FACTS sebagai Teknologi Transmisi Listrik Masa Depan
PENDAHULUAN
Energi Pengoperasian sistim jaringan transmisi daya listrik kini telah memasuki era baru. Dalam tahapan baru ini, transmisi daya listrik tidak hanya akan menjadi lebih terjamin dan lebih terkendali dalam pengaturannya, tetapi juga akan menjadi jauh lebih efisien dalam pemanfaatannya. Peningkatan pesat ke arah pemanfaatan sistim jaringan transmisi listrik secara optimal ini dimungkinkan dengan keberadaan dan semakin dewasanya aplikasi teknologi dibidang elektronika daya pada khususnya dan teknologi semikonduktor pada umumnya.
Teknologi kendali terbaru untuk transmisi daya listrik ini populer dengan sebutan FACTS singkatan dari Flexible AC Transmission System dan pertama kali dikembangkan oleh Electric Power Research Institute (EPRI) di Palo Alto negara bagian California di Amerika Serikat. Pada awal pengembangannya, teknologi FACTS ditujukan untuk menjawab permasalahan dalam peningkatan kapasitas pengaliran daya listrik pada sistim jaringan transmisi dan juga untuk menyediakan peralatan kendali daya listrik yang terpercaya pada jalur transmisi yang diinginkan.
LATAR BELAKANG
Pengendalian sistim daya listrik bolak balik (AC) telah dikenal sebagai hal yang kompleks. Ini disebabkan oleh perubahan secara terus menerus antara medan magnit dan medan listrik. Bergeraknya arus listrik pada satu transmisi tidak hanya dipengaruhi oleh keberadaan tahanan tetapi juga dari induktansi dan kapasitansi di sepanjang transmisi tersebut. Kombinasi dari ketiga hal inilah yang dikenal dengan istilah impedansi. Selain daripada itu, pada jaringan transmisi listrik AC, daya listrik mengalir dari ujung transmisi dengan voltase fasa leading ke ujung yang lain yang bervoltase fasa tertinggal (lagging). Besarnya daya listrik yang mengalir pada suatu transmisi akan bertambah dengan semakin besarnya perbedaan sudut fasa antara kedua voltase tersebut. Konsekuensinya, penambahan aliran daya listrik suatu transmisi dengan demikian dapat dilakukan dengan tiga cara: menaikan voltase, menambah selisih sudut antara dua ujung transmisi atau dengan pengurangan impedansi dari transmisi. Teknologi FACTS inilah yang kemudian dikembangkan dengan salah satu tujuan untuk menyediakan peralatan yang fleksible dalam pengaturan atau pengendalian ketiga parameter aliran daya listrik tersebut. Dengan pengaturan dan pengendalian yang fleksibel ini maka harapan untuk memaksimalkan kapasitas transmisi pada tingkat batas panas (thermal rating) akan terwujud. Untuk menyadari pentingnya batas panas ini, sebagai contoh di Amerika Serikat, untuk transmisi daya listrik pada jaringan transmisi 500kV biasanya diberi batas beban (loading limit) sekitar 1000-2000MW untuk pengoperasian yang aman, walaupun batas panas (thermal rating) dari jaringan transmisi itu sendiri bisa mencapai 3000MW. Selain daripada itu, ada dua hal lain yang juga merupakan permasalahan pada sistim jaringan transmisi listrik bolak balik (AC). Yang pertama adalah keberadaan daya reaktif (reactive power) yang membawa dampak negatif terhadap sistim jaringan transmisi daya listrik. Sebagai contoh, daya reaktif ini dapat mengakibatkan kelebihan beban dan voltage sags pada sistim transmisi. Dengan latar belakang ini pula, maka beberapa alat FACTS dirancang untuk menjawab persoalan daya reaktif ini. Permasalahan transmisi listrik AC berikutnya adalah berhubungan dengan keberadaan sistim listrik AC yang sensitif terhadap hal hal yang dapat mengganggu kestabilan sistim. Sebagai contoh adalah dengan terjadinya subsynchronous resonance (SSR). Pada SSR arus listrik AC yang mengalir pada transmisi mengandung komponen frekuensi rendah yang telah terbukti dapat mengakibatkan kerusakan pada generator misalnya. Ini juga yang menjadi satu alasan dikembangkannya beberapa peralatan FACTS yang dapat difungsikan sebagai pereda (damper) dari komponen frekuensi rendah ini.
FACTS sebagai istilah baru
Pada dasarnya, FACTS adalah kumpulan peralatan yang dibuat dari komponen elektronik solid state untuk pengaturan atau pengendalian transmisi daya listrik secara fleksible. FACTS dalam pengembangannya sangat erat sekali hubungannya dengan pengkajian aplikasi Thyristor untuk elektronika daya. Dengan pemanfaatan peralatan kendali elektronika daya tersebut, maka FACTS akan sangat diminati karena menyediakan banyak kelebihan dibandingkan dengan peralatan kendali mekanik. Keuntungan alat kendali elektronik seperti misalnya waktu reaksi yang berkecepatan tinggi dibandingkan dengan waktu reaksi dari peralatan kendali mekanik. Sebagai gambaran, FACTS dapat mengubah arah atau jalur daya listrik dalam waktu kurang dari satu cycle. Dengan kecepatan reaksi yang tinggi ini berarti FACTS dapat juga menyediakan fungsi lainnya yang tidak mungkin didapatkan pada alat kendali mekanik, seperti misalnya fungsi untuk mengatasi gangguan peralihan (transient disturbance) pada jaringan transmisi.
FACTS dapat memanfaatkan jaringan transmisi daya listrik secara fleksibel pada tingkat yang dekat dengan batas panas (thermal limit) transmisi secara aman dengan menghindari kemungkinan terjadinya kelebihan beban (overloading). Hal ini sangat penting karena akan menambah kapasitas penyediaan daya listrik pada jaringan transmisi yang sama. Dengan demikian, FACTS akan menghemat banyak biaya untuk penambahan penyediaan daya listrik karena menghindari pembangunan jaringan transmisi baru. Keuntungan ekonomi lain dari pengoperasikan jaringan transmisi pada batas panas ini adalah dengan dapat diturunkannya generation reserve margin yang biasanya disediakan untuk keperluan cadangan (backup). Dengan peralatan FACTS, generation reserve margin dapat dikurangi dari 18% menjadi kurang dari 15%. Selisih dari penurunan tersebut tentunya berarti peningkatan efisiensi penggunaan daya listrik yang disediakan oleh generator dan secara bersamaan akan berarti pula penambahan penyediaan kebutuhan daya listrik.
Kesimpulan
Fleksibel adalah merupakan keuntungan utama yang menjadikan FACTS sebagai teknologi baru yang sangat menarik untuk kendali aliran daya listrik pada sistim transmisi. Namun perlu diingat, bahwa yang membuat FACTS menjadi teknologi aliran daya listrik masa depan adalah karena kemampuannya untuk memberikan kemudahan dan kelebihan yang tidak didapatkan dari peralatan aliran daya listrik mekanik. Kemudahan dan kelebihan yang dimaksud mencakup hal peningkatan kualitas dan kapasitas jaringan transmisi listrik baik itu dari segi pemeliharaan maupun pengoperasian. Dengan FACTS, jaringan transmisi listrik akan lebih terjamin
kestabilannya, lebih aman dari gangguan, dan yang paling penting adalah lebih meningkatnya tingkat efisiensi dari pemakaian jaringan transmisi yang tentunya memberi keuntungan ekonomi karena meningkatnya kapasitas aliran daya listrik tanpa membuat jaringan transmisi baru. Keuntungan ekonomi yang lain juga didapatkan karena FACTS adalah peralatan yang berbasis elektronik sehingga selain reaksinya cepat, juga akan lebih terpercaya dan tahan lama dibandingkan dengan peralatan yang berbasis mekanik.
Hambatan yang dihadapi dalam pengembangan peralatan FACTS berhubungan dengan penggunaan thyristor jenis GTO yang mana harganya masih lebih mahal dari thyristor jenis biasa. Penelitian dan pengembangan ke arah pembuatan jenis thyristor yang lebih unggul dan murah dari GTO telah berjalan dan menghasilkan jenis thyristor baru yang diberi nama MOS Controlled Thyristor (MCT). Walaupun belum ada peralatan FACTS yang menggunakan MCT, namun sudah dapat diperkirakan bahwa peralatan FACTS generasi berikutnya kemungkinan besar akan mengganti fungsi GTO dengan MCT tersebut.
Daftar Pustaka
1. N.G.Hingorani, High Power Elelctronics, Scientific American, Novembar 1993.
2. R. Nelson, Transmission Power Flow Control, IEEE Transactions on Power Delivery, April 1994.
Energi Pengoperasian sistim jaringan transmisi daya listrik kini telah memasuki era baru. Dalam tahapan baru ini, transmisi daya listrik tidak hanya akan menjadi lebih terjamin dan lebih terkendali dalam pengaturannya, tetapi juga akan menjadi jauh lebih efisien dalam pemanfaatannya. Peningkatan pesat ke arah pemanfaatan sistim jaringan transmisi listrik secara optimal ini dimungkinkan dengan keberadaan dan semakin dewasanya aplikasi teknologi dibidang elektronika daya pada khususnya dan teknologi semikonduktor pada umumnya.
Teknologi kendali terbaru untuk transmisi daya listrik ini populer dengan sebutan FACTS singkatan dari Flexible AC Transmission System dan pertama kali dikembangkan oleh Electric Power Research Institute (EPRI) di Palo Alto negara bagian California di Amerika Serikat. Pada awal pengembangannya, teknologi FACTS ditujukan untuk menjawab permasalahan dalam peningkatan kapasitas pengaliran daya listrik pada sistim jaringan transmisi dan juga untuk menyediakan peralatan kendali daya listrik yang terpercaya pada jalur transmisi yang diinginkan. LATAR BELAKANG
Pengendalian sistim daya listrik bolak balik (AC) telah dikenal sebagai hal yang kompleks. Ini disebabkan oleh perubahan secara terus menerus antara medan magnit dan medan listrik. Bergeraknya arus listrik pada satu transmisi tidak hanya dipengaruhi oleh keberadaan tahanan tetapi juga dari induktansi dan kapasitansi di sepanjang transmisi tersebut. Kombinasi dari ketiga hal inilah yang dikenal dengan istilah impedansi. Selain daripada itu, pada jaringan transmisi listrik AC, daya listrik mengalir dari ujung transmisi dengan voltase fasa leading ke ujung yang lain yang bervoltase fasa tertinggal (lagging). Besarnya daya listrik yang mengalir pada suatu transmisi akan bertambah dengan semakin besarnya perbedaan sudut fasa antara kedua voltase tersebut. Konsekuensinya, penambahan aliran daya listrik suatu transmisi dengan demikian dapat dilakukan dengan tiga cara: menaikan voltase, menambah selisih sudut antara dua ujung transmisi atau dengan pengurangan impedansi dari transmisi. Teknologi FACTS inilah yang kemudian dikembangkan dengan salah satu tujuan untuk menyediakan peralatan yang fleksible dalam pengaturan atau pengendalian ketiga parameter aliran daya listrik tersebut. Dengan pengaturan dan pengendalian yang fleksibel ini maka harapan untuk memaksimalkan kapasitas transmisi pada tingkat batas panas (thermal rating) akan terwujud. Untuk menyadari pentingnya batas panas ini, sebagai contoh di Amerika Serikat, untuk transmisi daya listrik pada jaringan transmisi 500kV biasanya diberi batas beban (loading limit) sekitar 1000-2000MW untuk pengoperasian yang aman, walaupun batas panas (thermal rating) dari jaringan transmisi itu sendiri bisa mencapai 3000MW. Selain daripada itu, ada dua hal lain yang juga merupakan permasalahan pada sistim jaringan transmisi listrik bolak balik (AC). Yang pertama adalah keberadaan daya reaktif (reactive power) yang membawa dampak negatif terhadap sistim jaringan transmisi daya listrik. Sebagai contoh, daya reaktif ini dapat mengakibatkan kelebihan beban dan voltage sags pada sistim transmisi. Dengan latar belakang ini pula, maka beberapa alat FACTS dirancang untuk menjawab persoalan daya reaktif ini. Permasalahan transmisi listrik AC berikutnya adalah berhubungan dengan keberadaan sistim listrik AC yang sensitif terhadap hal hal yang dapat mengganggu kestabilan sistim. Sebagai contoh adalah dengan terjadinya subsynchronous resonance (SSR). Pada SSR arus listrik AC yang mengalir pada transmisi mengandung komponen frekuensi rendah yang telah terbukti dapat mengakibatkan kerusakan pada generator misalnya. Ini juga yang menjadi satu alasan dikembangkannya beberapa peralatan FACTS yang dapat difungsikan sebagai pereda (damper) dari komponen frekuensi rendah ini.
FACTS sebagai istilah baru
Pada dasarnya, FACTS adalah kumpulan peralatan yang dibuat dari komponen elektronik solid state untuk pengaturan atau pengendalian transmisi daya listrik secara fleksible. FACTS dalam pengembangannya sangat erat sekali hubungannya dengan pengkajian aplikasi Thyristor untuk elektronika daya. Dengan pemanfaatan peralatan kendali elektronika daya tersebut, maka FACTS akan sangat diminati karena menyediakan banyak kelebihan dibandingkan dengan peralatan kendali mekanik. Keuntungan alat kendali elektronik seperti misalnya waktu reaksi yang berkecepatan tinggi dibandingkan dengan waktu reaksi dari peralatan kendali mekanik. Sebagai gambaran, FACTS dapat mengubah arah atau jalur daya listrik dalam waktu kurang dari satu cycle. Dengan kecepatan reaksi yang tinggi ini berarti FACTS dapat juga menyediakan fungsi lainnya yang tidak mungkin didapatkan pada alat kendali mekanik, seperti misalnya fungsi untuk mengatasi gangguan peralihan (transient disturbance) pada jaringan transmisi.
FACTS dapat memanfaatkan jaringan transmisi daya listrik secara fleksibel pada tingkat yang dekat dengan batas panas (thermal limit) transmisi secara aman dengan menghindari kemungkinan terjadinya kelebihan beban (overloading). Hal ini sangat penting karena akan menambah kapasitas penyediaan daya listrik pada jaringan transmisi yang sama. Dengan demikian, FACTS akan menghemat banyak biaya untuk penambahan penyediaan daya listrik karena menghindari pembangunan jaringan transmisi baru. Keuntungan ekonomi lain dari pengoperasikan jaringan transmisi pada batas panas ini adalah dengan dapat diturunkannya generation reserve margin yang biasanya disediakan untuk keperluan cadangan (backup). Dengan peralatan FACTS, generation reserve margin dapat dikurangi dari 18% menjadi kurang dari 15%. Selisih dari penurunan tersebut tentunya berarti peningkatan efisiensi penggunaan daya listrik yang disediakan oleh generator dan secara bersamaan akan berarti pula penambahan penyediaan kebutuhan daya listrik.
Kesimpulan
Fleksibel adalah merupakan keuntungan utama yang menjadikan FACTS sebagai teknologi baru yang sangat menarik untuk kendali aliran daya listrik pada sistim transmisi. Namun perlu diingat, bahwa yang membuat FACTS menjadi teknologi aliran daya listrik masa depan adalah karena kemampuannya untuk memberikan kemudahan dan kelebihan yang tidak didapatkan dari peralatan aliran daya listrik mekanik. Kemudahan dan kelebihan yang dimaksud mencakup hal peningkatan kualitas dan kapasitas jaringan transmisi listrik baik itu dari segi pemeliharaan maupun pengoperasian. Dengan FACTS, jaringan transmisi listrik akan lebih terjamin
kestabilannya, lebih aman dari gangguan, dan yang paling penting adalah lebih meningkatnya tingkat efisiensi dari pemakaian jaringan transmisi yang tentunya memberi keuntungan ekonomi karena meningkatnya kapasitas aliran daya listrik tanpa membuat jaringan transmisi baru. Keuntungan ekonomi yang lain juga didapatkan karena FACTS adalah peralatan yang berbasis elektronik sehingga selain reaksinya cepat, juga akan lebih terpercaya dan tahan lama dibandingkan dengan peralatan yang berbasis mekanik.
Hambatan yang dihadapi dalam pengembangan peralatan FACTS berhubungan dengan penggunaan thyristor jenis GTO yang mana harganya masih lebih mahal dari thyristor jenis biasa. Penelitian dan pengembangan ke arah pembuatan jenis thyristor yang lebih unggul dan murah dari GTO telah berjalan dan menghasilkan jenis thyristor baru yang diberi nama MOS Controlled Thyristor (MCT). Walaupun belum ada peralatan FACTS yang menggunakan MCT, namun sudah dapat diperkirakan bahwa peralatan FACTS generasi berikutnya kemungkinan besar akan mengganti fungsi GTO dengan MCT tersebut.
Daftar Pustaka
1. N.G.Hingorani, High Power Elelctronics, Scientific American, Novembar 1993.
2. R. Nelson, Transmission Power Flow Control, IEEE Transactions on Power Delivery, April 1994.
.jpg)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar