Apa itu Sistem Transmisi Arus Langsung Tegangan Tinggi (HVDC)?

Sistem yang menggunakan arus searah untuk transmisi daya jenis sistem tersebut disebut sistem HVDC (High Voltage Direct Current) atau dalam bahasa indonesia disebut Arus Langsung Tegangan Tinggi.

Sistem HVDC lebih murah dan memiliki kerugian minimum. Ini mentransmisikan daya antara sistem AC yang tidak disinkronkan.

Sistem HVDC memiliki komponen utama sebagai berikut.

• Stasiun Konverter
• Satuan Konverter
• Katup Konverter
• Transformator Konverter
• Filter
• Saringan AC
• Saringan DC
• Filter frekuensi tinggi
• Sumber Daya Reaktif
• Reaktor Penghalus
• Tiang Sistem HVDC

Gardu terminal yang mengubah AC menjadi DC disebut terminal penyearah sedangkan gardu terminal yang mengubah DC menjadi AC disebut terminal inverter. Setiap terminal dirancang untuk bekerja dalam mode penyearah dan inverter.

Oleh karena itu, setiap terminal disebut terminal konverter, atau terminal penyearah. Sistem HVDC dua terminal hanya memiliki dua terminal dan satu saluran HVDC.

Dalam transmisi HVDC, konverter jembatan 12-pulsa digunakan. Konverter diperoleh dengan menghubungkan dua atau jembatan 6-pulsa secara seri.

Konverter HVDC modern menggunakan unit konverter 12-pulsa. Jumlah total katup di setiap unit adalah 12. Katup terdiri dari modul thyristor yang terhubung seri.

Jumlah katup thyristor tergantung pada tegangan yang dibutuhkan di seluruh katup. Katup dipasang di ruang katup, dan didinginkan oleh udara, minyak, air atau freon.

Transformator konverter mengubah jaringan AC menjadi jaringan DC atau sebaliknya. Mereka memiliki dua set belitan tiga fase. Belitan sisi AC terhubung ke bus bar AC, dan belitan sisi katup terhubung ke jembatan katup. Gulungan ini terhubung secara bintang untuk satu transformator dan delta ke transformator lainnya.

Gulungan sisi AC dari dua, transformator tiga fase terhubung dalam bintang dengan netralnya diarde. Gulungan transformator sisi katup dirancang untuk menahan tegangan tegangan bolak-balik dan tegangan tegangan langsung dari jembatan katup. Ada peningkatan kerugian arus eddy karena arus harmonik. Magnetisasi pada inti transformator konverter adalah karena alasan berikut.

• Tegangan bolak-balik dari jaringan AC mengandung dasar-dasar dan beberapa harmonik.
• Tegangan langsung dari terminal sisi katup juga memiliki beberapa harmonik.

Harmonik AC dan DC dihasilkan dalam konverter HVDC. Harmonik AC disuntikkan ke sistem AC, dan harmonik DC disuntikkan ke saluran DC. Harmonik memiliki keuntungan sebagai berikut.

1. Ini menyebabkan gangguan pada saluran telepon.
2. Karena harmonik, rugi-rugi daya pada mesin dan kapasitor terhubung dalam sistem.
3. Harmoni menghasilkan resonansi dalam rangkaian AC yang menghasilkan tegangan lebih.
4. Ketidakstabilan kontrol konverter.

Harmoni diminimalkan dengan menggunakan AC, DC dan filter frekuensi tinggi. Jenis-jenis filter dijelaskan secara rinci di bawah ini.

• Filter AC – Filter AC adalah rangkaian RLC yang terhubung antara fase dan bumi. Mereka menawarkan impedansi rendah ke frekuensi harmonik. Dengan demikian, arus harmonik AC dilewatkan ke bumi. Filter yang disetel dan teredam digunakan. Filter harmonik AC juga menyediakan daya reaktif yang diperlukan untuk pengoperasian konverter yang memuaskan.
• Filter DC – Filter DC terhubung antara bus kutub dan bus netral. Ini mengalihkan harmonik DC ke bumi dan mencegahnya memasuki saluran DC. Filter semacam itu tidak memerlukan daya reaktif karena saluran DC tidak memerlukan daya DC.
• Filter Frekuensi Tinggi – Konverter HVDC dapat menghasilkan gangguan listrik pada pita frekuensi pembawa dari 20 kHz hingga 490 kHz. Mereka juga menghasilkan suara interferensi radio dalam rentang frekuensi megahertz. Filter frekuensi tinggi digunakan untuk meminimalkan kebisingan dan interferensi dengan komunikasi pembawa saluran listrik. Filter semacam itu ditempatkan di antara transformator konverter dan bus AC stasiun.

Daya reaktif diperlukan untuk pengoperasian konverter. Filter harmonik AC memberikan daya reaktif sebagian. Suplai tambahan juga dapat diperoleh dari kapasitor shunt pengubah fase sinkron dan sistem var statis. Pilihannya tergantung pada kecepatan kontrol yang diinginkan.

Reaktor smoothing adalah reaktor berpendingin minyak berisi minyak yang memiliki induktansi besar. Ini terhubung secara seri dengan konverter sebelum filter DC. Itu dapat ditempatkan baik di sisi garis atau di sisi netral. Reaktor smoothing melayani tujuan berikut.

1. Mereka menghaluskan riak dalam arus searah.
2. Mereka menurunkan tegangan dan arus harmonik di saluran DC.
3. Mereka membatasi arus gangguan di saluran DC.
4. Kegagalan komutasi konsekuen pada inverter dicegah dengan menghaluskan reaktor dengan mengurangi laju kenaikan saluran DC di jembatan ketika tegangan langsung dari tegangan terhubung seri lain runtuh.
5. Reaktor smoothing mengurangi kecuraman lonjakan tegangan dan arus dari saluran DC. Dengan demikian, tekanan pada katup konverter dan pengalih lonjakan katup berkurang.

Tiang sistem HVDC adalah bagian dari sistem HVDC yang terdiri dari semua peralatan di gardu induk HVDC. Ini juga menghubungkan saluran transmisi yang selama kondisi operasi normal menunjukkan polaritas langsung yang sama terhadap bumi. Jadi kata kutub mengacu pada jalur DC yang memiliki polaritas yang sama terhadap bumi. Tiang total meliputi tiang gardu induk dan tiang saluran transmisi.

Berbagai jenis sistem HVDC dijelaskan di bawah ini secara rinci.

Sistem HVDC yang mentransfer energi antara bus AC di lokasi yang sama disebut sistem back-to-back atau sistem kopling HVDC. Di stasiun HVDC back-to-back, konverter dan penyearah dipasang di stasiun yang sama. Tidak memiliki saluran transmisi DC.

Sistem back-to-back menyediakan interkoneksi asinkron antara dua jaringan AC yang dikontrol secara independen yang berdekatan tanpa mentransfer gangguan frekuensi. Tautan DC back-to-back mengurangi biaya konversi keseluruhan, meningkatkan keandalan sistem DC. Jenis sistem tersebut dirancang untuk operasi bipolar.

Terminal dengan dua terminal (stasiun konverter) dan satu saluran transmisi HVDC disebut sistem point-to-point sistem DC dua terminal. Sistem ini tidak memiliki saluran HVDC paralel dan tidak ada sadapan perantara. Pemutus sirkuit HVDC juga tidak diperlukan untuk sistem HVDC dua terminal. Arus normal dan abnormal dikendalikan pengontrol konverter efektif.

Sistem ini memiliki lebih dari dua stasiun konverter dan jalur terminal DC. Beberapa stasiun konverter beroperasi sebagai penyearah sementara yang lain beroperasi sebagai inverter. Daya total yang diambil dari stasiun penyearah sama dengan daya yang disuplai oleh stasiun inverter. Ada dua jenis Sistem MTDC

• Sistem MTDC Seri
• Sistem MTDC Paralel

Pada sistem MTDC seri konverter dihubungkan secara seri sedangkan pada sistem MTDC paralel, konverter dihubungkan secara paralel. Sistem MTDC paralel dapat dioperasikan tanpa menggunakan pemutus sirkuit HVDC.

Berikut ini adalah keuntungan dari sistem MTDC:

1. Sistem MTDC lebih ekonomis dan fleksibel.
2. Osilasi frekuensi dalam jaringan AC yang saling terhubung dapat diredam dengan cepat.
3. Jaringan AC beban berat dapat diperkuat dengan menggunakan sistem MTDC.

Berikut ini adalah aplikasi dari sistem HVDC:

1. Ini mentransfer daya massal dari beberapa sumber pembangkit jarak jauh ke beberapa pusat beban.
2. Sistem saling berhubungan antara dua atau lebih sistem AC dengan sistem MTDC radial.
3. Ini memperkuat jaringan AC perkotaan beban berat dengan sistem MTDC.

Pemutus sirkuit HVDC digunakan di dua terminal DC link dan Multiterminal DC link untuk mentransfer dari ground ke metal.