Stabilitas Tegangan dalam Sistem Tenaga

Stabilitas tegangan dalam sistem tenaga didefinisikan sebagai kemampuan sistem tenaga untuk mempertahankan tegangan yang dapat diterima pada semua bus dalam sistem dalam kondisi normal dan setelah mengalami gangguan.

Pada kondisi operasi normal tegangan suatu sistem tenaga listrik stabil, tetapi ketika terjadi gangguan atau gangguan pada sistem, tegangan menjadi tidak stabil hal ini mengakibatkan penurunan tegangan yang progresif dan tidak terkendali. Stabilitas tegangan kadang-kadang juga disebut stabilitas beban.

Karena ketidakstabilan tegangan, sistem tenaga dapat mengalami penurunan tegangan, jika tegangan keseimbangan pasca-gangguan di dekat beban di bawah batas yang dapat diterima. Keruntuhan tegangan juga didefinisikan sebagai proses dimana ketidakstabilan tegangan memberikan keuntungan dari profil tegangan yang sangat rendah di bagian penting dari sistem. Keruntuhan tegangan dapat berupa pemadaman total atau sebagian. Istilah ketidakstabilan tegangan dan keruntuhan tegangan sering digunakan secara bergantian.

Stabilitas tegangan dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori. Ini adalah

1. Stabilitas Tegangan Gangguan Besar

2. Stabilitas Tegangan Gangguan Kecil

Hal ini berkaitan dengan stabilitas sistem untuk mengontrol tegangan setelah gangguan besar seperti gangguan sistem, kehilangan beban, atau kehilangan pembangkitan. Untuk penentuan bentuk stabilitas ini memerlukan pemeriksaan kinerja dinamis sistem selama periode yang cukup untuk menangkap perangkat seperti transformator pengubah tap di bawah beban, medan generator, dan pembatas arus. Studi tegangan gangguan yang besar dapat dipelajari dengan menggunakan simulasi domain waktu non-linier yang mencakup pemodelan yang tepat.

Keadaan operasi suatu sistem tenaga dikatakan memiliki gangguan kecil stabilitas tegangan jika sistem mengalami gangguan kecil, tegangan dekat beban tidak berubah atau tetap mendekati nilai sebelum gangguan. Konsep stabilitas gangguan kecil dikaitkan dengan keadaan tunak dan dianalisis menggunakan model sistem sinyal kecil.

Batas stabilitas tegangan dapat didefinisikan sebagai tahap pembatas dalam sistem tenaga di mana tidak ada jumlah injeksi daya reaktif yang akan menaikkan tegangan sistem ke keadaan nominalnya. Tegangan sistem hanya dapat diatur dengan injeksi daya reaktif sampai stabilitas tegangan sistem dipertahankan.

Transfer daya melalui saluran lossless diberikan oleh:

di mana

P = daya yang ditransfer per fasa

Vs = tegangan fasa ujung-pengirim

Vr = tegangan fasa ujung penerima

X = reaktansi transfer per fasa

δ = sudut fasa antara Vs dan Vr.

Dengan asumsi pembangkit listrik konstan,

Untuk transfer daya maksimum:

δ = 90º, sehingga sebagai δ→∞

Persamaan di atas memberikan lokasi titik kritis pada kurva δ versus Vs. Diasumsikan bahwa tegangan ujung penerima adalah konstan.

Hasil serupa dapat diperoleh dengan asumsi tegangan ujung pengiriman konstan dan menganalisis sistem yang diambil Vr sebagai parameter variabel. Dalam hal ini, persamaan yang dihasilkan adalah

Ekspresi daya reaktif pada bus penerima dapat ditulis sebagai:

Karena itu,

Dengan mensubstitusi nilai ds/dVr dari persamaan, kita mendapatkan

atau

Pada kestabilan sudut daya keadaan tunak, δ = 90º sehingga sebagai δ→∞

Persamaan di atas menunjukkan batas stabilitas tegangan kondisi tunak. Hal ini menunjukkan bahwa, pada batas kestabilan kondisi tunak, daya reaktif menjadi tak terhingga. Ini berarti dQ/dVr menjadi nol.

Oleh karena itu batas stabilitas sudut rotor dalam kondisi tunak bertepatan dengan batas stabilitas tegangan kondisi tunak. Stabilitas tegangan pada kondisi tunak juga dipengaruhi oleh beban.