Perangkat kompensasi daya reaktif sangat penting dalam sistem tenaga. Peran utama mereka adalah meningkatkan faktor daya dari sistem penawaran dan distribusi, sehingga meningkatkan pemanfaatan peralatan transmisi dan gardu induk, meningkatkan efisiensi listrik, dan mengurangi biaya listrik. Selain itu, memasang perangkat kompensasi daya reaktif dinamis di lokasi strategis di sepanjang jalur transmisi jarak jauh dapat meningkatkan stabilitas sistem, menambah kapasitas transmisi, dan menstabilkan tegangan di ujung penerima dan di seluruh jaringan.
Peralatan kompensasi daya reaktif telah berevolusi melalui beberapa tahap pengembangan. Contoh awal, kondensor sinkron, besar dan mahal dan secara bertahap telah dihapuskan. Metode kedua, menggunakan kapasitor shunt, menawarkan keunggulan biaya rendah dan kemudahan instalasi dan penggunaan. Namun, karena potensi harmonisa dan masalah kualitas daya lainnya dalam sistem, penggunaan kapasitor murni menjadi kurang umum.
Metode kompensasi kapasitor reaktor seri saat ini banyak digunakan untuk meningkatkan faktor daya. Untuk sistem pengguna dengan produksi berkelanjutan dan variabilitas beban rendah, kompensasi tetap dengan Kapasitor Tetap (FC) umumnya direkomendasikan. Alternatifnya, kompensasi otomatis yang dikendalikan oleh kontaktor dan diterapkan secara bertahap cocok untuk sistem suplai dan distribusi tegangan menengah dan rendah.
Kompensasi yang cepat diperlukan ketika perubahan beban berlangsung cepat atau ketika terdapat beban kejut, seperti pada mixer industri karet, dimana kebutuhan daya reaktif sistem berfluktuasi dengan cepat. Namun, kapasitor yang digunakan dalam sistem kompensasi otomatis daya reaktif standar mempertahankan tegangan sisa setelah pemutusan dan pelepasan dari jaringan. Besarnya tegangan sisa ini tidak dapat diprediksi dan memerlukan 1-3 menit untuk keluar. Karena itu, penyambungan kembali ke jaringan listrik harus menunggu sampai tegangan sisa dikurangi hingga di bawah 50V oleh resistor pelepasan internal kapasitor, menghalangi respon yang cepat. Lebih-lebih lagi, adanya harmonik yang signifikan dalam sistem berarti LC menyetel perangkat kompensasi filter, terdiri dari kapasitor dan reaktor yang dirangkai seri, memerlukan kapasitas besar untuk menjamin keamanan kapasitor. Hal ini juga dapat menyebabkan kompensasi berlebihan pada sistem, menghasilkan sistem kapasitif.
Kompensator Var Statis (SVC), sejenis perangkat kompensasi daya reaktif statis, demikian dikembangkan. Konfigurasi tipikalnya terdiri dari Reaktor Terkendali Thyristor (TCR) dikombinasikan dengan Kapasitor Tetap (FC) bank, seringkali memerlukan sambungan seri dengan proporsi reaktor tertentu. Pentingnya SVC terletak pada kemampuannya untuk terus menyesuaikan daya reaktif dengan memodulasi sudut tunda pemicuan thyristor dalam TCR.. SVC terutama digunakan dalam sistem distribusi daya tegangan menengah dan tinggi dan sangat cocok untuk skenario dengan kapasitas beban besar, masalah harmonik yang parah, beban kejut, dan tingkat variasi beban yang tinggi, seperti di pabrik baja, industri karet, metalurgi non-besi, pengolahan logam, dan kereta api berkecepatan tinggi.
Dengan kemajuan teknologi elektronika daya, khususnya dengan munculnya perangkat IGBT dan teknik kontrol yang ditingkatkan, jenis peralatan kompensasi daya reaktif baru telah muncul, berbeda dari desain tradisional berdasarkan kapasitor dan reaktor. Peralatan tersebut adalah Static Var Generator (SVG), yang memanfaatkan teknologi kontrol modulasi lebar pulsa PWM untuk menghasilkan daya reaktif kapasitif atau menyerap daya reaktif induktif. Berbeda dengan sistem tradisional, SVG tidak terlalu bergantung pada kapasitor tetapi pada rangkaian konverter tipe jembatan yang menggunakan teknologi bertingkat atau teknologi PWM, menghilangkan kebutuhan perhitungan impedansi sistem selama penggunaan. Lebih-lebih lagi, SVG menawarkan manfaat dari ukuran yang lebih kecil dan kemampuan untuk menyesuaikan daya reaktif dengan cepat dan lancar secara dinamis berkelanjutan, menyediakan kompensasi kapasitif dan induktif dua arah.
Analisis Perbandingan Perangkat Kompensasi Daya Reaktif SVG dan SVC
1. Prinsip yang Berbeda
A. SVC dapat dilihat sebagai sumber daya reaktif dinamis. Berdasarkan kebutuhan koneksi jaringan, ia dapat menyuplai daya reaktif kapasitif ke jaringan atau menyerap kelebihan daya reaktif induktif jaringan. Hal ini dicapai dengan menghubungkan bank kapasitor, biasanya bank filter, ke jaringan. Ketika jaringan listrik tidak memerlukan banyak daya reaktif, setiap kelebihan daya reaktif kapasitif diserap oleh reaktor yang terhubung paralel. Arus reaktor dikendalikan oleh kelompok katup thyristor. Dengan mengatur sudut fasa pemicuan thyristor, nilai RMS arus yang mengalir melalui reaktor dapat diubah. Hal ini memastikan bahwa SVC pada titik akses jaringan menyediakan daya reaktif yang cukup untuk menstabilkan tegangan dalam rentang yang ditentukan, sehingga mengkompensasi daya reaktif jaringan.
B. SVG menggunakan inverter tegangan berdaya tinggi sebagai intinya. Dengan mengatur amplitudo dan fasa tegangan keluaran inverter, atau secara langsung mengontrol amplitudo dan fasa arus sisi AC, SVG dengan cepat menyerap atau memancarkan daya reaktif yang diperlukan. Hal ini memungkinkan pengaturan daya reaktif yang cepat dan dinamis.
2. Kecepatan Respon Berbeda
Kecepatan respons SVC umumnya berkisar antara 20-40ms, sedangkan respons SVG tidak melebihi 10ms, memungkinkan penekanan fluktuasi tegangan dan kedipan yang lebih efektif. Dengan kapasitas kompensasi yang sama, SVG memberikan hasil terbaik dalam memitigasi fluktuasi tegangan dan kedipan.
3. Karakteristik Tegangan Rendah yang Berbeda
SVG berperilaku seperti sumber saat ini, dengan kapasitas keluarannya minimal dipengaruhi oleh tegangan bus. Kualitas ini memberikan SVG keuntungan yang signifikan dalam aplikasi kontrol tegangan. Semakin rendah tegangan sistem, semakin diperlukan pengaturan daya reaktif dinamis. Karakteristik tegangan rendah SVG yang unggul berarti bahwa keluaran arus reaktifnya tidak bergantung pada tegangan sistem. Ini dapat dianggap sebagai hal yang dapat dikontrol, sumber arus konstan yang terus mengalirkan arus reaktif terukur bahkan ketika tegangan sistem turun, menunjukkan kapasitas kelebihan beban yang kuat. Sebaliknya, SVC menunjukkan karakteristik tipe impedansi, dengan kapasitas keluaran sangat dipengaruhi oleh tegangan bus. Ketika tegangan sistem menurun, Kapasitas SVC untuk menghasilkan arus reaktif berkurang secara proporsional, kurangnya kemampuan untuk menangani kelebihan beban. Akibatnya, Kompensasi daya reaktif SVG tidak terpengaruh oleh tegangan sistem, sementara kapasitas kompensasi SVC menurun secara linier seiring dengan turunnya tegangan sistem.
4 Kinerja Keselamatan Operasi yang Berbeda
SVC menggunakan reaktansi yang disesuaikan dengan thyristor dan beberapa kapasitor sebagai sarana utama kompensasi daya reaktif, yang sangat rentan terhadap fenomena amplifikasi resonansi, menyebabkan kecelakaan keselamatan, dan ketika tegangan sistem sangat berfluktuasi, efek kompensasi sangat terpengaruh, dan kerugian operasinya besar; Kapasitor pendukung SVG tidak perlu menyiapkan bank filter, dan fenomena amplifikasi resonansi tidak ada, dan SVG adalah perangkat kompensasi tipe aktif, dan itu adalah perangkat sumber saat ini yang terdiri dari IGBT, yang merupakan perangkat yang dapat dialihkan, sehingga menghindari fenomena resonansi dan sangat meningkatkan kinerja keselamatan operasi. SVG adalah perangkat kompensasi aktif, yang merupakan perangkat sumber arus yang terdiri dari perangkat IGBT yang dapat dialihkan, sehingga menghindari fenomena resonansi dan sangat meningkatkan kinerja keselamatan operasi.
5. Karakteristik Harmonik yang Berbeda
SVC menggunakan Penyearah Terkendali Silikon (SCR) untuk mengelola impedansi fundamental setara reaktor. Hal ini tidak hanya membuatnya rentan terhadap harmonik sistem tetapi juga menyebabkannya menghasilkan harmonik dalam jumlah besar. Untuk mengurangi hal ini, SVC harus dipasangkan dengan bank filter untuk menghilangkan emisi harmonisnya sendiri. Di sisi lain, SVG menggunakan teknologi jembatan tiga tingkat fase tunggal, mampu menghasilkan bentuk gelombang tegangan lima tingkat dalam satu fasa, dan menggunakan metode modulasi pulsa pergeseran fase pembawa. Pendekatan ini membuat SVG tidak terlalu terpengaruh oleh harmonik sistem dan bahkan memungkinkannya untuk menekannya. SVG secara signifikan mengurangi konten harmonik dalam arus kompensasi dengan menggabungkan teknik seperti perkalian, bertingkat, atau modulasi lebar pulsa, menawarkan keunggulan dibandingkan SVC.
6. Persyaratan Ruang yang Berbeda
SVG menempati ruang itu 1/2 ke 2/3 lebih kecil dari SVC ketika memberikan kapasitas kompensasi yang sama. Penggunaan reaktor dan kapasitor yang lebih sedikit oleh SVG secara signifikan mengurangi ukuran dan jejak perangkat. Sebaliknya, Reaktor SVC tidak hanya lebih besar tetapi juga memerlukan lebih banyak ruang untuk instalasi, menghasilkan jejak keseluruhan yang lebih besar.
