Sistem eksitasi pada suatu generator merupakan salah satu sistem yang paling krusial dalam suatu generator dan keseluruhan sistem tenaga listrik, dan sering disebut sebagai jantungnya generator. Hari ini kami akan memberikan penjelasan lengkap dan detail dari tiga aspek: prinsip, cara kerja, dan fungsi.
I. Prinsip Dasar
Konsep inti: Listrik menghasilkan magnet, dan magnet menghasilkan listrik.
2. Dasar pembangkitan listrik: Generator beroperasi berdasarkan hukum induksi elektromagnetik Faraday - penghantar tertutup yang bergerak melalui medan magnet dan memotong garis gaya magnet akan menghasilkan arus listrik.
3. Sumber medan magnet: Diperlukan medan magnet yang kuat. Medan magnet ini dihasilkan oleh belitan eksitasi (yaitu belitan rotor) yang membawa arus searah. Arus searah ini disebut sebagai arus eksitasi.
4. Kunci kendali: Dengan mengatur besarnya arus eksitasi, kekuatan medan magnet dapat dikontrol, sehingga menentukan tegangan keluaran generator dan besarnya daya reaktif yang dihasilkan.
Meningkatkan arus eksitasi → Memperkuat medan magnet → Meningkatkan potensial listrik di dalam generator → Cenderung menaikkan tegangan dan menghasilkan daya reaktif yang lebih induktif.
Mengurangi arus eksitasi → Melemahkan medan magnet → Menurunnya potensial listrik di dalam generator → Kecenderungan menurunkan tegangan, menghasilkan daya reaktif induktif yang lebih sedikit (bahkan menyerap daya reaktif).
Oleh karena itu, tugas mendasar dari sistem eksitasi adalah menyediakan arus eksitasi arus searah yang dapat dikontrol untuk rotor generator.
II. Metode Kerja (Komposisi Sistem dan Proses)
1. Sistem eksitasi modern sebagian besar mengadopsi sistem eksitasi mandiri statis. Diagram alir prinsip kerja ditampilkan sebagai berikut:
2. Komponen inti yang terlibat dalam proses di atas dan fungsinya adalah sebagai berikut:
1) Transformator Eksitasi: Menerima energi dari ujung mesin, berfungsi sebagai pengurang tegangan dan isolasi listrik, sehingga melindungi peralatan-tegangan rendah seperti jembatan penyearah.
2) Jembatan penyearah thyristor: Mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah yang dapat dikontrol. Dengan mengubah sudut pemicu, besarnya tegangan keluaran arus searah dapat diatur dengan lancar, sehingga secara tepat mengontrol arus eksitasi.
3) Pengatur Tegangan Otomatis (AVR): Otak dari sistem. Ini terus memonitor tegangan terminal generator dan membandingkannya dengan nilai yang ditetapkan. Setelah penyimpangan terdeteksi (seperti penurunan tegangan karena peningkatan beban), ia segera mengeluarkan instruksi untuk mengubah sudut pemicu thyristor, meningkatkan arus eksitasi, dan mengembalikan tegangan ke nilai yang ditetapkan. Ini adalah proses kontrol loop-tertutup berkecepatan tinggi dan berkelanjutan.
4) Penekan magnetisasi dan perangkat perlindungan tegangan lebih rotor: Penjaga sistem.
5) Penghapusan Magnetisasi: Jika terjadi kesalahan internal atau penghentian generator, medan magnet rotor harus dihilangkan dengan cepat dan aman. Hal ini dicapai dengan mentransfer energi magnet ke resistor eliminasi magnetisasi untuk disipasi, dan ini merupakan tindakan paling efektif untuk melindungi generator.
6) Perlindungan Tegangan Lebih: Mencegah kerusakan isolasi pada rangkaian rotor yang disebabkan oleh lonjakan sistem, operasi asinkron, dll., yang dapat menghasilkan tegangan tinggi.
Metode lainnya: Selain sistem eksitasi otomatis yang umum-, ada juga sistem eksitasi tradisional namun masih digunakan dari sistem eksitasi terpisah (yang didukung oleh mesin eksitasi independen) dan sistem eksitasi tanpa sikat (yang menggunakan dioda berputar untuk penyearah dan tidak memerlukan sikat karbon atau cincin slip).
AKU AKU AKU. Fungsi Utama
Sistem eksitasi lebih dari sekedar menyediakan arus searah. Ia juga melakukan fungsi penting lainnya:
1. Kontrol dan pengaturan tegangan
Ini adalah fungsi yang paling mendasar. Melalui pengaturan otomatis AVR, tegangan pada terminal generator dipertahankan pada tingkat pengenal, menjamin kualitas energi listrik dan tidak terpengaruh oleh perubahan beban.
2. Pengendalian dan distribusi daya reaktif
Saat beroperasi dalam mode koneksi jaringan, penyesuaian arus eksitasi dapat mengontrol daya reaktif yang dikirim atau diserap oleh generator ke jaringan.
Meningkatkan eksitasi: Mengeluarkan daya reaktif induktif ke jaringan untuk mendukung tegangan jaringan.
Demagnetisasi: Mengurangi keluaran daya reaktif, atau bahkan menyerap daya reaktif induktif dari jaringan (operasi asimetris) untuk mengurangi tegangan sistem yang terlalu tinggi.
Hal ini penting untuk menjaga stabilitas tegangan dan keseimbangan daya reaktif jaringan.
3. Meningkatkan stabilitas operasi paralel generator sinkron
Stabilitas statis: Sistem eksitasi yang kuat dan responsif (seperti menggunakan penstabil sistem tenaga PSS) dapat secara efektif menekan osilasi kecil dalam sistem dan meningkatkan batas daya saluran transmisi.
Stabilitas transien: Ketika terjadi gangguan serius seperti korsleting pada jaringan, tegangan turun tajam.
Sistem eksitasi akan melakukan eksitasi paksa, secara instan menaikkan tegangan eksitasi ke nilai maksimumnya, menyuntikkan daya reaktif dalam jumlah besar ke dalam sistem, membantu memulihkan tegangan jaringan dan menjaga generator agar tidak kehilangan sinkronisasi.
4. Fungsi Perlindungan
Melalui gangguan magnetisasi dan perlindungan tegangan lebih, keamanan badan rotor generator terjamin.
IV. Ringkasan
1. Prinsip: Mengontrol arus eksitasi untuk mengatur kekuatan medan magnet, dan pada akhirnya mengatur tegangan keluaran dan daya reaktif generator.
2. Mode kerja: Biasanya mengadopsi sistem-tereksitasi mandiri: ditenagai oleh transformator eksitasi, disearahkan oleh thyristor, dan dikontrol secara otomatis oleh AVR untuk mencapai regulasi yang tepat dan cepat.
3. Fungsi
1) Pengaturan tegangan: Menjaga stabilitas tegangan.
2) Pengaturan daya reaktif: Mengontrol aliran daya reaktif di jaringan listrik.
3) Pemeliharaan stabilitas: Meningkatkan stabilitas statis dan sementara sistem.
4) Perlindungan keselamatan: Kepunahan magnetisasi dan perlindungan tegangan lebih.
Dapat dikatakan bahwa tanpa sistem eksitasi-performa tinggi, generator sinkron modern yang besar tidak akan dapat tersambung secara andal dan stabil ke jaringan listrik, dan kita tidak akan dapat menikmati listrik-berkualitas tinggi dan sangat andal.