Memahami Kestabilan Voltan dalam Sistem Kuasa: Gangguan Besar vs. Kecil dan Had Kestabilan

Definisi Kestabilan Voltan

Kestabilan voltan dalam sistem kuasa didefinisikan sebagai kemampuan untuk memelihara voltan yang dapat diterima di semua bus baik dalam keadaan operasi normal maupun setelah mengalami gangguan. Dalam operasi normal, voltan sistem tetap stabil; namun, ketika terjadi kesalahan atau gangguan, ketidakstabilan voltan mungkin muncul, menyebabkan penurunan voltan yang progresif dan tidak terkendali. Kestabilan voltan kadang-kadang disebut sebagai "kestabilan beban."

Ketidakstabilan voltan dapat memicu runtuhnya voltan jika voltan ekuilibrium pasca-gangguan dekat beban jatuh di bawah batas yang dapat diterima. Runtuhnya voltan adalah proses di mana ketidakstabilan voltan menghasilkan profil voltan yang sangat rendah di seluruh bagian kritis sistem, yang mungkin menyebabkan padam total atau sebagian. Perlu dicatat bahwa istilah "ketidakstabilan voltan" dan "runtuhnya voltan" sering digunakan secara bergantian.

Klasifikasi Kestabilan Voltan

Kestabilan voltan dikategorikan menjadi dua jenis utama:

• Kestabilan Voltan Gangguan Besar：Ini merujuk pada kemampuan sistem untuk mempertahankan kontrol voltan setelah terjadi gangguan signifikan, seperti kesalahan sistem, hilangnya beban tiba-tiba, atau hilangnya pembangkitan. Menilai bentuk stabilitas ini memerlukan analisis kinerja dinamis sistem dalam rentang waktu yang cukup lama untuk memperhitungkan perilaku perangkat seperti transformator tap-changing saat beban, kontrol medan generator, dan pembatas arus. Kestabilan voltan gangguan besar biasanya diteliti menggunakan simulasi domain waktu non-linear dengan pemodelan sistem yang akurat.

• Kestabilan Voltan Gangguan Kecil：Suatu keadaan operasi sistem kuasa menunjukkan kestabilan voltan gangguan kecil jika, setelah gangguan minor, voltan dekat beban tetap tidak berubah atau tetap dekat dengan nilai pra-gangguannya. Konsep ini erat kaitannya dengan kondisi steady-state dan dapat dianalisis menggunakan model sistem sinyal kecil.

Had Kestabilan Voltan

Had kestabilan voltan adalah ambang kritis dalam sistem kuasa di mana tidak ada jumlah penyuntikan daya reaktif pun dapat mengembalikan voltan ke tingkat nominalnya. Hingga batas ini, voltan sistem dapat disesuaikan melalui penyuntikan daya reaktif sambil mempertahankan stabilitas.Transfer daya melalui garis tanpa kerugian diberikan oleh:

• di mana P = daya yang dipindahkan per fasa

• Vs = voltan fasa pengirim

• Vr = voltan fasa penerima

• X = reaktansi transfer per fasa

• δ = sudut fase antara Vs dan Vr.

Karena Garis tanpa kerugian

Dengan asumsi pembangkitan daya konstan,

Untuk transfer daya maksimum: δ = 90º, sehingga ketika δ→∞

Persamaan di atas menentukan posisi titik kritis pada kurva δ versus Vs, dengan asumsi bahwa voltan ujung penerima tetap konstan.Hasil yang serupa dapat diperoleh dengan mengasumsikan voltan ujung pengirim tetap konstan dan menganggap Vr sebagai parameter variabel saat menganalisis sistem. Dalam skenario ini, persamaan yang dihasilkan adalah

Ekspresi daya reaktif di bus penerima dapat ditulis sebagai

Persamaan di atas mewakili had kestabilan voltan steady-state. Ini menunjukkan bahwa, pada had kestabilan steady-state, daya reaktif mendekati tak terhingga. Ini berarti bahwa turunan dQ/dVr menjadi nol. Dengan demikian, had kestabilan sudut rotor dalam kondisi steady-state bertepatan dengan had kestabilan voltan steady-state. Selain itu, kestabilan voltan steady-state juga dipengaruhi oleh beban.