Sistem Transmisi AC Fleksibel - Kebutuhan, Definisi & Jenis

Mengapa Sistem Transmisi AC Fleksibel Dibutuhkan?

Dalam sistem transmisi AC konvensional, kemampuan untuk mentransfer daya AC dibatasi oleh beberapa faktor seperti batas termal, batas stabilitas transien, batas tegangan, batas arus hubung singkat, dll. Batasan ini menentukan daya listrik maksimum yang dapat disalurkan secara efisien melalui saluran transmisi tanpa menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik dan saluran transmisi. Ini biasanya dicapai dengan membawa perubahan pada tata letak sistem tenaga. Namun, ini tidak dapat dilakukan dan cara lain untuk mencapai kemampuan transfer daya maksimum tanpa ada perubahan dalam tata letak sistem tenaga. Juga dengan diperkenalkannya 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 dikembalikan ke sumber. Jadi jumlah daya sebenarnya yang ditransfer ke beban atau daya aktif selalu kurang dari daya semu atau daya bersih. Untuk transmisi yang ideal, daya aktif harus sama dengan daya semu. Dengan kata lain, faktor daya (rasio daya aktif terhadap daya semu) harus satu kesatuan. Di sinilah peran Sistem Transmisi AC Fleksibel datang.

Sebelum membahas detail tentang FACTS, mari kita bahas tentang faktor daya.

Apa itu Faktor Daya?

Faktor daya didefinisikan sebagai rasio daya aktif dengan daya semu di rangkaian.

Apapun faktor daya, di sisi lain, daya pembangkitan harus menempatkan mesin untuk memberikan tegangan dan arus tertentu. Generator harus memiliki kemampuan untuk menahan tegangan dan arus yang diperkirakan dari daya yang dihasilkan. Nilai faktor daya (PF) antara 0,0 dan 1,0.

Jika faktor daya nol, aliran arus sepenuhnya reaktif dan daya yang disimpan dalam beban kembali ke setiap siklus. Ketika faktor daya adalah 1, semua arus yang disuplai oleh sumber dikonsumsi oleh beban. Umumnya, Faktor daya dinyatakan sebagai tegangan awal atau akhir.

Rangkaian Uji Faktor Daya Persatuan

Sirkuit dengan catu daya 230v dan choke semuanya terhubung secara seri. Kapasitor harus dihubungkan secara paralel melalui sakelar SCR untuk meningkatkan faktor daya. Saat sakelar by-pass dimatikan, choke bertindak sebagai induktor dan arus yang sama akan mengalir di kedua resistor 10R / 10W. CT digunakan sebagai sisi primer yang dihubungkan ke titik umum resistor. Titik CT lainnya menuju ke salah satu titik umum sakelar DPDT S1. Saat sakelar DPDT digerakkan ke kiri maka penurunan tegangan sebanding dengan arus yang dirasakan olehnya untuk mengembangkan tegangan yang meningkat. Penurunan tegangan sebanding dengan arus tertinggal. Dengan demikian tegangan primer dari CT memberikan arus tertinggal.

Jika digunakan rangkaian kendali berbasis mikrokontroler maka menerima referensi arus nol dan membandingkan dengan referensi tegangan nol untuk menghitung faktor daya berdasarkan perbedaan waktunya. Jadi tergantung perbedaan waktu yang dibutuhkan no. sakelar SCR dihidupkan, dengan demikian mengganti kapasitor tambahan hingga faktor daya mendekati satu.

Jadi tergantung pada posisi sakelar, seseorang dapat merasakan arus yang tertinggal atau arus kompensasi dan tampilan menyediakan waktu tunda antara voltase, arus dengan tampilan faktor daya.

Apa itu Sistem Transmisi AC Fleksibel (FACTS)?

UNTUK 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 serta meningkatkan kemampuan transfer daya. Dengan penemuan sakelar thyristor, membuka pintu untuk pengembangan perangkat elektronik daya yang dikenal sebagai pengontrol sistem transmisi AC Fleksibel (FACTS). Sistem FACT digunakan untuk memberikan kemampuan kontrol dari sisi tegangan tinggi jaringan dengan menggabungkan perangkat elektronik daya untuk memperkenalkan daya induktif atau kapasitif dalam jaringan.

4 Jenis Pengontrol FACTS

• Pengontrol Seri: Pengendali Seri terdiri dari kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan tegangan secara seri dengan saluran. Mereka adalah perangkat impedansi variabel. Tugas utama mereka adalah mengurangi induktivitas saluran transmisi. Mereka memasok atau mengonsumsi daya reaktif variabel. Contoh pengontrol seri adalah SSSC, TCSC, TSSC, dll.
• Pengontrol Shunt: Kontroler shunt terdiri dari perangkat impedansi variabel seperti kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan arus secara seri dengan saluran. Tugas utama mereka adalah mengurangi kapasitif saluran transmisi. Arus yang diinjeksikan sefase dengan tegangan saluran. Contoh pengontrol shunt adalah STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Pengontrol Seri Shunt: Pengontrol ini memperkenalkan arus secara 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 memberikan kompensasi seri dan juga transfer daya nyata di sepanjang jalur. Contohnya adalah IPFC.

2 Jenis Pengontrol Seri

• Kapasitor seri terkontrol thyristor (TCSC): Kapasitor seri terkontrol thyristor (TCSC) menggunakan penyearah terkontrol silikon untuk mengelola bank kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan sebuah saluran. Hal ini memungkinkan utilitas untuk mentransfer lebih banyak daya pada saluran yang ditentukan. Ini umumnya terdiri dari thyristor secara seri dengan induktor dan terhubung melintasi kapasitor. Ini dapat bekerja dalam mode pemblokiran di mana thyristor tidak dipicu dan arus hanya melewati kapasitor. Ini dapat bekerja dalam mode bypass di mana arus dilewati ke thyristor dan seluruh sistem berperilaku sebagai jaringan impedansi shunt.

• Kompensator Sinkron Seri Statis : SSSC hanyalah sebuah versi seri dari 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 saluran.

2 Pengontrol Paralel

• Kompensator Variabel Statis : Kompensator variabel statis adalah pengontrol FACTS generasi pertama dan paling primitif. Kompensator ini terdiri dari sakelar thyristor cepat yang mengendalikan reaktor dan / atau bank kapasitif shunt untuk memberikan kompensasi shunt dinamis. Mereka umumnya terdiri dari perangkat impedansi variabel terhubung shunt yang outputnya dapat disesuaikan menggunakan sakelar elektronik daya, untuk memasukkan reaktansi kapasitif atau induktif pada saluran. Ini dapat ditempatkan di tengah garis untuk meningkatkan kemampuan transfer daya maksimum dan juga dapat ditempatkan di ujung saluran untuk mengimbangi variasi akibat beban.

3 Jenis SVC adalah

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

• STATCOM (Kompensator Sinkronisasi Statis) : Terdiri dari sumber tegangan yang dapat menjadi sumber energi DC atau kapasitor atau induktor yang keluarannya dapat dikontrol menggunakan Thyristor. Digunakan untuk menyerap atau menghasilkan daya reaktif.

A Series-Shunt Controller- 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 Kondisi-Mapan menggunakan SVC untuk Sistem Transmisi AC Fleksibel

Untuk menghasilkan pulsa tegangan persimpangan-nol kita membutuhkan tegangan digital dan sinyal arus. Sinyal tegangan dari sumber listrik diambil dan diubah menjadi DC yang berdenyut oleh penyearah jembatan dan diberikan ke komparator 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 kembali menjadi sinyal digital sebagai sinyal tegangan. Kemudian sinyal tegangan dan arus digital ini dikirim ke mikrokontroler. Mikrokontroler akan menghitung perbedaan waktu antara titik-titik persimpangan nol tegangan dan arus, yang rasionya berbanding lurus dengan faktor daya dan menentukan kisaran daya. Dengan cara yang sama, menggunakan Thyristor switched reactor (TSR) juga dapat menghasilkan pulsa tegangan silang untuk peningkatan stabilitas tegangan.

Sistem Transmisi AC Fleksibel oleh SVC

Sistem Transmisi AC Fleksibel oleh SVC

Rangkaian di atas dapat digunakan untuk meningkatkan faktor daya saluran transmisi menggunakan SVC. Ini menggunakan kapasitor sakelar thyristor (TSC) berdasarkan kompensasi shunt yang dikontrol dengan benar dari mikrokontroler terprogram. Ini berguna untuk meningkatkan faktor daya. Jika beban induktif terhubung, faktor daya tertinggal karena arus beban tertinggal. Untuk mengimbangi ini, kapasitor shunt dihubungkan, yang menarik arus yang mengarah ke tegangan sumber. Kemudian perbaikan faktor daya akan dilakukan. Jeda waktu antara tegangan nol dan pulsa arus nol sepatutnya dihasilkan oleh amplifier operasional dalam mode komparator yang diumpankan ke rangkaian mikrokontroler 8051.

Dengan menggunakan pengontrol FACTS, daya reaktif dapat dikontrol. Resonansi sub sinkron (SSR) adalah fenomena yang dapat dikaitkan dengan kompensasi seri dalam kondisi merugikan tertentu. Penghapusan SSR dapat dilakukan dengan menggunakan pengontrol FACTS. Manfaat perangkat FACTS banyak seperti keuntungan finansial, peningkatan kualitas pasokan, peningkatan stabilitas, dll.

Masalah dengan Sistem Transmisi AC Fleksibel dan cara mengatasinya

Untuk sebuah transmisi daya AC yang fleksibel , perangkat solid-state sering digabungkan dalam sirkuit yang digunakan untuk peningkatan faktor daya dan untuk meningkatkan batas sistem transmisi AC. Namun, kerugian utama adalah perangkat ini nonlinier dan menyebabkan harmonisa dalam sinyal keluaran sistem.

Untuk menghilangkan harmonisa yang tercipta akibat masuknya perangkat elektronika daya pada sistem transmisi AC, maka diperlukan filter aktif yang dapat berupa filter daya sumber arus atau filter daya sumber tegangan. Yang pertama melibatkan pembuatan sinusoidal AC. Tekniknya adalah dengan mengontrol arus secara langsung atau mengontrol tegangan keluaran kapasitor filter. Ini adalah pengaturan Tegangan atau metode kontrol Arus Tidak Langsung. Filter daya aktif menyuntikkan arus yang besarnya sama tetapi berlawanan fase dengan arus harmonisa yang ditarik oleh beban, sehingga kedua arus ini saling meniadakan dan arus sumber sepenuhnya sinusoidal. Filter daya aktif menggabungkan perangkat elektronik daya untuk menghasilkan komponen arus harmonik yang membatalkan komponen arus harmonik dari sinyal keluaran karena beban nonlinier. Umumnya, filter daya aktif terdiri dari kombinasi transistor bipolar gerbang berinsulasi dan dioda yang ditenagai oleh kapasitor bus DC. Filter aktif dikontrol menggunakan metode kontrol arus tidak langsung. IGBT atau Insulated Gate Bipolar Transistor adalah perangkat aktif bipolar yang dikontrol tegangan yang menggabungkan fitur BJT dan MOSFET. Untuk sistem transmisi AC, filter aktif shunt dapat menghilangkan harmonisa, meningkatkan faktor daya, dan menyeimbangkan beban.

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 yang umum terjadi di mana saja. Namun, di lokasi dengan kepadatan beban listrik yang rendah, seperti daerah pinggiran kota dan pedesaan, penghantar listrik yang lama akan memperbesar masalah.

2. Impedansi menyebabkan tegangan menurun sepanjang konduktor dengan meningkatnya aliran arus untuk memenuhi permintaan. Untuk memperbaiki penurunan tegangan, utilitas menggunakan pengatur tegangan pengubah keran on-load (OLTC) dan pengatur tegangan kompensasi penurunan saluran (LDC) untuk meningkatkan (menaikkan) atau menurunkan (menurunkan) tegangan.

3. Pelanggan yang terdekat dengan OLTC atau LDC dapat mengalami tegangan berlebih karena utilitas mencoba mengatasi penurunan tegangan konduktor untuk pelanggan yang berada di ujung saluran.

4. Di banyak lokasi, dampak penurunan tegangan yang digerakkan oleh beban terlihat sebagai fluktuasi harian yang mengakibatkan level tegangan menjadi yang tertinggi pada saat permintaan beban paling rendah.

5. Karena beban waktu yang berubah-ubah dan propagasi nonlinier menyebabkan gangguan besar akan masuk ke dalam sistem yang juga akan masuk ke jalur konsumen yang mengakibatkan seluruh sistem tidak sehat.

6. Penyebab masalah tegangan tinggi yang kurang umum disebabkan oleh trafo lokal yang telah disetel untuk meningkatkan tegangan untuk mengimbangi penurunan level tegangan. Ini paling sering terjadi pada fasilitas dengan beban berat di ujung jalur distribusi. Saat beban berat beroperasi, level tegangan normal dipertahankan tetapi saat beban dimatikan, level voltase naik.

7. Selama kejadian aneh, trafo terbakar karena kelebihan beban dan korsleting pada belitannya. Selain itu, suhu oli meningkat karena peningkatan tingkat arus yang mengalir melalui belitan internalnya. Hal ini menyebabkan kenaikan tegangan, arus, atau suhu yang tidak terduga pada trafo distribusi.

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

Transformator

Larutan:

1. Perancangan sistem berbasis Mikrokontroler adalah memonitor fluktuasi tegangan pada sisi input / output trafo dan memperoleh data secara real-time.
2. Pengembangan penggantian tap trafo otomatis menggunakan motor servo / stepper.
3. Sistem harus menaikkan alarm selama level tegangan ambang batas atau keadaan darurat.
4. Sistem yang kokoh harus dapat diandalkan.
5. Sistem ini dapat dipasang pada trafo luar ruangan.
6. Desain pemantauan terus menerus suhu oli dari trafo distribusi akan dibandingkan dengan nilai pengenal dan tindakan yang sesuai akan dilakukan.
7. Penggunaan perangkat seperti Stabilisasi tegangan otomatis (AVR), Stabilisator sistem daya, FACTS, dll di jaringan sistem daya.

Kelayakan Teknis:

Sistem Pencatat Data Berbasis Mikrokontroler (MDLS):

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

1. Ini harus mudah diprogram.
2. Pengguna harus dapat memilih tingkat pengukuran.
3. Ini harus mencadangkan data ketika daya sys untuk sementara terganggu atau dihapus seluruhnya.
4. Ini harus dapat mengekspor data ke PC melalui port serial.
5. Ini harus sederhana dan tidak mahal.

Saya harap Anda sudah memahami konsep transmisi AC fleksibel dari artikel di atas. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang konsep ini atau kelistrikan dan proyek elektronik tinggalkan bagian komentar di bawah.

Kredit Foto

• Cir fleksibel oleh mathworks