ElektrikalPower Systems
Kompensasi Seri
Kompensasi seri adalah sebuah metode untuk meningkatkan tegangan sistem dengan menghubungkan kapasitor secara seri dengan saluran transmisi.
Dengan kata lain, dalam kompensasi seri, daya reaktif dimasukkan secara seri dengan saluran transmisi untuk meningkatkan impedansi sistem. Ini meningkatkan kemampuan transfer daya saluran. Ini banyak digunakan dalam saluran tegangan ekstra dan ultra tinggi.
Keuntungan Kompensasi Seri
Kompensasi seri memiliki beberapa keuntungan seperti meningkatkan kapasitas transmisi, meningkatkan stabilitas sistem, mengontrol regulasi tegangan dan memastikan pembagian beban yang tepat di antara pengumpan paralel. Keuntungan ini dibahas di bawah ini.
Peningkatan Kemampuan Transfer Daya
Transfer daya melalui saluran diberikan oleh
di mana,
P1 – daya yang ditransfer per fasa (W)
Vs – tegangan fasa ujung pengirim (V)
Vr – tegangan fasa ujung penerima
XL – reaktansi induktif seri saluran
δ – sudut fasa antara Vs dan Vr
Jika kapasitor yang memiliki reaktansi kapasitansi Xc dihubungkan secara seri dengan saluran, reaktansi saluran berkurang dari XL menjadi ( XL– Xc ). Perpindahan daya diberikan oleh
di mana,
Faktor k dikenal sebagai derajat kompensasi atau faktor kompensasi. Jadi, kompensasi per unit diberikan oleh persamaan persentase
kompensasi diberikan oleh persamaan
Dimana,
XL = total reaktansi induktif seri dari saluran per fasa
XC = reaktansi kapasitif dari kapasitor banck per fasa
Dalam prakteknya , k terletak antara 0,4 dan 0,7. Untuk k = 0,5,
Dengan demikian, transfer daya digandakan dengan kompensasi 50%.
Peningkatan Stabilitas Sistem
Untuk transfer daya yang sama dan untuk nilai tegangan ujung pengirim dan penerima yang sama, sudut fasa δ dalam kasus saluran impedansi seri lebih kecil dari pada saluran tanpa kompensasi. Nilai δ yang tereduksi memberikan stabilitas yang lebih tinggi.
Pembagian Beban di antara Saluran Paralel
Kapasitor seri digunakan dalam sistem transmisi untuk meningkatkan pembagian beban antara saluran paralel. Ketika saluran baru dengan kemampuan transfer daya yang besar diparalelkan dengan saluran yang sudah ada, maka sulit untuk memuat saluran baru tanpa membebani saluran lama.
Dalam kasus seperti kompensasi seri mengurangi reaktansi seri dan pembagian beban yang tepat antara rangkaian paralel dapat dilakukan dengan mudah. Pembagian beban meningkatkan kemampuan transfer daya sistem dan mengurangi kerugian.
Kontrol Tegangan
Pada kapasitor seri, terjadi perubahan otomatis pada Var (daya reaktif) dengan perubahan arus beban. Jadi penurunan level tegangan karena variasi beban mendadak dikoreksi secara instan.
Lokasi Kapasitor Seri
Lokasi kapasitor seri tergantung pada pertimbangan ekonomi dan teknis saluran. Kapasitor seri dapat ditempatkan di ujung pengirim, ujung penerima, atau di tengah saluran. Terkadang mereka terletak di dua atau lebih titik di sepanjang garis.
Tingkat kompensasi dan karakteristik saluran menentukan lokasi kapasitor. Pemasangannya di terminal menyediakan fasilitas pemeliharaan, tetapi tegangan lebih yang muncul di terminal kapasitor dalam kondisi gangguan akan membuat kapasitor stres berlebihan.
Kapasitor dipasang di stasiun switching perantara dengan saluran yang relatif panjang. Lokasi di tengah garis juga mengurangi peringkat kapasitor. Peringkat kapasitor seri diberikan oleh
di mana I adalah arus saluran. Bank kapasitor terdiri dari unit kecil yang dihubungkan secara seri, paralel, atau keduanya untuk mendapatkan tegangan dan peringkat Var yang diinginkan.
Skema Perlindungan untuk Kapasitor Seri
Ketika gangguan atau kelebihan beban terjadi, arus besar akan mengalir melintasi kapasitor seri saluran. Dengan demikian, jatuh tegangan yang berlebihan terjadi pada saluran transmisi. Untuk melindungi kapasitor dari tegangan abnormal seperti itu, celah percikan dan pengalih lonjakan dihubungkan ke terminal kapasitor. Pemutus sirkuit juga terhubung secara paralel dengannya. Beberapa metode kapasitor seri ditunjukkan di bawah ini.
Masalah yang Terkait Dengan Kapasitor Seri
Beberapa masalah yang terkait dengan aplikasi kapasitor seri diberikan di bawah ini secara rinci
● Garis kompensasi seri menghasilkan resonansi seri pada frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi daya. Ini dikenal sebagai resonansi sub-sinkron. Sub-sinkron menghasilkan tegangan mekanik karena tegangan torsi tinggi terjadi pada poros rotor. Masalah resonansi sub-sinkron sebagian besar terjadi selama kesalahan atau operasi switching. Masalah sub-sinkron dengan saluran kompensasi seri diatasi dengan metode berikut.
- Dengan menggunakan saringan.
- Dengan melewatkan bank kapasitor seri dalam kondisi resonansi.
- Dengan Tersandungnya generator dalam kondisi resonansi.
● Kapasitor seri menghasilkan tegangan pemulihan tinggi di seluruh kontak pemutus.
●Jika tingkat kompensasi dan lokasi kapasitor tidak tepat, relai jarak yang digunakan untuk proteksi saluran mungkin tidak berfungsi dengan baik.
● Pengalihan transformator tanpa beban pada akhir rangkaian kompensasi saluran dapat menghasilkan resonansi non-linier atau resonansi ferro. Hal ini dapat mengakibatkan osilasi yang tidak terputus. Frekuensi osilasi dapat ditekan dengan menggunakan reaktor shunt melintasi kapasitor atau korsleting kapasitor sementara.
● Motor sinkron beban ringan punya kecenderungan untuk berburu.
Kapasitor seri menghasilkan lebih banyak kenaikan tegangan bersih karena lebih banyak penurunan tegangan terjadi.