STATCOM (Static Synchronous Compensator)

Latar Belakang

Dalam penyaluran tenaga listrik dari pusat pembangkit sampai pada pusat beban

diperlukan jaringan mulai dari saluran transmisi sampai pada jaringan distribusi.

Transmisi adalah sub-sistem tenaga listrik yang berperan menyalurkan energi listrik dari

pusat pembangkit ke gardu induk. Pada sistem saluran transmisi ini suatu keandalan

perlu dijaga untuk menghindari terjadinya gangguan misalnya black out atau

pemadaman total. Adapun upaya untuk meningkatkan keandalan adalah dengan cara

meningkatkan sebuah kestabilan.

Kestabilan dalam sistem tenaga listrik adalah kemampuan sistem tenaga listrik

untuk kembali ke keaadaan semula setelah terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik

tersebut. Kestabilan merupakan salah satu tolak ukur keandalan suatu sistem tenaga

listrik. Semakin baik kestabilan suatu sistem tenaga listrik maka sistem tersebut semakin

handal. kestabilan itu sendiri dapat diperoleh dengan cara memasang sebuah stabilizer

seperti STATCOM (Static Synchronous Compensator) pada sistem saluran transmisi

tersebut.

STATCOM (Static Synchronous Compensator) merupakan shunt devices dari

FACTS (Flexible AC Transmission System) yang terdiri dari perangkat power

elektronik untuk mengatur aliran daya dan meningkatkan kestabilan transient sistem

daya. STATCOM mengatur regulasi tegangan terminal dengan cara membangkitkan

atau menyerap daya reaktif dari sistem. Jika tegangan sistem lebih rendah, STATCOM

membangkitkan daya reaktif (kapasitif). Jika tegangan sistem lebih tinggi, STATCOM

menyerap daya reaktif (induktif). Variasi daya reaktif diatur oleh VSC (Voltage Source

Converter) yang dihubungkan pada sisi sekunder transformator.

STATCOM (Static Synchronous Compensator)

STATCOM adalah alat untuk mengkompensasi daya reaktif yang dihubungkan

secara paralel dan memiliki kemampuan untuk membangkitkan dan atau menyerap daya

reaktif dan keluarannya dapat bervariasi untuk mengkontrol spesifikasi parameter dari

sistem daya listrik. STATCOM pada umumnya merupakan sebuah saklar solid-state

yang mempunyai kemampuan untuk membangkitkan atau menyerap daya nyata atau

1

reaktif. STATCOM terdiri dari beberapa bagian yaitu VSC (Voltage Source Converter),

menghasilkan tegangan ac tiga phase. Tegangan dc disediakan oleh kapasitor

penyimpan energi.

STATCOM dapat meningkatkan kemampuan sistem tenaga pada beberapa

bagian yaitu :

1. Kontrol tegangan dinamik pada sistem distribusi dan transmisi ;

2. Meredam osilasi daya pada sistem transmisi daya ;

3. Stabilitas transient ;

4. Kontrol kedip tegangan ;

Prinsip Kerja STATCOM

STATCOM mengontrol sumber daya reaktif. STATCOM dipasang dengan

maksud untuk membangkitkan dan menyerap daya reaktif yang artinya proses secara

elektronika dari gelombang arus dan tegangan pada VSC ( Voltage Source Converter ).

Diagram single line STATCOM ditunjukkan pada gambar 2.6 (a) dimana VSC

dihubungkan dengan bus utility. Pada gambar 2.6 (b) STATCOM diletakkan pada

pengatur sumber tegangan sebelum reaktansi.

Grafik perubahan daya reaktif diantara konverter dan sistem ac yang dapat

dikontrol dengan amplitudo yang bervariasi dari keluaran tegangan tiga phase, Es, pada

konverter, dapat dilihat pada gambar 2.6 (c). Jika amplitudo dari keluaran tegangan

bertambah diatas kemampuan tegangan bus, Et, kemudian aliran arus meneruskan

reaktansi dari konverter ke sistem ac dan konverter menghasilkan daya reaktif dan

kapasitif untuk sistem ac. Jika amplitudo dari keluaran tegangan berkurang dibawah

kemampuan tegangan bus, kemudian aliran arus dari sistem ac ke konverter dan

konverter menyerap daya reaktif dan induktif dari sistem ac. Jika tegangan keluaran

setara dengan sistem tegangan ac, perubahan daya reaktif menjadi nol, pada kasus ini

STATCOM dikatakan dalam bentuk floating.

2

Sumber : Mohan Mathur. Thyristor-Based FACTS Controllers For Electrical Transmission Systems (2002).

Gambar 2.6 Diagram prinsip kerja STATCOM: (a) rangkaian daya;(b) rangkaian ekuivalen; dan (c) perubahan daya.

3

Diagram Garis dari STATCOM dan Diagram Blok Sistem Kontrolnya

Gambar 2.7 Diagram Garis dari STATCOM dan Diagram Blok Sistem Kontrolnya

Sistem kontrol dari STATCOM terdiri sebuah Phase-Locked Loop (PLL) yang

disingkronkan dengan komponen urutan positif dari tegangan primer tiga fase V1.

Keluaran dari PLL (sudut=t) digunakan untuk menghitung komponen direct-axis dan

quadrature axis dari arus dan tegangan AC tiga fase (dilambangkan sebagai Vd, Vq tau

Id, Iq pada diagram). Sistem pengukuran mengukur komponen d dan q dari arus dan

tegangan urutan positif AC untuk dikontrol sebaik tegangan DC Vdc. Keluaran loop

regulasi terdiri dari regulator tegangan AC dan regulator tegangan DC. Keluaran dari

regulator tegangan AC adalah arus referensi Iqref untuk regulator arus (Iq = arus dalam

quadrature dengan tegangan yang mengontrol aliran daya reaktif). Keluaran dari

regulator tegangan DC adalah arus referensi Idref untuk regulator arus (Id = arus sefase

dengan tegangan yang mengontrol aliran daya aktif). Masukan loop regulasi arus terdiri

dari regulator arus.

Regulator arus mengontrol magnitude dan fase dari tegangan yang dibangkitkan oleh

PWM konverter (V2d V2q) dari arus referensi Idref dan Iqref yang dihasilkan oleh regulator

tegangan DC dan regulator tegangan AC (dalam model kontrol tegangan). Regulator

4

arus dinilai oleh regulator tipe feed forward yang memprediksi keluaran tegangan V2

(V2d V2q) dari pengukuran V1 (V1d

V1q) dan transformer leakage

reactance.

Karakteristik V- I

Karakteristik V – I dari

STATCOM ditunjukkan pada gambar

2.8. STATCOM dapat

mensuplai kedua kompensasi

induktif dan kapasitif dan dapat

mengkontrol secara sendiri keluaran arus lebih batas maksimum dari batas induktif dan

kapasitif yang diperbolehkan dari sejumlah sistem tegangan ac. Maka dari itu,

STATCOM dapat memenuhi daya reaktif dan kapasitifnya pada setiap sistem tegangan

meskipun rendah seperti 0.15 pu.

Sumber : Mohan Mathur. Thyristor-Based FACTS Controllers For Electrical Transmission Systems (2002).

Gambar 2.8 Karakteristik V – I dari STATCOM

Daya nyata dan rekatif berubah diantara STATCOM dan sistem ac yang mana

dapat dikontrol secara sendiri satu sama lain. Beberapa kombinasi dari pembangkitan

dan penyerapan daya nyata dengan membangkitkan dan menyerap var adalah dapat

5

diterima jika STATCOM dilengkapi dengan alat penyimpan energi dari kapasitas yang

sesuai, seperti ditunjukkan pada gambar 2.9.

Dengan kemampuan ini, merupakan strategi pengkontrolan yang efektif untuk modulasi

dari keluaran daya nyata dan reaktif dan dapat dimaksudkan untuk meningkatkan batas

stabilitas sistem dinamik dan transient.

Sumber : Mohan Mathur. Thyristor-Based FACTS Controllers For Electrical Transmission Systems (2002).

Gambar 2.9 Perubahan daya diantara STATCOM dan sistem ac.

6