Sistem Transmisi AC Fleksibel - Kebutuhan, Definisi dan Jenis

Mengapa Dibutuhkan Sistem Transmisi AC yang Fleksibel?

Dalam sistem transmisi AC konvensional, kemampuan untuk mentransfer daya AC dibatasi oleh beberapa faktor seperti batas panas, batas stabilitas transien, batas tegangan, batas arus hubung singkat, dll.

Batas-batas ini menentukan daya listrik maksimum yang dapat ditransmisikan secara efisien melalui saluran transmisi tanpa menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik dan saluran transmisi. Ini biasanya dicapai dengan membawa perubahan dalam tata letak sistem daya.

Namun ini tidak layak dan cara lain untuk mencapai kemampuan transfer daya maksimum tanpa perubahan dalam tata letak sistem daya. Juga dengan pengenalan perangkat impedansi variabel seperti kapasitor dan induktor, seluruh energi atau daya dari sumber tidak ditransfer ke beban, tetapi sebagian disimpan dalam perangkat ini sebagai daya reaktif dan kembali ke sumbernya.

Dengan demikian jumlah aktual daya yang ditransfer ke beban atau daya aktif selalu lebih kecil dari daya semu atau daya bersih. Untuk transmisi ideal, daya aktif harus sama dengan daya semu. Dengan kata lain, faktor daya (rasio daya aktif dengan daya semu) harus bersatu. Di sinilah peran Sistem transmisi AC Fleksibel dimulai.

Sebelum membahas detail tentang Flexible AC Transmission System (FACTS), mari kita beri penjelasan singkat tentang faktor daya.

Apa itu Faktor Daya?

Faktor daya didefinisikan karena merupakan rasio daya aktif terhadap daya semu dalam rangkaian. Apa pun faktor daya itu, di sisi lain, daya pembangkit harus menempatkan mesin untuk menghasilkan tegangan dan arus tertentu. Generator harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan dan arus daya yang dihasilkan. Nilai faktor daya (PF) berada di antara 0.0 dan 1.0.

Jika faktor daya nol, aliran arus sepenuhnya reaktif dan daya yang tersimpan dalam beban kembali ke pada setiap siklus. Ketika faktor daya adalah 1, semua arus yang disupply oleh sumber ditelan oleh beban. Secara umum, faktor daya dinyatakan sebagai leading atau lagging dari tegangan.

Rangkaian Uji Faktor Daya Unity

Rangkaian dengan catu daya 230v dan choke semuanya terhubung secara seri. Kapasitor diharuskan untuk dihubungkan secara paralel melalui sakelar Thyristor (SCR) untuk meningkatkan faktor daya. Ketika sakelar bypass mati, choke bertindak sebagai Induktor dan arus yang sama akan mengalir pada Resistor 10R/10W. CT digunakan sisi primer yang terhubung ke titik umum dari resistor. Titik lain dari CT pergi ke salah satu titik umum dari sakelar DPDT S1.

Sementara sakelar DPDT dipindahkan ke kiri maka penurunan tegangan sebanding dengan arus dirasakan olehnya untuk mengembangkan peningkatan tegangan. Penurunan tegangan sebanding dengan arus lagging. Dengan demikian tegangan primer dari CT memberikan arus lagging.

Jika digunakan rangkaian kontrol berbasis mikrokontroler kemudian menerima referensi arus nol dan membandingkannya dengan referensi tegangan nol untuk menghitung faktor daya berdasarkan perbedaan waktu mereka. Jadi tergantung perbedaan waktu yang diperlukan no. sakelar SCR dinyalakan, di sana dengan mengganti kapasitor tambahan hingga faktor daya mendekati satu.

Jadi, tergantung pada posisi satu sakelar dapat merasakan arus yang tertinggal atau arus yang dikompensasi dan tampilan memberikan penundaan waktu antara tegangan, arus dengan tampilan faktor daya.

Apa itu Sistem Transmisi AC Fleksibel (FACTS)?

Sistem transmisi AC Fleksibel mengacu pada sistem yang terdiri dari perangkat elektronik daya bersama dengan perangkat sistem daya untuk meningkatkan kemampuan kontrol dan stabilitas sistem transmisi dan meningkatkan kemampuan transfer daya.

Dengan penemuan sakelar SCR, membuka pintu untuk pengembangan perangkat elektronik daya yang dikenal sebagai pengontrol sistem transmisi AC Fleksibel (FACTS). Pada dasarnya sistem FACT digunakan untuk memberikan kemampuan mengontrol sisi tegangan tinggi dari jaringan dengan memasukkan perangkat elektronik daya untuk memperkenalkan daya induktif atau kapasitif dalam jaringan.

4 Jenis Pengendali Sistem Transmisi AC Fleksibel (FACTS)

• Series Controllers: Pengontrol Seri terdiri dari kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan tegangan secara seri dengan saluran. Mereka pada dasarnya adalah perangkat impedansi variabel. Tugas utama mereka adalah mengurangi induktifitas saluran transmisi. Mereka memasok atau mengkonsumsi daya reaktif variabel. Contoh pengendali seri adalah SSSC, TCSC, TSSC dll.
• Shunt Controllers: Pengontrol Shunt terdiri dari perangkat impedansi variabel seperti kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan arus secara seri dengan saluran. Tugas utama mereka adalah mengurangi kapasitivitas saluran transmisi. Arus yang disuntikkan berada dalam phase dengan tegangan saluran. Contoh pengontrol shunt adalah STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Shunt-Series Controllers: Pengontrol Shunt-Seri ini memperkenalkan arus dalam seri menggunakan pengontrol seri dan tegangan dalam shunt menggunakan pengontrol shunt. Contohnya adalah UPFC.
• Pengontrol Seri-Seri: Pengontrol ini terdiri dari kombinasi pengontrol seri dengan masing-masing pengontrol yang menyediakan kompensasi seri dan juga transfer daya nyata sepanjang jalur. Contohnya adalah IPFC.

2 Jenis Pengontrol Seri

Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC):  Kapasitor seri terkontrol SCR/thyristor (TCSC) menggunakan penyearah terkontrol silikon untuk mengelola bank kapasitor yang terhubung secara seri dengan sebuah garis. Ini memungkinkan utilitas untuk mentransfer lebih banyak daya pada saluran yang ditentukan. Ini umumnya terdiri dari SCR secara seri dengan induktor dan terhubung melintasi kapasitor.

Ini dapat bekerja dalam mode pemblokiran di mana SCR tidak dipicu dan arus melewati kapasitor saja. Ini dapat bekerja dalam mode memotong di mana arus dilewati ke SCR dan seluruh sistem berperilaku sebagai jaringan impedansi shunt.

Static Series Synchronous Compensators: SSSC hanyalah versi seri STATCOM. Ini tidak digunakan dalam aplikasi komersial sebagai pengontrol independen. Mereka terdiri dari sumber tegangan sinkron secara seri dengan saluran sehingga memperkenalkan tegangan kompensasi secara seri dengan saluran. Mereka dapat menambah atau mengurangi penurunan tegangan melintasi garis.

2 Jenis Pengontrol Paralel

1. Static Variable Compensators:

Kompensator variabel statis adalah pengendali FACTS generasi pertama dan paling primitif. Kompensator ini terdiri dari sakelar SCR cepat yang mengendalikan reaktor dan/atau bank kapasitif shunt untuk memberikan kompensasi shunt dinamis.

Mereka umumnya terdiri dari perangkat impedansi variabel shunt terhubung yang outputnya dapat disesuaikan dengan menggunakan sakelar elektronik daya, untuk memperkenalkan reaktansi kapasitif atau induktif dalam saluran. Itu dapat ditempatkan di tengah garis untuk meningkatkan kemampuan transfer daya maksimum dan juga dapat ditempatkan di ujung garis untuk mengimbangi variasi akibat beban.

dan 3 Jenis SVC adalah

1. TSR (SCR Switched Reactor) : Terdiri dari induktor terhubung shunt yang impedansinya dikontrol secara bertahap menggunakan sakelar SCR. SCR ditembakkan hanya pada sudut 90 dan 180 derajat saja.
2. TSC (SCR Switched Capacitor) : Terdiri dari kapasitor shunt terhubung yang impedansinya dikendalikan secara bertahap menggunakan SCR. Cara kontrol menggunakan SCR sama dengan TSR.
3. TCR (SCR Controlled Reactor) : Terdiri dari induktor yang terhubung shunt yang impedansinya dikendalikan oleh metode penundaan sudut tembak SCR di mana penembakan SCR dikendalikan menyebabkan variasi arus yang mengalir melalui induktor.

2. STATCOM (Static Synchronous Compensator):

Terdiri dari sumber tegangan yang dapat berupa sumber energi DC atau kapasitor atau induktor yang outputnya dapat dikontrol menggunakan SCR. Ini digunakan untuk menyerap atau menghasilkan daya reaktif.

Pengontrol Series-Shunt - Pengontrol Aliran Daya Terpadu

Mereka adalah kombinasi dari STATCOM dan SSSC sehingga keduanya digabungkan menggunakan sumber DC umum dan memberikan kompensasi garis seri aktif dan reaktif. Ini mengontrol semua parameter transmisi daya AC.

Kontrol Tegangan Stabil menggunakan SVC untuk Sistem Transmisi AC Fleksibel

Untuk menghasilkan pulsa tegangan penyeberangan nol, kami membutuhkan tegangan digital dan sinyal arus. Sinyal tegangan dari listrik diambil dan diubah menjadi DC ber-pulsa oleh penyearah jembatan dan diberikan ke pembanding yang menghasilkan sinyal tegangan digital. Demikian pula sinyal arus diubah menjadi sinyal tegangan dengan mengambil penurunan tegangan arus beban melintasi resistor.

Sinyal AC ini akan diubah lagi menjadi sinyal digital sebagai sinyal tegangan. Kemudian tegangan digital dan sinyal arus ini dikirim ke mikrokontroler. Mikrokontroler akan menghitung perbedaan waktu antara titik persimpangan nol tegangan dan arus, yang rasionya berbanding lurus dengan faktor daya dan menentukan rentang daya.

Sistem Transmisi AC Fleksibel oleh SVC

Rangkaian di atas dapat digunakan untuk meningkatkan faktor daya saluran transmisi menggunakan SVC. Ini menggunakan Thyristor/SCR switched capasitor (TSC) berdasarkan kompensasi shunt yang dikendalikan dari mikrokontroler yang diprogram. Ini berguna untuk meningkatkan faktor daya. Jika beban induktif terhubung, faktor daya tertinggal karena arus beban tertinggal.

Untuk mengimbangi ini, kapasitor shunt terhubung yang menarik arus memimpin tegangan sumber. Maka perbaikan faktor daya akan dilakukan. Jeda waktu antara tegangan nol dan pulsa arus nol sepatutnya dihasilkan oleh penguat operasional (Op-amp) dalam mode komparator yang diumpankan ke seri mikrokontroler 8051.

Menggunakan pengontrol FACTS, daya reaktif dapat dikontrol. Sub sinkron resonansi (SSR) adalah fenomena yang dapat dikaitkan dengan kompensasi seri dalam kondisi buruk tertentu. Penghapusan SSR dapat dilakukan dengan menggunakan pengontrol FACTS. Manfaat dari perangkat FACTS banyak seperti manfaat finansial, peningkatan kualitas supply, peningkatan stabilitas dll.

Masalah dengan Sistem Transmisi AC Fleksibel dan cara untuk menyelesaikannya

Untuk transmisi fleksibel daya AC , perangkat solid state sering dimasukkan dalam rangkaian yang digunakan untuk peningkatan faktor daya dan untuk meningkatkan batas-batas sistem transmisi AC. Namun kelemahan utama adalah bahwa perangkat ini adalah perangkat non linier dan menginduksi harmonik pada sinyal output sistem.

Untuk menghapus harmonik yang dibuat karena masuknya perangkat elektronik daya dalam sistem transmisi AC, diperlukan untuk menggunakan filter aktif yang dapat berupa filter daya sumber arus atau filter daya sumber tegangan. Yang pertama melibatkan membuat arus AC sinusoidal. Tekniknya adalah secara langsung mengontrol arus atau mengontrol tegangan keluaran kapasitor filter. Ini adalah peraturan Tegangan atau metode kontrol Arus Tidak Langsung.

Pada dasarnya Filter daya aktif menyuntikkan arus yang besarnya sama tetapi berlawanan phase dengan arus Harmonik yang ditarik oleh beban, sehingga kedua arus ini saling membatalkan dan arus sumber sepenuhnya Sinusoidal. Filter daya aktif menggabungkan perangkat elektronik daya untuk menghasilkan komponen arus harmonik yang membatalkan komponen arus harmonik dari sinyal output karena beban non linier.

Umumnya filter daya aktif terdiri dari kombinasi transistor IGBT dan dioda yang ditenagai oleh kapasitor bus DC. Filter aktif dikendalikan menggunakan metode kontrol arus tidak langsung. IGBT atau Insulated Gate Bipolar Transistor adalah perangkat aktif bipolar yang dikontrol tegangan yang menggabungkan fitur Transistor BJT dan MOSFET.

Untuk sistem transmisi AC, filter aktif shunt dapat menghilangkan harmonik, meningkatkan faktor daya, dan menyeimbangkan beban. Umumnya filter daya aktif terdiri dari kombinasi transistor IGBT dan dioda yang ditenagai oleh kapasitor bus DC. Filter aktif dikendalikan menggunakan metode kontrol arus tidak langsung. IGBT atau Insulated Gate Bipolar Transistor adalah perangkat aktif bipolar yang dikontrol tegangan yang menggabungkan fitur transistor BJT dan MOSFET.

Manajemen Daya Transformator

Pernyataan masalah:

1. Tegangan tinggi kronis paling sering disebabkan oleh koreksi berlebihan untuk penurunan tegangan pada sistem transmisi dan distribusi utilitas. Penurunan tegangan pada konduktor listrik adalah situasi umum di mana saja. Tetapi, di lokasi dengan kepadatan beban listrik yang rendah, seperti daerah pinggiran kota dan pedesaan, jangka panjang konduktor memperbesar masalah.

2. Impedansi menyebabkan tegangan berkurang sepanjang konduktor karena aliran arus meningkat untuk memenuhi permintaan. Untuk memperbaiki penurunan tegangan, utilitas menggunakan regulator tegangan pengubah on-load tap changing (OLTC) dan regulator tegangan line drop compensating (LDC) untuk meningkatkan (menaikkan) atau melawan (menurunkan) tegangan.

3. Pelanggan yang terdekat dengan OLTC atau LDC dapat mengalami tegangan berlebih saat utilitas mencoba untuk mengatasi penurunan tegangan konduktor bagi para pelanggan di ujung jalur.

4. Di banyak lokasi dampak penurunan tegangan yang digerakkan oleh beban dilihat sebagai fluktuasi harian yang mengakibatkan tingkat tegangan menjadi yang tertinggi pada saat permintaan beban terendah.

5. Karena waktu yang bervariasi beban dan propagasi non linearitas menyebabkan gangguan besar akan masuk ke dalam sistem yang juga akan masuk ke jalur konsumen menyebabkan seluruh sistem tidak sehat.

6. Penyebab kurang umum dari masalah tegangan tinggi disebabkan oleh Transformator lokal yang telah diatur untuk meningkatkan tegangan untuk mengimbangi tingkat tegangan yang berkurang. Ini paling sering terjadi pada fasilitas dengan beban berat di ujung jalur distribusi. Ketika beban berat beroperasi, level tegangan normal dipertahankan tetapi ketika beban dimatikan, level tegangan naik.

7. Selama kejadian ganjil transformator terbakar karena kelebihan beban dan korsleting pada belitannya. Juga suhu minyak meningkat karena peningkatan tingkat arus yang mengalir melalui belitan internal mereka. Hal ini menghasilkan kenaikan tegangan, arus atau suhu yang tidak terduga dalam trafo distribusi.

8. Perangkat listrik dirancang untuk beroperasi pada tegangan standar tertentu agar hasil dapat mencapai tingkat kinerja, efisiensi, keamanan, dan keandalan yang ditentukan. Mengoperasikan perangkat listrik di atas kisaran level tegangan yang ditentukan dapat menyebabkan masalah seperti malfungsi, shutdown, panas berlebih, kegagalan prematur, dll. Misalnya, papan rangkaian tercetak dapat diperkirakan memiliki masa pakai yang lebih pendek bila dioperasikan di atas tegangan pengenalnya untuk waktu yang lama. periode waktu.

Solusi:

1. Perancangan sistem berbasis Mikrokontroler adalah memonitor fluktuasi tegangan pada sisi input/output transformator dan memperoleh data waktu nyata.
2. Pengembangan penggantian tap transformator otomatis menggunakan motor servo atau motor stepper.
3. Sistem harus menaikkan alarm selama level tegangan ambang batas atau darurat.
4. Sistem harus dapat diandalkan saat kasar.
5. Sistem ini dapat dipasang pada transformator luar ruangan.
6. Desain pemantauan kontinu suhu oli transformator distribusi ini akan dibandingkan dengan nilai pengenal dan tindakan yang sesuai akan dilakukan.
7. Penggunaan perangkat seperti penstabil tegangan otomatis (AVR), stabilisator sistem daya, FACTS dll. di jaringan sistem daya.

Kelayakan Teknis:

Sistem Logger Data Berbasis Mikrokontroler (MDLS):

MDLS tidak memerlukan perangkat keras tambahan dan memungkinkan pemilihan jumlah data dan interval waktu di antara mereka. Data yang dikumpulkan dapat dengan mudah diekspor ke komputer PC melalui port serial. MDLS sangat kompak karena mempekerjakan beberapa rangkaian terintegrasi. Desain MDLS yang dipilih harus memenuhi persyaratan berikut

1. Itu harus mudah diprogram.
2. Pengguna harus dapat memilih tingkat pengukuran.
3. Pastikan cadangan data ketika daya sys sejenak terganggu atau dihapus seluruhnya.
4. Seharusnya dapat mengekspor data ke komputer PC melalui port serial.
5. Itu harus sederhana dan murah.

Berbagi :