Apa Klasifikasi dan Jenis dari Kontroler dan Perangkat FACTS
Berdasarkan jenis koneksi FACTS Controller dengan sistem tenaga, pengendali ini diklasifikasikan sebagai;
Pengendali Tersambung Seri
Pengendali Tersambung Paralel
Pengendali Tersambung Seri-Seri Kombinasi
Pengendali Tersambung Paralel-Seri Kombinasi
Pengendali Tersambung Seri
Pengendali seri memperkenalkan tegangan dalam seri dengan tegangan jalur, biasanya menggunakan perangkat impedansi kapasitif atau induktif. Fungsi utamanya adalah untuk menyuplai atau menyerap daya reaktif variabel sesuai kebutuhan.
Ketika garis transmisi sangat terbebani, peningkatan permintaan daya reaktif dipenuhi dengan mengaktifkan elemen kapasitif dalam pengendali seri. Sebaliknya, pada beban ringan—di mana penurunan permintaan daya reaktif menyebabkan tegangan ujung penerima meningkat di atas tegangan ujung pengirim—elemen induktif digunakan untuk menyerap daya reaktif berlebih, menstabilkan sistem.
Dalam sebagian besar aplikasi, kapasitor dipasang dekat ujung garis untuk mengkompensasi permintaan daya reaktif. Perangkat umum untuk tujuan ini termasuk Kapasitor Seri yang Dikontrol Thyristor (TCSC) dan Pengkompensasi Seri Sirkuit Statis (SSSC). Konfigurasi dasar pengendali tersambung seri ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Pengendali Tersambung Paralel
Pengendali tersambung paralel menyuntikkan arus ke dalam sistem tenaga di titik sambungannya, menggunakan impedansi variabel seperti kapasitor dan induktor—prinsipnya mirip dengan pengendali seri tetapi berbeda dalam metode sambungan.
Kompensasi Kapasitif Paralel
Ketika kapasitor tersambung secara paralel dengan sistem tenaga, pendekatan ini disebut kompensasi kapasitif paralel. Garis transmisi dengan beban sangat induktif biasanya beroperasi dengan faktor daya tertinggal. Kapasitor paralel mengatasi hal ini dengan menarik arus yang mendahului tegangan sumber, mengimbangi beban tertinggal dan meningkatkan faktor daya secara keseluruhan.
Kompensasi Induktif Paralel
Ketika induktor tersambung secara paralel, metode ini dikenal sebagai kompensasi induktif paralel. Ini kurang umum digunakan dalam jaringan transmisi tetapi menjadi penting untuk garis yang sangat panjang: dalam kondisi tidak ada beban, beban ringan, atau beban terputus, efek Ferranti menyebabkan tegangan ujung penerima melebihi tegangan ujung pengirim. Pengkompensator induktif paralel (misalnya, reaktor) menyerap daya reaktif berlebih untuk mengurangi kenaikan tegangan tersebut.
Contoh sistem pengendali tersambung paralel termasuk Pengkompensator VAR Statis (SVC) dan Pengkompensator Sinkron Statis (STATCOM).
Pengendali Tersambung Seri-Seri Kombinasi
Dalam sistem transmisi multi-garis, pengendali seri-seri kombinasi menggunakan set pengendali seri independen yang bekerja secara koordinatif. Konfigurasi ini memungkinkan kompensasi reaktif seri individual untuk setiap garis, memastikan dukungan yang disesuaikan untuk setiap sirkuit.
Selain itu, sistem-sistem ini dapat memfasilitasi transfer daya riil antara garis melalui tautan daya khusus. Atau, mereka mungkin mengadopsi desain pengendali bersatu di mana terminal DC konverter saling terhubung—konfigurasi ini langsung memungkinkan transfer daya riil ke garis transmisi. Contoh representatif dari sistem semacam itu adalah Interline Power Flow Controller (IPFC).
Pengendali Tersambung Paralel-Seri Kombinasi
Jenis pengendali ini mengintegrasikan dua komponen fungsional: pengendali paralel yang menyuntikkan tegangan secara paralel dengan sistem, dan pengendali seri yang menyuntikkan arus secara seri dengan garis. Pentingnya, kedua komponen ini beroperasi secara koordinatif untuk mengoptimalkan kinerja secara keseluruhan. Contoh menonjol dari sistem semacam itu adalah Unified Power Flow Controller (UPFC).
Jenis Perangkat FACTS
Berbagai perangkat FACTS telah dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang beragam. Berikut adalah tinjauan tentang pengendali FACTS yang paling umum digunakan, dikategorikan berdasarkan fungsinya:
Pengkompensator Seri:
Pengkompensator Paralel:
Pengkompensator Seri-Seri:
Pengkompensator Paralel-Seri:
Mari kita periksa setiap pengkompensator secara singkat:
Kapasitor Seri yang Dikontrol Thyristor (TCSC)
TCSC memperkenalkan reaktansi kapasitif dalam seri dengan sistem tenaga. Struktur intinya mencakup bank kapasitor (terdiri dari beberapa kapasitor dalam konfigurasi seri-paralel) yang terhubung secara paralel dengan reaktor yang dikontrol thyristor. Desain ini memungkinkan penyesuaian kapasitansi seri yang mulus dan variabel.
Thyristor mengatur impedansi sistem dengan mengontrol sudut pemicuan, yang pada gilirannya menyesuaikan impedansi sirkuit total. Diagram blok sederhana TCSC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Reaktor Seri yang Dikontrol Thyristor (TCSR)
TCSR adalah pengkompensator seri yang memberikan reaktansi induktif yang dapat disesuaikan dengan mulus. Desainnya analog dengan TCSC, dengan perbedaan utama bahwa kapasitor digantikan oleh reaktor.
Reaktor berhenti menghantar ketika sudut pemicuan thyristor mencapai 180°, dan mulai menghantar ketika sudut pemicuan kurang dari 180°. Diagram dasar Reaktor Seri yang Dikontrol Thyristor (TCSR) ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Kapasitor Seri yang Diputar Thyristor (TSSC)
TSSC adalah teknik kompensasi seri yang prinsipnya mirip dengan TCSR tetapi dengan perbedaan operasional kunci: sementara TCSR mencapai kontrol daya dengan menyesuaikan sudut pemicuan thyristor (memungkinkan regulasi bertahap), thyristor TSSC beroperasi dalam mode "on/off" sederhana tanpa penyesuaian sudut pemicuan. Ini berarti kapasitor entah sepenuhnya terhubung ke atau sepenuhnya terputus dari garis.
Operasi yang disederhanakan ini mengurangi kompleksitas dan biaya baik thyristor maupun pengendali secara keseluruhan. Diagram dasar TSSC identik dengan diagram TCSC.
Pengkompensator Seri Sirkuit Statis (SSSC)
SSSC adalah perangkat kompensasi seri yang digunakan dalam sistem transmisi untuk mengatur aliran daya dengan mengontrol impedansi setara garis. Tegangan keluarannya sepenuhnya dapat dikontrol dan independen dari arus garis—dengan menyesuaikan tegangan keluaran ini, impedansi efektif garis dapat dimodulasi dengan tepat.
Fungsional, SSSC berfungsi seperti generator sinkron statis yang tersambung secara seri dengan garis transmisi. Tujuan utamanya adalah untuk menyesuaikan penurunan tegangan di sepanjang garis, sehingga mengontrol aliran daya. SSSC menyuntikkan tegangan yang berada dalam kuadratur (geser fase 90°) dengan arus garis: jika tegangan yang disuntikkan mendahului arus, ia memberikan kompensasi kapasitif; jika tertinggal dari arus, ia memberikan kompensasi induktif. Diagram dasar Pengkompensator Seri Sirkuit Statis ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Pengkompensator VAR Statis (SVC)
Pengkompensator VAR Statis (SVC) terdiri dari bank kapasitor tetap yang terhubung secara paralel dengan reaktor yang dikontrol thyristor. Sudut pemicuan thyristor mengatur operasi reaktor, mengontrol langsung tegangan di seberang reaktor—dan karenanya jumlah daya yang ditariknya.
Konfigurasi ini memungkinkan SVC untuk menyesuaikan dinamis output daya reaktif, menstabilkan tegangan dan meningkatkan faktor daya dalam sistem transmisi. Diagram dasar Pengkompensator VAR Statis ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Aplikasi Pengkompensator VAR Statis (SVC)
SVC adalah perangkat serbaguna yang digunakan untuk meningkatkan kinerja sistem tenaga, dengan fungsi kunci termasuk:
Mereka juga banyak digunakan dalam pengaturan industri untuk manajemen daya reaktif dan peningkatan kualitas daya. Berikut adalah tinjauan tentang konfigurasi SVC yang paling umum:
Reaktor yang Dikontrol Thyristor (TCR)
TCR terdiri dari reaktor yang terhubung secara seri dengan katup thyristor—secara spesifik, dua thyristor yang terhubung secara anti-paralel. Thyristor ini menghantar bergantian selama setiap setengah siklus pasokan AC, dengan rangkaian kontrol memberikan pulsa pemicu ke thyristor setiap setengah siklus.
Sudut pemicuan thyristor menentukan jumlah daya reaktif tertinggal yang disuplai ke sistem. TCR umumnya diterapkan di garis transmisi EHV (Extra High Voltage), di mana mereka memberikan kompensasi daya reaktif selama kondisi beban ringan atau tidak ada beban. Diagram dasar Reaktor yang Dikontrol Thyristor ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Kapasitor yang Diputar Thyristor (TSC)
Dalam kondisi beban berat, permintaan daya reaktif melonjak—dan Kapasitor yang Diputar Thyristor (TSC) dirancang untuk memenuhi peningkatan permintaan ini. Mereka umumnya diterapkan di garis transmisi EHV selama periode beban tinggi.
TSC memiliki prinsip struktural yang sama dengan TCR, tetapi dengan pergantian komponen kunci: reaktor dalam TCR digantikan oleh kapasitor. Seperti TCR, TSC mengatur jumlah daya reaktif yang disuplai ke garis transmisi dengan menyesuaikan sudut pemicuan thyristor. Diagram dasar Kapasitor yang Diputar Thyristor (TSC) ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Reaktor yang Diputar Thyristor (TSR)
TSR secara struktural mirip dengan Reaktor yang Dikontrol Thyristor (TCR) tetapi berbeda dalam operasi: sementara TCR menyesuaikan arus dengan mengontrol sudut pemicuan thyristor (memungkinkan kontrol fase), thyristor TSR beroperasi dalam mode biner "on/off" tanpa kontrol fase. Ini berarti reaktor entah sepenuhnya terhubung ke sirkuit atau sepenuhnya terputus.Absennya regulasi sudut pemicuan menyederhanakan desain, mengurangi biaya thyristor dan meminimalkan kerugian switching. Diagram dasar TSR identik dengan diagram TCR.
Pengkompensator Sinkron Statis (STATCOM)
STATCOM adalah konverter sumber tegangan berbasis elektronika daya yang mengatur kinerja sistem transmisi dengan menyuplai atau menyerap daya reaktif—dan juga dapat memberikan dukungan daya aktif saat dibutuhkan. Ia sangat efektif di garis transmisi dengan faktor daya dan regulasi tegangan buruk, menjadikannya perangkat yang banyak digunakan untuk meningkatkan stabilitas tegangan dalam sistem tenaga.
STATCOM beroperasi menggunakan kapasitor yang terisi sebagai sumber masukan DC-nya, yang dikonversi menjadi tegangan AC tiga fase melalui inverter yang dikontrol tegangan. Keluaran inverter disinkronkan dengan sistem tenaga AC, dan perangkat ini terhubung secara paralel dengan garis transmisi melalui transformator penghubung. Dengan menyesuaikan keluaran inverter, daya reaktif (dan aktif) yang disuplai oleh STATCOM dapat dikontrol dengan tepat. Diagram dasar STATCOM ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IPFC adalah teknik kompensasi yang dirancang untuk sistem transmisi multi-garis, dengan beberapa konverter yang terhubung melalui bus DC bersama—setiap konverter terhubung ke garis transmisi yang berbeda.
Kemampuan kunci dari konverter-konverter ini adalah transfer daya riil, memungkinkan keseimbangan daya riil dan reaktif di antara garis yang terhubung. Kontrol koordinatif ini meningkatkan efisiensi dan stabilitas sistem secara keseluruhan dalam jaringan multi-garis. Diagram dasar IPFC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Diagram dasar IPFC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
UPFC mengintegrasikan STATCOM (Pengkompensator Sinkron Statis) dan SSSC (Pengkompensator Seri Sirkuit Statis) melalui tautan tegangan DC bersama, menggabungkan fungsionalitas keduanya menjadi satu sistem. Ia menggunakan sepasang jembatan terkontrol tiga fase untuk menghasilkan arus, yang disuntikkan ke garis transmisi melalui transformator penghubung.
UPFC unggul dalam meningkatkan berbagai aspek kinerja sistem tenaga, termasuk stabilitas tegangan, stabilitas sudut daya, dan redaman sistem. Ia dapat mengontrol dengan tepat aliran daya aktif (riil) dan reaktif di garis transmisi. Namun, UPFC hanya beroperasi optimal di bawah kondisi gelombang sinus yang seimbang dan mungkin tidak berfungsi efektif selama kondisi sistem abnormal. Selain itu, UPFC membantu menekan osilasi sistem tenaga dan meningkatkan stabilitas transien. Diagram dasar Unified Power Flow Controller (UPFC) ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
