Pemilihan Tingkat Reaktansi untuk Reaktor Seri di Bank Kapasitor

Perkenalan

Reaktor seri (juga dikenal sebagaireaktor yang di-detuned) digunakan dengan bank kapasitor daya telah terbukti secara luas dalam sistem tenaga di seluruh dunia untuk meningkatkan kompensasi daya reaktif, mengurangi kehilangan saluran, membatasi arus masuk peralihan kapasitor, dan menekan distorsi harmonik.

 

Pemilihan laju reaktansi reaktor yang tepat sangat penting karena arus harmonik dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk sumber harmonik jaringan, impedansi sistem, dan parameter bank kapasitor. Tingkat reaktansi yang tidak sesuai dapat menyebabkan resonansi, beban berlebih pada kapasitor, panas berlebih, atau kegagalan peralatan prematur.

 

Artikel ini menjelaskan prinsip di balik pemilihan laju reaktansi dan memberikan panduan praktis untuk aplikasi bank kapasitor.

 

1. Membatasi Arus Masuk Kapasitor

Arus masuk peralihan kapasitor adalah salah satu penyebab paling umum dari tekanan pada perangkat switching danbank kapasitor. Arus masuk yang berlebihan dapat merusak kontaktor, pemutus arus, kapasitor, dan komponen sistem tenaga lainnya.

 

Dua jenis arus masuk yang biasanya terjadi selama energiisasi bank kapasitor:

Tipe 1: Peralihan Bank Kapasitor Tunggal

Ketika bank kapasitor yang berdiri sendiri diberi energi, arus masuk yang dihasilkan biasanya berada dalam kemampuan menahan yang diijinkan dari peralatan switching standar. Pada sebagian besar kasus, tidak diperlukan-tindakan pembatasan tambahan saat ini.

 

Tipe 2: Kembali-ke-Kembali Pengalihan Bank Kapasitor

Ketika bank kapasitor tambahan diaktifkan sementara satu atau lebih bank kapasitor sudah terhubung ke sistem, arus masuk yang jauh lebih tinggi dapat terjadi.

 

Pengalaman lapangan menunjukkan bahwa arus transien ini dapat mencapai20 hingga 250 kali arus pengenaldari bank kapasitor.

Arus masuk dapat dinyatakan sebagai:

 

Di mana:

(Q_C)=Daya reaktif kapasitor

(X_L)=Reaktansi induktif rangkaian

 

Persamaan menunjukkan bahwa peningkatan reaktansi induktif rangkaian mengurangi arus masuk. Oleh karena itu, memasang reaktor seri yang dipilih dengan benar secara efektif membatasi lonjakan switching dan melindungi kapasitor dan peralatan switching.

 

2. Penindasan Harmonik dan Pemilihan Laju Reaktansi

Sistem tenaga modern mengandung sejumlah besar beban nonlinier, seperti:

• Penggerak Frekuensi Variabel (VFD)
• Penyearah
• sistem UPS
• Tungku busur
• Konverter energi terbarukan

 

Perangkat ini menghasilkan arus harmonik yang mendistorsi bentuk gelombang tegangan dan berdampak negatif pada bank kapasitor.

 

Untuk meningkatkan kualitas daya dan melindungi kapasitor, reaktor seri biasanya dipasang sebagai reaktor penekan harmonik.

 

Dampak Harmonisa pada Bank Kapasitor

Bentuk gelombang non-sinusoidal terdiri dari komponen frekuensi dasar ditambah frekuensi harmonik yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar.

 

Dalam sistem tenaga praktis, tatanan harmonik yang paling signifikan adalah:

• harmonik ke-3
• harmonik ke-5
• harmonik ke-7
• harmonik ke-11
• harmonik ke-13

 

Diantaranya adalahharmonik ke-5biasanya merupakan komponen yang dominan.

 

Misalkan suatu sistem hanya berisi tegangan dasar dan komponen tegangan harmonik ke-5. Jika tegangan harmonik ke-5 mencapai 26,45% dari tegangan pengenal:

• Tegangan lebih kapasitor mencapai sekitar 3,4%
• Arus lebih kapasitor mencapai kurang lebih 65,6%
• Kelebihan daya reaktif mencapai sekitar 35%

 

Nilai-nilai ini jelas menunjukkan dampak buruk harmonisa pada pengoperasian bank kapasitor.

 

3. Analisis Resonansi

Arus harmonik dapat dihitung sebagai:

Di mana:

• (E_n)=Tegangan harmonik
• (X_B)=Impedansi sistem
• (X_L)=Reaktansi reaktor
• (X_C)=Reaktansi kapasitor
• (n)=Urutan harmonik

 

Resonansi terjadi ketika:

 

Kondisi resonansi yang sesuai:

Untuk menghindari resonansi dan menekan arus harmonik secara efektif, kondisi berikut harus dipenuhi:

 

Hal ini memastikan bahwa cabang kapasitor menunjukkan karakteristik induktif pada frekuensi harmonik target, sehingga mencegah amplifikasi harmonik.

 

4. Menentukan Laju Reaktansi Reaktor

Dalam praktik teknik, faktor keamanan 1,5 biasanya diterapkan:

 

Untuk penekanan harmonik ke-5:

Laju reaktansi (K) didefinisikan sebagai:

Di mana:

(K)=Laju reaktansi reaktor

(X_L)=Reaktansi reaktor frekuensi-dasar

(X_C)=Reaktansi kapasitor frekuensi dasar-

 

Oleh karena itu, sebuahtingkat reaktansi 6%.secara efektif menonaktifkan bank kapasitor di bawah frekuensi harmonik ke-5, menekan harmonik-urutan ke-5 dan lebih tinggi, dan membatasi peralihan arus masuk hingga kira-kira lima kali arus pengenal.

 

5. Panduan Pemilihan Tingkat Reaktansi Standar

0,1% – 1% Tingkat Reaktansi

Aplikasi:

• Hanya arus masuk yang membatasi
• Tidak ada persyaratan penekanan harmonis

 

Penggunaan Khas:

• Sistem tenaga bersih dengan kandungan harmonik yang sangat rendah
• Batasan-arus hubung singkat

 

4,5% – 6% Tingkat Reaktansi

Aplikasi:

• Penekanan harmonik-urutan ke-5 dan lebih tinggi

 

Penggunaan Khas:

• Fasilitas industri
• Bangunan komersial
• Sistem kompensasi daya reaktif umum

 

Laju reaktansi yang paling umum dipilih

12% – 13% Tingkat Reaktansi

Aplikasi:

• Penekanan harmonik-orde ke-3 dan lebih tinggi

 

Penggunaan Khas:

• Sistem dengan konten harmonik ke-3 yang signifikan
• Proyek mitigasi harmonik khusus

 

Frekuensi Sistem yang Berlaku

• sistem tenaga 50 Hz
• sistem tenaga 60 Hz

 

Kesimpulan

Reaktor seri merupakan komponen penting dari bank kapasitor modern, memberikan perlindungan efektif terhadap peralihan arus masuk, distorsi harmonik, dan masalah resonansi sekaligus meningkatkan kualitas daya secara keseluruhan dan efisiensi energi.

 

Laju reaktansi harus selalu dipilih berdasarkan kondisi lokasi sebenarnya dan pengukuran harmonik:

• tingkat reaktansi 6%.umumnya direkomendasikan untuk penekanan harmonik dan perlindungan bank kapasitor.
• 0,2%–1% reaktor inti-udaracocok jika tujuan utamanya adalah membatasi arus masuk peralihan dan, pada tingkat yang lebih rendah, mengurangi-arus hubung singkat.
• tingkat reaktansi 12% –13%.direkomendasikan untuk aplikasi yang memerlukan penekanan harmonik-orde ke-3 yang signifikan.

 

Pemilihan reaktor yang tepat memastikan pengoperasian yang andal, masa pakai kapasitor yang lebih lama, kinerja koreksi faktor daya yang lebih baik, dan kualitas daya yang ditingkatkan di seluruh sistem kelistrikan.