Teknologi-SVC-dan-aplikasinya.pdf

www.bppt.go.id BPPT RI @BPPT_RI @BPPT_RI
Ir. Riza, M.Eng.IPM
Chief Engineer Program Inovasi
Charging Station
B2TKE - BPPT
TEKNOLOGI STATIC VAR
COMPENSATOR (SVC)
DAN APLIKASINYA

Outline
• Pendahuluan
• FACTS Devices
• SVC :
• Fungsi
• Komponen Penyusun SVC
• Power Semiconductor devices
• Prinsip Kerja
• Aplikasi

Perkenalan Diri
• Ir. Riza, M.Eng, IPM, ASEAN Eng.
• Lulus dari Department of Electrical and Electronics, Faculty of Engineering
Okayama University - Japan (Bachelor of Engineering and Master of
Engineering in 1993 and 1995) dalam bidang Power Electronics, melalui
Program Beasiswa pemerintah (Overseas Fellowship Programme - 4).
• Menjadi Visiting scholar at Tokyo Institute of Technology for Power
Harmonics studies pada tahun 2002 disponsori oleh AIEJ.
• Pernah menjadi Kepala Engineering Cneter BPPT, Kepala BIdang Teknologi
Kelistrikan Balai Besar Teknologi Konversi Energi – BPPT. Chief Engineer
pada program Smart Grid, PLTP Skala Kecil dengan TKDN Maksimal. Pada
tahun 2020 menjadi Kepala Program Inovasi Teknologi Charging Station.
• Organisasi :
 Pengurus Badan Kejuruan Elektro Persatuan Insinyur Indonesia (BKE
– PII)
 Ketua Bidang E-Mobility Prakarsa Jaringan Cerdas Indonesia (PJCI)
• Award :
• Outstanding Engineering Achievement Award by Asean Federation
Engineering Organization 2017 (as Team Member).
• Satya Lencana Pembangunan 2020

Pendahuluan
Pentingnya kehandalan sistem tenaga listrik
Salah satu peralatan yang dapat membantu mengatasi
problem keandalan jaringan adalah SVC
Apa itu SVC, apa fungsinya bagaimana bekerja, dicoba
dijelaskan berdasarkan pengalaman pengukuran kinerja SVC di
PT Krakatau Steel dan memperbaiki dan memaintain kerja SVC di
GI Jember.
SVC yang dibahas adalah Thyristor Controlled Reactor (TCR-SVC)
Courtesy : PT PLN

Pembahasan SVC
Dilihat dari sudut pandang Power
System Engineering :
 Bagaimana penempatan SVC yang optimal
melalui studi jaringan
 Bagaimana respon/kerja SVC ketika
gangguan-gangguan terjadi
 Melihat secara makro
Dilihat dari sudut pandang Power Electronics
Engineering :
 Bagaimana mekanisme kerja dari masing-
masing komponen penyusun SVC untuk
merespon/bekerja ketika gangguan-gangguan
terjadi
 Melihat secara mikro dan juga makro
Dapat dilihat dari 2 sudut pandang
sistem ketenagalistrikan

Fungsi
SVC
Fungsi
SVC
Meningkatkan kapasitas
transfer sistem transmisi daya
Fungsi SVC
Voltage control
Reactive power control /
Reactive power flow
control
Mengurangi dan atau membatasi
power-frequency overvoltages
yang diakibatkan pelepasan
beban
Meningkatkan stabilitas
jaringan
Damping Osilasi Daya

FACTS Devices
(Flexible AC Transmision System)
Load-Flow Control
Konsep FACTS diperkenalkan oleh :
Dr. Laszlo Gyugyi dari Westinghouse
Science and Technology Center

FACTS Devices
Sumber : Youtube

Jenis FACTS Devices
Static Synchronous Series
Compensator

Jenis FACTS Devices

Arc Furnace
Aplikasi FACTS

STATCOM
(STATic Synchcronous COMpensator)
Sumber : Youtube

Perbandingan FACTS Devices

Arc Furnace
Aplikasi SVC
• SVC dibutuhkan pada :
• Jaringan Transmisi Industri/pabrik yang
prosesnya menyebabkan fluktuasi
tegangan yang hebat
• Regulate Voltage
• Increase Power Transfer Capacity
• Increase AC Network Reliability
• Improve transien & stedy state
stability
• Decrease Power Oscillation
• Strike a balance of three-phase
voltage
• Compensate Reactive Power
• Suppress Flicker
• Support Renewable Energy

SVC for HVDC
Interconnection

TCR - SVC di CERN Synchrotron
(-20 to 150 MVAr)
Penubruk Hadron Raksasa (Inggris: Large Hadron
Collider atau LHC) adalah pemercepat partikel berenergi tinggi
terbesar di dunia, fasilitas percobaan paling kompleks yang pernah
dibangun, dan mesin tunggal terbesar di dunia.[1] LHC dibangun
oleh Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir (CERN) antara tahun
1998 sampai 2008 dengan kolaborasi dengan lebih dari 10.000
fisikawan dan insinyur dari 100 negara, serta ratusan universitas dan
laboratorium.[2] LHC terletak dalam sebuah terowongan dengan
panjang 27 kilometer (17 mi) sedalam 175 meter (574 ft)
dibawah perbatasan Prancis-Swiss dekat Jenewa, Swiss.

SVC untuk Railway Traction
Substation
• Khususnya untuk High Speed Train
• 1 set HST 6 gerbong ~ 5-6 MW
• 1 set HST 10 gerbong ~ 10 MW
• 1 set HST 16 gerbong ~ 25 MW
• Suplai listrik dari tegangan tinggi 3 fasa,
sementara catenary tegangan menengah 1 fasa

SVC pada Pabrik Baja
Sumber : Youtube

1. PT Krakatau Steel
2. PLN APP Probolinggo
di GI Jember
3. Pabrik Peleburan
Nikel di Morowali
4. PT Vale
(STATCOM)
SVC di Indonesia

SVC di GI Jember
(-25 to 50 MVAr)
TCR-SVC, dengan kombinasi Capacitor 50 MVAr fixed
dan Reactor 25 MVAr variable dengan pengendalian
thyristor. Tegangan SVC 7.5 kV, dinaikkan dengan
trafo ke 150 kV.
SVC di GI Jember difungsikan untuk menjaga
kestabilan tegangan transmisi Jawa ke Bali.
Filter harmonisa hanya orde 5 dengan
mengkombinasikan main Capacitor dan reactor untuk
filter
Courtesy : PT PLN

1994 2002 2004 2010 2015 6th YEAR
Diinstall
Stop beroperasi karena
adanya kerusakan sistem
control, namun capacitor
50 MVAr tetap bisa
dimasukkan ke grid secara
manual
Perbaikan sistem
kontrol :
• Penggantian open
loop controller
• Pengantian cooling
system
Maintenance sistem
control
Berhenti beroperasi,
karena kerusakan
pada capacitor dan
sistem kontrol
Sekilas Riwayat SVC di GI Jember

Konfigurasi SVC
Fasilitas yang
ditambahkan
belakangan, untuk
kemudahan operasi
dan monitoring
- 25 MVAr
reactor
+ 50 MVAr
capacitor

SVC SCADA System

Slope dapat diubah dari 0.00 % ke
10.01 % berdasarkan arus nominal SVC
(192,5 A).
Initial setting adalah 5 %.
Dapat diadjust dengan step 1 % dari
lokal panel
Karateristik V-I

KOMPONEN
PENYUSUN TCR-SVC

Konfigurasi SVC
• Control System :
• Open loop controller
• Closed loop controller
• Valve Base Electronics
(VBE)
• Plant protection
system

Konfigurasi SVC

Transformator berfungsi untuk
menyesuaikan tegangan system (150
kV) dengan tegangan SVC (7.5 kV).
Y -  winding untuk menghilangkan
harmonisa orde ke-3.
Transformator

Reactor
Penyerap daya reaktif
Kapasitas -25 MVAr, variable dengan mengatur arus
yang mengalir melalui Thyristor valve
Pengaturan besaran kompensasi daya reaktif dilakukan
melalui control thyristor
Fungsi Reactor

Capacitor bank
Pensuplai daya reaktif
Menyerap harmonisa daya yang dibangkitkan oleh
SVC, dirangkai dengan Reactor membentuk filter
harmonisa (LC filter)
Pada SVC di Jember, capacitor dalam satu bank fixed
+50 MVAr
Fungsi Capacitor bank

Sebagai komponen switching digunakan
thyristor
Pada sudut 0 – 180o el arus mengalir
melalui thyristor A dan Pada sudut 180
– 360o el melalui thyristor B.
SVC akan membangkitkan harmonisa
sesuai dengan sudut penyalaan thyristor
()
Thyristor Controlled Reactor
Thyristor dipasang antiparalel

Berfungsi sebagai AC switch dengan pengontrolan
sudut fasa
Current fed devices, diaktifkan berdasarkan arus
trigger
On-controllable, hanya bisa di-on-kan, thyristor
akan off bila sudah reverse biased secara natural
Saat off, akan terjadi lonjangan (spike) tegangan di
terminal thyristor. Oleh karena itu harus dipasang
Turn-off Snubber circuit (biasanya terdiri dari R & C)
Thyristor berkembang menjadi IGCT (Integrated
Gate Commutated Thyristor)
Thyristor Controlled Reactor

A History of The Power Semiconductor
Device
1902
Mercury Arc
1920
Thyratron
1956
SCR/Thyristor
1948
BJT
1959
MOSFET
1970
Power MOSFET
1976
GTO
1984
IGBT
1997
IGCT
2011
Wide Band Gap
(SiC/GaN)
Power Semiconductor
Devices berfungsi sebagai
SWICTH

Thyristor Family
1. AC Switch Thyristor (ACST)
2. Anode Gate Thyristor (AGT)
3. Asymmetrical SCR (ASCR)
4. Base Resistance Controlled Thyristor (BRT)
5. Emitter Turn Off Thyristor (ETO)
6. Gate Turn Off Thyristor (GTO):
a. Distributed Buffer
b. Modified Anode
7. Light Activated SCR (LASCR)
8. Light Triggered Thyristor (LTT)
9. MOSFET Controlled Thyristor (MCT)
10.MOS composite static induction thyristor (CSMT)
11.Programmable Unijunction Transistor (PUT)
12.Reverse Conducting Thyristor (RCT)
13.Triode for Alternating Current (TRIAC)
14.Integrated Gate-Commutated Thyristor (IGCT)
15.And others ===========

Light Triggered
Thyristor

Fitur :
Proteksi sinyal
Filter
Power Supply TE didapat dari ekstraksi
tegangan yang didapat dari CT yang
terpasang pada rangkaian thyristor valve
Mengubah sinyal control (optic) menjadi sinyal
electronics untuk mengaktifkan thyristor
Menguatkan sinyal control agar cukup untuk
mentrigger thyristor
Thyristor Electronics
Peralatan pada power system sangat
berbahaya apabila control systemnya
terganggu noise atau interferensi lainnya
Fiber Optic adalah media yang dapat
mentransmisikan sinyal relatif bebas dari
interferensi
Fungsi :

Spesifikasi Thyristor untuk SVC
Valve TCR
Nominal voltage (s) 7.5 kVrms
Nominal current 3244 Arms
Nominal power (3-phase) 73 MVAr
Quantity of valve tower units 1
Quantity of valve module 3
Thyristor levels per valve module 6
Type of thyristor BSt U68S346 S35 (5.2/5.5 kV)
Snubber resistor 44 Ω
Snubber capacitor 2.9 μF
Dimensions of valve tower/module
Height [mm] 2975/620
Width [mm] 1440/1030
Depth [mm] 1190/970
Weight [mm] 900/270
Cooling medium Desionized water
Conductivity 0.2 - 0.8 μS/cm
Max. permissible inlet temperature 50°C
Min. flow rate 162 l/min

Fitur :
Melindungi thyristor dari overvoltage
Monitor sinyal checkback
Interface antara closed loop control dengan
thyristor valve
Mengubah sinyal control digital (electronic)
menjadi sinyal optic
Valve Base Electronics
Fungsi :
Komposisi :
 thyristor triggering
 thyristor fault supervision
 light emitter cards
 light receiver cards
 fiber optic cables.
Thyristor
Triggering
Fault
Supervision
Thyristor Monitoring
Va
Ele

Rangkaian Control & Protection
memberikan sinyal digital ke VBE
VBE mengolah sinyal tsb menjadi sinyal
optic dan mengirimkannya ke TE dan
mengolah sinyal checkback dari TE
untuk monitoring
TE mengubah kembali sinyal optic
menjadi sinyal electric untuk trigger
thyristor
Aliran Sinyal dari C&P TE
Thyristor
Triggering
Fault
Supervision
Thyristor Monitoring
Printer
Control &
Protection
Valbe Base
Electronics
Thyristor
Electronics
Thyristor

Thyristor Stack
 Thyristor module :
 Terdapat 36 unit Thyristor, 12 untuk fasa R, S,
T. Masing-masing fasa terpasang 6 unit seri
arah positif dan 6 unit seri arah negative (anti
parallel connection)
 Thyristor electronics (gate driver) :
 36 unit untuk mentrigger masing-masing
thyristor
 Snubber circuit
 36 unit RC snubber (turn-off snubber)
 Fiber optic :
 Untuk menghubungkan sinyal control dari VBE ke TE
 Selang dan pipa cooling water untuk
pendingin Thyristor dan Resitor snubber

Open Loop Controller :
• berfungsi untuk start-up, shut-down, remote control dan
alarm management.
Main Controller :
• Interface unit
• Closed loop controller
• TCR Controller
• Special Control Protection
Primary and Auxiliary Plant Protection
• Digital Differential protection relay
• RMS overvoltage protection relay
• Digital overcurrent-time protection relay
• Filter overcurrent/overload protection relay
• Solid state restricted earth fault protection relay
• Solid state earth fault protection relay
• Capacitor unbalance relay
TCR
Controller
Valve Base
Electronics
Special Control
Protection
Plant Protection
Open Loop
Controller
Closed Loop
Controller
Inout
Interface
Bsvc
VHV
Isvc
VLV
ITCR
Rangkaian Control

Sistem Proteksi TCR
DC Supervision
ITCR DC
Interrupt
and
Protection
Logic
Over Voltage
HV
VHV
Under Voltage
LV
VLV
Under Voltage
HV
VHV
Negative Sequence
TCR
ITCR
SVC Trip
Degraded
Mode
Pulse
Blocking
TCR
Freeze BSVC
Bsvc = 0
Bsvc = 0

Thyristor Cooling System

Problem yang sering terjadi
Kegagalan cooling system (telah diatasi dengan
penggantian sistem pemurnian air untuk cooling
system thyristor)
Trip pada saat kompensasi sekitar 48 MVAr (mendekati
kapasitas maksimumnya)
Gangguan di jaringan yang menyebabkan kenaikan
negatif sequence

PENUTUP
• Kehandalan sistem tenaga listrik sangat penting, SVC adalah
perangkat yang dapat membantu meningkatkan kehandalan, baik
pada sistem transmisi maupun pada pabrik/industri
• Dengan semakin berkembangnya power semiconductor devices dan
teknologi power electronics, perangkat FACTS terus berkembang.
• Trend ke depan, perangkat berbasis power electronics akan semakin
banyak dibutuhkan dan diaplikasikan pada sistem transmisi dan
distribusi tenaga listrik.

TERIMA KASIH
Terima kasih kepada :
Eka Rakhman, Hartadhi, Tisha Aditya, Ronanda
yang telah membantu melengkapi bahan presentasi ini

Teknologi-SVC-dan-aplikasinya.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Teknologi-SVC-dan-aplikasinya.pdf

Similar to Teknologi-SVC-dan-aplikasinya.pdf (20)

Teknologi-SVC-dan-aplikasinya.pdf