Apa Jenis-Jenis Reaktor? Peran Kunci dalam Sistem Tenaga Listrik

Reaktor (Induktor): Definisi dan Jenis

Reaktor, juga dikenal sebagai induktor, menghasilkan medan magnet di ruang sekitarnya saat arus mengalir melalui konduktor. Oleh karena itu, setiap konduktor yang membawa arus secara inheren memiliki induktansi. Namun, induktansi konduktor lurus kecil dan menghasilkan medan magnet yang lemah. Reaktor praktis dibangun dengan memutar konduktor menjadi bentuk solenoide, yang dikenal sebagai reaktor inti udara. Untuk lebih meningkatkan induktansi, inti ferromagnetik dimasukkan ke dalam solenoide, membentuk reaktor inti besi.

1. Reaktor Paralel
Prototipe reaktor paralel digunakan untuk pengujian beban penuh generator. Reaktor paralel inti besi menghasilkan gaya magnetik bolak-balik antara bagian-bagian inti yang tersegmentasi, menghasilkan tingkat kebisingan umumnya 10 dB lebih tinggi dari transformator kapasitas setara. Reaktor paralel membawa arus bolak-balik (AC) dan digunakan untuk mengkompensasi reaktansi kapasitif sistem. Mereka sering dihubungkan seri dengan tiristor untuk memungkinkan regulasi kontinu arus reaktif.

2. Reaktor Seri
Reaktor seri membawa arus AC dan dihubungkan seri dengan kapasitor daya untuk membentuk rangkaian resonansi seri untuk harmonisa steady-state (misalnya, harmonisa 5, 7, 11, 13). Reaktor seri tipikal memiliki nilai impedansi 5–6% dan dianggap sebagai tipe berinduktansi tinggi.

3. Reaktor Penyetelan
Reaktor penyetelan membawa AC dan dihubungkan seri dengan kapasitor untuk menciptakan resonansi seri pada frekuensi harmonisa tertentu (n), sehingga menyerap komponen harmonisa tersebut. Pesanan penyetelan umum adalah n = 5, 7, 11, 13, dan 19.

4. Reaktor Keluaran
Reaktor keluaran membatasi arus pengisian kapasitif pada kabel motor dan membatasi laju kenaikan tegangan di seluruh gulungan motor hingga 540 V/μs. Biasanya diperlukan ketika panjang kabel antara drive frekuensi variabel (VFD) (4–90 kW) dan motor melebihi 50 meter. Ini juga meratakan tegangan keluaran VFD (mengurangi kecuraman tepi switching), meminimalkan gangguan dan stres pada komponen inverter seperti IGBT.

Catatan Aplikasi untuk Reaktor Keluaran:
Untuk memperpanjang jarak antara VFD dan motor, gunakan kabel yang lebih tebal dengan isolasi yang ditingkatkan, sebaiknya jenis non-perisai.

Fitur Reaktor Keluaran:

• Cocok untuk kompensasi daya reaktif dan mitigasi harmonisa;

• Mengkompensasi kapasitansi tersebar pada kabel panjang dan menekan arus harmonisa keluaran;

• Melindungi VFD secara efektif, meningkatkan faktor daya, memblokir gangguan sisi grid, dan mengurangi polusi harmonisa dari unit rectifier ke grid.

5. Reaktor Masukan
Reaktor masukan membatasi penurunan tegangan pada sisi grid selama kommutasi konverter, menekan harmonisa, dan mendekuple grup konverter paralel. Ini juga membatasi lonjakan arus yang disebabkan oleh transien tegangan grid atau operasi switching. Ketika rasio kapasitas short-circuit grid terhadap kapasitas VFD melebihi 33:1, penurunan tegangan relatif reaktor masukan harus 2% untuk operasi satu kuadran dan 4% untuk operasi empat kuadran. Reaktor dapat beroperasi ketika tegangan short-circuit grid melebihi 6%. Untuk unit rectifier 12-pulse, diperlukan reaktor sisi baris dengan setidaknya 2% penurunan tegangan. Reaktor masukan banyak digunakan dalam sistem kontrol otomatisasi industri dan pabrik. Ditempatkan antara grid listrik dan VFD atau regulator kecepatan, mereka menekan lonjakan tegangan dan arus yang dihasilkan oleh perangkat ini, sangat mengurangi harmonisa orde tinggi dan distorsi dalam sistem.

Fitur Reaktor Masukan:

• Cocok untuk kompensasi daya reaktif dan penyaringan harmonisa;

• Membatasi lonjakan arus yang disebabkan oleh transien tegangan grid dan overvoltage switching; menyaring harmonisa untuk mengurangi distorsi gelombang tegangan;

• Meratakan spike tegangan dan notches kommutasi rectifier dalam rangkaian bridge.

6. Reaktor Pembatas Arus
Reaktor pembatas arus biasanya digunakan dalam sirkuit distribusi. Mereka dihubungkan seri dengan garis feeder yang bercabang dari busbar yang sama untuk membatasi arus short-circuit dan menjaga stabilitas tegangan bus selama gangguan, mencegah penurunan tegangan berlebihan.

7. Koil Penghilang Busur (Petersen Coil)
Widely used in resonant grounded systems at 10kV–63kV, arc suppression coils are increasingly of dry-type cast resin design due to the trend toward oil-free substations, especially for systems below 35kV.

8. Reaktor Redam (sering sinonim dengan Reaktor Seri)
Dihubungkan seri dengan bank kapasitor atau kapasitor padat, reaktor redam membatasi arus inrush selama switching kapasitor—fungsi yang mirip dengan reaktor pembatas arus. Reaktor Filter: Ketika dihubungkan seri dengan kapasitor filter, mereka membentuk rangkaian filter resonansi, biasanya digunakan untuk penyaringan harmonisa 3rd hingga 17th atau penyaringan high-pass orde tinggi. Stasiun konverter HVDC, kompensator VAR statis fase-kontrol, rectifier besar, kereta api listrik, dan sirkuit elektronik thyristor berdaya tinggi semuanya merupakan sumber arus harmonisa yang harus difilter untuk mencegah injeksi harmonisa ke grid. Utilitas listrik memiliki peraturan khusus mengenai tingkat harmonisa dalam sistem listrik.

9. Reaktor Pemulus (Reaktor Tautan DC)
Reaktor pemulus digunakan dalam sirkuit DC setelah rektifikasi. Karena sirkuit rektifikasi menghasilkan jumlah pulsa yang terbatas, tegangan DC output mengandung ripple, yang sering berbahaya dan harus ditekan oleh reaktor pemulus. Stasiun konverter HVDC dilengkapi dengan reaktor pemulus untuk membuat output DC seideal mungkin. Reaktor pemulus juga penting dalam drive DC yang dikendalikan thyristor. Dalam sirkuit rektifikasi, terutama pasokan daya frekuensi menengah, fungsi utamanya termasuk:

• Membatasi arus short-circuit (selama komutasi thyristor inverter, konduksi simultan setara dengan short-circuit langsung di output bridge rektifikasi); tanpa reaktor, ini akan menyebabkan short-circuit langsung;

• Menekan pengaruh komponen frekuensi menengah pada grid utilitas;

• Efek penyaringan—arus rektifikasi mengandung komponen AC; AC frekuensi tinggi dicegah oleh induktansi besar—menjamin bentuk gelombang arus output yang berkelanjutan. Arus tidak berkelanjutan (dengan interval arus nol) akan menyebabkan bridge inverter berhenti, menghasilkan kondisi open-circuit di bridge rektifikasi;

• Dalam sirkuit inverter paralel, daya reaktif ditukar di input; oleh karena itu, elemen penyimpan energi—reaktor—penting dalam sirkuit input.

Catatan Penting

Reaktor dalam grid listrik digunakan untuk menyerap daya reaktif kapasitif yang dihasilkan oleh jalur kabel. Dengan menyesuaikan jumlah reaktor paralel, tegangan operasional sistem dapat diatur. Reaktor paralel ultra-tinggi (UHV) memiliki beberapa fungsi terkait manajemen daya reaktif dalam sistem listrik, termasuk:

• Mengurangi efek kapasitif pada jalur transmisi yang ringan beban atau tanpa beban, mengurangi overvoltase transien frekuensi daya;

• Meningkatkan distribusi tegangan sepanjang jalur transmisi panjang;

• Membalansir daya reaktif lokal di bawah kondisi beban ringan, mencegah aliran daya reaktif yang tidak rasional dan mengurangi kerugian daya jalur;

• Mengurangi tegangan frekuensi daya steady-state pada busbar tegangan tinggi saat generator besar sinkron dengan grid, memfasilitasi sinkronisasi generator;

• Mencegah resonansi self-excitation yang mungkin terjadi saat generator terhubung ke jalur transmisi panjang;

• Ketika netral reaktor di-ground melalui reaktor kecil, reaktor kecil dapat mengkompensasi kapasitansi antar fasa dan fasa ke ground, mempercepat pemadamannya sendiri dari arus residu dan memungkinkan auto-reclosing kutub tunggal.

Reaktor dihubungkan baik seri maupun paralel. Reaktor seri biasanya digunakan untuk pembatasan arus, sementara reaktor paralel umumnya digunakan untuk kompensasi daya reaktif.

• Reaktor Paralel: Dalam sistem transmisi jarak jauh ultra-tinggi, mereka dihubungkan ke gulungan tersier transformator untuk mengkompensasi arus pengisian kapasitif jalur transmisi, membatasi kenaikan tegangan dan overvoltase switching, dan memastikan operasi sistem yang andal.

• Reaktor Seri: Diinstal dalam sirkuit kapasitor, mereka digunakan ketika bank kapasitor dipasok daya.