Analisis Daya Reaktif pada Sistem Tenaga

Analisis Daya Reaktif dalam Sistem Tenaga

Daya reaktif adalah kekuatan imajiner, tetapi tetap diperlukan dalam Sistem Tenaga. Jika daya reaktif berlebihan dalam Sistem Tenaga, maka tegangan dapat naik dan jika terjadi kekurangan, tegangan daya reaktif mungkin rendah. Pada artikel ini, kami akan menjelaskan berbagai aspek daya reaktif, apa perannya dalam Sistem Tenaga dan bagaimana ia dapat disuntikkan ke Sistem Tenaga.

Dasar-dasar Tegangan &Daya Reaktif dalam Sistem Tenaga:

Diinginkan bahwa Tegangan dalam Sistem Tenaga harus 1 per unit (pu) di mana-mana (tetapi sangat tidak mungkin untuk mempertahankannya). Kontrol daya reaktif dan besarnya tegangan kata-kata yang hampir saling terkait; demikian pula, kontrol daya aktif dan sudut tegangan adalah kata-kata yang hampir saling berhubungan. Perhatikan Gambar-1. Bus-1 terhubung dengan infinite bus dengan saluran transmisi yang panjang. Umumnya, daya aktif mengalir dari sudut tegangan tinggi ke sudut tegangan yang lebih rendah dan daya reaktif mengalir dari besaran tegangan yang lebih tinggi ke besaran tegangan yang lebih rendah. Jadi, Pada Gambar-1, daya Aktif &Reaktif keduanya akan mengalir dari bus-1 ke bus-2 (dalam beberapa kasus juga tergantung pada faktor lain).

Analisis Daya Reaktif pada Generator Sinkron:

Pertimbangkan rangkaian ekivalen sederhana dari Synchronous Generator (SG) seperti yang ditunjukkan pada Gambar-2. Tegangan terminalnya adalah 1∠0, atau kita dapat mengatakan bahwa SG terhubung langsung ke infinite bus.

Perlu dicatat bahwa daya reaktif adalah daya imajiner sehingga dapat disuplai atau diserap oleh SG. Jika E_f kurang dari '1' (yaitu E_f t ), maka kita akan mengatakan itu berjalan pada eksitasi rendah (yaitu arus DC di belitan medannya rendah); Dalam hal ini, SG dapat mengkonsumsi daya reaktif. Jika E_f lebih dari '1' (yaitu E_f>V_t ), daripada kita akan mengatakan itu berjalan pada eksitasi tinggi (yaitu arus DC di belitan medannya tinggi); Dalam hal ini, SG dapat memasok daya reaktif.

Kekuatan aktif disebut kekuatan sejati. SG selalu memasok daya aktif; jadi, Anda dapat memahami mengapa sudut rotor plus dalam kasus generator sinkron dan minus dalam kasus motor sinkron.

Persamaan “Input =output + losses” berlaku untuk semua mesin. Untuk SG, persamaannya adalah “Input Mekanik =Output listrik (Daya aktif) + rugi-rugi”.

Seperti yang tertulis di atas, jika SG berjalan pada eksitasi tinggi maka dapat menghasilkan daya reaktif, yaitu SG akan memasok daya reaktif ke sistem. Padahal, yang terjadi hanyalah pertukaran energi antara generator &beban. (Misalkan beban adalah Motor Induksi. Jadi, akan terjadi pertukaran energi antara SG &Motor Induksi; atau kita dapat mengatakan SG menghasilkan daya reaktif dan Motor Induksi mengonsumsi daya reaktif; tetapi itu hanya konvensi, daya reaktif adalah imajiner daya sehingga tidak dapat dihasilkan atau dikonsumsi).

Dalam buku Power System, untuk menghitung daya kompleks, rumus S=VI* disebutkan. Jika rumus S=V*I digunakan maka hasil yang sama dapat ditemukan kecuali bahwa tanda daya reaktif akan dibalik. Jadi, Sarjana Teknik Elektro telah menyelesaikan rumus S=VI* dan membuang rumus kedua. Mengapa mereka memilih formula pertama daripada formula kedua, coba analisis diri Anda berdasarkan artikel ini.

Dari Gambar-3, Anda dapat dengan mudah memahami, mengapa daya aktif disebut daya sejati dan daya reaktif disebut daya imajiner.

Satu diagram SG ditunjukkan pada Gambar-4 . Gambar ini juga cukup jelas.

Dalam bidangnya menemukan apakah tegangan DC (atau DC arus) lebih tinggi dari SG akan memasok daya yang lebih reaktif. Jadi, mungkin Anda mungkin berpikir daya DC dari gulungan medan diubah menjadi daya reaktif. Ini adalah kesalahpahaman besar di kalangan siswa. Harap dicatat, Lebih banyak tegangan DC di belitan medan berarti lebih banyak arus DC, dan daya ini akan dikonsumsi sebagai I ² Rugi-rugi R pada tahanan belitan medan 'R'. Tidak ada daya DC di sirkuit medan yang akan diubah menjadi daya reaktif. Ketika arus DC meningkat, daripada daya reaktif yang disuplai oleh SG meningkat, itu berarti pertukaran energi generator meningkat dengan beban. Jika arus DC tinggi pada belitan medan, fluks induktansi belitan medan akan tinggi, ini akan membantu membangkitkan daya reaktif oleh SG.

• Postingan Terkait: Untuk Apa Bola Penanda Udara Berwarna pada Kabel Listrik?

Pertimbangkan kembali Gambar-1. Jika eksitasi SG meningkat dari dua hal yang akan terjadi

1. (i) Generator akan memasok daya yang lebih reaktif
2. (ii) tegangan terminalnya (magnitudo) akan meningkat (seperti yang dikatakan sebelumnya, kontrol daya reaktif dan besaran tegangan hampir merupakan kata yang berhubungan).

Jika ada kelebihan daya reaktif dalam sistem tenaga daripada kenaikan tegangan, itu sebaliknya. Atas dasar itu, pembaca harus mencoba memahami efek Ferranti juga. [Dalam kasus efek Ferranti, tegangan ujung penerima lebih tinggi daripada tegangan ujung pengirim. Itu terjadi tanpa beban (atau beban sangat kurang). Sebagian besar beban pada sistem tenaga listrik merupakan beban induktif. Jadi, dalam kondisi tanpa beban efek induktif berkurang dan kapasitansi shunt (kapasitansi shunt alami di udara) mendominasi. Kapasitor menghasilkan daya reaktif sehingga mencoba menaikkan tegangan]

Dalam buku Mesin Listrik, tertulis bahwa pada beban PF terkemuka (yaitu pada beban kapasitif), sebuah transformator mungkin memiliki regulasi tegangan negatif; Pembaca harus mencoba memahami baris ini juga dengan bantuan artikel ini. Perhatikan bahwa beban kapasitif mencoba untuk meningkatkan tegangan. Misalkan Anda memiliki rasio lilitan transformator 1:1, tegangan yang diberikan adalah 100 V, tegangan terminalnya adalah 102 V, maka pengaturan tegangan transformator, cukup -2%. Hal ini dimungkinkan dalam kasus beban kapasitif. Fresher mungkin terkejut bagaimana tegangan terminal trafo bisa lebih dari tegangan yang diberikan, mereka harus mencoba menganalisisnya.

• Postingan Terkait: Mengapa Transmisi Tenaga Listrik Kelipatan 11 yaitu 11kV, 22kV, 66kV dll?

Kompensasi Shunt dan Kompensasi Seri:

Dua istilah 'Kompensasi shunt' dan 'Kompensasi seri' biasanya digunakan di Sistem Tenaga. 'Kompensasi shunt' mengontrol daya reaktif dan 'Kompensasi seri' mengontrol daya aktif. Kompensasi shunt dapat berupa kapasitor sederhana dalam shunt saluran transmisi atau perangkat FAKTA Shunt apa pun. Kompensasi seri dapat berupa kapasitor sederhana yang dirangkai secara seri dengan saluran transmisi atau rangkaian perangkat FACTS lainnya.

Pertimbangkan rumus (Ini adalah rumus yang sangat terkenal, oleh karena itu tidak ada penjelasan rinci yang diberikan di sini). 'X' adalah reaktansi saluran transmisi. Rumus ini diturunkan, dengan asumsi bahwa hambatan saluran transmisi dapat diabaikan. Jika kapasitor seri sederhana dimasukkan ke saluran transmisi (atau antara bus-1 dan bus-2 pada Gambar-1), maka kita dapat mengatakan itu adalah kompensasi seri. Dengan mengontrol nilai kapasitor seri, kita dapat mengontrol 'X', maka 'P' dapat dikontrol. Juga, Anda dapat melihat 'P' terkait dengan 'δ'. (Seperti yang ditulis sebelumnya, kontrol 'P' dan 'sudut tegangan' adalah kata-kata yang terkait erat).

• Postingan Terkait: Pengantar Harmonik &Pengaruh Harmonik pada Sistem Tenaga

Metode Menyuntikkan Daya Reaktif ke Sistem Tenaga:

Jika tegangan pada Sistem Transmisi kurang dari 1 pu, maka daya reaktif harus disuntikkan ke dalam sistem. Berbagai Metode Menyuntikkan/Menyerap Daya Reaktif dalam Sistem Tenaga diberikan di bawah ini:

1. Kontrol eksitasi DC SG, seperti yang dijelaskan di atas dalam artikel ini,
2. Shunt kapasitor (Untuk memasok daya reaktif &untuk meningkatkan tegangan),
3. Induktor shunt (Untuk mengkonsumsi daya reaktif &menurunkan tegangan), dalam kasus efek Ferranti (yaitu ketika beban sangat kurang dan tegangan ujung penerima mungkin tinggi), digunakan.
4. TCR-FC atau TCR-TSC (Ini adalah perangkat FACTS berbasis impedansi),
5. STATCOM (Ini adalah perangkat FACTS berbasis konverter Sumber Tegangan). STATCOM atau Static Synchronous Compensator adalah perangkat elektronika daya yang menggunakan perangkat komutasi gaya seperti IGBT, GTO, dll. untuk mengontrol aliran daya reaktif melalui jaringan daya dan dengan demikian meningkatkan stabilitas jaringan daya. STATCOM adalah pengontrol FAKTA shunt yaitu terhubung secara shunt dengan saluran. Pada hari-hari awal namanya adalah STATCON bukan STATCOM. Ini adalah anggota keluarga perangkat Sistem Transmisi AC Fleksibel (FACTS) dan memiliki banyak potensi penelitian. Memasang STATCOM pada satu atau lebih titik yang sesuai dalam jaringan akan meningkatkan stabilitas tegangan dan mempertahankan profil tegangan yang mulus dalam kondisi jaringan yang berbeda. Kemampuannya untuk melakukan active filtering juga sangat berguna untuk peningkatan kualitas daya.
6. Di ladang angin, Generator Induksi digunakan, ini adalah mesin yang dieksitasi tunggal (yaitu tidak memiliki belitan medan). Jadi, kontrol daya reaktif dalam Generator Induksi tidak mungkin; oleh karena itu, dalam hal ini, untuk memasok daya reaktif, STATCOM banyak digunakan. STATCOM dipasang di terminal Generator Induksi sebagai pengontrol shunt. Topik ini juga memiliki potensi penelitian yang besar.

Posting Terkait: Apa itu Reaktor Shunt – Jenis, Konstruksi &Aplikasi

Seperti yang tertulis dalam artikel ini 'kompensasi shunt' terkait dengan kontrol daya reaktif, dapat dilihat bahwa dalam metode di atas dari 2-6, semuanya adalah pengontrol shunt.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, daya reaktif adalah daya imajiner, jadi saluran transmisi dimaksudkan untuk memasok daya aktif. Ini adalah pertanyaan mengapa kita menyuntikkan daya reaktif ke dalam Sistem Tenaga. Jawabannya adalah, generator, saluran transmisi, transformator, dll., Memiliki resistansi yang dapat diabaikan dibandingkan dengan reaktansi induktifnya, sehingga kita dapat mengatakan sistem transmisi adalah rangkaian induktif. Ini mengkonsumsi daya reaktif, maka untuk mengimbanginya kita harus menyediakan daya reaktif.

Dengan kata lain, kita dapat mengatakan, untuk mempertahankan profil tegangan datar (yaitu untuk mempertahankan tegangan 1 pu di mana-mana), dalam sistem transmisi, kontrol daya reaktif yang tepat diperlukan. Untuk menghindari transmisi daya reaktif yang berlebihan; pembangkitan dan konsumsi daya reaktif harus sedekat mungkin satu sama lain; jika tidak, itu akan menghasilkan profil tegangan yang tidak sesuai.

Tentang Penulis

Dr. Vipin Jain memperoleh gelar Bachelor of Engineering pada tahun 1992 dari Nagpur University, Master of Technology pada tahun 2007, Ph.D. Gelar tahun 2017 dari University of Delhi. Dia memiliki pengalaman mengajar dan industri yang panjang. Dia adalah anggota fakultas di Departemen Teknik Elektro, Institut Teknologi Bharat, Meerut (UP), India, sejak Desember 2007. Lebih dari dua puluh makalah penelitian telah diterbitkan olehnya sejauh ini. Dia adalah auditor energi yang disertifikasi oleh Biro Efisiensi Energi, Pemerintah India.

Posting Terkait:

• Pemulihan Sistem Daya – Program Pemadaman, Pengurangan Tegangan &Pengalihan
• Pemutus dan Isolator Sakelar HV Dan MV di Sistem Tenaga
• Efek &Pelepasan Korona pada Saluran Transmisi &Sistem Tenaga
• Apa itu Tenaga Listrik? Jenis-Jenis Tenaga Listrik dan Satuannya