Fungsi dan Klasifikasi Reaktor

Reaktor disebut juga induktor. Ketika sebuah konduktor diberi energi, ia menghasilkan medan magnet dalam ruang tertentu yang ditempatinya. Oleh karena itu, semua konduktor listrik yang membawa arus-memiliki sifat induktif umum. Namun, konduktor berenergi lurus panjang memiliki induktansi rendah dan menghasilkan medan magnet yang lemah. Dalam praktiknya, reaktor dibuat dengan melilitkan kabel ke dalam solenoid, yang dikenal sebagai Reaktor-inti Udara; terkadang inti besi dimasukkan ke dalam solenoid untuk meningkatkan induktansi, membentuk Reaktor-inti Besi.

 

Fungsi Reaktor

1.Dengan bertambahnya kapasitas jaringan listrik, kapasitas-peringkat arus pendek sistem meningkat dengan cepat. Misalnya, pada sisi tegangan rendah 35kV pada gardu induk 500kV, nilai efektif maksimum arus hubung singkat simetris tiga fasa mendekati 50kA. Untuk membatasi arus hubung singkat di saluran transmisi dan melindungi peralatan listrik, reaktor harus dipasang. Reaktor mengurangi arus hubung singkat dan menjaga tegangan sistem tetap stabil selama hubung singkat.

2. Memasang Reaktor Peredam (Reaktor Seri) pada rangkaian kapasitor akan menekan arus masuk saat rangkaian kapasitor diberi energi. Ini juga membentuk rangkaian harmonik dengan bank kapasitor untuk menyaring berbagai harmonik.

⑴.Misalnya, dalam rangkaian kapasitor perangkat kompensasi daya reaktif 35kV di gardu induk 500kV, reaktor redaman diperlukan untuk membatasi arus masuk peralihan kapasitor dan menekan harmonisa sistem. Untuk menekan harmonik ke-3, digunakan reaktor redaman luar ruangan tipe udara-inti-fase tunggal{10}}arus kering berperingkat 35kV, arus pengenal 350A, yang membentuk rangkaian resonansi harmonik ke-3 (filter) dengan kapasitor 2,52Mvar.

⑵.Demikian pula, untuk menekan harmonik ke-5 dan lebih tinggi, reaktor redaman luar ruangan fase tunggal 35kV, 9,2mH, 382A membentuk sirkuit resonansi untuk harmonik ke-5 dan lebih tinggi dengan kapasitor 2,52Mvar. Perlu diperhatikan bahwa penggunaan dan spesifikasi teknis reaktor redaman ditentukan dalam standar nasional Reaktor GB 10229-88 dan standar internasional IEC 289-88.

 

Peran Reaktor dalam Perangkat Kompensasi Daya Reaktif

Pengembangan sistem tenaga listrik 500kV, jalur kereta api berlistrik, dan pangkalan besi dan baja yang besar memerlukan pemasanganKompensator Var Statis (SVC) di gardu induk utama.

SVC merespons dengan cepat terhadap perubahan beban (waktu respons tipikal 0,02–0,04 detik) dan memberikan pengaturan daya reaktif dan tegangan yang lancar. Mereka menstabilkan tegangan jaringan, secara efektif mengkompensasi faktor daya reaktif sistem, menekan fluktuasi tegangan, menjaga keseimbangan tiga-fasa, dan meredam osilasi sub-sinkron.

SVC yang dipasang di hub jaringan juga mengurangi tegangan lebih transien. Oleh karena itu, jaringan listrik besar memerlukan gardu induk-berukuran besar dan menengah untuk memasang reaktor guna kompensasi dan penyeimbangan daya reaktif kapasitif lokal guna memastikan pengoperasian yang aman.

Reaktor adalah komponen kunci dari peralatan kompensasi daya reaktif. Reaktor Shunt memberikan reaktansi induktif untuk menyerap kelebihan daya reaktif kapasitif, yang penting selama transmisi tahap awal yang rendah dan beban ringan di malam hari.

Dalam kasus ini, kerugian reaktif saluran transmisi rendah; karena efek kapasitansi, daya reaktif yang dihasilkan melebihi daya reaktif yang dikonsumsi, meninggalkan kelebihan daya reaktif kapasitif. Reaktor shunt harus menyerap kelebihan ini untuk menjaga keseimbangan reaktif dan tingkat tegangan; jika tidak, tegangan berlebih membahayakan keselamatan sistem.

Untuk mengurangi jumlah thyristor dan menghemat investasi SVC, ada kecenderungan untuk memaksimalkanKapasitor Sakelar Thyristor (TSC)dan kapasitas Thyristor Controlled Reactor (TCR).

Beberapa SVC menghilangkan cabang TSC dan menggunakan bank Fixed Capacitor (FC) sebagai gantinya.

Untuk mempertahankan pengaturan daya reaktif dan tegangan yang lancar dan berkelanjutan, total kapasitas reaktor shunt harus ditingkatkan.

Dengan demikian, penggunaan reaktor terus bertambah. Reaktor redaman yang dipasang seri dengan rangkaian kapasitor juga memberikan kompensasi daya reaktif selain membatasi arus masuk dan harmonisa.

 

Penerapan Reaktor pada Konverter Frekuensi

Fungsi Reaktor Masukan

Reaktor masukanmembatasi lonjakan arus dari fluktuasi tegangan jaringan dan peralihan tegangan lebih, memperlancar lonjakan tegangan pada pasokan, dan memperbaiki cacat tegangan akibat pergantian pada penyearah jembatan. Mereka melindungi konverter frekuensi, meningkatkan faktor daya, memblokir interferensi jaringan, dan mengurangi polusi harmonik dari unit penyearah.

Fungsi Reaktor Keluaran

Reaktor keluaranterutama mengkompensasi kapasitansi terdistribusi dalam kabel panjang (50–200m), menekan arus harmonik keluaran, meningkatkan impedansi frekuensi tinggi keluaran, membatasi dv/dt secara efektif, mengurangi arus bocor frekuensi tinggi, melindungi konverter, dan menurunkan kebisingan peralatan. Kapasitor pada kompensasi daya rentan terhadap harmonisa tegangan dan arus yang menyebabkan kegagalan dan penurunan faktor daya sehingga diperlukan perlakuan harmonik.

Fungsi Reaktor DC

Reaktor DC dihubungkan antara bagian penyearah DC dan inverter pada penggerak frekuensi variabel. Tujuan utamanya adalah untuk membatasi riak AC yang ditumpangkan pada arus DC, mempertahankan arus penyearah yang kontinu, mengurangi denyut arus, menstabilkan operasi inverter, dan meningkatkan faktor daya konverter.

 

Jenis Reaktor

Reaktor Shunt

Reaktor yang digunakan untuk pengujian beban penuh generator merupakan prototipe reaktor shunt. Karena gaya tarik menarik dari medan magnet bolak-balik antar inti yang tersegmentasi, reaktor tipe inti biasanya menghasilkan kebisingan sekitar 10dB dibandingkan transformator berkapasitas sama.

Reaktor shunt membawa arus AC dan mengkompensasi reaktansi kapasitif sistem. Mereka biasanya dihubungkan secara seri dengan thyristor untuk pengaturan arus reaktansi berkelanjutan. Mereka memitigasi tegangan lebih frekuensi daya dari efek kapasitansi saluran panjang dalam kondisi tanpa beban atau beban ringan, meningkatkan tegangan dan distribusi daya reaktif, mengurangi kehilangan saluran, mengurangi arus busur sekunder, mempercepat pemadaman busur sekunder, meningkatkan tingkat keberhasilan penutupan kembali otomatis, dan banyak digunakan dalam transmisi dan distribusi daya jarak jauh.

Reaktor Seri

Reaktor seri membawa arus AC dan dihubungkan secara seri dengan kapasitor kompensasi untuk menciptakan resonansi seri untuk harmonik kondisi tunak (ke-5, ke-7, ke-11, ke-13). Biasanya reaktor tersebut berukuran 5–6% dengan induktansi tinggi.

Reaktor seri merupakan peralatan pendukung penting untuk kompensasi daya reaktif sistem tenaga. Ketika dikombinasikan dengan kapasitor daya, kapasitor ini secara efektif menekan harmonik jaringan, membatasi peralihan arus masuk dan tegangan lebih pengoperasian, meningkatkan bentuk gelombang tegangan, meningkatkan faktor daya, dan sangat meningkatkan keselamatan pengoperasian kapasitor dan peralatan listrik lainnya.

Reaktor yang Disetel

Reaktor yang disetelmembawa arus AC dan dihubungkan secara seri dengan kapasitor untuk menciptakan resonansi seri untuk harmonik ke-n tertentu (biasanya n=5,7,11,13,19) untuk menyerap harmonik tersebut.

Reaktor Keluaran

Reaktor keluaran membatasi arus pengisian kapasitif pada kabel motor dan membatasi laju kenaikan tegangan belitan motor hingga 540V/μs. Direkomendasikan bila panjang kabel antara konverter 4–90kW dan motor melebihi 50m. Mereka juga melunakkan kecuraman tegangan keluaran konverter dan mengurangi gangguan pada komponen inverter seperti IGBT.

Petunjuk Reaktor Keluaran: Untuk meningkatkan jarak konverter ke motor, gunakan kabel yang lebih tebal, berinsulasi lebih tinggi, dan sebaiknya kabel yang tidak berpelindung.

Fitur Reaktor Keluaran:

1. Cocok untuk kompensasi daya reaktif dan kontrol harmonik.

2. Terutama mengkompensasi kapasitansi terdistribusi garis panjang dan menekan arus harmonik keluaran.

3. Secara efektif melindungi konverter frekuensi, meningkatkan faktor daya, memblokir gangguan jaringan, dan mengurangi polusi harmonik dari unit penyearah.

Reaktor Masukan

Reaktor input membatasi penurunan tegangan di sisi jaringan selama pergantian konverter, menekan harmonik, memisahkan grup konverter paralel, dan membatasi lonjakan arus dari tahapan tegangan atau operasi sistem. Ketika rasio kapasitas hubung singkat jaringan terhadap kapasitas konverter melebihi 33:1, penurunan tegangan relatif reaktor input adalah 2% untuk operasi kuadran tunggal dan 4% untuk operasi empat kuadran.

Reaktor masukan diizinkan jika tegangan hubung singkat jaringan melebihi 6%. 12‑unit penyearah pulsa memerlukan setidaknya satu reaktor masukan sisi jaringan dengan penurunan tegangan relatif 2%. Reaktor input banyak digunakan dalam sistem otomasi industri/pabrik, dipasang di antara konverter/pengendali kecepatan dan catu daya untuk menekan lonjakan tegangan dan arus serta melemahkan harmonik yang tinggi dan terdistorsi.

Fitur Reaktor Masukan:

1. Cocok untuk kompensasi daya reaktif dan kontrol harmonik.

2. Membatasi lonjakan arus dari fluktuasi tegangan jaringan dan tegangan lebih peralihan; menyaring harmonik untuk menekan distorsi bentuk gelombang.

3. Menghaluskan lonjakan tegangan pada catu daya dan memperbaiki cacat tegangan akibat pergantian pada penyearah jembatan.

Reaktor-yang membatasi saat ini

Reaktor-yang membatasi arus umumnya digunakan di jalur distribusi. Mereka sering kali dipasang secara seri pada pengumpan cabang dari busbar yang sama untuk membatasi arus hubung singkat-pengumpan dan menjaga tegangan busbar selama gangguan pengumpan.

Busur-kumparan penekan

Kumparan penekan busur-banyak digunakan dalam sistem grounding resonansi 10kV–63kV. Karena tren bebas minyak di gardu induk, sebagian besar kumparan penekan busur di bawah 35kV adalah tipe cor kering.

Reaktor Redaman

(Biasanya disebut Reaktor Seri) Dihubungkan secara seri dengan bank kapasitor atau kapasitor padat untuk membatasi arus masuk peralihan kapasitor. Mirip dengan reaktor yang membatasi arus. Reaktor filter membentuk filter resonansi dengan kapasitor filter, biasanya untuk pemfilteran harmonik ke-3 hingga ke-17 atau pemfilteran high-pass tingkat tinggi. Sumber harmonik mencakup stasiun konverter transmisi DC, SVC yang dikontrol fase, penyearah menengah/besar, jalur kereta api berlistrik, dan semua sirkuit elektronik daya yang dikontrol thyristor berdaya tinggi; ini harus disaring untuk mencegah polusi jaringan. Otoritas kekuasaan menentukan batas harmonis.

Reaktor Penghalusan

Digunakan di sirkuit DC setelah perbaikan. Rangkaian penyearah mempunyai jumlah pulsa yang terbatas, sehingga tegangan keluaran DC mengandung riak yang seringkali berbahaya dan harus ditekan dengan reaktor penghalusan. Semua stasiun konverter transmisi DC dilengkapi dengan reaktor penghalusan untuk mendekati DC ideal. Mereka juga penting dalam penggerak listrik DC berbasis thyristor. Sebagai komponen utama dalam rangkaian penyearah, reaktor penghalus pada catu daya frekuensi menengah terutama:

1. Batasi arus hubung singkat (konduksi simultan selama pergantian thyristor inverter setara dengan arus pendek langsung; tidak ada reaktor yang menyebabkan arus pendek langsung).

2. Menekan komponen frekuensi menengah yang mempengaruhi jaringan listrik utama.

3.Filter (arus penyearah mengandung AC; AC frekuensi tinggi mengalami kesulitan melewati induktansi besar) untuk menjaga keluaran penyearah tetap kontinu. Arus terputus-putus menyebabkan periode arus nol, menghentikan jembatan inverter dan membuka jembatan penyearah.

4.Menyerap daya reaktif pada rangkaian inverter paralel; reaktor penyimpan energi diperlukan dalam rangkaian input inverter.