Studi keandalan sistem kerja relay untuk proteksi jaringan tegangan tinggiFull description
makalah pakDeskripsi lengkap
bangunan
Deskripsi lengkap
Sitem operasi dan PemeliharaanFull description
keandalan tenaga listrikDeskripsi lengkap
laporan pratikum sistem tenagaFull description
MAKALAH KEANDALAN SISTEM TENAGA LISTRIK
Disusun Oleh :
Denny Firmansyah Z (1115031023) (1115031023)
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampun !"#$
%A% I &ENDAHULUAN
#'# Latar (elakan
Pemadaman listrik yang terlalu sering dengan waktu padam yang lama dan tegangan listrik yang tidak stail! merupakan re"leksi dari keandalan dan kualitas listrik yang kurang aik! dimana akiatnya dapat dirasakan se#ara langsung $leh pelanggan%
&istem tenaga listrik yang andal dan energi listrik dengan kualitas yang aik atau memenuhi standar! mempunyai k$ntriusi yang sangat penting agi kehidupan masyarakat m$dern karena peranannya yang d$minan diidang industri! telek$munikasi! tekn$l$gi in"$rmasi! pertamangan! transp$rtasi umum! dan lain' lain yang semuanya itu dapat er$perasi karena tersedianya energi listrik% Perusahaan'perusahaan yang ergerak dieragai idang seagaimana diseutkan diatas! akan mengalami kerugian #ukup esar ika teradi pemadaman listrik tia' tia atau tegangan listrik yang tidak stail! dimana akti"itasnya akan terhenti atau pr$duk
yang
dihasilkannya
menadi
rusak
atau
#a#at%
egara'negara yamg memiliki sistem pemangkit! transmisi dan distriusi energi listrik dengan tekn$l$gi dan peralatan mutakhir serta manaemen yang aik seperti *merika &erikat! +epang! Peran#is dan negara'negara mau lainnya enar'enar memerikan perhatian khusus terhadap keandalan dan kualitas listrik karena pengaruhnya yang krusial terhadap r$da perek$n$mian%
%A% II ISI
&enertian Kean)alan Sistem Tenaa Listrik
,eandalan &istem -enaga .istrik merupakan kemampuan seuah sistem tenaga listrik yang terdiri dari Pusat Pemangkit .istrik! &aluran -ransmisi! dan &istem Distriusi untuk melaksanakan suatu "ungsi sesuai standar (tanpa kegagalan) dalam keadaan yang ditentukan untuk angka waktu tertentu%
Dari de"inisi diatas untuk melakukan analisa kestailan terhadap keandalan suatu system maka terdapat empat unsur yang penting di analisa% a% Pr$ailitas % ,e#ukupan per"$rman#e #% /aktu
Se*ara umum sistem tenaa listrik ter)iri )ari :
#' &usat &em(ankit Listrik +&o,er &lant-.
aitu tempat energi listrik pertama kali diangkitkan! dimana terdapat turin seagai penggerak mula (prime m$er) dan generat$r yang memangkitkan listrik% iasanya di pusat pemangkit listrik uga terdapat gardu induk (4)% Peralatan utama pada gardu induk antara lain: -rans"$rmer! yang er"ungsi untuk menaikkan tegangan generat$r (11!5 k) menadi tegangan transmisi 6 tegangan tinggi (150 k) dan uga peralatan pengaman dan pengatur% +enis pusat pemangkit yang umum antara lain: P.-* (Pusat .istrik -enaga *ir)! P.-7 (Pusat .istrik -enaga 7ap)! P.- (Pusat .istrik -enaga as)! P.- (Pusat .istrik -enaga uklir)%
!' Saluran Transmisi +Transmission Line-.
erupa kawat'kawat yang di pasang pada menara atau tiang dan isa uga melalui kael yang di pendam di awah permukaan tanah! saluran transmisi er"ungsi menyalurkan energi listrik dari pusat pemangkit! yang umumnya terletak auh dari pusat ean! ke gardu induk penurun tegangan yang memiliki trans"$rmer penurun tegangan dari tegangan transmisi ke tegangan distriusi (menengah)% &aluran transmisi ini mempunyai tegangan yang tinggi agar dapat meminimalkan rugi'rugi daya ( power losses) disaluran% 8$nt$h dari saluran transmisi di 4nd$nesia adalah : &7-- (&aluran 7dara -egangan -inggi! dengan tegangan kera 90''150 k)! &7-- (&aluran 7dara -egangan kstra -inggi! dengan tegangan kera 500 k)%
/' Sistem Distri(usi.
ang merupakan su'sistem tersendiri yang terdiri dari: Pusat Pengatur Distriusi ( Distriuti$n 8$ntr$l 8entre! D88 ) ! &aluran tegangan menengah (; k dan 20 k! iasa uga diseut tegangan distriusi primer) yang merupakan saluran udara atau kael tanah! ardu Distriusi (D) tegangan menengah yang terdiri dari panel'panel pengatur tegangan menengah dan tra"$ sampai dengan
panel'panel distriusi tegangan rendah (3<0 ! 220 ) yang menghasilkan tegangan kera6tegangan ala'ala untuk industri dan k$nsumen perumahan%
&entinn0a Kean)alan )an Kualitas Listrik
Pemadaman listrik yang terlalu sering dengan waktu padam yang lama dan tegangan listrik yang tidak stail! merupakan re"leksi dari keandalan dan kualitas listrik yang kurang aik! dimana akiatnya dapat dirasakan se#ara langsung $leh pelanggan%
&istem tenaga listrik yang andal dan energi listrik dengan kualitas yang aik atau memenuhi standar! mempunyai k$ntriusi yang sangat penting agi kehidupan masyarakat m$dern karena peranannya yang d$minan diidang industri! telek$munikasi! tekn$l$gi in"$rmasi! pertamangan! transp$rtasi umum! dan lain' lain yang semuanya itu dapat er$perasi karena tersedianya energi listrik% Perusahaan'perusahaan yang ergerak dieragai idang seagaimana diseutkan diatas! akan mengalami kerugian #ukup esar ika teradi pemadaman listrik tia' tia atau tegangan listrik yang tidak stail! dimana akti"itasnya akan terhenti atau pr$duk yang dihasilkannya menadi rusak atau #a#at%
egara'negara yamg memiliki sistem pemangkit! transmisi dan distriusi energi listrik dengan tekn$l$gi dan peralatan mutakhir serta manaemen yang aik seperti *merika &erikat! +epang! Peran#is dan negara'negara mau lainnya enar'enar memerikan perhatian khusus terhadap keandalan dan kualitas listrik karena pengaruhnya yang krusial terhadap r$da perek$n$mian%
&arameter1&arameter 0an Menentukan Kean)alan )an Kualitas Listrik
7kuran keandalan dan kualitas listrik se#ara umum ditentukan $leh eerapa parameter seagai erikut: 1. Frekuensi dengan satuan hertz (Hz); aitu umlah siklus arus $lak'alik (alternating #urrent! *8) per detik%
eerapa negara termasuk 4nd$nesia menggunakan "rekuensi listrik standar! seesar 50 =>%
Frekuensi listrik ditentukan $leh ke#epatan perputaran dari turin seagai penggerak mula% &alah satu #$nt$h akiat dari "rekuensi listrik yang tidak stail adalah akan mengakiatkan perputaran m$t$r listrik seagai penggerak mesin' mesin pr$duksi di industri manu"aktur uga tidak stail! dimana hal ini akan mengganggu pr$ses pr$duksi%
angguan'gangguan yang teradi pada sistem "rekuensi: a% Penyimpangan terus'menerus (8$ntinu$us Deiati$n)? "rekuensi erada diluar atasnya pada saat yang lama (se#ara terus'menerus)! "rekuensi standar 50 => dengan t$leransi 0!; => '''''' (@A!@ B 50!; =>) % Penyimpangan sementara (-ransient Deiati$n)? penurunan atau penaikkan "rekuensi se#ara tia'tia dan sesaat%
2. Tegangan atau voltage dengan satuan volt (V); -egangan yang aik adalah tegangan yang tetap stail pada nilai yang telah ditentukan% /alaupun teradinya "luktuasi (ketidak stailan) pada tegangan ini tidak dapat di hindarkan! tetapi dapat di minimalkan% angguan pada tegangan antara lain : a% Fluktuasi Tegangan? seperti: -egangan .eih (Oer $ltage)! -egangan -urun (Dr$p $ltage) dan tegangan getar ("li#ker $ltage)
-egangan leih pada sistem akan mengakiatkan arus listrik yang mengalir menadi esar dan memper#epat kemunduran is$lasi (deteri$rati$n $" insulati$n) sehingga menyeakan kenaikan rugi'rugi daya dan $perasi! memperpendek umur kera peralatan dan yang leih "atal akan terakarnya peralatan terseut% Peralatan' peralatan yang dipengaruhi saat teradi tegangan leih adalah trans"$rmer! m$t$r' m$t$r listrik! kapasit$r daya dan peralatan k$ntr$l yang menggunakan #$il6kumparan seperti s$len$id ale! magneti# swit#h dan relay% tegangan leih iasanya diseakan karena eksitasi yang erleihan pada generat$r listrik ($er
eC#itati$n)! samaran petir pada saluran transmisi! pr$ses pengaturan atau ean kapasiti" yang erleihan pada sistem distriusi%
-egangan turun pada sistem akan mengakiatkan erkurangnya intensitas #ahaya (redup) pada peralatan penerangan? ergetar dan teradi kesalahan $perasi pada peralatan k$ntr$l seperti aut$mati# ale! magneti# swit#h dan auCiliary relay? menurunnya t$rsi pada saat start (starting t$rue) pada m$t$r'm$t$r listrik% -egangan turun iasanya diseakan $leh kurangnya eksita si pada generat$r listrik (dr$p eC#itati$n)! saluran transmisi yang terlalu panang! arak ean yang terlalu auh dari pusat distriusi atau peralatan yang sudah erleihan ean kapasiti"nya%
%Tegangan Kedip (Dip Voltage) ? adalah turunnya tegangan (umumnya sampai 20E) dalam peri$da waktu yang sangat singkat (dalam milli se#$nd)% Penyeanya adalah huungan singkat (sh$rt #ir#uit) antara "asa dengan tanah atau "asa dengan "asa pada aringan distiusi% -egangan kedip dapat mengakiatkan gangguan pada: stailisat$r tegangan arus D8! ele#tr$magneti# swit#h! ariale speed m$t$r! high $ltage dis#harge lamp dan under $ltage relay%
#% Haronik Tegangan (Voltage Haroni!)? adalah k$mp$nen'k$mp$nen gel$mang sinus dengan "rekuensi dan amplitud$ yang leih ke#il dari gel$mang asalnya (entuk gel$mang yang #a#at)% -egangan harm$nik dapat mengakiatkan: panas yang erleihan! getaran keras! suara erisik dan terakar pada peralatan #apa#it$r rea#t$r (p$wer #apa#it$r)? meledak pada peralatan p$wer "use (p$wer #apa#it$r)? salah er$perasi pada peralatan reaker? suara erisik dan ergetar pada peralatan rumah tangga (seperti -! radi$! lemari pendingin ds%)? dan pada peralatan m$t$r listrik! eleat$r dan peralatan'peralatan k$ntr$l akan teradi suara erisik! getaran yang tinggi! panas yang erleihan dan kesalahan $perasi% ,$ntriusi arus harm$nik akan menyeakan #a#at (dist$rsi) pada tegangan! tergantung seerapa esar k$ntriusinya%
8ara mengurangi pengaruh tegangan harm$nik yang teradi pada sistem adalah dengan memasang harm$ni# "ilter yang sesuai pada peralatan'peralatan yang dapat menyeakan timulnya harm$nik seperti arus magnetisasi trans"$rmer! stati# * #$mpensat$r dan peralatan'peralatan elektr$nika daya (seperti inerter! re#ti"ier! #$nerter! ds%)
d% Ketidak sei"angan tegangan (#n"alan!e Voltage)? umumnya teradi di sistem distriusi karena pemeanan "asa yang tidak merata%
angguan'gangguan tegangan seagaimana dielaskan diatas dapat menyeakan peralatan'peralatan yang menggunakan listrik! er$perasi se#ara tidak n$rmal dan yang paling "atal adalah kerusakan atau terakarnya peralatan%
$. %nterupsi atau &eadaan 'istrik; 4nterupsi ini dapat diedakan menadi: a% Pemadaman yang diren#anakan (Planned 4nterrupti$n6s#heduled interrupti$n)? adalah pemadaman yang teradi karena adanya pekeraan peraikan atau perluasan aringan pada sistem tenaga listrik% % Pemadaman yang tidak diren#anakan (7nplanned 4nterrupti$n)? adalah pemadaman yang teradi karena adanya gangguan pada sistem tenaga listrik seperti huung singkat (sh$rt #ir#uit)%
Parameter'parameter yang menentukan keandalan dan kualitas listrik seagaimana dielaskan diatas adalah sesuatu yang meyakinkan (measureale) dan dapat diminimalkan dengan #ara mengk$reksi terhadap k$n"igurasi dan peralatan pada sistem! manaemen serta sumer daya manusia yang handal dari perusahaan yang menual energi listrik%
Kean)alan &em(ankit
For!ed utage ate (FO) adalah suatu "akt$r yang menggamarkan keandalan unit pemangkit% Dalam sistem interk$neksi yang terdiri dari anyak unit pemangkit! maka keandalan unit'unit pemangkit yang er$perasi diandingkan dengan ean yang harus dilayani menggamarkan keandalan sistem terseut%
*da angka yang menggamarkan erapa esar pr$ailitas unit'unit pemangkit yang er$perasi tidak mampu melayani ean% *ngka pr$ailitas ini dalam ahasa 4nggris diseut 2loss o3 loa) pro(a(ilit02 atau iasa disingkat L4L&% amar 1 menggamarkan se#ara kualitati" esarnya .O.P untuk suatu sistem! yaitu:
.O.P G p C t
keterangan p : menggamarkan pr$ailitas sistem dapat menyediakan daya seesar % t : menggamarkan lamanya garis tersedianya daya seesar mem$t$ng kura lama ean dari sistem%
ra"ik 1% Penggamaran .O.P G pCt dalam hari per tahun pada kura lama ean%
*ilai ''& "iasan+a din+atakan dala hari per tahun% ,-akin ke!il nilai ''& akin tinggi keandalan siste. /e"alikn+a akin "esar nilai ''& akin rendah keandalan siste karena hal ini "erarti pro"a"ilitas siste tidak dapat ela+ani "e"an +ang akin "esar.,
ilai .O.P dapat diperke#il dengan menamah daya terpasang atau menurunkan nilai F$r#ed Outage ate (FO) unit pemangkit! karena dua langkah ini dapat memperke#il pr$ailitas daya tersedia pada gamar 1 menadi terlalu rendah sehingga mem$t$ng kura lama ean dengan nilai t yang leih lama%
Penentuan esarnya nilai .O.P dari suatu sistem harus mempertimangkan esarnya peran penyediaan tenaga listrik pada sistem terseut atau dengan kata lain erapa esar kerugian yang dialami pemakai energi listrik (k$nsumen) apaila teradi interupsi atau gangguan penyediaan pas$kan energi listrik%
Hisalnya dalam sitem yang erupa seuah P.-D dengan eeapa unit pemangkit yang memas$k tenaga listrik keseuah parik% .O.P dari sistem ini ditentukan dengan mempertimangkan erapa kerugian yang timul apaila parik mengalami gangguan pas$kan tenaga listrik! yang dinyatakan dalam upiah per k/h terputus%
Pada sistem yang esar seperti sistem tenaga listrik yang dikel$la $leh P.! penentuan nilai .O.P ini haruslah mempertimangkan harga upiah per k/h terputus se#ara nasi$nal% =al ini diseakan karena dengan terputusnya pas$kan tenaga listrik dari P.! erarti menimulkan kerugian nasi$nal%
&tandar P. mengenai .O.P adalah 3 hari per tahun untuk sistem interk$neksi +awa (+*H*.4) hari dan 5 hari per tahun untuk sistem di luar +awa%
Kean)alan Sistem Distri(usi
,eandalan seuah sistem distriusi pada dasarnya ditentukan $leh hal'hal seagai erikut : I ,$n"igurasi dari sistem distriusi I ,eandalan masing B masing k$mp$nen yang terseut%
menyusun sistem distriusi
I Pengaturan $perasi saluran distriusi &istem distriusi dengan k$n"igurasi tertentu dapat leih andal dari sistem distriusi k$n"igurasi lain! walaupun masing'masing mempunyai k$mp$nen yang sama% Hakin andal suatu k$n"igurasi! maka iayanya uga semakin mahal% =al ini misalnya dapat dilihat pada sistem k$n"igurasi radial dan sistem k$n"igurasi spindle! dimana sistem k$n"igurasi spindle leih andal! karena dilengkapi dengan gardu huung dan eCpress "eeder sehingga memungkinkan gardu distriusi salah satu "eeder disuplai $leh eCpress "eeder! tetapi dengan sendirinya inestasi yang harus ditanamkan leih mahal yaitu untuk iaya gardu huung dan eCpress "eeder terse ut% &edangkan keandalan dari masing ' masing k$mp$nen distriusi terseut dapat dilihat dari kegagalan yang teradi dari k$mp$nen itu sendiri% -eradinya kegagalan k$mp$nen distriusi dapat diseakan $leh eerapa "akt$r yang antara lain a) Faktor dala 0 +aitu kegagalan yang teradi karena k$ndisi k$mp$nen itu sendiri seperti sarnungan kael yang tidak sernpurna! is$lasi uruk dan lain'lain% ) Faktor luar : yaitu kegagalan yang teradi diluar seperti tingginya kelemaan pada gardu! pen#emaran udara! dan lain'lain% Disamping hal'hal yang terseut diatas tadi! ada pula "akt$r'"akt$r diluar sistem distriusi yaitu teradinya gangguan pada transmisi sehingga akan mempengaruhi keandalan sistem distriusi yang telah mempunyai keandalan yang tinggi sekalipun%
&arameter Kean)alan Sistem Distri(usi
7ntuk menentukan keandalan seuah sistem distriusi tenaga listrik! terleih dahulu memahami eerapa pengertian dasar yang erkaitan dengan keandalan yaitu gangguan pemutusan daya dan lau kegagalan% angguan Henggamarkan keadaan suatu k$mp$nen pada saat k$mp$nen itu tidak dapat melaksanakan "ungsinya diseakan adanya eerapa keadian yang erhuungan se#ara langsung dengan k$mp$nen itu%
&uatu gangguan pada sistem% distriusi dapat menyeakan pemutusan pelayanan dalam waktu singkat maupun lama tergantung k$n"igurasi sistem distriusi yang ersangkutan% angguan ini% dapat diedakan atas tiga agian yaitu gangguan paksa transient! gangguan paksa menetap dan gangguan teradual% I angguan paksa transient adalah gangguan k$mp$nen yang penyeanya dapat diatasi segera% $leh k$mp$nen itu sendiri! sehingga k$rnp$nen yang gagal terseut segera er"ungsi kemali% /aktu pemutusan pelayanan teradi relati" singkat% I angguan paksa enetap adalah gangguan pada k$mp$nen yang penyeanya tidak dapat dengan segera diatasi $leh k$mp$nen itu sendiri! tetapi harus diperaiki atau diganti untuk mengemalikan "ungsinya yang semula% /aktu pemulihan akiat gangguan ini #ukup lama% I angguan teradwal adalah gangguan yang diseakan $leh k$mp$nen sistem yang sengaa dilepas dari pelayanan pada peri$de waktu yang telah ditentukan% Hisalnya rehailitasi atau pemasangan k$mp$nen aru% angguan enis ini masih dapat ditunda! diluar keadaan ini diseut gangguan paksa% &eutusan da+a *dalah terhentinya penyaluran #atu daya pada k$nsumen atau "asilitas lainnya yang diakiatkan satu atau leih k$mp$nen yang terganggu dari k$n"igurasi sistem 'au kegagalan *dalah anyaknya kegagalan yang teradi persatuan waktu! iasanya dalam kegagalan pertahun
,etersediaan adalah rata'rata angka panang rasi$ antara angka waktu suatu pr$duk atau sistem isa menalankan "ungsinya terhadap angka waktu t$talnya% &eagai #$nt$h ika suatu peralatan hanya erhenti ekera selama satu am setiap tahunnya maka peralatan terseut mempunyai ketersediaan (<95A6<9;0) atau 0!AAA<<; (AA!A<<; persen)% ,etersediaan AA!AAA persen artinya dalam satu tahun hanya padam 5!3 menit (315 detik) per tahunnya% ,$nsep ketersediaan tidak memedakan antara padam sekali
selama 5!3 menit dalam setahun! atau dalam setahun padam 315 kali selama satu detik! atau dalam 20 tahun padam selama 1!99 am% *kan tetapi elas ahwa walaupun ketersediaannya sama! pengaruhnya pada k$nsumen akan ereda% .au kegagalan (J) menyatakan umlah kegagalan dalam suatu interal waktu tertentu! iasanya dinyatakan dengan umlah kegagalan per satuan waktu% &edangkan H-F ( -ean Tie 3etween Failure) adalah waktu rata'rata di antara dua kegagalan% Dalam anyak analisis! lau kegagalan iasanya dinyatakan tetap (tidak eruah terhadap waktu)% 7ntuk peralatan elektr$nik! asumsi ini iasanya #ukup memadai dan isa diterima% +ika lau kegagalan dianggap tetap maka (1) Peralatan elektr$nik iasanya mempunyai lau kegagalan yang relati" tetap% Peralatan mekanik! karena ada keausan! lau kegagalannya iasanya naik dengan eralannya waktu% H-- ( -ean Tie To epair ) adalah waktu rata'rata yang diperlukan untuk memperaiki suatu kegagalan% Dalam praktek! kadang'kadang perhitungan H-- tidak hanya men#akup waktu yang diperlukan untuk memperaiki peralatan tetapi uga waktu yang diperlukan untuk persiapan! memanggil ahlinya! mendatangkan arang! dan seagainya% erdasarkan de"inisi H-F dan H-- maka ketersediaan atau availa"ilit+ isa dituliskan seagai (2) ,eandalan atau relia"ilit+ () menyatakan peluang ahwa suatu pr$duk atau sistem isa menalankan "ungsinya selama suatu peri$de waktu tertentu% +elas ahwa keandalan merupakan "ungsi waktu% &emakin panang peri$de waktunya maka semakin rendah peluang suksesnya% &e#ara umum! keandalan isa dituliskan seagai (3) Dari sini elas ahwa ada lima "akt$r yang penting dalam memi#arakan keandalan! yaitu: H-F! H--! ketersediaan! keandalan! dan waktu% .ima "akt$r ini saling erhuungan% ang tidak elas di sini adalah apa pengaruh waktu pada ketersediaan% &e#ara umum! ketersediaan tidak dipengaruhi waktu% *kan tetapi elas ahwa keandalan dipengaruhi $leh waktu% -ael 1 memperlihatkan apa pengaruh waktu pada keandalan% /alaupun tiga kasus yang diahas mempunyai
ketersediaan yang sama! keandalan tiga kasus terseut elas ereda% &istem yang gagal 315 kali dalam setahun mempunyai keandalan sama dengan n$l setelah satu tahun% &istem yang gagal sekali dalam setahun mempunyai keandalan 3;!9
%A% III &ENUTU&
3%1 ,esimpulan *dapun kesimpulan dari makalah keandalan sisten tenaga listrik ini ialah : 1% ,emampuan suatu sistem tenaga listrik untuk melakukan kera sesuai dengan "ungsinya! tanpa adanya gangguan atau kegagalan dalam angka waktu tertentu% 2% &e#ara umum sistem tenaga listrik terdiri dari pemangkitan! saluran transmisi! dan sistem distriusi% 3% Parameter dari keandalan suatu sistem tenaga listrik ialah tegangan dan "rekuensi yang stail! serta anyaknya interupsi atau pemadaman listrik%
