Efek Ferranti

EFEK FERRANTI

• Saluran transmisi yang panjang menarik sejumlah besar arus pengisian. Jika saluran tersebut dirangkai terbuka atau dibebani sangat ringan pada ujung penerima, tegangan ujung penerima lebih besar daripada tegangan ujung pengirim pada saluran transmisi yang dikenal dengan efek Ferranti. Semua beban listrik bersifat induktif sehingga mengkonsumsi banyak daya reaktif dari saluran transmisi sehingga terjadi penurunan tegangan pada saluran.Kapasitor yang mensuplai daya reaktif dihubungkan secara paralel dengan saluran transmisi pada ujung penerima untuk mengkompensasi daya reaktif yang dikonsumsi. oleh beban induktif.
• Namun karena beban induktif meningkat, maka semakin banyak kapasitor yang dihubungkan secara paralel melalui peralihan elektronik. Dengan demikian, daya reaktif yang dikonsumsi oleh beban induktif disuplai oleh kapasitor sehingga mengurangi konsumsi daya reaktif dari saluran transmisi. Ketika beban induktif dimatikan, kapasitor dapat masih dalam kondisi ON. Daya reaktif yang disuplai oleh kapasitor bertambah pada saluran transmisi karena tidak adanya induktansi. Akibatnya tegangan pada sisi penerima atau konsumen meningkat dan lebih besar dibandingkan dengan tegangan pada sisi supply. Hal ini dikenal sebagai efek Ferranti.

Mengapa tegangan naik pada saluran transmisi yang panjang dan tanpa beban?

• Efek Ferranti terjadi ketika arus yang ditarik oleh kapasitansi terdistribusi dari saluran transmisi itu sendiri lebih besar daripada arus yang terkait dengan beban di ujung saluran penerima. Oleh karena itu, efek Ferranti cenderung menjadi masalah yang lebih besar pada saluran dengan beban ringan, dan terutama pada rangkaian kabel bawah tanah dimana kapasitansi shunt lebih besar dibandingkan dengan saluran udara terkait. Efek ini disebabkan oleh penurunan tegangan pada induktansi saluran (akibat arus pengisian) berada dalam fase dengan tegangan ujung pengirim. Karena penurunan tegangan ini mempengaruhi semakin besar tegangan ujung pengirim, semakin besar tegangan ujung penerima.Efek Ferranti akan semakin terasa semakin panjang saluran dan semakin tinggi tegangan yang diberikan.
• Efek Ferranti tidak menjadi masalah pada saluran yang dibebani karena efek kapasitif saluran konstan dan tidak bergantung pada beban, sedangkan induktansi akan bervariasi sesuai beban.Saat beban induktif ditambahkan, VAR yang dihasilkan oleh kapasitansi saluran dikonsumsi oleh beban.

Cara Mengurangi Efek Ferranti:
1. Reaktor Shunt dan Kapasitor Seri:

Kebutuhan akan reaktor shunt yang besar muncul ketika saluran transmisi listrik yang panjang untuk tegangan sistem 220 kV ke atas dibangun.Parameter karakteristik suatu saluran adalah induktansi seri (akibat medan magnet di sekitar konduktor) & kapasitansi shunt (akibat medan elektrostatis ke bumi).

• Baik induktansi dan kapasitansi didistribusikan sepanjang saluran, begitu pula resistansi seri dan masuk ke bumi.Ketika saluran dibebani, terjadi penurunan tegangan sepanjang saluran akibat induktansi seri dan resistansi seri. Ketika saluran diberi energi tetapi tidak dibebani atau hanya dibebani dengan arus kecil, terjadi kenaikan tegangan di sepanjang saluran (efek Ferranti).
• Dalam situasi ini, kapasitansi ke bumi menarik arus melalui saluran, yang mungkin bersifat kapasitif. Ketika arus kapasitif mengalir melalui induktansi saluran, akan terjadi kenaikan tegangan di sepanjang saluran.
• Untuk menstabilkan tegangan saluran, induktansi saluran dapat dikompensasikan dengan menggunakan kapasitor seri dan kapasitansi saluran ke bumi dengan reaktor shunt.Kapasitor seri ditempatkan di tempat yang berbeda sepanjang saluran sedangkan reaktor shunt sering dipasang di stasiun-stasiun di ujung saluran. Dengan cara ini, perbedaan tegangan antara ujung-ujung saluran berkurang baik dalam amplitudo maupun sudut fasa.
• Reaktor shunt juga dapat dihubungkan ke sistem tenaga pada titik pertemuan beberapa saluran atau ke belitan tersier transformator.
• Kabel transmisi mempunyai kapasitansi ke bumi yang jauh lebih tinggi dibandingkan saluran udara. Kabel bawah laut yang panjang untuk tegangan sistem 100 KV atau lebih memerlukan reaktor shunt. Hal yang sama berlaku untuk jaringan perkotaan besar untuk mencegah kenaikan tegangan berlebihan ketika beban tinggi tiba-tiba putus karena kegagalan. .
• Reaktor shunt mengandung komponen yang sama dengan transformator daya, seperti belitan, inti, tangki, selongsong, dan minyak isolasi serta cocok untuk diproduksi di pabrik transformator.Perbedaan utamanya adalah bagian inti reaktor, yang memiliki celah non-magnetik yang disisipkan di antara paket inti. baja.
• Reaktor 3 fasa juga dapat dibuat dengan inti beranggota 3 atau 5. Pada inti beranggota 3 terdapat kopling magnet yang kuat antara ketiga fasanya, sedangkan pada teras beranggota 5 fasa-fasanya tidak bergantung secara magnetis karena ke bingkai magnet penutup yang dibentuk oleh dua kuk dan dua tungkai samping yang tidak dililitkan.
• Reaktor shunt yang netral dapat dibumikan secara langsung, dibumikan melalui reaktor pembumian, atau dibumikan.
  Ketika netral reaktor dibumikan secara langsung, belitan biasanya dirancang dengan insulasi bertingkat pada ujung yang dibumikan. Terminal utama berada di tengah ketinggian ekstremitas, & belitan terdiri dari dua bagian yang terhubung paralel, satu di bawah & satu di atas terminal utama.Jarak isolasi ke kuk kemudian dapat dibuat relatif kecil.Kadang-kadang belitan tambahan kecil untuk pasokan listrik lokal disisipkan di antara belitan utama & kuk.
• Ketika diberi energi, celah tersebut terkena gaya tekan pulsasi yang besar dengan frekuensi dua kali frekuensi tegangan sistem. Nilai puncak gaya-gaya ini dapat dengan mudah berjumlah 106 N/m2 (100 ton/m2). Oleh karena itu, desain inti harus sangat padat, & modulus elastisitas bahan non-magnetik (& non-logam) yang digunakan dalam celah harus tinggi (kompresi kecil) untuk menghindari amplitudo getaran yang besar dengan tingkat suara yang tinggi sebagai akibatnya. juga harus stabil untuk menghindari peningkatan amplitudo getaran pada akhirnya.
• Pengujian reaktor memerlukan daya kapasitif di lapangan uji sama dengan daya nominal reaktor sedangkan trafo dapat diuji dengan daya reaktif sebesar 10 – 20% dari nilai daya trafo dengan mengumpankan trafo dengan arus nominal pada hubungan pendek. kondisi.
• Rugi-rugi pada berbagai bagian reaktor (12R, rugi-rugi besi & rugi-rugi tambahan) tidak dapat dipisahkan dengan pengukuran.Oleh karena itu, untuk menghindari koreksi terhadap suhu acuan, sebaiknya lakukan pengukuran rugi-rugi pada suhu rata-rata belitan. praktis sama dengan suhu referensi.

Bagaimana trafo pemindah fasa membantu operator memuat dan membongkar saluran transmisi?

• Aliran daya antara dua bus dapat dinyatakan sebagai:
• Aliran Daya = (Vs*Vr / X) * Sinus Sudut Daya.
  Dengan kata lain: aliran daya (dalam watt) antara dua bus akan sama dengan tegangan pada bus pengirim dikalikan tegangan pada bus penerima dibagi reaktansi saluran, dikalikan sinus sudut daya antara kedua bus.
• Hal ini membuat operator jaringan listrik memiliki setidaknya dua pilihan untuk membuat jalur lebih kondusif bagi aliran listrik, atau jika diinginkan, membuat jalur terlihat kurang kondusif bagi aliran listrik. Dua pilihannya adalah (1) mengatur reaktansi saluran dan (2) mengatur sudut daya. Phase Shifting Transformer (PST) mempengaruhi opsi kedua, yaitu mengatur sudut daya.
• Penampilan fisik perangkat PST patut diperhatikan, karena merupakan salah satu dari sedikit jenis transformator yang tinggi fisik dan konstruksi busing primernya sama dengan busing sekunder. Hal ini masuk akal karena kedua set bushing memiliki potensi yang sama. Secara internal, tegangan primer PST disalurkan langsung ke busing sekunder, dengan satu tambahan penting. Tegangan primer diterapkan ke primer transformator lilitan delta yang memiliki tap yang dapat disesuaikan yang menyuntikkan sinyal “fase berlawanan”. Misalnya belitan primer A-B mempunyai injeksi fasa C, belitan B-C diinjeksi dengan A, dan belitan C-A diinjeksi dengan B. Titik-titik injeksi ini merupakan tap yang dapat disetel secara bersamaan sehingga menghasilkan pergeseran sudut daya yang dapat disesuaikan.
• Karena sudut daya merupakan kontributor langsung pada rumus Aliran Daya yang diberikan di atas (dalam pembilang, bukan penyebut), mengubah pengaturan tap PST dapat meningkatkan sudut daya sehingga membuat jalur lebih kondusif bagi aliran daya. Pengaturan tap PST juga dapat menurunkan sudut daya sehingga membuat jalur menjadi kurang kondusif terhadap aliran daya. (Ingat bahwa “kekuatan mengalir menurun pada suatu sudut”.)
• Mengapa ini penting? Banyak jalur transmisi secara alami memiliki impedansi yang lebih kecil berdasarkan konstruksi dan panjangnya, dan jalur ini dapat mengalirkan aliran terjadwal serta aliran tidak terjadwal dari jalur paralel (tetapi impedansinya lebih tinggi). Dalam beberapa kasus jalur impedansi rendah ini menjadi padat dan perangkat PST serta perangkat dan teknik lain dapat digunakan untuk mengurangi kemacetan. Hal ini terutama terjadi di wilayah yang jalur penularannya kurang berkembang.