang fleksibel, dan tipe kombinasi VT+CT kuat dalam adaptasi tegangan tinggi dan daya tinggi.