20
Dielektrika, ISSN 2086-9487 Vol. 1. No. 1 : 20 - 24, Agustus 2010
ANALISA KEANDALAN KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK Reliability Analysis of Power System Distribution Parlindungan Doloksaribu
1
ABSTRAK Sistem ela!a"a" e"ergi listrik umum"!a ter#iri atas tiga sistem utama !aitu em$a"gkita", tra"smisi #a" #istri$usi. #ist ri$usi. Sistem #istri$usi #istri$us i a#ala% sistem sis tem !a"g ! a"g ali"g #ekat #e"ga" $e$a" &ko"sume"', ole% kare"a itu kea"#ala" sistem #istri$usi aka" $er#amak la"gsu"g ter%a#a keterse#iaa" sulai #a!a ke $e$a". (e"elitia" i"i $ertu)ua" u"tuk me"ga"alisis kea"#ala" suatu s!stem #istri$usi. me"*aku +reke"si ema#ama" er ta%u", lama ema#ama" rata-rata #a" keti#ak terse#iaa" sulai #a!a ta%u"a". (e"elitia" i"i me"simulasika" me"simulasika " suatu s!stem #istri$usi ra#ial !a"g ter#iri #ari satu sulai #a!a !aitu !ait u gri# !a"g ! a"g me"!ulai 11 titik $e$a". A"alisa ter%a#a kea"#ala" kea"#al a" sistem siste m #ilakuka" #e"ga" me"ggu"aka" rogram DSA e*%"i*al 200/. asil e"elitia" me"u")ukka" $a%a kea"#ala" sistem #istri$usi #ari sisi $e$a" $er$e#a$e#a. e$a" !a"g le$i% #ekat #e"ga" sulai #a!a *e"#eru"g me"galami ema#ama" !a"g le$i% se#ikit #i$a"#i"gka" $e$a" !a"g )au% #ari sulai #a!a. Kata kunci : ea"#ala", Sistem Distri$usi #a" DSA ABSTRACT A oer oer ele*tri* utilit! s!stem s!stem ge"erall! ge"erall! *o"sists o+ t%ree t%ree arts, %i*% are ge"eratio", ge"eratio", tra"smissio" a"# #istri$utio" s!stem. It is t%e #istri$utio" s!stem t%at is *lose to loa#. %e relia$ilit! o+ t%e #istri$utio" s!stem ill gi3e #ire*t ima*t to oer sul! a3aila$ilit!. a3aila$ilit!. %e resear*% aims to a"alie a #istri$utio" #istri$utio " s!stem to s!stem relia$ilit! ie +reke"si o+ a""ual outage, #uratio" o+ outage a"# u"a3aila$ilit!. %is resear*% simulate# a ra#ial #istri$utio" s!stem as %a3e a oer sul! gri# to sul! ele3e" loa#. S!stem relia$ilit! a"alie use DSA e*%"i*al 200/ so+tare. %e result o+ resear*% s%o t%at t%ere is #i++ere"t s!stem rea$ilit! i" ea*% loa#. %e loa# is *loser to gri# %a3e outage less t%a" loa# at +ar to gri#. Keywords: Keywords : 5relia$ilit!, Distri$utio" S!stem a"# DSA. PENDAHULUAN
Penyediaan energi listrik dilakukan oleh sua suatu sist sistem em ten tenaga aga lis listr triik yang yang melip liputi uti sistem pembangkitan pembangkitan,, sistem transmisi transmisi dan sistem distribusi. Untuk menjamin kontinuitas kontinuitas pela pelaya yana nan n energ nergii list listri rik k dipe diperl rluk ukan an suat suatu u tingkat keandalan yang tinggi pada ketiga unsu unsurr sist sistem em tena tenaga ga list listri rik k ters terseb ebut ut.. Dar Darii ketiga sistem ini, sistem yang paling dekat dengan beban atau pelanggan adalah sistem distribusi sehingga keandalan pada sistem ini akan langsung berdampak kepada beban atau pelanggan. Gangguan pada sistem pembangkit maupun sistem transmisi dapat mengakibatkan pemadaman pada pelanggan, akan tetapi pengaruhnya terhadap pelanggan lebih kecil dibandingkan gangguan pada sistem distribusi (arren, !""#$. %nalisa keandalan suatu sistem distribusi tenaga listrik dapat dilakukan dengan melihat &rek'ensi dan lama !
pemadaman yang dialami oleh setiap beban yang disuplai oleh sistem tersebut. on&igurasi sistem distribusi terdiri dari radial, loop, spindel dan jaring (grid$. %kan tetapi kon&igurasi yang biasa dipakai adalah kon&igurasi jenis jenis radial. ( )ellinton, )ellinton, !"*+$. euntungan dari kon&igurasi jenis ini adalah biaya inestasi relati& murah se serta pengoperasiannya lebih mudah. %kan tetapi kekurangannya adalah keandalannya relati& rendah karena hanya disuplai oleh satu suplai daya dan satu saluran utama ()alagurusamy,!"*+$. istem distribusi adalah sistem yang paling dekat deka t dengan beban atau pelanggan dalam sistem suplai energi listrik sehingga sistem ini mendapat perhatian lebih dibandingkan sistem pembangkitan dan transmisi terutama oleh pihak pelanggan. (Pttgen, 200/$, )eberapa bentuk rangkaian sistem dis-
urusan 1eknik 1eknik lektro, 3akultas 1eknik, 1eknik, Uniersitas 4endera'asih, ayapura
(arli"#u"ga" Doloksari$u.: A"alisa ea"#ala" Sistem Distri$usi e"aga istrik
tribusi adalah radial, loop maupun jaringan (grid$. %kan tetapi, secara umum bentuk rangkaian sistem distribusi adalah radial. elemahan dari sistem distribusi radial dibandingkan loop dan grid adalah bah'a beban yang disuplainya rentan terhadap pemadaman apabila terjadi gangguan (Gonen, !"*#$. 5al ini disebabkan oleh tidak adanya suplai pendukung yang bisa menggantikan apabila suplai utama terputus. edangkan keuntungannya adalah biaya inestasinya yang relati& lebih sedikit dibandingkan tipe yang lain. )entuk kon&igurasi sistem distribusi radial ditunjukkan pada Gambar !.
SAIFI =
SAII
2!
Total frekwensi pemadaman Total jumlah pelanggan yang dilayani
∑ λ N ∑ N i
i
....................................(!$
i
dengan8 λi adalah +ailure rate N i adalah jumlah pelanggan pada
titik beban i. )esarnya nilai %939 dapat digambarkan sebagD: 5;DU<=D 9D:>?U5 UD5 ;:;5P distribusi keseluruhan ditinjau dari sisi pelanggan. SAIDI (System Average nterru!tion Duration nde$ &% 9ndeks ini adalah meng-
gambarkan durasi atau lama pemadaman rata-rata yang dialami pelanggan. 9ndeks ini dirumuskan dengan8 SAIDI =
%9D9 @
Total durasi pemadaman Total jumlah pelanggan yang dilayani
∑U N ∑ N i
i
.......................................(2$
i
dengan8
U i adalah
durasi
pemadaman
tahunan untuk beban i AIDI (Costumer Average nterru!tion Duration nde$&% 9ndeks ini menggambar-kan Gambar.! istem Distribusi 1ipe 6adial
lama 'aktu (durasi$ rata-rata setiap pemadaman indeks ini dirumuskan dengan8
eandalan sistem distribusi dide&enisi4%9D9 @ Total durasi pemadaman kan dengan kemampuan komponen-komponen sistem distribusi untuk melakukan Total frekwensi pemadaman &ungsinya (menyalurkan energi listrik ke U i N i pelanggan$ dengan baik dalam kondisi 4%9D9@ .........................................(/$ maupun periode 'aktu yang telah ditentukan. λi N i (7ithulananthan, 200+$ )eberapa indeks keandalan yang 9ndeks ini juga sama dengan perbandingan umum digunakan dalam menentukan nilai antara %9D9 dengan %939, keandalan suatu sistem distribusi antara lain8 a. %939 SAIDI 4%9D9@ ....................................(+$ b. %9D9 SAIFI c. 4%9D9 A5;DU<=D <:>D:d.#B,$, GDD G:DPDUCD< ;5DD: 5;DU<=D 9D:>?U5 UD5 ;:;5P G:;U:?;: %%9 )esarnya nilai 4%9D9 ini dapat diC5;5>?U?D< G::<7D? e. %U9 GDU: ;:;: 5>anggan. gambarkan sebagai besar durasi pemadaman (r$ sistem distribusi keseluruhan ditinjau dari SAIFI (System Average nterru!tion "re#uency nde$% 9ndeks ini memberikan sisi pelanggan.
∑ ∑
in&ormasi tentang &rek'ensi rata-rata pemadaman per pelanggan. 9ndeks ini dirumuskan dengan8
ASAI (Average Service Availability nde$ &%
9ndeks ini
menggambarkan tingkat keter-
22
Dielektrika,1 &1' Agustus 2010
sediaan layanan (suplai daya$ yang diterima oleh pelanggan. 9ndeks ini dirumuskan dengan:
ASAI
Jumlah durasi ketersediaan sup lai daya ke pelanggan =
Jumlah durasi sup lai daya yang dibutuhkan pelanggan
ASAI =
∑ N i x 8760 − ∑U i N i ∑ N i x 8760
.......($
ASUI (Average Service 'navailability n de$&% 9ndeks ini menggambarkan ketidak-
tersediaan layanan (suplai daya$ yang diterima pelanggan. 9ndeks ini dirumuskan dengan8 ASUI =
ASUI =
Jlh durasi ketidakter sediaan sup lai daya ke p lg n Jlh durasi sup lai daya yg dibutuhkan p lg n
∑U N ∑ N x 8760 i
i
..............................(#$
i
9ndeks ini juga dapat dicari dengan rumus8 %U9 @ ! E %%9 *F#0 adalah total jumlah jam dalam satu tahun kalender.
(F$(2./"$
MET!DE PENELITIAN
7odel sistem distribusi dalam penelitian ini adalah sistem distribusi tipe radial seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Penelitian ini dimaksudkan untuk melakukan ealuasi keandalan sistem distribusi dengan menggunakan so+tare D% 1echnical 200. 1ahapan pelaksanaannya dapat diurutkan sebagai berikut8 !. 7embuat model sistem distribusi 2. 7emasukkan data-data keandalan komponen sistem distribusi tenaga listrik dan data-data beban /. 7enentukan indeks keandalan sistem distribusi dengan menggunakan program D% 1echnical 200 &itur Distri$utio" 5elia$ilit!.
+. 7elakukan analisa istem grid dalam pemodelan ini adalah menggunakan tegangan menengah 20 ; dengan kapasitas !20 7 sedangkan titik-titik beban disuplai oleh tegangan 220 ;.
Gambar 2. Diagram satu garis dari sistem
Data keandalan dari setiap komponen meliputi nilai +ailure rate akti& maupun pasi&, mai"te"a"*e rate, sit*%i"g time , lama perbaikan dan lama pera'atan rata-rata seperti ditunjukkan pada 1abel !. Data keandalan komponen yang digunakan dalam penelitian ini adalah data-data keandalan yang dipublikasikan oleh 9 (9nternational lectrical and lectronic ngineering$ tahun 200F.
2/
(arli"#u"ga" Doloksari$u.: A"alisa ea"#ala" Sistem Distri$usi e"aga istrik
1abel ! Data eandalan omponen istem
0
!
!
!
:ama pera' atan ratarata (jam$ !2
0.0!F
0.00F*
!
!
!+.*
!
4ircuit )reaker
0.00!"
0.000"
!
!
#
!
4)G!-2
4ircuit )reaker
0.0!F
0.00F*
!
!
!+.*
!
)U!-+
)us
0.0!02
0
0.
!
2F.2F
/.F//
)U!%-2%
)us
0.0!02
0
0.
!
2F.2F
/.F//
16!-!0
1ra&o
0.002
0
!
!
*2.F+
!#."0
16G
1ra&o
0.002
0
!
!
*2.F+
!#."0
3!-!!
3use
0.0*!*
0
0
!
+
0
3D!-/
3eeder
0.00
0
0.
!
!#.FF
!2.FF*
3D!%-2%
3eeder
0.002*
0
0.
!
*
#
DG
Po'er upply
0.+/+!
0
!
!
22./*
2.!*
Cama komponen
enis komponen
Grid
Po'er upply
4)0
4ircuit )reaker
4)!-!!
3ailure 6ate 3ailure 6ate 7aintenance akti& pasip rate (gangguan (gangguan (pera'atan tahun$ tahun$ tahun$ !,"#0
aktu s'itching (jam$
:ama perbaikan rata-rata (jam$
umber8 9 tandard 200F, (9 6ecommended Practice &or the Design o& 6eliable 9ndustrial and 4ommercial Po'er ystem$ 1abel 2. Data 1itik )eban Cama1itik )eban
apasitasPuncak(k$
:D! :D2 :D/ :D+ :D :D# :DF D* :D" :D!0 :D!! #?P5U (H#B *;5UI; J?:G5
!00 !00 !00 !00 !00 !00 !00 #00 #00 200 200
HASIL DAN PEMBAHASAN
9ndeks keandalan sistem secara keseluruhan dan indeks keandalan pada setiap beban yang diperoleh dari eksekusi
umlah pelanggan !00 !00 "0 "0 *0 F0 F0 /0 /0 0 0
program D% ditunjukkan pada 1abel / dan 1able + dan digambarkan secara gra&ik pada Gambar /.
2+
Dielektrika,1 &1' Agustus 2010
9ndeks keandalan sistem untuk setiap beban dapat dilihat dalam bentuk gra&ik seperti ditunjukkan pada Gambar /. Data pada 1abel / menunjukkan bah'a setiap beban rata-rata mengalami pemadaman sebanyak F."!# atau hampir * kali dalam setahun dengan durasi setiap pemadaman ratarata selama "./2+ jam. 5al itu berarti setiap beban rata-rata mengalami ketidak-tersediaan suplai daya selama F/.*0F# jam atau 0.* A selama satu tahun. Dari jumlah tersebut maka tingkat ketersediaan sistem menyuplai seluruh beban adalah sebesar "".* A. 1abel / 9ndeks keandalan sistem keseluruhan
KESIMPULAN
%939
%9D9
4%9D9
%%9
%U9
F."!#
F/.*0F
"./2+
0.""2
0.00*
1abel + 9ndeks keandalan sistem pada setiap beban Cama )eban :D! :D2 :D/ :D+ :D :D# :DF :D* :D" :D!0 :D!!
( n u ' a %& n a $ a d a $ " #
n u ' a %& $ a ) ( n a $ a d a $ " # % $ a )
Data pada 1abel + maupun gra&ik keandalan pada setiap beban menunjukkan bah'a &rek'ensi pemadaman cenderung meningkat ketika beban semakin jauh dari sumber grid. hal itu ditunjukkan oleh &rek'ensi pemadaman pada beban :D! dan :D2 yang merupakan beban yang paling dekat dengan sumber grid, mengalami pemadaman paling sedikit diantara semua beban. edangkan beban yang paling sering mengalami pemadaman adalah beban :D!0 dan :D!! yang merupakan beban yang paling jauh dari sumber grid.
3rek.pemada etidak terDurasi rataman(pemasediaan rata (jampedaman suplai daya madaman$ tahun$ (jamtahun$ #.#2# ".#F*/ #+./*## #.#2# ".#F*/ #+./*## F.#2# ".0*F! #".+0# F.#2# ".0*F! #".+0# F.#2# "./*F F2.""F *.#2# ".0/2 F*.!!! *.#2# ".0/2 F*.!!! *.#2# ".+/!+ *!.#0F+ *.#2# ".+/!+ *!.#0F+ ".#2# "./+#+ "0.2!F" ".#2# "./+#+ "0.2!F"
!00 *0
Dari hasil dan analisis hasil penelitian yang sudah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut8 !. 9ndeks keandalan sistem yang paling tinggi dialami oleh beban :D! dan :D2 yang lokasinya paling dekat dengan sumber grid 2. 9ndeks keandalan yang paling rendah dialami oleh beban :D!0 dan :D!! yang lokasinya paling jauh dari sumber grid 3. emakin jauh lokasi beban dari sumber suplai daya maka indeks keandalan sistem semakin rendah DAFTAR RU*UKAN
)alagurusamy, .,!"*+, K5>:D:>:= (<:<55U:<L, 1ata 7c Gra'-5ill, Ce' Delhi. )ellinton, 6 and %llan, 6.C., !"*+ K5>:D:>:= 3aluatio" o+ (oer S!stems L /:PD< )oston, 7ass. (H#B K *;5UI; J?:G5 5>:D:>:= 86U B;;5;;P5<69 H:;U:?:6< #=;5PL, D% an Diego 9, 200F, K,((( 536PP5
#0 +0 20 0 ! D :
2 D :
/ D :
+ D :
D :
# D :
F D :
* D :
" D :
0 ! D :
! ! D :
B"ban 3rek' ensi pemadaman (pemadamanGtahun$ Durasi rata-rata setiap pemadaman (jamGpemadaman$ etidak-tersediaan suplai daya (jamGtahun$
Gambar /. Gra&ik indeks keandalan pada setiap beban
Gonen, 1., !#, K(>53U:3 /6M5U H:;U:?:6< #=;5P (<:<55U:<L, 7c Gra'-5ill Pttgen,).5., 7acregor, 6.P and :ambert, $ N KH:;U:?5G #5PD<:c 5ype or 1he Da'n o& % Ce' raL, 9 Po'er N "erg! agai"e.
8DUU5< B KH:;U:?:6< 5>:D:>:=hat 9s 9t OL, ,((( FUD<; . ang, 3., 200F, KB N6PU55<;:5 BU6D3 +or ulk (oer S!stem 5elia$ilit! Assessme";, F5;:;L J56U:D ,<;:?5 29
1echnology.
(arli"#u"ga" Doloksari$u.: A"alisa ea"#ala" Sistem Distri$usi e"aga istrik
2
