BAB 23

BAB 23PENGENDALIAN REAKTOR SHUNT

Jarak jauh EHV dan UHV jalur mengalami frekuensi dasar sementara atas tegangan di bawah tidak ada beban dan cahaya-beban kondisi, dan juga karena memuat penolakan sesuai efek Ferrari. Seperti tegangan lebih dapat menekankan peralatan yang terhubung ke jalur, dan harus terkontrol. Ini adalah praktek umum untuk memberikan reaktor shunt tetap dalam baris-baris untuk mengkompensasi baris kapasitif saat pengisian dan dengan ada kontrol atas dan bawah pada tegangan tanpa beban, beban cahaya dan beban penolakan. Reaktor shunt ini juga mengontrol switching tegangan lebih sampai batas tertentu.Namun, reaktor shunt tetap memiliki beberapa kelemahan utama. Dalam saluran listrik dimuat, reaktor ini terus menyerap dinilai daya reaktif, meningkatkan impedansi gelombang garis dan dengan demikian akan mengurangi lonjakan impedansi beban (SIL) tingkat, yaitu tingkat di mana profil tegangan datar sepanjang garis dapat aktif . Reaktor shunt tetap terhubung secara permanen juga mengkonsumsi daya aktif, yang merupakan kerugian terus menerus ke sistem. Kerugian terkait dengan hubungan permanen reaktor shunt tetap meminta pengembangan reaktor shunt dikendalikan, yaitu reaktor di mana penyerapan daya reaktif dapat bervariasi dalam berubah dan kondisi.

23.1 Prinsip Dasar Reaktor Shunt (CSR)Prinsip dasar dari CSR adalah untuk mengontrol daya reaktif dengan menggunakan katup thyristor, yang dapat memberikan kecepatan yang diperlukan switching dan kontrol dengan cara menembakkan kontrol sudut. Karena tidak ekonomis dan praktis untuk menggunakan katup thyristor pada tegangan transmisi tinggi seperti 400kV, katup thyristor yang dihubungkan ke transformator reaktor shunt dikendalikan (CSRT) sisi sekunder. Sebuah CSRT dengan gulungan primer dihubungkan ke jalur transmisi tegangan tinggi, dan gulungan sekunder (kontrol berliku) dihubugkan ke thyristor katup, membentuk dasar dari CSR. Pada dasarnya, CSR terdiri dari transformator impedansi tinggi (CSRT) dikendalikan oleh sepasang antiparalel katup thyristor. Impedansi dari CSRT dapat dikontrol dengan memvariasikan sudut penembakan pasangan thyristor berpikir controller. Controller adalah perangkat logis dan diprogram, yang menghasilkan pulsa penembakan berdasarkan sinyal input. Gambar 23.1 menjelaskan prinsip dasar dari CSR. Ketika katup thyristor tidak melakukan kontrol berliku hampir terbuka. Dalam hal ini, hanya saat ini (MVA sangat rendah) sangat kecil mengalir pikir gulungan primer karena impedansi reaktif dari CSR sangat tinggi. Di sisi lain, ketika thyristor sepenuhnya konduktif (i, e., Kontrol berliku-singkat) impedansi induktif dari CSR hampir 100%. Dalam hal ini, arus melalui gulungan primer maksimum (nominal MVA) dan kira-kira sama dengan arus sirkuit pendek ketika sekunder dari CSRT adalah pendek-hubung.

Gambar 23.1 Prinsip control shunt reaktorCSR umumnya terdiri dari transformator reaktor shunt dikendalikan dengan sekitar 100% impedansi, katup thyristor, controller, reaktor grounding netral, pemutus sirkuit yang diperlukan, dan alat pembantu lainnya. Gambar 23.2 menunjukkan susunan skema umum reaktor shunt dikendalikan (CSR).BHEL, telah berhasil dikembangkan dan commisisoned 50 MVAr, 400 kV kelas dikendalikan reaktor shunt pada 400 kV Itarsi Substation Power Grid Corporation of India Ltd.Jenis reaktor telah dikembangkan untuk pertama kalinya di negeri ini. CSR bukan hanya shunt variabel reaktor-nya keuntungan jauh lebih dari reaktor shunt. Pembangunan telah dimungkinkan karena dukungan yang sangat baik yang diberikan oleh pelanggan M / s. PGCIL ,. Gambar 23.3 menunjukkan CSR diinstal dan Gambar 23.4 menunjukkan pandangan panaromic CSR dipasang di situs Itarsi.

23.2 Reaktor Shunt TransformatorThe CSRT adalah transformator daya dengan hampir 100% impedansi antara primer dan kontrol berliku (cesondary berliku). Dengan kata lain, ketika kontrol berliku pendek-hubung dengan tegangan diterapkan pada gulungan primer, aliran daya reaktif akan mirip dengan aliran listrik di reaktor shunt dari sejenis terhubung ke tegangan yang sama.Salah satu ujung masing-masing gulungan primer og CSRT terhubung bintang-terhubung langsung ke tiga fase garis. Akhir netral primer didasarkan melalui reaktor. Gulungan kontrol terhubung bintang dengan ground netral yang terhubung ke katup thyristor, dan dapat dikontrol secara independen. Hal ini juga terdiri dari kompensasi berkelok-kelok (tersier) yang terhubung secara delta untuk kompensasi ke-3 dan beberapa harmonik.The CSRT, ketika yang sekunder tetap terbuka, menarik hanya saat magnetizing, dan mengkonsumsi daya reaktif diabaikan. Aspek penting lain dari transformator reaktor adalah karakteristik magnetisasi, yang tetap praktis linier sebagai jalan fluks utama dalam kondisi dimuat sebagian besar melalui udara. Oleh karena itu, bahkan di bawah berkelanjutan dengan kondisi over-voltage, masalah kejenuhan inti tidak terjadi.Spesifikasi dan desain CSRT (prinsip CSR) tergantung pada spesifikasi kinerja CSR sebagai suatu sistem. Contruction dari CSRT mirip dengan sebuah transformator daya, yang terdiri dari inti magnetik tertutup, dan lilitan co-axial.

.

Gambar 23.2

Gambar 23.3

Gambar 23.4

23.3 Fitur Khusus Kendali Reaktor Shunt TransformatorBeberapa aspek penting lain dari desain dan konstruksi CSRT disebutkan di bawah ini:a) Tegangan dan arus berliku: Tegangan dan arus dari gulungan primer diputuskan pada dasar tegangan sistem dan kebutuhan daya reaktif. Pemilihan tegangan menengah dan saat ini tergantung pada ketersediaan, kesesuaian, dan ekonomi overal katup thyristor. Biasanya, berkelok-kelok penilaian tegangan kompensasi (pengganti rugi-rugi daya) akan sama dengan kontrol berkelok-kelok, dan kapasitas akan cukup untuk menekan harmonik. Namun, untuk aplikasi khusus yaitu CSR. Kompensasi daya reaktif, kapasitas yang diperlukan kompensasi berliku mungkin setinggi 100% dari nilai CSRT.b) Winding disposisi: Kebutuhan 100% impedansi antara gulungan primer dan kontrol dapat diaktifkan oleh pilihan yang sesuai dari tegangan per giliran dan kesenjangan radial antara gulungan tersebut. Kontrol berliku menjadi tegangan rendah berkelok-kelok, umumnya ditempatkan di samping inti. Kompensasi yang berliku umumnya ditempatkan di antara gulungan primer dan kontrol. Hal ini tidak hanya menawarkan solusi ekonomis, tetapi juga memiliki keuntungan teknis sereval. Dalam posisi ini, kompensasi berliku erat pasangan dengan kontrol yang berkelok-kelok untuk kompensasi yang sangat baik harmonik yang dihasilkan dalam kontrol berliku. Di sisi lain, ia kompensasi berliku adalah pasangan longgar dengan primer berkelok-kelok, dan membantu untuk mengurangi efek beredar arus pada gulungan primer. Hal ini sangat penting untuk membuat sistem CSR kompatibel untuk fase tunggal auto-reclosure. Kesenjangan interwinding memainkan peran yang sangat penting dalam mencapai kinerja yang diinginkan dan desain optimal CSRT. Gambar 23.5 menunjukkan disposisi berliku CSRT.

Gambar 23.5

c) kehilangan kontrol: Seperti disebutkan sebelumnya CSRT adalah transformator daya dengan sekitar 100% impedansi antara gulungan primer dan kontrol. Impedansi kebocoran yang sangat tinggi dan disposisi khusus gulungan membuat kerugian liar meningkatkan banyak kali lipat dalam kasus CSRT tersebut. Ketika CSR harus menyediakan daya reaktif penuh, kontrol berliku benar-benar korsleting. Dalam kondisi ini, tidak ada kopling fluks antara gulungan primer dan kontrol. Di sisi lain, sebagai gulungan primer adalah hubungan dengan tegangan nominal, semua fluks menghubungkan gulungan primer dibuang di celah radial antara gulungan primer dan sekunder. Dengan kata lain, selama rezim nominal CSR, yang ada fluks di tungkai utama CSRT, tetapi dibuang di jurang dalam belitan dari gulungan primer dan kontrol. Fluks ini juga disebut kebocoran fluks, dan karena sekitar 100% impedansi antara gulungan primer dan kontrol, fluks kebocoran berasal melalui annular spacebetween gulungan mengakibatkan kerugian liar yang sangat tinggi, yaitu, dari urutan 630% kerugian I.R, tanpa shunts kuk, shunts dinding, dan struktur menjepit non-magnetik.

Gambar 23.6

Gambar 23.6 menunjukkan distribusi medan magnet dari CSRT baru dikembangkan tanpa shunt yoke dan pirau dinding. Dari plot lapangan, jelas bahwa dengan tidak adanya shunt kuk, ada fringing maksimum fluks di bagian atas dan bawah. Fluks liar ini bertanggung jawab untuk menciptakan kerugian yang sangat tinggi dalam struktur yang berdekatan dan tank. Dapat dicatat bahwa kerugian liar tinggi seperti dalam struktur yang berdekatan dan tank mungkin tidak memungkinkan operasi memuaskan CSRT, dan dapat menyebabkan untuk kenaikan suhu melebihi nilai jaminan. Generasi gas berlebihan terlarut dll, akan mengubah karakteristik operasi CSRT, dan tidak dapat diterima. Metode khusus seperti menggunakan shunt yoke dan pirau dinding, dan menyediakan mereka berada di lokasi strategis dengan bantuan analisis medan magnet yang akurat yang digunakan untuk mengontrol kerugian liar. Penting untuk dicatat bahwa pelaksanaan succsesful metode ini chold mengurangi kerugian liar sekitar 50% dari kerugian I.R, dibandingkan dengan kerugian liar dari 630% dari kerugian I.R tanpa metode ini.

Gambar 23.7

Gambar 23.7 menunjukkan plot medan magnet dari CSR diberikan dengan metode ini. Dari plot lapangan, jelas bahwa jalan fluks telah menjadi hampir sejajar dengan gulungan, dan renda di ujung telah dikurangi untuk sebagian besar. Sebuah persentase yang sangat tinggi dari fluks telah dikumpulkan oleh shunt yoke dan dipompa ke inti. Similary, fluks liar di dekat tangki melewati shunt dinding, dan masuknya fluks dalam tangki wal telah dikurangi untuk sebagian besar.Dapat dicatat bahwa lebih kerugian liar reductionof sejauh sekitar 10-15% dari kerugian I.R dimungkinkan dengan menggunakan tambahan struktur non-magnetik dari frame akhir dan pelat penjepit.Hal ini penting untuk disebutkan di sini bahwa kerugian ukuran sebenarnya adalah sekitar sejalan dengan kerugian diperkirakan dengan ketentuan baru dikembangkan shunt yoke dan pirau dinding.

23.4 Keuntungan Terkendali Reaktor ShuntCSR bukan hanya pengganti dari shunt reaktor-nya keuntungan jauh lebih dari itu. Keuntungan utama adalah:a) Daya reaktif Sepenuhnya Controllable: The CSR menyediakan dukungan daya reaktif ke garis hanya bila diperlukan, sehingga mengurangi daya reaktif terus menerus ditarik seperti dalam kasus reaktor shunt tetap.b) Pengurangan batas tegangan yang berlebihan dinamis: The CSR secara otomatis keluar dari sirkuit selama peningkatan kondisi jalur pemuatan, sehingga eleminating kebutuhan untuk membatasi batas kompensasi reaktif 60% yang merupakan praktek hadir dalam girds India. Fitur ini dapat digunakan untuk memberikan kompensasi yang lebih tinggi di garis untuk membatasi frekuensi daya dinamis persyaratan over-voltage dari semua peralatan gardu, sehingga perekonomian secara keseluruhan.c) Meningkatkan daya dukung baris: The CSR sistem kontrol otomatis mengambil keluar dari sirkuit di bawah beban penuh cindition garis. Dengan demikian, peningkatan kapasitas transmisi daya dicapai. Dibandingkan dengan garis dikompensasikan dengan reaktor shunt tetap, jalur transmisi yang disediakan dengan CSR dapat meningkatkan kapasitas transmisi listrik sebesar 25-30%.d) Respon Cepat: The CSR dapat merespon dengan waktu respon yang singkat 10 milidetik untuk setiap suddent over-voltage, dll, dan dapat datang ke sirkuit dengan dukungan daya reaktif penuh. Fitur ini menghilangkan risiko yang terlibat dalam mengambil reaktor tetap dari sirkuit.e) kompatibilitas penuh untuk fase tunggal auto-reclosure: waktu respon yang cepat theCSR membuat cocok untuk menanggapi kesalahan kondisi seperti baris ke tanah dan ada fase kesalahan. Sistem kontrol indra faulth, dan membawa reaktor ke conductions penuh dalam waktu singkat, sehingga memberikan kompatibilitas penuh untuk satu fase auto-reclosure. Kebutuhan NGR adalah mirip dengan reaktor shunt.f) Kemampuan untuk terhubung langsung ke tingkat EHV: transformator reaktor shunt yang dikendalikan dapat langsung terhubung ke tingkat EHV, seperti terhadap sistem SVC, yang membutuhkan sebuah transformator menengah di samping reaktor dikontrol.g) harmonik Minimum: CSR terus dikontrol dilengkapi dengan filter kecil di delta Koneksi kompensasi berliku. Hal ini untuk membatasi harmonik yang dihasilkan karena variasi sudut penembakan katup thyristor sesuai dengan kebutuhan daya reaktif. Total harmonik yang dihasilkan karena thyristor menembak akan kurang dari 2-3% sehubungan dengan kapasitas nominal CSR.

23.5 KesimpulanDengan demikian, CSR menawarkan berbagai keuntungan seperti daya sepenuhnya dikontrol reaktif, reducation tegangan lebih dinamis, meningkat daya dukung kekuatan garis, respon cepat, kompatibilitas penuh untuk fase tunggal auto-reclosure, ekonomi ukuran, harmonik minimum, dllDiharapkan bahwa CSR akan memberikan solusi ekonomis untuk jaringan transmisi yang stabil dan kuat. Reaktor shunt dikendalikan ditempatkan pada titik-titik yang sesuai dalam garis dapat membuat garis membawa gelombang impedansi tingkat pembebanan daya dengan hampir 1,0 PU profil tegangan, dan secara teoritis memungkinkan untuk membuat listrik AC bisa ditransmisikan jarak jauh yang tak terbatas.

MATERI TAMBAHAN

REAKTOR SHUNT adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengurangi line charging yang disebabkan oleh transmisi yang jauh. Pada saat terjadi gangguan pada salurantransmisi auto reclouser akan bekerja untuk mematikan arus gangguan. pada saat itu arus yang sudah padam akan kembali muncul karena disupply oleh arus kapasitif yang tersisa karena kompensasi arus induktif yang diberikan oleh reaktor shunt bernilai lebih kecil sehingga secondary arc akan muncul. Untuk mengurangi arus kapasitif tersebut maka dipasanglah reaktor netral. Pemasangan reaktor netral bertujuan untuk mengurangi secondary arc sehingga memudahkan auto reclouser bekerja. Reaktor netral dipasang di bawah pemasangan reaktor shunt.Transmisi dengan tegangan Extra High Voltage 500 kV adalah pilihan yang telah ditetapkan oleh PLN Pusat untuk menyalurankan tenaga listrik dengan daya yang besar, dan terhubung secara Interkoneksi pada jaringan sistem Interkonekai utama di Pulau Jawa dengan jarak penyaluran dari Surabaya sampai Paiton. Uraian pada tugas akhir ini mengambil objek pada saluran transmisi 500 kV antara Gardu Induk Paiton sampai ke Gardu Induk Krian (Surabaya Selatan).Transmisi EHV 500 kV mempunyai nilai effsiensi yang tinggi, apabila dipakai untuk menyalurkan listrik arus bolak-balik yang berkapasitas besar pada jarak yang relatif jauh. Tetapi permasalah yang timbul pada pemakaian transmisi EHV 500 kV ini adalah terjadinya arus pengisian ( line charging ), yang menyebabkan tegangan di sisi terima mengalami kenaikkan pada kondisi berbeban ringan atau tanpa beban, sehingga mempengaruhi penyaluran daya pada saluran transmisi dan keamanan peralatan di sisi terima Untuk mengatasi hal ini maka dipasang reaktor shunt yang dapat mengkompensasi kenaikan tegangan yang timbul akibat anis pengisian saluran maupun daya reaktif kapasitif yang ada pada saluran. Reaktor shunt ini bekerja pada keadaan tegargan di sisi terima mengalami kenaikan diatas batas yang ditentukan dan kondisi saluran berbeban ringan, sehingga tegangan disisi terima tidak terlalu tinggi.REAKTOR SHUNT DAN REAKTOR NETRALA. Pemasangan Reaktor Shunt[1]Reaktor shunt dirancang untuk terhubung ke saluran transmisi untuk mengatur tegangan saluran dengan cara menyerap daya kapasitif. Dalam keadaan normal reaktor shunt mengkompensasi daya reaktif antara 60% dan 75 %[1]. Dalam tugas akhir ini akan dijelaskan efek dari pemasangan reactor shunt terhadap parameter beban dan saluran. Reaktor shunt dipasang pada sisi penerima. Pada gambar 1 dijelaskan pengaruh dari kapasitansi, pemasangan reaktor shunt. Gambar 1. Rangkaian pengganti saluran transmisi setelah dipasang reactor shunt Dari gambar tersebut maka besar dari Lp (reaktor shunt) dirumuskan seperti di bawah ini B. Pemasangan Reaktor Netral[1]Pemasangan reaktor netral berfungsi untuk mengurangi arus kapasitif yang yang ada pada saluran transmisi. Reaktor netral bersifat induktif yang bertujuan untuk mengurangi arus kapasitif tersebut.Gambar 2 merupakan rangkaian pengganti transmisi setelah di pasang reaktor netral.C. . Kapasitor dan Reaktor Shunt Ada dua macam reaktor shunt: reaktor berinti besi dengan celah udara, dan reactor , berinti udara. Dibandingkan dengan transformator, getaran dan suara dengungnya lebih besar. Oleh karena itu pada umumnya kepadatan fluks inti besinya dibuat rendah, dengan tidak mengabaikan segi ekonominya. selain itu dipakai tanki tahan suara (sound proof) yang berdinding rangkap. Untuk pendinginan pada umumnya dipakai pendinginan sendiri dengan minyak yang dipaksa ( forced oil self cooling), tetapi untuk kapasitas yang lebih besar dari 40- MVA dipakai pendinginan dengan minyak dipompa dan udara ditiup (forced oil cooling with forced air cooler). Kadang-kadang pendiigin udara dipasang terpisah dari tanki supaya reaktor tidak bergetar.

Dalam sistem tenaga listrik sering diperlukan kapasitor shunt dan reaktor shunt yang dipakai sebagai alat kompensasi pada saluran transmisi. Kompensasi diperlukan antara lain untuK memperbaiki tegangan agar variasi tegangan tetap berada pada batas-batas yang diizinkan Pada kondisi kebutuhan daya aktif dan daya reaktif yang cukup besar maka tegangan cenderung menurun melewati batas yang diizinkan, Oleh sebab itu untuk mengatasi kondisi yang demikian maka dipasang kapasitor shunt yang dapat menyuplai daya reaktif sehingga tegangan dapat naik kembali. Sebaliknya bila kebutuhan daya aktif dan reaktif sangat kecil maka pengaruh dari kapasitor akan menyebabkan naiknya tegangan di sisi penerima, melewati batas yang diizinkan. Pemasangan reaktor shunt akan menyerap pelepasan muatan dari kapasitansi saluran sehingga tegangan turun kembali. Kapasitor dapat direpresentasikan sebagai sumber daya reaktif atau sering sebagai impedansi

D. Pemodelan dengan Menggunakan EMTP /ATPDalam simulasi kali ini kita menggunakan fasilitas ATPDraw dari software EMTP untuk memodelkan dan mensimulasikan pengaruh switching terhadap reaktor shunt500 kV. Sumber yang digunakan merupakan sumber arus bolak-balik (AC) dengan tegangan rms line-line (VL-Lrms) 500 kV. Frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz. Untuk sumber, digunakan Single Phase Programmable Voltage Source. Circuit Breaker berfungsi sebagai pemutus daya. Pada simulasi ini digunakan Breaker yang memiliki pengaturan waktu eksternal, yang diatur dengan Timer. saluran transmisiyang digunakan memiliki komponen utama berupa komponen resistif, kapasitif dan induktif. Untuk simulasi ini, panjang saluran diasumsikan 251.1 km.

E. Pemasangan Reaktor Netral Sebagai Kopensasi dariSecondary Arc Pada simulasi ini dilakukan penambahan reaktor netralsebagai kompensasi dari adanya secondary arc yang munculkarena pemasangan reaktor shunt. Similasi dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Gambar 12. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakan ATP/EMTP dengan menambahkan reaktor netral.Hasil dari simulasi gangguan satu fasa ke tanah di atas menunjukan adanya penurunan besar dari secondary arc karena adanya pemasangan reaktor shunt dan penambahan reaktor netral.Arus secondary arc dengan reaktor shunt dan reaktor netralNilai dari secondary arc adalah 24 A. Dari hasil simulasi di atas dapat dapat terlihat hasil dari pemasangan reaktor netral. Secondary arc memiliki nilai yang Lebih kecil setelah dipasang reaktor netral. Pada t= 0.1 sisteM transmisi mengalami gangguan satu fasa ke tanah, pada t= 0.2 muncul adannya secondary arc setelah itu akan perlahan-lahan akan stabil.

(SUMBER: ITS-paper-22185-2207100127-Paper,PDF. Permodelan Transient Reaktor Shunt pada Sistem Transmisi 500 kV Akibat dari Gangguan Fasa ke Tanah).