MAKALAH KEANDALAN PEMBANGKIT
OLEH : KELOMPOK I
M Rizki Ramadhan (14019451010) I Putu Yasa Darmadi (14019451007) Anton Nius Pratama Adi Putra (1419451002)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Kebutuhan
energi
primer
Indonesia
meningkat
seiring
dengan pertumbuhan jumlah penduduk dan ekonomi.Hal ini menyebabkan pening katan pada kebutuhan energi primer dan listrik. Dalam penyaluran energi listrik dari ke konsumen tentunya berisi komponen komponen ketenaga listrikan, salah satu komponenya adalah sistem pembangkitan. Sistem pembangkitan harus memenuhi kriteria handal agar dapat secara optimal menyalurkan tenaga listrik. Sistem pembangkitan dikatakan handal apabila dapat memenuhi parameter parameter keandalan itu sendiri dan dapat secara kontinu mensuplai daya listrik dengan minimya gangguan yang terjadi. Gangguan yang terjadi pada unit-unit pembangkitan akan mengakibatkan kerugian baik dari segi materi maupun menurunkan kepercayaan konsumen terhadap produsen dalam hal ini penyedia daya listrik. Sistem keandalan tenaga listrik merupakan probabilitas suatu peralatan atau komponen listik untuk mampu melalakukan operasi pada periode waktu tertentu dan dalam kodisi operasi tertentu pula, sehingga dapat melayani kebutuhan tenaga listrik bagi konsumen. Guna mencapai keandalan tenaga listrik yang maksimal memerlukan adanya evaluasi dan pengembangan pembangkit. Keandalan pada system pembangkit disebut keandalan pembangkit. Pengembangan pembangkit yang lambat menyebabkan pemadaman atau pemutusan dlam penyediaan tenaga listrik bagi konsumen sebagai akibat terjadinya beban yang lebih besar daripada kapasitas pembangkit. Pertambahan beban yang tidak diimbangi dengan penambahan daya pada pusat pembangkit, mengakibatkan keandalan pembangkit berkurang dan nilai energi tak terpenuhi pada bebab akan menigkat.
1.2 Rumusan Masalah Sesuai dengan latar belakang diatas, sehingga kami merumuskan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Apa yang dimaksud dengan keandalan pembangkit ? 2. Bagaimana menentukan tingkat keandalan pada pembangkit ? 1.3
Tujuan Makalah keandalan system pembangkit ini memiliki tujuan dan manfaat
antara lain adalah : 1. Mengetahui yang dimaksud dengan keandalan pembangkit. 2. Mengetahui tingkat keandalan pada suatu pembangkit. 1.4
Batasan Masalah Mengacu pada uraian diatas penulis menguraikan keandalan system
pembangkit dengan batasan sebagai berikut : 1. Menjelaskan yang dimaksud dengan keandalan pembangkit. 2. Menjelaskan tingkat keandalan system pembangkit beserta contoh perhitungannya. 1.5
Manfaat Adapun manfaat dari makalah ini adalah semogah penulis dan pembaca
bisa mengerti/memahami apa yang dimaksud dengan keandalan pembangkit dan cara meningkatkan keandalan pada suatu pembangkit.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Sistem Pembangkit Tenaga listrik Pembangkit Tenaga Listrik adalah salah satu bagian dari sistem tenaga
listrik, pada Pembangkit Tenaga Listrik terdapat peralatan elektrikal, mekanikal, dan bangunan kerja. Terdapat juga komponen-komponen utama pembangkitan yaitu generator, turbin yang berfungsi untuk mengkonversi energi (potensi) mekanik menjadi energi (potensi) listrik.
Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik (Sumber. Akhmad Insya Ansori , 2013)
Pada gambar diatas diilustrasikan bahwa listrik yang dihasilkan dari pusat pembangkitan yang menggunakan energi potensi mekanik (air, uap, panas bumi, nuklir, dll) untuk menggerakkan turbin yang porosnya dikopel/digandeng dengan generator. dari generator yang berputar menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan disalurkan ke gardu induk melalui jaringan transmisi, kemudian langsung di distribusikan ke konsumen melalui jaringan distribusi.
2.11 a.
Bagian-bagian Pembangkit Tenaga Listrik Penggerak utama (prime mover) Mesin diesel
b. c. d.
2.1.2
Turbin (air, gas, uap) Beserta komponen dan perlengkapan lainnya (kondenser, boiler, dll) Komponen listrik Generator dan perlengkapannya Transformator Peralatan proteksi Saluran kabel, busbar, dll Komponen sipil Bendungan, pipa pesat, prasarana dan sarana penunjang (untuk PLTA) Prasarana dan sarana sipil (pondasi peralatan, jalan, cable dutch, dll) Gedung kontrol komponen mekanis Peralatan bantu, peralatan pendingin, peralatan proteksi, dll Gangguan sistem pembangkit Dalam pengoperasian sistem pembangkitan yang berlangsung kontiniu
pasti akan ada gangguan pada sistem tersebut baik yang berasal dari dalam maupun luar pembangkit tersebut, berikut adalah gangguan gangguan pada sistem pembangkitan 1. Gangguan Beban Lebih Beban lebih mungkin tidak tepat disebut sebagai gangguan. Namun karena beban lebih adalah suatu keadaan abnormal yang apabila dibiarkan terus berlangsung dapat membahayakan peralatan, jadi harus diamankan, maka beban lebih harus ikut ditinjau. Beban lebih dapat terjadi pada trafo atau pada saluran karena beban yang dipasoknya terus meningkat, atau karena adanya maneuver atau perubahan aliran beban di jaringan setelah adanya gangguan. Beban lebih dapat mengakibatkan pemanasan yang berlebihan yang selanjutnya panas yang berlebihan itu dapat mempercepat proses penuaan atau memperpendek umur peralatan listrik. 2. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit) Gangguan hubung singkat dapat terjadi antara fasa (3 fasa atau 2 fasa) atau antara 1 fasa ke tanah, dan dapat bersifat temporair (non persistant) atau permanent (persistant). Gangguan yang permanent misalnya hubung singkat yang terjadi pada kabel, belitan trafo atau belitan generator karena tembusnya (break
downnya) isolasi padat. Gangguan temporair misalnya akibat flashover karena sambaran petir, pohon, atau tertiup angin. Gangguan hubung singkat dapat merusak peralatan secara termis dan mekanis. Kerusakan termis tergantung besar dan lama arus gangguan, sedangkan kerusakan mekanis terjadi akibat gaya tarik-menarik atau tolak-menolak. 3. Gangguan Tegangan Lebih Tegangan lebih dapat dibedakan sebagai berikut :
Tegangan lebih dengan power frequency
Tegangan lebih transient Tegangan lebih transient dapat dibedakan :
Surja Petir (Lightning surge)
Surja Hubung (Switching surge) Timbulnya tegangan lebih dengan power frequency, dapat terjadi karena :
Kehilangan beban atau penurunan beban di jaringan akibat switching, karena gangguan atau karena maneuver.
Gangguan pada AVR (Automatic Voltage Regulator) pada generator atau pada on load tap changer dari trafo.
Over speed pada generator karena kehilangan beban. 4. Gangguan Kurangnya Daya Kekurangan daya dapat terjadi karena tripnya unit pembangkit (akibat
gangguan di prime movernya atau di generator) atau gangguan hubung singkat di jaringan yang menyebabkan kerjanya relay dan circuit breakernya yang berakibat terlepasnya suatu pusat pembangkit dari sistem. Jika kemampuan atau tingkat pembebanan pusat atau unit pembangkit yang hilang atau terlepas tersebut melampaui spinning reverse system, maka pusat-pusat pembangkit yang masih ada akan mengalami pembebanan yang berkelebihan sehingga frequency akan merosot terus, yang bila tidak diamankan akan mengakibatkan tripnya unit pembangkit lain (cascading) yang selanjutnya dapat berakibat runtuhnya (collapse) sistem (pemadaman total).
5. Gangguan Ketidakstabilan (Instability) Gangguan
hubung
singkat
atau
kehilangan
pembangkit
dapat
menimbulkan ayunan daya (power swing) atau yang lebih hebat dapat menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron (out of synchronism). Power swing dapat menyebabkan relay pengaman salah kerja yang selanjutnya menyebabkan gangguan yang lebih luas. Lepas sinkron dapat mengakibatkan berkurangnya pembangkit karena tripnya unit pembangkit tersebut atau terpisahnya sistem, yang selanjutnya dapat menyebabkan gangguan yang lebih luas bahkan runtuh (collapse). 2.1.4
Upaya Mengatasi Gangguan Dalam sistem tenaga listrik, upaya untuk mengatasi gangguan dapat
dilakukan dengan cara : 1. Mengurangi Terjadinya Gangguan Gangguan tidak dapat dicegah sama sekali, tapi dapat dikurangi kemungkinan terjadinya sebagai berikut :
Peralatan yang dapat diandalkan adalah peralatan yang minimum memenuhi persyaratan standart yang dibuktikan dengan type test, dan yang telah terbukti keandalannya dari pengalaman. Penggunaan peralatan di bawah mutu standart akan merupakan sumber gangguan.
Penentuan spesifikasi yang tepat dan design yang baik sehingga semua peralatan tahan terhadap kondisi kerja normal maupun dalam keadaan gangguan, baik secara elektris, thermis maupun mekanis.
Pemasangan yang benar sesuai dengan design, spesifikasi dan petunjuk dari pabrik.
Penggunaan kawat tanah pada SUTT/SUTET dengan tahanan pentanahan kaki tiang yang rendah. Untuk pemeriksaan dan pemeliharaan, maka konduktor pentanahannya harus dapat dilepas dari kaki tiangnya.
Penebangan atau pemangkasan pohon-pohon yang berdekatan dengan kawat fasa SUTM dan SUTT harus dilakukan secara periodik. Dalam hal ini yang
perlu diperhatikan tidak hanya jaraknya dalam keadaan tidak ada angin, melainkan juga dalam keadaan pohon-pohon tersebut ketika ditiup angin.
Penggunaan kawat atau kabel udara berisolasi untuk SUTM harus dipilih dan digunakan secara selektif.
Operasi dan pemeliharaan yang baik.
Menghilangkan atau mengurangi penyebab gangguan atau kerusakan melalui penyelidikan. 2. Mengurangi Akibat Gangguan Menghilangkan gangguan sama sekali dalam suatu sistem tenaga listrik
merupakan usaha yang tidak mungkin dapat dilakukan. Oleh karena itu maka usaha yang dapat dilakukan adalah mengurangi akibat kerusakan yang ditimbulkannya. Usaha-usaha yang dapat dilakukan adalah :
Mengurangi besarnya arus gangguan. Untuk mengurangi arus gangguan dapat dilakukan dengan cara : menghindari konsentrasi pembangkitan (mengurangi short circuit level) menggunakan reaktor dan menggunakan tahanan untuk pentanahan netralnya.
Penggunaan lighting arrester dan penentuan tingkat dasar isolasi (BIL) dengan koordinasi isolasi yang tepat.
Melepaskan bagian sistem yang terganggu dengan menggunakan circuit breaker dan relay pengaman.
Mengurangi akibat pelepasan bagian sistem yang terganggu dengan cara :
1.
Penggunaan jenis relay yang tepat dan penyetelan relay yang selektif agar bagian yang terlepas sekecil mungkin.
2.
Penggunaan saluran double.
3.
Penggunaan automatic reclosing.
4.
Penggunaan sectionalizer pada JTM.
5.
Penggunaan spindle pada JTM atau setidak-tidaknya ada titik pertemuan antar saluran sehingga ketika ada kerusakan atau pemeliharaan tersedia alternative supply untuk maneuver.
6.
Penggunaan peralatan cadangan.
Penggunaan pola load shedding dan sistem splitting untuk mengurangi akibat kehilangan pembangkit.
Penggunaan relay dan circuit breaker yang cepat dan AVR dengan response yang cepat pula untuk menghindari atau mengurangi kemungkinan gangguan instability (lepas sinkron).
2.2
Keandalan Sistem Pembangkit Keandalan sistem energi listrik didefinisikan sebagai kemampuan
menyeluruh dari sistem untuk mencukupi permintaan beban pelanggan secara ekonomis dan dapat dipercaya yang dapat disederhakan dengan, membaginya menjadi dua aspek dasar, yaitu ketersediaan sistem dan keamanan sistem. Ketersediaan berhubungan dengan ketersediaan fasilitas-fasilitas yang cukup di dalam sistem untuk mencukupi permintaan beban pelanggan dan keamanan berhubungan dengan tanggapan sistem terhadap gangguan yang terjadi, termasuk kondisi-kondisi yang menyebabkan gangguan-gangguan lokal dan gangguan gangguan yang meluas serta hilangnya pembangkitan dan transmisi. Ada empat faktor yang berhubungan dengan keandalan, yaitu : 1.
Probabilitas (probability) Probabilitas (probability) adalah suatu ukuran yang dapat dinyatakan secara angka dengan nilai antara 0 dan 1 atau antara 0 dan 100%.
2.
Bekerja sesuai dengan fungsinya unjuk kerja Faktor yang menandakan perlunya diadakan kriteria kriteria tertentu untuk menyatakan peralatan atau sistem beroperasi secara memuaskan.
3.
Periode waktu Faktor yang menyatakan ukuran dari periode waktu yang
digunakan
dalam pengukuran probabilitas. 4.
Kondisi Operasi Faktor ini menyatakan pada kondisi operasi yang mendapatkan angka keandalan.
dilakukan untuk
Suatu unit pembangkit dapat keluar dari sistem operasi tenaga listrik, sehingga tidak dapat membangkitkan energi listrik untuk mensuplai daya listrik. Dalam keadaan ini, unit pembangkit mengalami outage. Outage (pelepasan) adalah keadaan dimana suatu komponen tidak dapat bekerja sesuai fungsinya. Sistem mempunyai dua tipe outage yaitu : 1.
Pelepasan paksaan (Forced Outage) Pelepasan paksaan (Forced Outage) adalah pelepasan yang terjadi akibat dari keadaan darurat yang langsung berhubungan dengan komponen, sehingga perlu dikeluarkan atau dilepas dengan segera, baik secara manual oleh operator maupun secara otomatis.
2.
Pelepasan Berjadwal (Schedule Outage) Pelepasan Berjadwal (Schedule Outage) adalah pelepasan yang diakibatkan salah satu komponen dikeluarkan (out of service) pada waktu yang telah direncanakan untuk keperluan pemeliharaan atau perbaikan. 2.3 Status unit pembangkitan Adalah status operasi suatu unit pembangkit dalam pengoperasian suatu
sistem pembangkit. Ada 11 status unit pembangkitan yaitu : 1.
Durasi Siap ( Available Hours, AH ),adalah jumlah durasi suatu unit dalam keadaan siap dioperasikan dalam periode operasinya.
2.
Durasi Operasi (Service Hours, SH), adalah jumlah durasi unit pembangkit beroperasi yang tersambung ke jaringan transmisi, baik pada kondisi normal maupun kondisi pengurangan kapasitas unit (derating).
3.
Durasi Periode Operasi ( Periode Hours, PH), adalah jumlah durasi total dari semua status operasi unit.
4.
Total Durasi Operasi ( Total Operating Hours, TOH), adalah jumlah durasi dimana unit siap beroperasi dengan kapasitas pembangkitannya secara penuh.
5.
Durasi keluar paksa sebagian (Forced Partial Outage Hours, FPOH), adalah jumlah durasi pelepasan yang disebabkan oleh kegagalan (gangguan) peralatan atau kondisi keluar paksa yang mengharuskan pembebanan pada unit pembangkit diturunkan.
6.
Durasi keluar terencana sebagian (Schedule Partial Outage Hours,SPOH), adalah jumlah durasi pelepasan yang disebabkan oleh kegagalan peralatan atau kondisi yang terencana yang mengharuskan pembebanan pada unit pembangkit diturunkan.
7.
Jumlah durasi keluar ekonomis (Total economy Outage Hours,TEOH), adalah jumlah durasi suatu unit dikeluarkan dari operasi karena alasan ekonomis pengunaan pembangkit.
8.
Durasi keluar paksa (Forced Outage Hours, FOH), adalah jumlah durasi suatu unit yang mengalami gangguan paksa. Gangguan paksa adalah pelepasan yang
disebabkan oleh gangguan peralatan yang mengharuskan untuk segera
dilepaskan dari sistem. 9.
Durasi keluar karena pemeliharaan (Maintenance Outage Hours, MOH), adalah jumlah durasi pelepasan unit dari sistem untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan.
10.
Durasi keluar yang terencana (Planned Outage Hours, POH), adalah jumlah durasi pelepasan unit dari sistem untuk pemeriksaan atau turun mesin sebagian besar peralatan utama.
11.
Daya Mampu Netto (DMN), adalah kapasitas maksimum unit pembangkit yang beroperasi terus menerus dalam keadaan stabil dan aman BAB III PEMBAHASAN 3.1
Indeks Keandalan Sistem Pembangkit Dalam kaitan keandalam sistem dibutuhkan suatu ukuran untuk
mengetahui tingkat keandalan dalam dari suatu sistem yaitu dengan mengetahui indeks keandalan. Indeks keandalan itu sendiri adalah ukuran tingkat keandalan dari suatu sistem pembangkit. Di mana makin kecil indeks keandalan maka makin baik tingkat keandalannya. Sedang metoda yang biasa digunakan untuk menentukan indeks itu adalah dengan metoda LOLP (loss of load probability) atau sering dinyatakan sebagai LOLE (loss of load expectation).
Probabilitas kehilangan beban (Loss of Load Probability) adalah metode yang dipergunakan untuk mengukur tingkat keandalan dari suatu sistem pembangkit dengan mempertimbangkan kemungkinan terjadinya peristiwa sistem pembangkit tidak dapat mensuplai beban secara penuh. Nilai probabilitas kehilangan beban dinyatakan dalam besaran hari pertahun, yang berarti sejumlah hari dalam satu tahun kemungkinan terjadinya daya tidak tersedia (capacity outage) lebih besar dari kapasitas cadangan (reserved capacity). Jadi nilai tersebut merupakan resiko tahunan yang dihadapi oleh sistem pembangkit dalam melayani kebutuhan beban.
Gambar 3.1 .menggambarkan secara kualitatif besarnya LOLP dalam hari per tahun pada kurva lama beban (Sumber. Anonim , 2013)
Besarnya nilai LOLP pada suatu sistem secara kualitatif pembangkitan dapat dicari dengan cara : LOLP = P x T Dimana ; P = menggambarkan probabilitas sistem dapat menyediakan daya T = menggambarkan lamanya garis tersedianya daya Penentuan
besarnya
nilai
LOLP
dari
suatu
sistem
harus
mempertimbangkan besarnya peran penyediaan tenaga listrik pada sistem tersebut atau dengan kata lain berapa besar kerugian yang dialami pemakai energi listrik
(konsumen) apabila terjadi interupsi atau gangguan penyediaan pasokan energi listrik. Loss of Load Expectation (LOLE) adalah jumlah hari dalam sebuah periode dimana beban puncak harian melebihi kapasitas pembangkitan yang tersedia. LOLE ini dihitung dengan menurunkannya dari beban puncak harian dihubungkan dengan tabel COP.
Ci = kapasitas tersedia pada hari ke -i Li = ramalan beban puncak pada hari ke -i Pi(Ci-Li) = probabilitas hilangnya beban pada hari ke -i
3.2
Sistem Pembangkit Pada sistem tenaga listrik, sistem pembangkitan bertugas menyediakan
daya agar beban sistem dapat tercukupi. Untuk memenuhi kebutuhan beban energi listrik dalam kapasitas besar adalah dengan menggunakan teknologi kelistrikan konvensional yang dibagi menjadi 2 golongan, yaitu: 1.
Sistem pembangkit thermis Termasuk pembangkit thermis antara lain : PLTU, PLTD, PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTN.
2.
Sistem pembangkit hidro Termasuk pembangkit hidro adalah PLTA.
3.2.1
Faktor-faktor dalam Pembangkitan
1.
Faktor Beban Faktor beban adalah perbandingan antara besarnya beban rata-rata untuk selang waktu tertentu terhadap beban puncak tertinggi dalam selang waktu yang sama. Sedangkan beban rata-rata untuk suatu selang waktu tertentu adalah jumlah produksi kWh dalam selang waktu tersebut dibagi dengan jumlah jam dari selang waktu tersebut. Beban rata−rata Faktor beban = Beban Puncak
2.
Faktor Kapasitas Faktor kapasitas sebuah unit pembangkit menggambarkan seberapa besar sebuah unit pembangkit itu dimanfaatkan. Faktor kapasitas tahunan (8760 jam) didefinisikan sebagai: Produksi Energi ( MWh ) dalam satutahun CF = Daya Mampu ( MW ) x 8760 jam
3.
Faktor Penggunaan Faktor penggunaan adalah perbandingan antara besarnya beban puncak terhadap daya yang terpasang dalam sistem. Faktor penggunaan menggambarkan besar kemampuan yang terpasang (daya terpasang) dalam instalasi yang dimanfaatkan dari segi penggunaan. Bila faktor penggunaan telah mencapai nilai yang tinggi (100%) maka perlu pengembangan pembangkit agar tidak mengalami beban lebih (over loaded). Beban Puncak Faktor Penggunaan = Beban Terpasang
4.
Forced Outage Rate (FOR) FOR adalah sebuah faktor yang menggambarkan sering-tidaknya suatu unit pembangkit mengalami gangguan. Didefinisikan sebagai: Jumlah jamunit terganggu FOR = jumlah jam unit beroperasi+ jumlahjam unit terganggu
FOR tahunan untuk PLTA berkisar 0,01 dan FOR tahunan untuk 5.
pembangkit thermis berkisar 0,1 - 0,5. Faktor Pelayanan Faktor pelayanan adalah perbandingan
antara
lamanya
waktu
pengoperasian (t OP) selama satu tahun (8760 jam). t op SF = 8760 Semakin tinggi faktor pelayanan (100%), maka semakin baik keandalan unit pembangkit. Dalam praktek, faktor pelayanan tidak dapat mencapai 100%, sebab selama 8760 jam (1 tahun) terdapat waktu keluar untuk perawatan (Maintenance Outage hours) unit pembangkit. Ini berarti waktu
pengoperasian unit pembangkit tidak mencapai 8760 jam ( kurang dari 6.
8760 jam atau lebih kecil dari 100%). Faktor Keluar Gangguan Perawatan (Maintenance Outage Factor,MOF) Faktor Gangguan Keluar Perawatan adalah perbandingan antara lamanya waktu perawatan (tmn) selama satu tahun (8760 jam). t mn MOF = 8760 Semakin rendah faktor gangguan keluar perawatan (Maintenance Outage
7.
Factor,MOF) ( 0 %), maka semakin baik keandalan unit pembangkit. Model Probabilitas Unit Pembangkit Berdasarkan faktor kapasitasnya unit pembangkit dapat digolongkan
menjadi tiga unit golongan yaitu : a. Unit pemikul beban dasar (Base Load). b. Unit pemikul beban menengah(Medium Load). c. Unit pemikul beban puncak(Peak Load). Unit pemikul beban dasar dioperasikan dengan faktor kapasitas tinggi (75% s/d 100%). Unit pembangkit beban dasar yaitu PLTU, PLTGU, PLTN dan PLTA. Unit pemikul beban menengah dioperasikan dengan faktor kapasitas antara (20% sampai 75%). Unit pemikul beban menengah anatara lain PLTA dan PLTU. Unit pemikul beban puncak hanya dioperasikan selama permintaan beban puncak, dioperasikan dengan faktor kapasitas antara (0% sampai 20%. Yang termasuk dalam unit pemikul beban puncak adalah PLTG, PLTD, dan PLTA. 3.3
Metode MenentukanTingkat keandalan Sistem Pembangkit
3.3.1
Indeks Loss of Load Probability (LOLP) Kehilangan beban (loss of load) adalah suatu kondisi dengan kapasitas
daya yang tersedia lebih kecil dari beban sistem sehingga ada pelepasan sebagian beban. Probabilitas kehilangan beban (Loss of Load Probability) menyatakan besarnya nilai kemungkinan terjadinya kehilangan beban karena kapasitas daya tersedia sama atau lebih kecil dari beban sistem, yang dinyatakan dalam hari per tahun. Yang dimaksud kapasitas daya tersedia adalah kapasitas daya terpasang dikurangi kapasitas gangguan.
Gambar 3.2. Kurva Lama Beban dan kapasitas tersedia dalam sistem (Sumber. Anonim , 2013)
Makin kecil nilai LOLP, makin baik keandalan sistem. Standar PLN mengenai LOLP adalah maksimal 3 hari per tahun untuk sistem tenaga listrik Jawa Bali dan 5 hari per tahun untuk sistem di luar Jawa. Untuk keperluan perencanaan, PLN menggunakan angka angka sebagai berikut :
Tabel 3.1. Data unit pembangkit
Perhitungan dilihat dari data unit pembangkit yang terdiri dari kapasitas pembangkit dan force outage rate (FOR), dan dapat dihitung probabilitas kapasitas outage komulatif dengan menghitung probabilitas kapasitas outage individunya terlebih dahulu, kemudian baru didapatkan tabel probabilitas kehilangan beban. Sering tidaknya pembangkit mengalami gangguan atau biasanya diketahui sebagai nilai FOR.
FOR =
Jumlah jamunit terganggu jumlah jam unit beroperasi+ jumlahjam unit terganggu
Kurva lama beban akan diurutkan dari beban tertinggi ke beban terendah selama periode waktu dalam persen. dn adalah interval waktu antara titik-titik potong kurva lama beban dengan kapasitas gangguan.
∑ Pn x d n
LOLP =
Pn adalah probabilitas individu kapasitas gangguan atau probabilitas dari Outage maka hasil kali Pn dan dn adalah probabilitas kehilangan beban selama seluruh perioda yang disebabkan oleh kapasitas gangguan. Menghitung nilai LOLP menggunakan kurva lama beban puncak harian dengan menggunakan kurva beban. LOLP (tn) =
∑P
( C - L ) hari/perioda
j=1 dengan: n = jumlah hari dalam perioda tn L= beban puncak pada hari ke j C = kapasitas terpasang
Persamaan di bawah menunjukan nilai LOLP tahunan yang diperoleh dari penjumlahan LOLP setiap perioda dalam tahun tersebut, sehingga diperoleh: LOLP (tn) =
∑ Pi
( Ci – Li,j) hari/tahun
i=1 j=1 dengan: m
= jumlah perioda dalam satu tahun
ni
= jumlah hari dalam perioda ke i
Ci
= kapasitas terpasang pada perioda ke i
Li,j
= beban puncak pada hari ke j dari perioda ke i
Pi (x) = probabilitas kapasitas outage x pada perioda ke i
Contoh perhitungan : 1. Tingkat keandalan sistem tenaga listrik PT. Pusri akan dianalisa dengan menghitung keandalan sistem sekarang ini dan membandingkannya dengan keandalan sistem pada saat setelah penambahan unit pembangkit dan unit beban. Keandalan dihitung dengan menggunakan metode LOLP (Loss of Load Probability) yang dihitung berdasarkan beban puncak harian selama satu tahun, kapasitas pembangkit yang ada dan FOR pembangkit. Tabel 3.2. Data gangguan GTG Pusri Tahun 2013
a.
forced outage rate Dari data gangguan yang ada, maka nilai forced outage rate Pusri-II
dengan kapasitas 15MW adalah sebagai berikut :
Nilai forced outage rate Pusri-IV dengan kapasitas 15MW adalah
Nilai forced outage rate Pusri-III dengan kapasitas 15MW dan Pusri-IB dengan kapasitas 21.5MW adalah 0.0667, diasumsikan sama dengan forced outage rate Pusri-IV.
C.
Loss of Load Probability pada saat ini
1.
Probabilitas Individu Pembangkit Probabilitas individu dengan kapasitas pembangkit yang tidak identik,
merupakan penggabungan probabilitas masing-masing pembangkit dengan kapasitas yang tidak sama. a.
Pembangkit GTG 1 x 21.5MW (Pusri-IB) Probabilitas individu Pusri-IB (1 x 21.5MW), dapat dilihat pada Tabel 3.3 Tabel 3.3 Probabilitas Individu GTG 1 x 21,5 MW
b.
Pembangkit GTG 1 x 15 MW (Pusri-II) Probabilitas individu untuk pembangkit Pusri-II dengan kapasitas 15MW
tertera pada Tabel 3.4. Tabel 3.4 Probabilitas Individu GTG 1 x 15 MW
c.
Pembangkit GTG 2 x 15 MW (Pusri-III dan Pusri-IV) Dengan distribusi binomial akan didapat nilai sprobabilitas individu pembangkit, FOR p
= q = 0.0667 =1–q = 1 - 0.0667
= 0.9333
(p + q)n P2 + 2pq + q2 P2 2pq q2
= 1 ; Dua pembangkit (n = 2) =1 = 0.9333 = 0.8710 = 2(0.9333) (0.0667) = 0.1245 = 0.06672 = 0.0044
‘ Tabel 3.5 Probabilitas Individu GTG 2 x 15 MW
d.
Probabilitas Gabungan (Pusri-II, Pusri-III, PusriIV, dan Pusri-IB) Probabilitas bersama dihitung denganmenggunakan metode probabilitas
dengan kapasitas yang tidak identik. Untuk pembangkit GTG 2 x 15MW,
(p1+ q1)n = 1 ; Dua pembangkit (n = 2)p12 + 2 p1q1 + q12 = 1 p12
= 0.93332
= 0.8710
2 p1q1 = 2 (0.9333) (0.0667) = 0.1245 q12
= 0.06672
= 0.0044
Pembangkit GTG 1 x 21.5 MW, FOR
= q2
p2
= 1 – q2
= 0.0667 = 1 - 0.0667 = 0.9333
Pembangkit GTG 1 x 15 MW,
FOR = q3 = 0.1325 p3 = 1 – q3 = 1 - 0.1325 = 0.8675 4 unit in (66.5MW), p
= p12 x p2 x p3 = 0.8710 x 0.9333 x 0.8675 = 0.705234063
3 unit in, 1 unit out (51.5MW), p
= (2 p1q1x p2 x p3) + (p12 x p2 x q3) = (0.1245 x 0.9333 x 0.8675) + (0.8710 x 0.9333 x 0.1325) = 0.100801697 + 0.10775866 = 0.208517563
3 unit in, 1 unit out (45MW), p
= p12 x q2 x p3 = 0.8710 x 0.0667 x 0.8675 = 0.050400849
2 unit in, 2 unit out (36.5MW), p
= (q1 2x p2 x p3) + (2pqx p2 x q3) = (0.0044 x 0.9333 x 0.8675) + (0.1245 x 0.9333 x 0.1325) = 0.003601989 + 0.015396225 = 0.018998214
2 unit in, 2 unit out (30MW), p
= (p12 x q2 x q3) + (2pqx q2 x p3) = (0.8710 x 0.0667 x 0.1325) + (0.1245 x 0.0667 x 0.8675) = 0.007203979 + 0.007698112 = 0.014902091
1 unit in, 3 unit out (21.5MW), p
= q12 x p2 x q2 = 0.0044 x 0.9333 x 0.1325 = 0.00055016
1 unit in, 3 unit out (15MW),
p
= (2 p1q1 x q2 x q3) + (q2 x q2 x p3) = (0.0822 x 0.0667 x 0.1325) + (0.0044 x 0.0667 x 0.8675) = 0.000257423 + 0.001100319 = 0.001357742
0 unit in, 4 unit out (0MW), p
= q12 x q2 x q3 = 0.0044 x 0.0667 x 0.1325 = 0.0000393182
2.
Kurva Lama Beban Untuk mendapat nilai Loss of Load Probability sistem tenaga listrik pada
saat ini, maka dibutuhkan nilai beban puncak untuk membuat kurva lama beban pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Kurva Lama Beban Sekarang
Dari kurva lama beban yang ada, maka LOLP secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 3.6 Tabel 3.6 Loss Of Load Probability Beban Saat Ini
100% waktu LOLP
3.3.1
= 365 hari = 2.485052436 x 365/100 = 9 hari/tahun
Indeks Energi Tak Terpenuhi (Energy Not Served,ENS) Indeks keandalan energi tak terpenuhi (Energy Not Served,ENS)
menunjukkan besarnya energi yang hilang karena kapasitas tersedia lebih kecil dari permintaan beban maksimal. Indeks keandalan energi tak terpenuhi dinyatakan dalam satuan MWh/tahun.
Gambar 3.4. Kurva Lama Beban dan Energi tak terpenuhi dalam sistem
Luas daerah yang diarsir (An) merupakan besarnya energi yang tak dapat terpenuhi oleh sistem pembangkitan yang disebabkan terjadinya gangguan sebesar Xn. Jika probabilitas kapasitas gangguan sebesar Xn dinyatakan dengan Pn, maka hasil kali An dan Pn adalah probabilitas kehilangan energi yang disebabkan oleh kapasitas gangguan sebesar Xn. ENS(Xn)
= An x Pn MWh
ENS
= I x V x cos p x
Dimana : I
= Arus listrik ( Ampere)
V
= Tegangan ( Volt)
t
= lamanya gangguan ( Menit)
√ 3 Kwbeban x t
cos p = faktor daya
Contoh Perhitungan : Diketahui suatu sistem pembangkit 4543 KVA, 20 KV dengan arus yang mengalir 154,3 A dan cos p 0,85 mengalami gangguan selama 20 menit, hitumglah ENS dari sistem tersebut. ENS
= I x V x cos p x
√ 3 Kwbeban x t
= 154,3 x 20KV x 0,85 x
√ 3 4543 x 20 menit
= 412.808,091Kwh Jika 1 Kwh
= Rp.800,-
Maka : ENS
= 412.808,091 x800/24
ENS
= Rp.13.760.269,7,- perhari
BAB IV SIMPULAN 4.1 1.
Simpulan Pembangkit Tenaga Listrik adalah salah satu bagian dari sistem tenaga listrik yang berupa peralatan elektrikal, mekanikal, dan bangunan kerja yang bertugas untuk membangkitkan energi listrik.
2.
Keandalan sistem energi listrik didefinisikan sebagai kemampuan menyeluruh dari sistem untuk mencukupi permintaan beban pelanggan secara ekonomis dan dapat dipercaya yang dapat disederhakan dengan,
membaginya menjadi dua aspek dasar, yaitu ketersediaan sistem dan keamanan sistem. 3.
Indeks keandalan adalah ukuran tingkat keandalan dari suatu sistem pembangkit. Di mana makin kecil indeks keandalan maka makin baik tingkat keandalannya. Sedang metoda yang biasa digunakan untuk menentukan indeks itu adalah dengan metoda LOLP (loss of load probability) atau sering dinyatakan sebagai LOLE (loss of load expectation).
4.
Probabilitas kehilangan beban (Loss of Load Probability) menyatakan besarnya nilai kemungkinan terjadinya kehilangan beban karena kapasitas daya tersedia sama atau lebih kecil dari beban sistem, yang dinyatakan dalam hari per tahun.
DAFTAR PUSTAKA Cepin, Marko. 2011. Assessment of Power System Reliability. New York: Springer. Pabla, A.S.1981. Electric Power Distribution Systems. New Delhi: Tata McGrawHill Publishing Company Limited. Rosita, Ella. 1995. Analisa Keandalan Penyediaan Tenaga Listrik dengan Pertimbangan Pengaruh Penambahan Unit Pembangkit dan Urutan Pembebanan Pembangkit. Palembang: Universitas Sriwijaya. Thayib, Rudyanto 2003. Buku Ajar “Keandalan Sistem Tenaga Listrik”. Indralaya: Universitas Sriwijaya. Insya Ansori, Akhmad. 2013. Pembangkit Tenaga Listrik. Indonesia : Dunia elektro. Djiteng Marsudi, Ir. 2013. Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta : Erlangga.
