Solusi Pengurangan Harmonik untuk Stasiun Energi Baru: Manajemen Komprehensif Harmonik Frekuensi Tinggi di Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Ⅰ. Skenario Masalah
Injeksi harmonisa frekuensi tinggi dari kluster inverter pembangkit listrik tenaga surya (PV)
Selama operasi pembangkit listrik tenaga surya terpusat skala besar, beberapa inverter yang beroperasi secara paralel menghasilkan harmonisa lebar pita dalam rentang 150-2500Hz (utamanya harmonisa ke-23 hingga ke-49), menyebabkan masalah-masalah di sisi jaringan sebagai berikut:
- Distorsi Harmonis Total Arus (THDi) mencapai 12,3%, jauh melebihi batas standar IEEE 519-2014.
- Mengakibatkan beban berlebih pada bank kapasitor, panas berlebih, dan kerusakan perangkat pelindung.
- Peningkatan Gangguan Elektromagnetik (EMI) yang mempengaruhi peralatan sensitif di sekitarnya.
II. Solusi Inti
Penerapan topologi filter pasif LC, membangun rangkaian penyerap harmonis yang efisien menggunakan reaktor khusus + bank kapasitor.
- Pemilihan Peralatan Kunci
|
Jenis Peralatan |
Model/Spesifikasi |
Fungsi Inti |
|
Reaktor Seri Inti Besi Kering |
Tipe CKSC (Desain Kustom) |
Memberikan reaktansi induktif yang tepat, menekan harmonisa frekuensi tinggi. |
|
Bank Kapasitor Filter |
Tipe BSMJ (Seleksi Sesuai) |
Beresonansi dengan reaktor untuk menyerap band harmonisa tertentu. |
- Perancangan Parameter Teknis
Induktansi Reaktor: 0,5mH ±5% (@frekuensi dasar 50Hz)
Faktor Kualitas (Q): >50 (Menjamin filtrasi frekuensi tinggi dengan rendah kerugian)
Kelas Isolasi: Kelas H (Tahan suhu jangka panjang 180°C)
Konfigurasi Rasio Reaktansi: 5,5% (Dioptimalkan untuk band frekuensi tinggi ke-23 hingga ke-49)
Struktur Topologi: Sambungan Delta (Δ) (Meningkatkan kemampuan pemisahan harmonisa orde tinggi) - Titik Kunci Perancangan Sistem Filter
Perhitungan Frekuensi Resonansi:
f_res = 1/(2π√(L·C)) = 2110Hz
Mencakup akurat band frekuensi target (150-2500Hz), mencapai penyerapan lokal harmonisa frekuensi tinggi.
III. Validasi Efektivitas Penurunan EMC
|
Indikator |
Sebelum Mitigasi |
Sesudah Mitigasi |
Batas Standar |
|
THDi |
12,3% |
3,8% |
≤5% (IEEE 519) |
|
Distorsi Harmonis Individual |
Hingga 8,2% |
≤1,5% |
Sesuai GB/T 14549 |
|
Kenaikan Suhu Kapasitor |
75K |
45K |
Sesuai IEC 60831 |
IV. Keunggulan Implementasi Teknikal
- Filtrasi Tinggi-Efisiensi:
Desain rasio reaktansi 5,5% secara khusus menekan harmonisa di atas orde ke-23, memberikan peningkatan respons frekuensi tinggi sebesar 40% dibandingkan skema tradisional 7%. - Keselamatan dan Keandalan:
Sistem isolasi kenaikan suhu Kelas H memastikan operasi peralatan yang stabil dalam lingkungan luar ruangan dengan suhu berkisar antara -40°C hingga +65°C. - Optimalisasi Biaya:
Desain rendah kerugian (Q > 50) menghasilkan konsumsi daya sistem tambahan kurang dari 0,3% dari daya keluaran.
V. Rekomendasi Pemasangan
- Lokasi Pemasangan: Busbar sisi tegangan rendah substasi pengumpulan 35kV.
- Konfigurasi: Setiap bank kapasitor 2Mvar seri-terhubung dengan 10 reaktor CKSC (Penggantian otomatis berbasis grup).
- Persyaratan Monitoring: Pasang analisis harmonis online untuk melacak perubahan THDi secara real-time.
Nilai Solusi: Efektif menyelesaikan polusi harmonisa frekuensi tinggi di stasiun pembangkit listrik energi baru, memperpanjang umur kapasitor lebih dari 37%, dan menghindari pengurangan output PV karena denda pelanggaran harmonisa.
