Keadaan tunak (bahasa Inggris: steady state) adalah kondisi sewaktu sifat-sifat suatu sistem tak berubah dengan berjalannya waktu atau dengan kata lain, konstan. Ini berakibat untuk setiap properti p dari sistem, turunan parsial terhadap waktu adalah nol:

Pada kebanyakan sistem, keadaan tunak baru akan dicapai beberapa waktu setelah sistem dimulai atau diinisiasi. Kondisi awal ini sering disebut sebagai keadaan transien.Kesetimbangan dinamis adalah suatu kondisi khusus dari keadaan tunak yang terjadi sewaktu dua atau lebih proses terbalikkan (reversible process) terjadi pada laju yang sama. Tetapi, sistem dalam keadaan tunak tidak berarti harus berada dalam kesetimbangan dinamis, karena beberapa proses yang terlibat bukanlah proses yang terbalikkan. Misalnya, aliran fluida di dalam pipa atau aliran listrik dalam suatu jaringan merupakan suatu keadaan tunak karena adanya aliran fluida atau listrik yang konstan di dalamnya.

Apakah keadaan Stabil sama dengan keadaan Steady dalam sistem kontrol??????? 19 Nov Stabil dan Steady, dua kata yang sering disalahpahami oleh mahasiswa yang mempelajari sistem kontrol. Sebagian mereka meyakini bahwa kedua kata tersebut bermakna sama dan sebagian lainnya ragu dan tidak dapat memastikan apakah kedua istilah tersebut sama ataukah berbeda. Untuk membuktikan pernyataan saya di atas, cobalah pembaca sekalian menjawab pertanyaan saya berikut ini.Berikut ini terdapat enam gambar, a f, berupa respon transien sistem terhadap masukan tangga satuan (unit step). Pertanyaannya adalah tentukan setiap grafiknya apakah sistem pada setiap gambar stabil, steady atau kedua-keduanya. Jawablah semua gambar dari a f.

Transient Stability of an Electrical Power System

Kecenderungan sebuah sistem tenaga untuk mengembalikan daya yang sama atau lebih besar dari daya gangguan untuk mempertahankan kondisi seimbang dinamakan stabilitas. Jika daya yang dihasilkan untuk mempertahankan mesin dalam keadaan sinkron dengan yang lain cukup untuk mengatasi daya gangguan, sistem dikatakan stabil (sinkron).

Dalam keadaan operasi yang stabil dari suatu sistem tenaga listrik, terdapat keseimbangan antara daya input mekanis pada prime mover generator dengan daya output listrik (beban listrik) pada sistem. Dalam keadaan ini semua generator berputar pada kecepatan sinkron. Gangguan kecil atau besar pada sistem tenaga listrik akan berdampak pada operasi sinkron. Sebagai contoh, kenaikan atau penurunan tiba-tiba pada beban, atau akibat dari rugi pembangkitan, menjadi salah satu jenis gangguan yang berpengaruh sangat signifikan terhadap sistem. Jenis lain dari gangguan yang mungkin adalah terputusnya jaringan transmisi, beban lebih, atau hubung singkat. Dengan kontrol yang baik, diharapkan stabilitas sistem akan menuju ke keadaan mantap dalam waktu yang singkat setelah gangguan diatasi.

Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat diklasifikasikan menjadi 2 kategori, yaitu gangguan kecil dan gangguan besar. Gangguan kecil merupakan satu dari elemen sistem dinamis yang dapat dianalisis menggunakan persamaan linear. Gangguan kecil yang terjadi berupa perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan, dan bertingkat. Trip pada jaringan sistem tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil apabila pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada sistem itu tidak signifikan. Gangguan yang menghasilkan kejutan tiba-tiba pada tegangan bus adalah jenis gangguan besar yang harus segera dihilangkan. Apabila tidak dihilangkan secepatnya, maka gangguan tersebut akan mempengaruhi stabilitas sistem. Gangguan skala besar akan memberikan pengaruh yang signifikan terhadap aliran daya pada sistem, bahkan dapat memungkinkan terjadinya blackout.

Secara umum stabilitas pada suatu sistem tenaga diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu stabilitas steady state, stabilitas dinamis, dan stabilitas transien. Stabilitas steady state adalah kemampuan sistem tenaga listrik untuk mencapai kondisi stabil pada kondisi operasi baru yang sama atau identik dengan kondisi sebelum terjadi gangguan setelah sistem mengalami gangguan kecil. Secara konsep, stabilitas dinamis adalah sama dengan stabilitas steady state. Perbedaannya terletak pada pemodelan, dimana pada stabilitas dinamis, sistem eksitasi, turbin, dan generator dimodelkan dengan menyediakan variasi fluks pada air gap mesin, sementara pada stabilitas steady state generator direpresentasikan sebagai sumber tegangan konstan saja. Sedangkan stabilitas transien adalah kemampuan sistem tenaga untuk mencapai kondisi stabil pada kondisi operasi yang baru yang dapat diterima setelah sistem mengalami gangguan berskala besar dalam kurun waktu selama 1 swing pertama dengan asumsi AVR dan governor belum bekerja.

Studi kestabilan transien diperlukan untuk memastikan kemampuan sistem untuk bisa menahan kondisi transien setelah gangguan besar. Seringkali, studi tersebut dilakukan ketika terjadi pemasangan fasilitas transmisi maupun pembangkitan yang baru. Hal ini sangat membantu dalam hal menentukan sistem rele yang diperlukan, waktu kritis pemutusan breaker, level tegangan dan kemampuan transfer antara sistem [Saadat].

Selain jenis dan lokasi gangguan, yang tidak dapat dikontrol manusia, terdapat beberapa faktor lain yang dapat mempengaruhi stabilitas transien yang bisa dilakukan dalam rangka memperbaiki stabilitas transien pada suatu sistem tenaga. Secara umum kestabilan transien generator bergantung pada :- Pembebanan generator.- Output generator pada saat gangguan. Hal ini dipengaruhi oleh lokasi dan jenis gangguan.- Waktu pemutusan.- Reaktansi posfault sistem.- Reaktansi generator. Reaktansi generator yang kecil akan memperbesar daya puncak dan mengurangi sudut daya awal.- Inersia generator. Semakin besar, maka rating perubahan sudut akan semakin kecil. Hal ini akan mengurangi energi kinetik yang dihasilkan saat gangguan (area percepatan).- Tegangan internal generator. Dipengaruhi oleh eksitasi medan.- Tegangan infinite bus.

Secara umum terdapat beberapa metode yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kemampuan sistem tenaga untuk bertahan dari gangguan yang mempengaruhi stabilitas transien sistem yang bersangkutan. Adapun metode tersebut adalah sebagai berikut :Menaikkan Konstanta Inersia GeneratorMenaikkan konstanta inertia mesin akan mengurangi penambahan perubahan sudut dalam interval waktu tertentu, sehingga circuit breaker mempunyai waktu yang lebih lama untuk memutuskan rangkaian sebelum mesin melampaui sudut kritisnya.Semakin besar konstanta inersia mesin, maka semakin stabil suatu sistem. Tetapi dengan memperbesar konstanta inersia mesin, ukuran-ukuran mesin akan semakin besar pula, yang berarti memerlukan biaya yang besar sehingga tidak ekonomis dalam prakteknya.Menaikkan Tegangan GeneratorApabila pada kondisi sebelum terjadi gangguan generator sedang mensuplai daya tertentu dengan sudut O, dengan menaikkan nilai tegangan generator yang terhubung dengan sistem, maka akan memperbesar daya yang disalurkan genarator, yang berarti akan memperkecil sudut O. Dengan semakin kecilnya sudut O, apabila terjadi gangguan, generator dapat berayun lebih lama sebelum sudut kritis kestabilan tercapai.Dengan menaikkan nilai tegangan generator, berarti harus memperhitungkan isolasi untuk generator, yang berarti penambahan biaya untuk instalasi generator tersebut, sehingga cara ini relatif kurang ekonomis dalam prakteknya.Menggunakan Peralatan Pemutus Rangkaian Yang Cepat (High Speed Recloser)Semakin cepat gangguan yang terjadi pada sistem diisolir, maka stabilitas sistem semakin baik. Sesuai kriteria luas sama, sistem hanya akan stabil jika luasan daerah peredaman (A2) lebih besar atau sama dengan luas daerah percepatan (A1), dan yang menentukan besarnya masing-masing luasan ini adalah waktu pemutusan saluran yang mengalami gangguan. Semakin cepat waktu pemutusan, maka luasan daerah A1 akan semakin kecil, sehingga syarat suatu sistem untuk tetap stabil setelah mengalami gangguan akan terpenuhi.Menurunkan Reaktansi Seri SaluranDengan menurunkan reaktansi seri saluran, dapat memperbesar daya yang disalurkan oleh generator, sehingga dapat meningkatkan stabilitas transien sistem.Perbaikan stabilitas transien dengan menggunakan kompensasi seri, dalam hal ini kapasitor seri, sangat ekonomis untuk saluran yang memiliki panjang lebih dari 200 km. Jika saluran terkompensasi 50 %, maka akan mengurangi reaktansi saluran sebesar setengah kali dari harga asalnya, dan akan menghasilkan transfer daya dua kali lipat dengan selisih sudut tegangan yang sama. Atau dengan kata lain, saluran mampu menghasilkan transfer daya yang sama dengan selisih sudut tegangan yang lebih kecil, sehingga akan mengurangi resiko terjadinya ketidakstabilan pada sistem jika terjadi gangguan.- See more at: http://projects87.blogspot.com/2009/04/transient-stability-of-electrical-power.html#sthash.Cvy1xBmj.dpuf

Stabilitas Transien

5.1 Dasar Teoria. Definisi KestabilanKemampuan dari suatu sistem tenaga, yang terdapat dua atau lebih mesin sinkron di dalamnya, untuk mempertahankan pengoperasian setelah terjadi perubahan pada sistem dapat diukur dari tingkat kestabilannya. Permasalahan yang menarik dan sering dialami oleh sistem kelistrikan terutama di industri adalah saat sistem tenaga yang beroperasi pada keadaan mantap (steady) mengalami gangguan sehingga menyebabkan ketidaksinkronan sudut tegangan dari mesin sinkron.Jika terjadi ketidakseimbangan antara pembangkit dan beban, akan menghasilkan sebuah kondisi operasi yang mantap yang baru melalui pencocokan kembali sudut tegangan. Gangguan ini dapat berupa lepasnya sebuah generator, hubung singkat, lepasnya saluran atau kombinasi di atas. Dapat juga berupa beban kecil atau perubahan beban acak selama kondisi operasi normal. Usaha untuk mengembalikan kesinkronan kondisi operasi yang baru disebut periode transien. Sedangkan pada kondisi mantap kinerja tersebut disebut kinerja dinamis, yang berkaitan erat dengan definisi stabilitas sistem. Kriteria utama stabilitas adalah bagaimana mesin-mesin mempertahankan sinkronisasi pada akhir periode transien.Kestabilan itu sendiri didefinisikan berikut : jika respon osilasi suatu sistem tenaga selama periode transien yang mengikuti gangguan teredam menuju kondisi operasi yang mantap, maka sistem dikatakan stabil. Jika tidak berarti sistem tidak stabil.Definisi awal stabilitas membutuhkan bahwa osilasi sistem mampu teredam, dan berarti sistem itu sendiri mempunyai kekuatan dalam yang dapat mengurangi osilasi. Ini yang diinginkan pada semua sistem dan diperlukan bagi sistem tenaga.

b. Kestabilan Tenaga ListrikMasalah stabilitas adalah berkaitan dengan mesin sinkron sesudah terjadi gangguan. Jika gangguan tidak dialami oleh beberapa jaringan sistem tenaga, mesin akan kembali ke keadaan aslinya atau normal. Namun jika saat terjadi ketidakseimbangan antara suplai dan permintaan karena perubahan beban, pada pembangkitan atau pada jaringan, maka diperlukan operasi dengan keadaan baru. Oleh sebab itu pada kasus mesin sinkron, interkoneksi harus tetap dipertahankan kesinkronannya untuk menjaga sistem agar tetap stabil yaitu beroperasi secara paralel dan berjalan dengan kecepatan yang sama. Gangguan transien selalu mengikuti sebuah gangguan sistem yaitu osilasi pada kondisi normal, tetapi jika sistem stabil osilasi akan teredam. Osilasi mencerminkan adanya aliran daya pada suatu saluran transmisi. Jika pada suatu saluran interkoneksi pada dua grup mesin terjadi fluktuasi, mungkin peralatan proteksi akan bekerja dengan memutus kedua grup mesin tersebut. hal ini adalah merupakan peramasalahan stabillitas jaringan ikat (antar pembangkit).Berdasarkan sifat dan besarnya gangguannya, masalah stabilitas dalam sistem tenaga listrik dibedakan atas, stabilitas steady state, stabilitas transient, dan stabilitas dinamis. Stabilitas steady state adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi antara mesin-mesin dalam sistem setelah mengalami gangguan kecil. Stabiltas transient adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu swing (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur teganngan otomatis (AVR) dan governor belum bekerja. Stabilitas dinamik terjadi bila setelah swing pertama (periode stabilitas transient) sistem belum mampu mempertahankan sinkronisasi sampai sistem mencapai keadaan seimbang yang baru. Sangat sulit menyatakan bahwa suatu sistem tenaga selalu dalam keadaan stabil, kecuali kondisi dibawah stabilitasnya selalu dipantau secara teliti dan periodik. Hal tersebut berlaku sama pada sistem jaringan ikat, karena kita saat diperhatikan terhadap putusnya suatu saluran, fluktuasi tenaga dapat ditoleransi tergantung pada kondisi operasi awal sistem termasuk pembebanan saluran. Hal ini bisa menjadi sebuah permasalahan permasalahan untuk skala sistem yang besar. Pada kenyataannya gangguan dapat menyebabkan ketidakstabilan. Oleh karena itu, sistem harus didesain untuk dapat mempertahankan kestabilan tersebut.Stabilitas sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai kemampuan suatu sistem tenaga listrik atau bagian komponennya untuk mempertahankan sinkronisasi dan keseimbangan sistem tersebut.Dalam keadaan operasi yang stabil dari sistem tenaga listrik, terdapat keseimbangan antara daya input mekanis pada prime mover dengan daya output listrik (beban listrik) pada sistem. Dalam keadaan ini semua generator berputar pada kecepatan sinkron. Jika terjadi gangguan, maka sesaat akan terjadi perbedaan yang besar antara daya input mekanis dan daya output listrik dari generator. Kelebihan daya mekanis terhadap daya listrik mengakibatkan percepatan pada putaran rotor generator atau sebaliknya. Bila gangguan ini tidak dihilangkan dengan segera, maka percepatan atau perlambatan putaran rotor generator akan mengakibatkan hilangnya sinkronisasi dalam sistem.Dalam sistem kelistrikan, kestabilan sistem daya merupakan sifat yang memungkinkan mesin bergerak serempak dalam suatu sistem untuk memberikan reaksinya terhadap gangguan, serta kembali ke keadaan semula bila keadaan menjadi normal. Batas dari stabilitas sistem adalah daya maksimum yang dapat mengalir melalui suatu titik dalam sistem tanpa menyebabkan hilangnya stabilitas berdasarkan sifat dan besarnya gangguan.c. TransientPeriode transien mempunyai durasi waktu yang sangat singkat, yaitu berada pada skala milidetik yang terukur pada karakteristik magnitude arus maupun frekuensinya. Transien biasanya diakibatkan oleh petir, switching capasitor, atau juga diakibatkan oleh switching peralatan-peralatan listrik lainnya.Periode transien dibedakan menjadi dua kategori, yaitu impulsive transient dan oscillatory transient.1. Impulsive TransientPerubahan tiba-tiba dari tegangan, arus atau keduanya dalam keadaan steady state dengan polaritas positif atau negatif. Karakteristiknya ditentukan oleh rise time dan decay time. Penyebab utama dari impulsive transient umumnya adalah petir. Pada Gambar 2.6 berikut merupakan contoh bentuk gelombang impulsive transient yang diakibatkan oleh sambaran petir.2. Oscillatory TransientPerubahan tiba-tiba dari tegangan, arus atau keduanya dalam keadaan steady state dengan polaritas positif atau negatif. Karakteristiknya ditentukan oleh spectral content (predominate frequency), duration, and magnitude. Perubahan tiba-tiba dari tegangan, arus atau keduanya dalam keadaan steady state dengan polaritas positif atau negatif.