Prinsip dan Analisis Eksperimental dari Regulator Tegangan dalam Sistem Tenaga Listrik

I. Analisis Prinsip Regulator Tegangan Sistem Kelistrikan

Sebelum menganalisis prinsip regulator tegangan sistem kelistrikan, perlu untuk menganalisis regulator eksitasi dan menarik kesimpulan melalui perbandingan. Dalam aplikasi praktis, regulator eksitasi menggunakan penyimpangan tegangan sebagai jumlah umpan balik untuk penyesuaian, dengan demikian menjaga tegangan terminal generator dalam rentang standar. Namun, jenis regulator tegangan ini, terutama selama gangguan jaringan, membutuhkan sejumlah besar daya reaktif untuk meningkatkan stabilitas tegangan jaringan dan menjamin kualitas sistem kelistrikan. Karena tujuan utama regulator eksitasi adalah mengontrol tegangan terminal generator, sulit untuk memastikan stabilitas tegangan jaringan.

Dalam kasus ini, regulator tegangan harus ditingkatkan. Penelitian relevan menunjukkan bahwa dengan memperkenalkan tegangan sistem, trafo utama generator dan regulator eksitasi akan bersama-sama mengontrol terminal generator, dan trafo peningkatan generator akan dikendalikan berdasarkan metode kompensasi sambil meningkatkan daya reaktif generator, sehingga meningkatkan stabilitas sistem kelistrikan. Prinsip regulator tegangan sistem kelistrikan adalah mengontrol generator dengan memperkenalkan tegangan yang sesuai bersama dengan tegangan eksitasi. Ketika kecepatan generator AC meningkat, regulator tegangan sistem kelistrikan akan mengurangi arus eksitasi dan fluks magnet untuk menstabilkan tegangan, dengan demikian menjamin operasi aman dan stabil dari jaringan listrik.

Dalam aplikasi praktis, regulator tegangan sistem kelistrikan terdiri dari komponen seperti bus tegangan tinggi, setpoint tegangan terminal generator, faktor penguatan, kompensasi fase, pembatasan output, dan kontrol on/off. Saat regulator tegangan sistem kelistrikan dihidupkan atau dimatikan, memiliki dampak sedikit terhadap regulator dan daya generator. Dalam kondisi yang setara, regulator tegangan sistem kelistrikan dapat mengurangi hambatan dan reaktansi trafo utama sampai batas tertentu selama operasi; derajat pengurangan bervariasi dengan rasio setpoint tegangan terminal generator, namun secara keseluruhan, memiliki dampak sedikit terhadap koefisien droop dan koefisien droop daya.

Namun, untuk mencegah persaingan daya reaktif saat regulator tegangan sistem kelistrikan dua-generator ditutup secara aktif, generator paralel terminal perlu diset berdasarkan laju droop yang dikoreksi, sambil juga memperhatikan reaktansi dan hambatan trafo utama. Ketika reaktansi dan hambatan trafo utama regulator tegangan sistem kelistrikan berkurang, reaktansi dan hambatan trafo utama terminal biasanya nol. Jika unit beroperasi berdasarkan laju droop, upaya harus dilakukan untuk meningkatkan nilai stabilitas sistem kelistrikan dan dukungan sistem eksitasi terhadap tegangan jaringan. Namun, memastikan stabilitas sistem kelistrikan dengan cara ini masih menimbulkan tantangan tertentu.

II. Analisis Eksperimen Regulator Tegangan Sistem Kelistrikan

Dalam operasi aktual regulator tegangan sistem kelistrikan, terutama ketika unit tunggal terhubung ke sistem bus tak terbatas melalui garis ganda, kemungkinan terjadi hubungan singkat pada sirkuit. Begitu hubungan singkat terjadi, tegangan terminal dan daya elektromagnetik akan berkurang. Ditambah dengan daya mesin utama yang tidak disesuaikan, rotor cenderung mempercepat, dan daya reaktif bahkan mungkin habis, dengan demikian merusak stabilitas tegangan sistem kelistrikan.

Sistem eksitasi tradisional tidak dapat mengontrol tegangan secara efektif. Sebaliknya, kontrol sisi tegangan tinggi dari tegangan terminal, karena hubungan erat antara bus tegangan tinggi dan sistem, cenderung menyebabkan penurunan tegangan cepat pada tahap awal gangguan, membuat responnya lebih sensitif. Setelah gangguan hubungan singkat, tegangan terminal generator dan tegangan sisi tinggi trafo utama naik lebih cepat dibandingkan dengan regulator eksitasi, menstabilkan tegangan dalam waktu singkat dan dengan demikian menjamin stabilitas bus tegangan.

Untuk memungkinkan regulator tegangan sistem kelistrikan bekerja lebih baik, sistemnya harus dihitung sesuai. Selama perhitungan, dampak mode kontrol eksitasi terhadap waktu pembebasan kritis dianalisis berdasarkan sistem sederhana dan sistem aktual. Ketika menghitung sistem satu mesin bus tak terbatas, struktur bus tak terbatas, model dinamis generator, impedansi trafo, dan impedansi sistem regulator tegangan sistem kelistrikan dua-garis trafo (Prinsip dan Analisis Eksperimental, Zheng Changquan, Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co., Ltd.) harus diperjelas. Berdasarkan ini, gangguan hubungan singkat sistem kelistrikan dianalisis, dan hasil yang sesuai diperoleh melalui perhitungan simulasi. Hasil menunjukkan bahwa regulator eksitasi dan regulator tegangan sistem kelistrikan memiliki korelasi sedikit dengan waktu pembebasan kritis.

Ketika menghitung sistem aktual, struktur jaringan perusahaan jaringan listrik tertentu dapat digunakan sebagai jaringan perhitungan, dan generator operasional suatu pembangkit listrik dianalisis sesuai. Berdasarkan ini, gangguan hubungan singkat sistem kelistrikan dianalisis. Hasil menunjukkan bahwa ketika waktu pembebasan kritis berada pada nilai standar, regulator tegangan sistem kelistrikan tidak merespons efektif di bawah gangguan.

Untuk menganalisis regulator tegangan sistem kelistrikan lebih baik, hubungkan unit tunggal langsung ke sistem jaringan melalui satu garis, tutup saklar sisi tinggi trafo utama generator (pastikan saklar garis terbuka), pilih faktor penguatan yang berbeda berdasarkan konfigurasi ini, dan analisis sistem kontrol eksitasi menggunakan metode perhitungan simulasi respons langkah tegangan kosong generator. Hasil menunjukkan bahwa jika faktor penguatan terlalu besar, sistem kelistrikan akan mengalami masalah stabilitas kosong. Untuk lebih baik menyelesaikan masalah ini, disarankan untuk menggunakan metode fungsi kontrol bus tegangan tinggi selama uji kosong.

Regulator tegangan sistem kelistrikan juga dapat dianalisis di bus yang sama. Dalam analisis eksperimental, penekanan harus diberikan pada penyelesaian masalah distribusi daya reaktif antara generator paralel. Dalam praktik, tegangan sistem kelistrikan yang sama harus disesuaikan untuk mencapai droop positif yang sama. Dalam operasi aktual pembangkit listrik, perhitungan simulasi digunakan untuk menggabungkan regulator eksitasi asli dengan regulator tegangan sistem kelistrikan, dan mereka bersama-sama menangani defisit daya reaktif sistem kelistrikan. Hasil menunjukkan bahwa tidak ada persaingan daya selama operasi unit, dan distribusi daya reaktif relatif wajar.

III. Kesimpulan

Dengan perkembangan terus-menerus teknologi informasi, masalah kualitas daya dinamis telah menjadi fokus untuk operasi aman dan teratur jaringan listrik. Bergantung hanya pada regulator eksitasi asli tidak dapat mencapai tujuan operasi jaringan yang aman dan teratur. Dalam hal ini, diperlukan perangkat kompensasi untuk menyelesaikan masalah tegangan. Kombinasi antara pengatur tegangan sistem tenaga dan regulator eksitasi memenuhi kebutuhan praktis hingga batas tertentu. Namun, untuk menerapkan pengatur tegangan sistem tenaga lebih baik dalam jaringan listrik, prinsip dan hasil uji coba perlu dianalisis.

Seiring berjalannya waktu, masalah baru akan muncul dalam jaringan listrik. Untuk menyelesaikan masalah-masalah tersebut dengan lebih baik, analisis lebih lanjut tentang prinsip pengatur tegangan sistem tenaga diperlukan.