چەندین ڕووبەر و کۆنترۆڵەری FACTS هەیە؟
Berdasarkan jenis koneksi FACTS Controller dengan sistem tenaga, ia diklasifikasikan sebagai;
Kontroler Sambungan Seri
Kontroler Sambungan Paralel
Kontroler Gabungan Seri-Seri
Kontroler Gabungan Paralel-Seri
Kontroler Sambungan Seri
Kontroler seri memperkenalkan tegangan secara seri dengan tegangan garis, biasanya menggunakan perangkat impedansi kapasitif atau induktif. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan atau menyerap daya reaktif variabel sesuai kebutuhan.
Ketika garis transmisi terbeban berat, permintaan daya reaktif yang meningkat dipenuhi dengan mengaktifkan elemen kapasitif dalam kontroler seri. Sebaliknya, pada beban ringan—di mana penurunan permintaan daya reaktif menyebabkan tegangan ujung penerima naik 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 Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) dan Static Synchronous Series Compensators (SSSC). Konfigurasi dasar dari kontroler sambungan seri ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Kontroler Sambungan Paralel
Kontroler sambungan paralel menyuntikkan arus ke dalam sistem tenaga pada titik koneksi mereka, menggunakan impedansi variabel seperti kapasitor dan induktor—prinsipnya mirip dengan kontroler seri tetapi berbeda dalam metode koneksi.
Kompensasi Kapasitif Paralel
Ketika kapasitor dihubungkan secara paralel dengan sistem tenaga, pendekatan ini disebut kompensasi kapasitif paralel. Garis transmisi dengan beban induktif tinggi biasanya beroperasi dengan faktor daya tertinggal. Kapasitor paralel mengatasi masalah ini dengan mengambil arus yang mendahului tegangan sumber, mengimbangi beban tertinggal dan meningkatkan faktor daya secara keseluruhan.
Kompensasi Induktif Paralel
Ketika induktor dihubungkan secara paralel, metode ini dikenal sebagai kompensasi inductif paralel. Ini kurang umum digunakan dalam jaringan transmisi tetapi menjadi penting untuk garis sangat panjang: di bawah kondisi tidak ada beban, beban ringan, atau beban terputus, efek Ferranti menyebabkan tegangan ujung penerima melebihi tegangan ujung pengirim. Kompensator inductif paralel (misalnya, reaktor) menyerap daya reaktif berlebih untuk mengurangi kenaikan tegangan tersebut.
Contoh sistem kontroler sambungan paralel meliputi Static VAR Compensators (SVC) dan Static Synchronous Compensators (STATCOM).
Kontroler Gabungan Seri-Seri
Dalam sistem transmisi multi-garis, kontroler gabungan seri-seri menggunakan set kontroler seri independen yang bekerja secara koordinatif. Konfigurasi ini memungkinkan kompensasi reaktif seri individual untuk setiap garis, memastikan dukungan yang disesuaikan untuk setiap rangkaian.
Selain itu, sistem-sistem ini dapat memfasilitasi transfer daya nyata antara garis melalui tautan daya khusus. Atau, mereka mungkin mengadopsi desain kontroler unifikasi di mana terminal DC konverter dihubungkan—konfigurasi ini secara langsung memungkinkan transfer daya nyata ke garis transmisi. Contoh representatif dari sistem semacam itu adalah Interline Power Flow Controller (IPFC).
Kontroler Gabungan Paralel-Seri
Jenis kontroler ini mengintegrasikan dua komponen fungsional: kontroler paralel yang menyuntikkan tegangan secara paralel dengan sistem, dan kontroler seri yang menyuntikkan arus secara seri dengan garis. Yang penting, kedua komponen ini beroperasi secara koordinatif untuk mengoptimalkan kinerja 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 ikhtisar dari kontroler FACTS yang paling umum digunakan, dikategorikan berdasarkan jenis fungsional mereka:
Kompensator Seri:
Kompensator Paralel:
Kompensator Seri-Seri:
Kompensator Paralel-Seri:
Mari kita periksa setiap kompensator secara singkat:
Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC)
TCSC memperkenalkan reaktansi kapasitif secara seri dengan sistem tenaga. Struktur intinya mencakup bank kapasitor (terdiri dari beberapa kapasitor dalam konfigurasi seri-paralel) yang dihubungkan secara paralel dengan reaktor yang dikontrol oleh thyristor. Desain ini memungkinkan penyesuaian kapasitansi seri yang halus dan variabel.
Thyristor mengatur impedansi sistem dengan mengontrol sudut pemicuan, yang pada gilirannya menyesuaikan impedansi sirkuit total. Diagram blok sederhana dari TCSC ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR)
TCSR adalah kompensator seri yang menyediakan reaktansi induktif yang dapat disesuaikan dengan halus. Desainnya mirip 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 dari Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR) ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Thyristor Switched Series Capacitor (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 garis atau sama sekali diputuskan.
Operasi yang disederhanakan ini mengurangi kompleksitas dan biaya thyristor serta kontroler secara keseluruhan. Diagram dasar TSSC identik dengan diagram TCSC.
Static Synchronous Series Compensator (SSSC)
SSSC adalah perangkat kompensasi seri yang digunakan dalam sistem transmisi untuk mengatur aliran daya dengan mengontrol impedansi ekivalen garis. Tegangan outputnya sepenuhnya dapat dikendalikan dan independen dari arus garis—dengan menyesuaikan tegangan output ini, impedansi efektif garis dapat dimodulasi dengan tepat.
Secara fungsional, SSSC berfungsi seperti generator sinkron statis yang dihubungkan 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, ia memberikan kompensasi induktif. Diagram dasar dari Static Synchronous Series Compensator ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Static VAR Compensator (SVC)
Static VAR Compensator (SVC) terdiri dari bank kapasitor tetap yang dihubungkan secara paralel dengan reaktor yang dikontrol oleh thyristor. Sudut pemicuan thyristor mengatur operasi reaktor, mengontrol langsung tegangan di seberang reaktor—dan dengan demikian jumlah daya yang diambilnya.
Konfigurasi ini memungkinkan SVC untuk menyesuaikan dinamis output daya reaktif, menstabilkan tegangan dan meningkatkan faktor daya dalam sistem transmisi. Diagram dasar dari Static VAR Compensator ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Aplikasi Static VAR Compensator (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 ikhtisar dari konfigurasi SVC yang paling umum:
Thyristor Controlled Reactor (TCR)
TCR terdiri dari reaktor yang dihubungkan secara seri dengan katup thyristor—secara khusus, dua thyristor yang dihubungkan secara anti-paralel. Thyristor ini menghantar bergantian selama setiap setengah siklus pasokan AC, dengan sirkuit kontrol memberikan pulsa pemicu ke thyristor setiap setengah siklus.
Sudut pemicuan thyristor menentukan jumlah daya reaktif tertinggal yang disuplai ke sistem. TCR sering digunakan dalam garis transmisi EHV (Extra High Voltage), di mana mereka memberikan kompensasi daya reaktif selama kondisi beban ringan atau tidak ada beban. Diagram dasar dari Thyristor Controlled Reactor ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Thyristor Switched Capacitor (TSC)
Di bawah kondisi beban berat, permintaan daya reaktif meningkat—dan Thyristor Switched Capacitors (TSCs) dirancang untuk memenuhi peningkatan permintaan ini. Mereka umumnya digunakan dalam garis transmisi EHV selama periode beban tinggi.
TSC memiliki prinsip struktural yang mirip dengan TCR, tetapi dengan pertukaran 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 dari Thyristor Switched Capacitor (TSC) ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Thyristor Switched Reactor (TSR)
TSR secara struktural mirip dengan Thyristor Controlled Reactor (TCR) tetapi berbeda dalam operasinya: 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 sama sekali diputuskan.Absennya regulasi sudut pemicuan menyederhanakan desain, mengurangi biaya thyristor, dan meminimalkan kerugian pengalihan. Diagram dasar TSR identik dengan diagram TCR.
Static Synchronous Compensator (STATCOM)
STATCOM adalah konverter sumber tegangan berbasis elektronika daya (VSC) yang mengatur kinerja sistem transmisi dengan menyediakan atau menyerap daya reaktif—dan juga dapat memberikan dukungan daya aktif jika diperlukan. Ia sangat efektif dalam garis transmisi dengan faktor daya buruk dan regulasi tegangan, menjadikannya perangkat yang banyak digunakan untuk meningkatkan stabilitas tegangan dalam sistem tenaga.
STATCOM beroperasi menggunakan kapasitor yang terisi sebagai sumber input DC-nya, yang dikonversi menjadi tegangan AC tiga fasa melalui inverter yang dikontrol oleh tegangan. Output inverter disinkronkan dengan sistem tenaga AC, dan perangkat dihubungkan secara paralel dengan garis transmisi melalui transformator penghubung. Dengan menyesuaikan output inverter, daya reaktif (dan aktif) yang disuplai oleh STATCOM dapat dikontrol dengan tepat. Diagram dasar STATCOM ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IPFC adalah teknik kompensasi yang dirancang untuk sistem transmisi multi-garis, dengan beberapa konverter yang dihubungkan melalui bus DC bersama—setiap konverter terhubung ke garis transmisi yang berbeda.
Kemampuan utama dari konverter-konverter ini adalah transfer daya nyata, memungkinkan daya nyata dan reaktif untuk seimbang di antara garis yang terhubung. Kontrol koordinatif ini meningkatkan efisiensi dan stabilitas sistem secara keseluruhan dalam jaringan multi-garis. Diagram dasar IPFC ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.Diagram dasar IPFC ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
Unified Power Flow Controller (UPFC)
UPFC mengintegrasikan STATCOM (Static Synchronous Compensator) dan SSSC (Static Synchronous Series Compensator) melalui tautan tegangan DC bersama, menggabungkan fungsionalitas mereka ke dalam satu sistem. Ia menggunakan sepasang jembatan tiga fasa yang dapat dikontrol 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 (nyata) dan reaktif di garis transmisi. Namun, ia beroperasi optimal hanya di bawah kondisi gelombang sinus yang seimbang dan mungkin tidak berfungsi secara efektif selama keadaan sistem abnormal. Selain itu, UPFC membantu meredam osilasi sistem tenaga dan meningkatkan stabilitas transien. Diagram dasar Unified Power Flow Controller (UPFC) ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
