Apakah Jenis-jenis Reaktor? Peranan Utama dalam Sistem Kuasa

Reaktor (Induktor): Definisi dan Jenis

Reaktor, juga dikenal sebagai induktor, menghasilkan medan magnet dalam ruang sekitarnya ketika 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 solenoida, yang dikenal sebagai reaktor inti udara. Untuk lebih meningkatkan induktansi, inti ferromagnetik dimasukkan ke dalam solenoida, membentuk reaktor inti besi.

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

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

3. Reaktor Penyetelan
Reaktor penyetelan membawa AC dan dihubungkan secara 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 lilitan 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 beralih), 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, mencegah gangguan sisi grid, dan mengurangi polusi harmonisa dari unit rektifikasi ke grid.

5. Reaktor Masukan
Reaktor masukan membatasi penurunan tegangan pada sisi grid selama komutasi konverter, menekan harmonisa, dan mendekopling grup konverter paralel. Ini juga membatasi lonjakan arus yang disebabkan oleh transien tegangan grid atau operasi beralih. Ketika rasio kapasitas pendek sirkuit 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 pendek sirkuit grid melebihi 6%. Untuk unit rektifikasi 12-puls, reaktor sisi baris dengan setidaknya 2% penurunan tegangan diperlukan. 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, secara signifikan 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 beralih; menyaring harmonisa untuk mengurangi distorsi gelombang tegangan;

• Meratakan spike tegangan dan notches komutasi rektifier dalam sirkuit jembatan.

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

7. Koil Pemadam 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 Pengedam (sering sinonim dengan Reaktor Seri)
Terhubung secara seri dengan bank kapasitor atau kapasitor padat, reaktor pengedam membatasi arus masuk saat beralih kapasitor—fungsi yang mirip dengan reaktor pembatas arus. Reaktor Filter: Ketika dihubungkan secara seri dengan kapasitor filter, mereka membentuk sirkuit filter resonansi, biasanya digunakan untuk penyaringan harmonisa 3rd hingga 17th atau penyaringan high-pass orde tinggi. Stasiun konverter HVDC, kompensator VAR statis dikontrol fase, rektifikasi besar, kereta api listrik, dan sirkuit elektronik berbasis thyristor daya 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 tenaga listrik.

9. Reaktor Penghalus (Reaktor Tautan DC)
Reaktor penghalus 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 penghalus. Stasiun konverter HVDC dilengkapi dengan reaktor penghalus untuk membuat output DC seideal mungkin. Reaktor penghalus juga penting dalam drive DC yang dikendalikan thyristor. Dalam sirkuit rektifikasi, terutama pasokan daya frekuensi menengah, fungsi utamanya termasuk:

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

• Menekan pengaruh komponen frekuensi menengah terhadap grid utilitas;

• Efek penyaringan—arus rektifikasi mengandung komponen AC; AC frekuensi tinggi dihambat oleh induktansi besar—menjamin kelancaran gelombang arus output. Arus tidak berkelanjutan (dengan interval arus nol) akan menyebabkan inverter bridge berhenti, menghasilkan kondisi terbuka 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 garis 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 tenaga listrik, termasuk:

• Mengurangi efek kapasitif pada garis transmisi yang sedikit atau tidak berbeban, mengurangi overvoltase transien frekuensi daya;

• Meningkatkan distribusi tegangan sepanjang garis transmisi panjang;

• Mengimbangi daya reaktif lokal dalam kondisi beban ringan, mencegah aliran daya reaktif yang tidak masuk akal dan mengurangi kerugian daya garis;

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

• Mencegah resonansi auto-excitation yang mungkin terjadi ketika generator terhubung ke garis transmisi panjang;

• Ketika netral reaktor di-ground melalui reaktor kecil, reaktor kecil dapat mengkompensasi kapasitansi antar-fase dan fase-ke-tanah, mempercepat pemadam diri arus sisa dan memungkinkan auto-reclosing satu kutub.

Reaktor dihubungkan baik secara 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 lilitan tersier transformator untuk mengkompensasi arus pengisian kapasitif garis transmisi, membatasi kenaikan tegangan dan overvoltase beralih, dan memastikan operasi sistem yang andal.

• Reaktor Seri: Diinstal dalam sirkuit kapasitor, mereka digunakan saat bank kapasitor dipasangkan.