Kompensasi daya reaktif longitudinal — makna fisik dan implementasi teknis

Untuk meningkatkan efisiensi saluran listrik yang ada, serta untuk meningkatkan keluarannya, perangkat untuk kompensasi longitudinal daya reaktif digunakan. Saat ini, banyaknya sumber pembangkit yang berbeda dengan kapasitas berbeda, serta saluran tegangan tinggi, terutama yang mentransmisikan listrik jarak jauh, menyebabkan meningkatnya permintaan untuk meningkatkan tidak hanya keandalan sistem tenaga secara umum, tetapi juga untuk meningkatkan efisiensi mereka.

Ada dua cara untuk meningkatkan kapasitas transmisi saluran listrik, yang pertama adalah dengan meningkatkan penampang saluran secara langsung, dan yang kedua adalah menggunakan skema longitudinal untuk mengkompensasi daya reaktif. Cara kedua — kompensasi daya reaktif longitudinal — terbukti menjadi cara yang lebih ekonomis untuk mencapai tujuan ini baik untuk koneksi antar sistem maupun intra sistem.

Diketahui bahwa ketika daya reaktif ditransmisikan melalui kabel, ada penurunan tegangan yang signifikan dan peningkatan arus di bagian jaringan listrik, dan ini menciptakan batasan pada transmisi daya aktif yang berguna.

Kompensasi daya reaktif longitudinal menyiratkan koneksi tambahan kapasitor secara seri dengan beban melalui transformator step-up atau isolasi, yang memungkinkan untuk mencapai pengaturan tegangan otomatis tergantung pada nilai arus dari arus beban.

Tentu saja, dengan kompensasi longitudinal, mode darurat tidak dapat dihindari, alasannya mungkin:

• shunting kapasitor, yang dapat menyebabkan lonjakan;

• fenomena feroresonansi;

• kerusakan kapasitor dari dalam.

Untuk menghindari kerusakan akibat peningkatan voltase yang tiba-tiba, kapasitor pada saat-saat seperti itu harus diputuskan secara otomatis oleh sakelar tegangan tinggi atau segera dibuang melalui celah percikan.

Karena kapasitor kompensasi daya reaktif dihubungkan secara seri di sirkuit AC, seluruh arus saluran mengalir melaluinya dan oleh karena itu arus hubung singkat, jika ada, juga akan mengalir melaluinya.

Untuk meningkatkan kapasitas transmisi, kompensasi longitudinal diterapkan pada saluran tegangan tinggi, yang memastikan stabilitas sistem tenaga yang mencakup saluran ini.

Dalam kompensasi longitudinal, arus kapasitor sama dengan total arus beban I yang mengalir melaluinya, dan daya bank kapasitor Q adalah nilai variabel yang bergantung pada beban pada waktu tertentu.Daya reaktif ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Bk = Az2/ωC

Dan karena daya kapasitor dalam proses kompensasi longitudinal tidak tetap konstan, tegangan juga meningkat dengan jumlah yang sebanding dengan perubahan beban reaktif dari saluran yang diberikan, yaitu tegangan kapasitor adalah sama sekali tidak konstan, seperti dalam kompensasi silang dari daya reaktif.

Switching unit kompensasi longitudinal kapasitif sangat populer saat ini Instalasi semacam itu digunakan untuk mengurangi pengaruh komponen induktif dari reaktansi transformator jaringan traksi dan gardu traksi pada tegangan yang diterapkan pada pantograf lokomotif listrik. Di sini, seperti disebutkan di atas, sebuah kapasitor dihubungkan secara seri dengan pantograf.

Di gardu traksi Rusia, instalasi ini dipasang di jalur hisap, di mana pemasangan kompensasi longitudinal berfungsi untuk meningkatkan tegangan, mencegah efek fase terdepan atau tertinggal, tegangan simetris dengan arus yang sama diperoleh pada lengan suplai, tegangan umum kelas untuk peralatan kerja dikurangi dan desain instalasi disederhanakan...

Gambar tersebut menunjukkan diagram yang hanya menunjukkan satu bagian kapasitor kompensasi longitudinal, yang sebenarnya ada beberapa yang terhubung secara paralel satu sama lain.

Tegangan ke belitan transformator T1 dan T2 tegangan rendah, dihubungkan secara seri, disuplai oleh deretan kapasitor melalui sakelar thyristor dan resistor pembatas.Dalam hal ini, belitan tegangan tinggi dari transformator ini dihubungkan ke arah yang berlawanan, dan dengan korsleting, tegangan kapasitor meningkat.

Saat voltase mencapai pengaturan, sakelar thyristor dipicu dan busur pelepasan tiga elektroda segera dinyalakan. Saat kontaktor vakum dihidupkan, busur di pelepasan padam.

Keuntungan dari instalasi semacam itu untuk kompensasi longitudinal meliputi:

• tegangan bus simetris;

• mengurangi fluktuasi tegangan dan meningkatkan levelnya pada penerima listrik.

Kontra:

• kondisi pengoperasian kapasitor instalasi yang sulit dibandingkan dengan kompensasi lateral, karena arus hubung singkat dari jaringan traksi mengalir melalui kapasitor, dan perlindungan kecepatan berlebih yang andal diperlukan di sini;

• kelebihan kapasitor dalam mode berbahaya: paksa, darurat, pasca-darurat.

Untuk mencapai efek terbaik dari kompensasi daya reaktif, instalasi yang dapat disesuaikan dengan operasi kombinasi kompensasi longitudinal dan lateral harus digunakan.

Keuntungan menggunakan instalasi kompensasi longitudinal secara umum antara lain:

• meningkatkan daya yang ditransmisikan pada saluran;

• meningkatkan stabilitas sistem tenaga selama beban puncak;

• pengurangan yang signifikan dari kehilangan daya aktif;

• peningkatan kualitas ketenagalistrikan dalam jaringan;

• efisiensi distribusi daya yang tinggi dalam jalur paralel;

• kebutuhan untuk membangun sumber pembangkit di daerah terpencil dihilangkan;

• bagian interkoneksi dan parameter teknis saluran tidak perlu ditingkatkan.

Keuntungan ekonomi utama menggunakan perangkat kompensasi longitudinal adalah penghematan energi. Tidak hanya itu kualitas listrik meningkat, sehingga jumlah saluran listrik dapat dikurangi jika digunakan kompensasi daya reaktif longitudinal. Perlindungan lingkungan adalah konsekuensi alami dari pengenalan teknologi ini, terutama dalam skala besar.

Biaya pemasangan sedemikian rupa sehingga biaya saluran transmisi baru 10 kali lebih mahal daripada perangkat kompensasi longitudinal dengan kapasitas transmisi yang sama. Akibatnya, pemulihan sistem seperti itu hanya beberapa tahun dibandingkan dengan jalur transmisi tradisional.