Aplikasi SVR (Regulator Tegangan Otomatis Pengumpan) dalam Jaringan Distribusi Pedesaan

1 Pendahuluan

Dengan pertumbuhan ekonomi nasional yang stabil, permintaan listrik meningkat. Untuk jaringan pedesaan, beban yang meningkat, distribusi pasokan listrik yang tidak merata, dan regulasi tegangan jaringan utama yang terbatas menyebabkan beberapa garis 10 kV panjang (melebihi standar radius nasional) di daerah jauh/lemah jaringan. Garis-garis ini menghadapi kualitas tegangan yang buruk, faktor daya rendah, dan kerugian tinggi. Karena batasan biaya dan investasi, node tegangan tinggi massal atau ekspansi jaringan tidak dapat dilakukan. Regulator tegangan feeder 10 kV menawarkan solusi teknis untuk masalah radius panjang dan tegangan rendah.

2 Prinsip Kerja Regulator Tegangan

Regulator otomatis SVR memiliki sirkuit utama (autotransformator tiga fase + perubah tap pada beban, struktur dalam Gambar 1) dan unit kontrol. Intinya memiliki koil seri, paralel, dan kontrol tegangan:

• Koil seri: Banyak tap, terhubung antara input/output melalui perubah tap, menyesuaikan tegangan output.

• Koil paralel: Pembungkus umum, menghasilkan medan magnet transfer energi.

• Koil kontrol tegangan: Dibungkus pada koil paralel, memberikan daya ke pengontrol/motor dan menyediakan tegangan pengukuran.

Logika kerja: Posisi tap pada koil seri (melalui perubah tap pada beban) mengubah rasio putaran input-output, menyesuaikan tegangan output. Sakelar pada beban biasanya memiliki 7 atau 9 gigi (dapat dipilih oleh pengguna sesuai kebutuhan). Rasio putaran primer-sekunder regulator sesuai dengan transformator, yaitu:

3 Contoh Aplikasi

3.1 Status Garis

Garis 10 kV memiliki panjang batang utama 15,138 km, menggunakan dua model konduktor: LGJ-70mm² dan LGJ-50mm². Kapasitas total transformator distribusi adalah 7260 kVA. Selama periode beban puncak, tegangan pada sisi 220V dari transformator distribusi bagian tengah dan belakang garis turun hingga 175V.

Untuk garis LGJ-70, resistensi per kilometer adalah 0,458 Ω dan reaktansi per kilometer adalah 0,363 Ω. Kemudian, resistensi dan reaktansi garis dari substation ke tiang 97# batang utama masing-masing adalah:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Berdasarkan kapasitas transformator distribusi dan laju beban garis, penurunan tegangan dari substation ke tiang 97# batang utama dapat dihitung sebagai:

• Δu — Penurunan tegangan garis, satuan: kV.

• R — Resistensi garis, satuan: Ω.

• X — Reaktansi garis, satuan: Ω.

• r — Resistensi per satuan panjang, satuan: Ω.

• x — Reaktansi per satuan panjang, satuan: Ω.

• P — Daya aktif garis, satuan: kW.

• Q — Daya reaktif garis, satuan: kvar.

Kemudian, tegangan di tiang 97# batang utama hanya: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV di tiang 178 dapat dihitung sebagai: 8.42 kV. Tegangan di ujung garis adalah: 8.39 kV.

3.2 Solusi

Untuk memastikan kualitas tegangan, metode dan langkah utama regulasi tegangan dalam jaringan distribusi menengah dan rendah termasuk aspek berikut:

• Membangun substation baru 35 kV untuk memperpendek radius pasokan listrik garis 10 kV.

• Mengganti luas penampang konduktor untuk mengurangi laju beban garis.

• Memasang kompensasi daya reaktif untuk garis. Metode ini memiliki efek regulasi yang buruk untuk situasi dengan garis panjang dan beban besar.

• Memasang regulator tegangan feeder otomatis SVR. Ini memiliki tingkat otomatisasi yang tinggi, efek regulasi tegangan yang baik, dan penggunaan yang fleksibel. Di bawah ini, tiga metode digunakan untuk membandingkan skema untuk meningkatkan kualitas tegangan di ujung garis blok 10 kV.

3.2.1 Skema Membangun Substation Baru 35 kV

Analisis Efek yang Diharapkan: Membangun substation baru dapat memperpendek radius pasokan, meningkatkan tegangan terminal garis yang lebih panjang, dan meningkatkan kualitas pasokan listrik. Skema ini dapat menyelesaikan masalah tegangan dengan baik, tetapi investasinya relatif besar.

3.2.2 Skema Rekonstruksi Batang Utama 10 kV

Mengubah parameter garis sebagian besar melibatkan peningkatan luas penampang konduktor. Untuk garis dengan pengguna yang tersebar dan luas penampang konduktor kecil, komponen resistensi dalam penurunan tegangan mendominasi proporsi yang cukup besar. Oleh karena itu, mengurangi resistensi konduktor dapat mencapai efek regulasi tegangan tertentu. Tegangan terminal 10 kV dapat disesuaikan dari 8.39 kV menjadi 9.5 kV.

3.2.3 Skema Memasang Regulator Tegangan Feeder Otomatis SVR

Pasang 1 set regulator tegangan otomatis 10 kV untuk menyelesaikan masalah tegangan rendah di terminal garis setelah tiang 161.

Analisis Efek yang Diharapkan: Tegangan terminal 10 kV dapat disesuaikan dari 8.39 kV menjadi 10.3 kV.

Setelah analisis perbandingan, solusi ketiga adalah yang paling ekonomis dan praktis. Perangkat lengkap regulasi tegangan feeder otomatis SVR mencapai stabilitas tegangan output dengan menyesuaikan rasio putaran autotransformator tiga fase dan memiliki keuntungan utama berikut:

• Dapat merealisasikan regulasi tegangan sepenuhnya otomatis dan pada beban. Transformator sendiri menggunakan autotransformator tiga fase yang terhubung secara bintang, memiliki kapasitas besar dan volume kecil, dan dapat didirikan antara dua tiang (S ≤ 2000 KVA).

• Rentang regulasi tegangan umumnya -10% ~ +20%, yang dapat memenuhi persyaratan tegangan.

Berdasarkan perhitungan teoretis, disarankan untuk memasang regulator tegangan feeder otomatis SVR dengan model SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) pada batang utama. Setelah memasang regulator, tegangan maksimum tiang 141 dapat disesuaikan menjadi:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

Dalam rumus:

• U₁₆₁ — Tegangan di titik pemasangan setelah regulator dipasang.

• 10/8 — Rasio putaran maksimum regulator dengan rentang regulasi 0 ~ +20%.

Operasi aktual telah membuktikan bahwa fungsi dan kinerja perangkat lengkap regulasi tegangan feeder otomatis SVR, yang secara otomatis melacak perubahan tegangan input untuk memastikan tegangan output yang konstan, sangat stabil, dan efektif dalam pengaturan tegangan rendah.

3.2.4 Analisis Manfaat

Menggunakan regulator tegangan SVR pada garis menghemat dana yang signifikan dibandingkan dengan membangun substation baru atau mengganti konduktor. Tidak hanya tegangan garis ditingkatkan untuk memenuhi peraturan nasional, menghasilkan manfaat sosial yang baik; ketika beban garis tetap tidak berubah, peningkatan tegangan garis mengurangi arus garis, dalam batas tertentu mengurangi kerugian garis, mencapai tujuan pengurangan kerugian dan konservasi energi, dan meningkatkan manfaat ekonomi perusahaan.

4 Kesimpulan

Untuk daerah dengan potensi pertumbuhan beban yang terbatas, terutama jaringan listrik pedesaan yang memiliki garis 10 kV panjang—di mana titik pasokan listrik tidak mencukupi, radius pasokan besar, kerugian garis tinggi, beban berlebih, dan tidak ada pasokan substation 35 kV dekat dalam jangka pendek hingga menengah—regulator tegangan feeder otomatis SVR menawarkan solusi. Ini menangani kualitas tegangan rendah dan kerugian energi listrik tinggi tanpa perlu membangun atau menunda pembangunan substation 35 kV.

Pendekatan ini memberikan manfaat sosial dan ekonomi yang signifikan. Selain itu, dengan biaya investasi sekitar satu persepuluh dari membangun substation baru 35 kV, SVR sangat layak dipromosikan dalam aplikasi jaringan listrik pedesaan.