Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 kV Pada GH. Kandis

STUDI KETERANDALAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI UDARA 20 kV PADA GARDU HUBUNG KANDIS KOTA PADANG

TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Strata Satu Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang

Oleh MORHEL MUBARAK 2003. 43215 Pendidikan Teknik Elektro

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2008

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR

Dinyatakan Lulus Setelah Dipertahankan Didepan Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang Judul

: Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 kV Pada Gardu Hubung Kandis Kota Padang

Nama

: MORHEL MUBARAK

BP. NIM

: 2003. 43215

Jurusan

: TEKNIK ELEKTRO

Prodi

: PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

Fakultas

: TEKNIK Padang, Desember 2008 Tim Penguji : Nama

Tanda Tangan

Ketua

: Drs. Daman Suswanto

_______________________

Sekretaris

: Oriza Candra, S.T, M.T

_______________________

Anggota

: Drs. Amirin Supryatno, M.Pd

_______________________

Anggota

: Drs. Ahyanuardi, M.T

_______________________

Anggota

: Ali Basrah Pulungan, S.T, M.T

_______________________

ii

ABSTRAK Morhel Mubarak, 2008. Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 kV Pada Gardu Hubung Kandis Kota Padang. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. Pembimbing: (I) Drs. Daman Suswanto (II) Oriza Candra, ST. MT Bagi konsumen tenaga listrik, terputusnya penyediaan tenaga listrik merupakan hal yang mengganggu aktivitas. Gangguan yang terjadi tidak dikehendaki siapapun. Gangguan-gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi akan menyebabkan terganggunya kontinuitas pelayanan. Gangguan tersebut berupa gangguan permanen, gangguan temporer, gangguan fasa RST sesaat/seketika, ST sesaat/seketika, RS sesaat/seketika, dan Black Out (BO). Untuk mengantisipasi hal ini maka diperlukan suatu penelitian untuk mengetahui seberapa baik indeks keandalan sistem distribusi dan berbagai macam indeks yang berhubungan dengan pelanggan pengguna jasa PT. PLN. Penelitian ini bertujuan mendapatkan nilai SAIFI dan SAIDI pada Gardu Hubung Kandis serta membandingkannya dengan nilai yang telah ditargetkan oleh PT. PLN. Untuk menentukan indeks ini dibutuhkan data laju kegagalan ( λ ), lama gangguan ( U ), dan jumlah pelanggan (N), dan mendapatkan nilai indeks berorientasi pelanggan lainnya yaitu : CAIFI, CAIDI, ASAI, ASUI. Penelitian ini bersifat deskriptif, tempat penelitian dilakukan di Gardu Hubung Kandis PT. PLN Wilayah Sumbar Cabang Padang Rayon Belanti. Gardu Hubung Kandis ini merupakan gardu hubung yang sering mengalami masalah gangguan dibandingkan dengan gardu hubung yang lainya. Hasil penelitian menunjukan bahwa: (1). Feeder Khatib Sulaiman, Feeder Ulak Karang, Feeder Cadnas dan Feeder DPR memenuhi nilai target PT.PLN yaitu 6.0132 untuk indeks SAIFI dan untuk indek SAIDI PT.PLN mempunyai target sebesar 0.9948 (2). Feeder Cadnas, Feeder Ulak Karang, Feeder Khatib Sulaiman melebihi nilai target PT.PLN khususnya untuk indeks SAIDI yaitu 2.97; 2.25; 1.16 dan untuk Feeder DPR memenuhi nilai target PT.PLN yaitu 0.04 (3). Dari keempat feeder tersebut feeder DPR memiliki nilai yang paling bagus/baik untuk semua indeks. Bagi yang tidak sesuai target PT. PLN dilakukan tindakan perbaikan: (1). Melakukan rekonfigurasi feeder agar satu feeder tidak mencakup banyak trafo dan gangguan yang terjadi akan berkurang, (2. )Melakukan perawatan terhadap PMT, (3). Melakukan perawatan terhadap rele, sehingga nantinya rele dapat bekerja dengan baik.

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi rabbil’alamin, segala puja-puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir (TA) ini dengan judul Studi Keterandalan Sistem Jaringan Disribusi Udara 20 kV Pada Gardu Hubung Kandis Kota Padang, dan salam sekhalis-khalisNya ke Arwahulmuqadasyah Nabi Muhammad SAW “Allahhumasolialaih Muhammad Wa’alaihi Muhammad”, serta salam ta’zim penulis keharibaan Arwahullmuqadasyah para-para Wali Allah serta para sahabatsahabat beliau. Untuk itu kita gantungkan harapan kapanpun dan dimanapun kita berada, semoga diberikan safa’atNya. Amin ya rabal alamin!! Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini merupakan Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Strata Satu Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Drs. Ganefri, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang 2. Bapak Drs. Aswardi, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Padang, 3. Bapak Oriza Candra, S.T,M.T selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Padang, 4. Bapak (Alm) Drs. Zakir Yahya selaku Pengamat Akademik (PA) yang telah memberikan bimbingan selama ini.

iv

5. Bapak Drs. Daman Suswanto selaku Pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan, arahan, dorongan hingga selesainya penulisan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Drs. Oriza Candra, S.T,M.T selaku Pembimbing II, yang telah memberikan arahan, bimbingan dan dorongan hingga selesainya penulisan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Drs. Amirin Supryatno, M.Pd, Drs. Ahyanuardi, M.T, dan Ali Basrah Pulungan, S.T,M.T selaku Tim Penguji dalam tugas akhir ini. 8. Bapak Ibu/Dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik UNP, yang telah diberikan kepada penulis. 9. Bapak Sudarwanto selaku PH. Manajer PT. PLN (Persero) Wilayah Sumatera Barat Cabang Padang yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Bapak Junaidy selaku Manajer Rayon Belanti PT. PLN (Persero) Wilayah Sumbar Cabang Padang Rayon Belanti yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Bapak Ramli

selaku Supervisor Distribusi PT. PLN (Persero) Wilayah

Sumbar Cabang Padang yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 12. Bapak Yusman selaku Supervisor Distribusi PT. PLN

(Persero) Wilayah

Sumbar Cabang Padang Rayon Belanti yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 13. Bapak Firdaus, Asri Kardisal, Tri, Arman, Aldo, dan beserta karyawan PT. PLN (Persero) Wilayah Sumbar Cabang Padang dan Rayon Belanti yang telah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini.

v

14. Kedua Orang Tuaku, Adik-adikku dan semua anggota keluarga yang telah membantu baik secara material maupun sipritual sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 15. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak membantu, menemani, mendorong dan memberikan semangat semasa kuliah sampai penulisan Tugas Akhir ini. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis menyadari adanya kekurangan, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak dan penulis juga berharap penulisan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin ya raba’alamin!

Padang, November 2008

Penulis

vi

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL…………………………………………………………. ...........................................................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR……………………………. ABSTRAK......................................................................................................... .........................................................................................................................iii KATA PENGANTAR....................................................................................... .........................................................................................................................iv DAFTAR ISI..................................................................................................... ........................................................................................................................vii DAFTAR ISTILAH DAN SIMBOL ............................................................... .........................................................................................................................ix DAFTAR TABEL.............................................................................................. ..........................................................................................................................x DAFTAR GAMBAR......................................................................................... .........................................................................................................................xi DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... ........................................................................................................................xii

BAB I

PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah............................................................... 1 B. Identifikasi Masalah...................................................................... 4 C. Batasan Masalah........................................................................... .....................................................................................................5 D. Rumusan Masalah......................................................................... .....................................................................................................6 E. Tujuan Penelitian.......................................................................... .....................................................................................................6

ii

F. Manfaat Penelitian........................................................................ .....................................................................................................7 BAB II LANDASAN TEORITIS A. Sistem Jaringan Distribusi......................................................... .....................................................................................................6 1. Struktur Distribusi Tenaga Listrik…………………………… ...........................................................................................................6 a. Gardu Induk ......................................................................... ................................................................................................6 b. Gardu Hubung c. 3. Jenis- jenis Pentanahan Netral system Tenaga......................... ........................................................................................................7 4. Neutral Grounding Resistance (NGR) ..................................... ......................................................................................................11 B. Komponen Simetris…………………………………................ ...................................................................................................12 C. Gangguan Hubung Singkat …………………………………... vii ...................................................................................................18 1. Gangguan Satu Fasa ke Tanah……………………………...... .........................................................................................................18 2. Gangguan Dua Fasa ................................................................. ..................................................................................................19 3. Gangguan Dua Fasa ke Tanah.................................................. ......................................................................................................21 D. Transformato Daya…………………………………................. ...................................................................................................23 .......................................................................................................

1. Impedansi Urutan Transformator……………………………. .........................................................................................................23 2. Menentukan Nilai Impedansi Transformator............................ ..................................................................................................24 3. Gangguan Dua Fasa ke Tanah.................................................. ......................................................................................................25 E. Electromagnetik Transient Program…………………............. ...................................................................................................26 1. Pendahuluan……………………………................................. .........................................................................................................26 2. Kemampuan EMTP.................................................................. ..................................................................................................27 3. Sistem Pengolahan Data dengan EMTP .................................. ......................................................................................................28 4. Alternative Transient Program (ATP) ...................................... ......................................................................................................29 BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian …………………………………………….......

31

B. Lokasi Penelitian......................................................................... ...................................................................................................31 C. Data-data Penelitian……………………………………………

31

D. Metode Pengambilan Data .…………………………………… 32 E. Teknik Pengolahan Data............................................................. ...................................................................................................32 F. Prosedur Pengolahan Data……………………………………. 35 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data............................................................................. 37

B. Perhitungan/Analisa Data ......................................................... 39 C. Rangkaian Simulasi EMTP........................................................ 51 D. Pembahasan ................................................................................ 63 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan.................................................................................. 67 B. Saran............................................................................................ viii 68 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN – LAMPIRAN DAFTAR ISTILAH DAN SIMBOL

DAFTAR TABEL ix

Tabel Halaman 1. Statistik gangguan saluaran transmisi 150 kV bulan Januari – Mei 2008 ...… …..2 2. Energi tak tersalur akibat gangguan Jan – Mei 2008 ………………………… …..2 3. Tabulasi arus gangguan hubung singkat terhadap tahanan netral dengan perhitungan manual ……………………………...………….……………… …...41 4. Keadaan tegangan dan arus dalam kondisi normal………….……………… …...55 5. Tabulasi arus gangguan hubung singkat terhadap tahanan netral dengan simulasi EMTP…………………………………………….………….……… …………...62

6. Tabulasi arus gangguan hubung singkat dengan tahanan pentahanan trafo perhitungan manual dan simulasi EMTP …...………………………...……… …62

DAFTAR GAMBAR x

Gambar

Halaman

1. Pentanahan Titik Netral melalui Tahanan (Resistor) ……………… 7 2. Pentanahan Titik Netral Tanpa Impedansi (Pentanahan Langsung/Solid Grounding)………………………… 9 3. Pentanahan Titik Netral dengan Kumparan Petersen …………… 10 4. Pemasangan NGR pada Transformator Tenaga ……………………. 11 5. Representasi pentanahan netral trafo Gis simpang Haru………… 12 6.

Vektor diagram untuk komponen urutan........................................... 14

7. Operator 14

a...........................................................................................

8. Gangguan satu fasa ke tanah............................................................. 18 9. Gangguan dua fasa …………………………………………………20 10. Gangguan dua fasa ke tanah ……………………………….……… 23 11. Pemodelan simulasi EMTP.............................................................. 35 12. Diagram Flowchart simulasi EMTP................................................. 36 13. Rangkaian Simulasi Dalam Keadaan Normal …………………… 51 14. Rangkaian Simulasi Dalam Keadaan Gangguan………….……… 51 15. Profil Tegangan Sisi Kirim Pada Saat Keadaan Normal ….……… 52 16. Profil Tegangan Sisi Terima Pada Saat Keadaan Normal................ 53 17. Profil Arus Sisi Kirim Pada Saat Keadaan Normal…....................... 54 18. Profil Arus Sisi Terima Pada Saat Keadaan Normal…..…………

54

19. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 4 Ω……....................... 56 20. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 12 Ω.………….……… 57 21. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 40 Ω…....................... 58 22. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 100 Ω……….……… 59 23. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 200 Ω…....................... 60 24. Profil Arus Gangguan (I_hs) Saat Tahanan 500 Ω……….……… 61

DAFTAR LAMPIRAN xi

BAB I xii PENDAHULUAN

A.

Latar Belakang Sistem keterandalan pada jaringan distribusi sangat besar peranannya untuk memenuhi kebutuhan tanaga listrik pada setiap konsumen. Oleh peranannya yang sangat penting bagi konsumen, maka penyaluran listrik oleh PT. PLN tidak boleh terputus selama 24 jam. Hal ini akan mengakibatkan kerugian yang sangat besar bagi konsumen. Bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan pelanggan adalah sistem distribusi. Sistem distribusi merupakan hal yang paling banyak mengalami gangguan, sehingga masalah utama dalam operasi sistem distribusi adalah mengatasi gangguan. Menurut Marsudi (1990 : 14) jumlah gangguan dalam sistem distribusi relatif banyak dibandingkan dengan jumlah gangguan pada bagian sistem yang lain seperti pada unit pembangkit, saluran transmisi dan transformator gardu induk.

Sistem distribusi tenaga listrik merupakan suatu sistem penyalur energi listrik dari pusat pembangkit tenaga listrik (power station) pada tingkat tegangan yang diperlukan, pada umumnya terdiri dari beberapa bagian yaitu: Gardu Induk; Jaringan Distribusi Primer; Gardu Distribusi; Jaringan Distribusi Sekunder. Berdasarkan tegangannya sistem distribusi tenaga listrik di Indonesia 2. dapat dikelompokkan menjadi dua macam tegangan yaitu, distribusi tegangan menengah (distribusi primer) yang bertegangan 20 kV dan distribusi tegangan rendah (distribusi sekunder) yang bertegangan 220/380 Volt. 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi keterandalan saluran distribusi udara menurut Yusra Sabri yang dikutip dalam Irawati (1999 : 4) drop tegangan yang terjadi, rugi-rugi daya, kedip tegangan, frekuensi tegangan dan kontinuitas pelayanan Salah satu persyaratan penting dalam merencanakan suatu jaringan distribusi harus diperhatikan masalah kualitas saluran, keterandalan saluran, dan kontinuitas pelayanan yang baik terhadap konsumen. Oleh sebab itu diperlukan pertimbangan dalam pengoperasian jaringan distribusi terhadap masalah keterandalan saluran distribusi. Dilihat dari kondisi kelistrikan Kota Padang, tuntutan kebutuhan masyarakat akan listrik semakin meningkat akhir-akhir ini. Jumlah konsumsi energi yang disuplay ke Kota Padang dengan beban yang dipikul sebesar 112.14 MW dapat dilihat tabel 1. dibawah : Tabel 1. Jumlah Konsumsi Energi Kota Padang

No. 1 2 3

Penyulang/Feeder

Out Ging

GIS. Simpang Haru 20 bh GI. PAUH LIMO 6 bh GI. PIP 7 bh TOTAL

CT Terpasang (A) 2400 500 560

Total Beban (MW) 68.95 MW 24.81 MW 18.38 MW 112.14 MW

Sumber. PLN Cabang Padang Pelayanan

dalam

penyediaan

tenaga

listrik

bagi

masyarakat

(khususnya Kota Padang) merupakan hal yang sangat penting, maka hal-hal 3. yang dapat mempengaruhi keandalan saluran distribusi perlu diperhitungkan. Gangguan-gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi Kota Padang khususnya Gardu Hubung Kandis banyak berupa gangguan permanen, gangguan temporer, gangguan fasa RST sesaat, gangguan fasa ST sesaat, gangguan RS sesaat, dan Black Out (BO), yang menyebabkan kontinuitas pelayanan saluran terganggu sampai gangguan tersebut dipulihkan. Dari data banyak gangguan/pemadaman dan data lama gangguan/pemadaman yang didapat pada PLN Cabang Padang, Gardu Hubung Kandis memiliki empat buah out going feeder/penyulang. Data gangguan dan lama gangguan yang paling tinggi terdapat pada feeder Cadnas sebanyak 169 kali gangguan dan total menitnya 6393 menit, feeder Khatib Sulaiman sebanyak 90 kali gangguan dan total menitnya 3587 menit, feeder Ulak Karang sebanyak 82 kali gangguan dan total menitnya 4043 menit, dan feeder DPR sebanyak 11 kali gangguan dan total menitnya 121 menit. (Sumber. PLN Cabang Padang) Untuk mengantisipasi hal ini maka diperlukan suatu perhitungan untuk mengetahui seberapa baik indeks keandalan sistem jaringan distribusi dan berbagai macam indeks yang berhubungan dengan pelanggan pengguna jasa PT.PLN.

Dalam Tugas Akhir ini penulis akan membahas tentang “Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 kV Pada Gardu Hubung Kandis Kota Padang”, di mana nilai indeks keandalan yang dihitung adalah nilai keandalan yang berorientasikan pelanggan pengguna jasa PT. PLN

4.

B.

Identifikasi Masalah Bagi pelanggan tenaga listrik, terputusnya penyediaan tenaga listrik merupakan hal yang mengganggu aktivitas. Gangguan yang terjadi tidak dikehendaki siapapun, namun hal tersebut merupakan kenyataan yang tidak dapat di elakan lagi. Gangguan-gangguan yang terjadi pada jaringan distribusi akan menyebabkan terganggunya kontinuitas pelayanan. Gangguan tersebut berupa gangguan permanen, gangguan temporer, gangguan fasa RST sesaat, gangguan fasa ST sesaat, gangguan RS sesaat,dan Black Out (BO). Saluran distribusi udara 20 kV pada Kota Padang mempunyai 3 buah Gardu Induk yaitu: 1. Gardu Induk Simpang Haru dan 2. Gardu Induk Pauh Limo. 3. Gardu Induk PIP Selain tiga buah Gardu Induk juga terdapat enam buah Gardu Hubung yaitu: 1. Gardu Hubung Kandis. 2. Gardu Hubung Teluk Bayur

3. Gardu Hubung Imam Bonjol 4. Gardu Hubung Gor. H. Agus Salim 5. Gardu Hubung Lb. Buaya 6. Gardu Hubung TRB

5.

Pada penelitian ini akan dibahas secara khusus Gardu Hubung Kandis Rayon Belanti PT. PLN Cabang Padang, karena Gardu Hubung Kandis ini merupakan gardu hubung yang sering mengalami masalah gangguan dibandingkan dengan gardu hubung yang lainya. Gardu Hubung Kandis mempunyai empat buah feeder yaitu: 1. Feeder Khatib Sulaiman 2. Feeder Ulak Karang 3. Feeder Cadnas 4. Feeder DPR. C.

Batasan Masalah Berdasarkan Latar belakang dan identifikasi masalah, batasan masalah yang akan dikemukakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Wilayah penelitian yaitu Kota Padang dengan saluran distribusi udara 20kV khususnya Gardu Hubung Kandis Rayon Belanti PT. PLN Cabang Padang. Karena Gardu Hubung Kandis merupakan salah satu gardu hubung yang sering mengalami masalah gangguan dibandingkan dengan Gardu Hubung yang lain.

2. Perhitungan indeks keandalan sistem pada Gardu Hubung Kandis yang berorientasi pelanggan pengguna jasa PT.PLN. 3. Perhitungan indeks keandalan sistem pada Gardu Hubung Kandis dengan jangka waktu 12 (dua belas) bulan pada tahun 2007, dimana nilai tersebut mewakili nilai selama selang waktu beberapa tahun kebelakang.

6.

D.

Rumusan Masalah Pada Tugas Akhir ini penulis akan menentukan nilai keandalan dan berbagai indeks yang berhubungan dengan kualitas pelayanan terhadap pelanggan. Masalah yang akan muncul pada perhitungan ini adalah: 1. Berapakah indeks berorientasi pelanggan pada Gardu Hubung Kandis dan apakah indeks tersebut dilihat dari segi kuantitatif (nilai) telah mencapai target PT. PLN yaitu 6.031 untuk SAIFI dan 0.994 untuk SAIDI (sumber: PT. PLN Cabang Padang) selama 12 bulan pada tahun 2007? 2. Apakah yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keandalan sistem pada Gardu Hubung Kandis?

E.

Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mendapatkan nilai SAIFI dan SAIDI pada Gardu Hubung Kandis serta membandingkannya dengan nilai yang telah ditargetkan.

2. Mendapatkan nilai indeks berorientasi pelanggan lainnya yaitu : CAIFI, CAIDI, ASAI, ASUI.

7.

F.

Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat kita ambil dari penelitian ini adalah: 1. Bagi PT. PLN, dapat mengetahui indeks keandalan sistem distribusi untuk Gardu Hubung Kandis Rayon Belanti PT.PLN Cabang Padang dengan melakukan perbaikan rele-rele, perbaikan PMT, dan rekonfigurasi jaringan. 2. Bagi penulis, dapat mengetahui bagaimana menentukan dan menganalisa keandalan sistem serta dapat menerapkan ilmu yang didapatkan sewaktu perkuliahan dengan sistem yang ada. 3. Bagi Mahasiswa, dapat dijadikan referensi untuk mengetahui lebih banyak tentang keandalan sistem.

10.

BAB II LANDASAN TEORITIS

A. Sistem Jaringan Distribusi Sistem distribusi tenaga listrik adalah penyaluran energi listrik dari pembangkit tenaga listrik (power station) hingga sampai kepada konsumen (pemakai) pada tingkat tegangan yang diperlukan. Jaringan distribusi terdiri atas dua bagian, yang pertama adalah jaringan tegangan menengah/primer (JTM), yang menggunakan tiga kawat atau empat kawat untuk tiga fasa. Jaringan distribusi primer berada antara gardu induk dan transformator distribusi. Jaringan yang kedua adalah jaringan tegangan rendah (JTR) dengan tegangan

380/220

Volt,

dimana

sebelumnya

tegangan

tersebut

ditransformasikan oleh transformator distribusi dari 20 kV menjadi 380/220 Volt, jaringan ini dikenal pula dengan jaringan distribusi sekunder. Jaringan distribusi sekunder terletak antara transformator distribusi dan sambungan

pelayanan (beban) menggunakan penghantar undara terbuka atau kabel dengan sistem tiga fasa empat kawat (tiga kawat fasa dan satu kawat netral). Dapat kita lihat gambar dibawah proses penyedian tenaga listrik bagi para konsumen.

11.

Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

• •

Zekring TM Trafo Distribusi

Gardu Induk

• • • •

• •

Saklar TR

• •

Gardu distribusi

• •

Rel TR Zekring TR

•

Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

•

•

•

Pelanggan Sambungan Rumah Gambar 1. Proses penyediaan tenaga listrik bagi para Konsumen (distribusi)

1. Struktur Distribusi Tenaga Lisrik a. Gardu Induk / Gardu Induk Distribusi

Marsudi (2005 : 6)

Gardu

induk

berisikan

ujung-ujung

dari

saluran

transmisi/subtransmisi, transformator, peralatan proteksi, peralatan kontrol dan pangkal saluran distribusi. Gardu induk memberikan suplai tenaga listrik ke jaringan distribusi. Tegangan yang suplai gardu induk adalah berupa tegangan menengah karena pada gardu induk, tegangan tinggi yang diterima diturunkan terlebih dahulu ke tegangan menengah sebelum disalurkan ke daerah beban yang dikehendaki. Secara lebih rinci, gardu induk berfungsi sebagai : 1) Mentransformasikan tenaga listrik dari tegangan tinggi yang satu 12. ke tegangan tinggi lainnya, atau ke tegangan menengah. 2) Pengukuran,

pengawasan

operasi

serta

pengaturan

dan

pengamanan sistem tenaga listrik. b. Gardu Hubung (Switch Substation) Gardu hubung merupakan gardu penghubung antara gardu induk dengan gardu trafo distribusi. Gardu ini tidak berisikan transformator, tetapi hanya perlengkapan hubung- bagi (Switcgear) dan bisanya rel-rel (busbars). Gardu hubung ini terdiri dari gardu hubung spindel yang memiliki maksimum 7 unit penyulang dan gardu hubung non-spindel yang memiliki 3 unit penyulang. c. Gardu Distribusi Gardu Distribusi adalah gardu yang berisikan trafo distribusi dan merupakan daerah / titik pertemuan antar jaringan primer dan jaringan sekunder karena pada gardu ini tegangan menengah (TM) diubah ketegangan rendah (TR)

d. Feeder (Penyulang) Feeder

(penyulang) dalam jaringan distribusi merupakan

saluran yang menghubungkan gardu induk dengan gardu distribusi. 2. Pola Jaringan Distribusi Primer Untuk memenuhi tingkat kontinuitas pelayanan, dikenal beberapa pola jaringan distribusi primer, yaitu: a. Konfigurasi Radial Kelebihan utama sistem ini adalah: sederhana, baik dalam pengoperasian maupun pemeliharaan serta peralatan proteksinya 13. sehingga biaya konstruksi dan operasinya lebih rendah dibandingkan konfigurasi lainnya, tetapi sistem ini tidak cocok untuk jenis beban dengan kontinuitas aliran arus yang tinggi karena kelemahan dalam penanganan gangguan. Pada konfigurasi radial ini apabila terjadi gangguan pada salah satu feeder (penyulang), maka semua pelanggan yang terhubung pada feeder tersebut terganggu. Apabila gangguan tersebut bersifat permanen dan memerlukan perbaikan terlebih dahulu sebelum dapat di operasikan kembali, maka pelanggan (konsumen) yang mengalami gangguan pelayanan jumlahnya relatif banyak. Pola jaringan distribusi primer radial dapat dilihat pada gambar 2. dibawah ini: 20 kV PMT

PMT

PMT

Feeder JTM

Sekering lebur Trafo Distribusi

Gardu Induk PMT

Feeder JTM s TD

Gambar 2. Jaringan Distribusi Primer Radial Marsudi (1990:417) Gambar diatas menunjukan jaringan tegangan menengah berupa feeder-feeder radial yang keluar dari Gardu Induk (GI). Pada setiap feeder terdapat Ttransformator Distribusi (TD) yang dilengkapi dengan saklar. Transformator Distribusi diletakkan didalam kota. Untuk wilayah kepadatan tinggi dan jarak antara pusat beban 14. dengan feeder terlalu jauh perlu digunakan Gardu Hubung (GH). Antara Gardu Induk (GI) dan Gardu Hubung (GH) umumnya dihubungkan oleh dua sirkuit tegangan menengah yang dilengkapi dengan relay pengaman agar kalau salah satu sirkuit terganggu masih ada satu sirkuit yang beroperasi. b. Konfigurasi Ring Sistem Konfiguarasi Ring ini secara ekonomis menguntungkan, karena pada jaringan terbatas hanya pada saluran yang terganggu, sedangkan pada saluran yang lain masih dapat menyalurkan tenaga listrik dari sumber lain dalam rangkaian yang tidak terganggu. Sehingga kontinuitas pelayanan sumber tenaga listrik dapat terjamin 20 kV

F

dengan baik. Pola jaringan distribusi primer Aring dapat dilihat pada gambar 3. dibawah ini: PMT

3

PMT

S 5

1

Gardu Induk

2 B 4

Gambar 3. Jaringan Distribusi Primer Ring Keterangan gambar 3 : 1;2;3;4;5 adalah PMT/CB = Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) 15. A ; B adalah PMS/DS = Pemisah (Disconnecting Switch) TD = Trafo Distribusi Marsudi (1990:418) Dalam praktek umumnya jaringan Ring dibuka dengan membuka PMT 5 . Pemutus Tenaga adalah sakelar tegangan tinggi yang mampu memutus arus gangguan. Arus gangguan besarnya dapat mencapai beberapa ribu kali besarnya arus operasi normal. Di depan dan di belakang setiap pemutus tenaga harus ada pemisah (PMS), yaitu sakelar yang hanya boleh dioperasikan (ditutup dan dibuka) dalam keadaan tidak ada arus yang melaluinya, tetapi posisi pisau sakelar harus jelas terlihat. Hal ini diperlukan berkaitan dengan masalah keselamatan kerja pada saat instalasi teganggan tinggi akan dibebaskan dari tegangan karena akan disentuh orang. (Marsudi, 2005:3). Pada gambar 3, apabila terjadi gangguan di titik F (Fult) maka PMT 3 dihubungkan. Selanjutnya dilakukan langkah mencari dan memperbaiki bagian yang terganggu.

Selama pencarian dan perbaikan titik F yang terganggu hanya pelanggan yang ada diantara PMS A dan PMT 3 yang mengalami gangguan pelayanan. Apabila jumlah PMS seperti PMS A dan PMS B di perbanyak, maka jumlah pelanggan yang mengalami gangguan pelayanan dapat dikurangi lagi.

c. Konfigurasi Spindel Sistem jaringan distribusi primer Spindel adalah gabungan sistem jaringan radial dan ring. Pola jaringan spindel ini dapat dilihat 16. pada gambar 4. dibawah ini: 20 kV Express Feeder F

1

2

3 I1

5

6

I2

I3

4

Feeder A

Gardu Induk

TD

TD

TD

Feeder B

GH

TD

TD

TD

Gambar 4. Jaringan Distribusi Primer Spindel Keterangan gambar 4: 1 dan 4 adalah PMT/CB = Pemutus tenaga (Circuit Breaker) 2;3;5;6 adalah PMS/DS = Pemisah (Disconnecting Switch) Marsudi (1990: 419)

Dalam keadaan normal semua PMT dan PMS dari setiap feeder yang keluar dari Gardu Induk (GI) dalam keadaan terhubung, express feeder di Gardu Hubung (GH) dalam keadaan terbuka. Misalnya terjadi gangguan di titik F pada feeder A maka PMT 1 lepas, maka tempat gangguan harus dicari dan dilokalisir. Setelah gangguan diketahui atau diisolir yaitu antara Indikator I1 dan Indikator I2, maka PMS 3 dan PMS 5 dibuka kemudian PMT 1 dihubungkan kembali sehingga pelayanan bagi para pelanggan normal kembali. Setelah bagian yang terganggu di titik F selesai diperbaiki maka konfigurasi jaringan dapat dikembalikan seperti sebelum terjadi 17. gangguan dengan menghubungkan PMS 3 dan PMS 5. Saluran distribusi Udara 20 kV kota Padang menggunakan jaringan distribusi primer berbentuk Spindel. (Sumber. PLN Cabang Padang. Jika terjadi gangguan pada salah satu feeder maka feeder yang lain tidak mengalami pemadaman karena dapat disuplay dari tempat lain melalui sebuah express feeder yaitu saluran yang bebas atau langsung di suplay dari gardu induk distribusi. Jenis kawat yang digunakan untuk express feeder ini lebih baik jika digunakan dengan besar penampang lebih besar dari feeder lain yang sedang beroperasi. Jenis jaringan ini memang lebih andal dari jenis jaringan yang lain, tetapi membutuhkan biaya yang cukup besar untuk pembuatannya. 3. Gangguan

Gangguan pada peralatan ketenagalistrikan sudah menjadi bagian dari pengoperasian peralatan tenaga listrik. Mulai dari pembangkit, transmisi hingga pusat-pusat beban tidak pernah lepas dari berbagai macam gangguan. Bagian dari peralatan tenaga listrik yang sering mengalami gangguan adalah kawat transmisinya (kira-kira 70-80% dari seluruh gangguan). Hal ini disebabkan luas dan panjang kawat transmisi yang terbentang dan yang beroperasi pada kondisi udara yang berbeda-beda dimana pada umumnya yang lewat udara (diatas tanah) lebih rentan terhadap gangguan dari pada yang ditaruh dalam tanah (underground).

18.

Akibat-akibat yang ditimbulkan oleh gangguan a. Menginterupsi kontinuitas pelayanan daya kepada para konsumen

apabila

gangguan

itu

sampai

menyebabkan

terputusnya suatu rangkaian atau menyebabkan rusaknya suatu unit pembangkit. b. Penurunan

tegangan

yang

cukup

besar

menyebabkan

rendahnya kualitas tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen. c. Pengurangan stabilias sistem dan menyebabkan jatuhnya generator. d. Merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan itu.

B. Konsep Dasar Keandalan Sistem Distribusi

Definisi klasik dari keandalan adalah peluang berfungsinya suatu alat atau sistem secara memuaskan pada keadaan tertentu dan dalam periode waktu tertentu pula. Dapat juga dikatakan kemugkinan atau tingkat kepastian suatu alat atau sistem akan berfungsi secara memuaskan pada keadaan tertentu dalam periode waktu tertentu pula. Dalam pengertian ini, tidak hanya peluang dari kegagalan tetapi juga banyaknya, lamanya dan frekuensinya juga penting. Kemungkinan atau tingkat kepastian sedemikian itu tidak dapat diduga dengan pasti, tetapi dapat dianalisa atas dasar logika ilmiah. Menurut Pabla

(2007 : 312), mendefenisikan keandalan sebagai

kemungkinan dari satu atau kumpulan benda akan memuaskan kerja pada keadaan tertentu dalam periode waktu yang ditentukan.

Menurut

19.

Momoh (2008 : 115), keandalan yaitu kemampuan dari

jaringan untuk menyampaikan tidak terputusnya tenaga listrik bagi pelanggan pada satu taraf yang telah ditentukan sesuai dengan mutu dan jaminan keamanannya. Menurut Willis (2004 : 103), keandalan yaitu kemampuan dari sistem pengiriman kekuatan untuk membuat tegangan listrik yang siap secara terusmenerus dan cukup dengan mutu kepuasan, untuk memenuhi kebutuhannya konsumen. Menurut Hajek yang dikutip dalam Irawati (1999 : 20), keandalan adalah suatu istilah statistik yang pada umumnya didefenisikan sebagai probabilitas bahwa selama suatu jangka waktu tertentu dalam kondisi yang telah ditetapkan, sebuah peralatan atau suatu sistem akan bekerja dengan cara yang dapat diterima.

Secara

umum

keandalan

didefinisikan

sebagai

kemungkinan

(Probability) dari suatu sistem yang mampu bekerja sesuai dengan kondisi operasi tertentu dalam jangka waktu yang ditentukan, dengan kata lain keandalan disebut juga dengan kecukupan atau ketersediaan (availability). Keandalan memiliki sifat non deterministik (terjadi secara kebetulan) tapi probabilistik (sesuatu yang bersifat acak, tidak pasti, namun dapat dianalisa dengan teori probabilitas). Dalam mendefenisikan keandalan terhadap gangguan terdapat empat faktor yang memegang peranan penting yaitu: a. Kemungkinan (Probability) Angka yang menyatakan berapa kali gangguan terjadi dalam waktu tertentu pada suatu sistem atau saluran. b. Bekerja Dengan Baik (Performance) Menunjukan kriteria kontinuitas suatu salauran sistem penyaluran20. tenaga listrik tanpa mengalami gangguan. c. Periode Waktu Periode waktu adalah lama suatu saluran bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya. Semakin lama saluran digunakan, maka akan semakin banyak kemungkinan terjadinya kegagalan. d. Kondisi Operasi Kondisi operasi yang dimaksud disini adalah keadaan lingkungan kerja dari suatu jaringan seperti pengaruh suhu, kelembaban udara dan getaran yang mempengaruhi kondisi operasi. C. Analisis 1. Angak/Laju Kegagalan (Failure rate),

λ (t )

Banyaknya kegagalan yang terjadi selama selang waktu t1 sampai t2 disebut laju kegagalan (failure rate). Ini dapat dinyatakan sebagai peluang

bersyarat, yaitu kegagalan-kegagalan yang terjadi dalam selang waktu t1 dan t2, dimana sebelum periode t1 tidak terjadi kegagalan, dan ini merupakan awal dari selang. Jadi laju kegagalan

(λ )

adalah harga rata-rata dari jumlah

kegagalan per satuan waktu pada suatu selang waktu pengamatan (T). Laju kegagalan ini dihitung dengan satuan kegagalan per tahun. Untuk selang waktu pengamatan diperoleh :

λ=

Total number of failures N = .............................(1) Total of unit test or operating times ∑ Tt Atau

λ=

f T

........................................................................(2) 21. Pabla (2007 : 311)

Dimana :

λ = Failure Rate (angka/laju kegagalan konstan ) N atau f = Total number of failure ( jumlah kegagalan selama selang waktu )

∑T

t

atau T = ( jumlah selang waktu pengamata n)

Untuk menghitung lama gangguan rata-rata (Average Annual Outage Time), (U s ) Us = Region 1

∑ t .......................................................................(3) T

Region 2

Region 3

Viktor (2007 : 36) Failure Rate

Dimana (t) : lamanya gangguan (jam) Laju kegagalan ini merupakan fungsi dari waktu atau umum dari

sistem atau saluran selama beroperasi. Fungsi waktu ini dapat dilihat pada gambar 7 dibawah ini : De Bugging

Normal Operating or Useful Life

Wear- Out

Operating Life Gambar 9. Laju kegagalan sebagai fungsi waktu

Momoh (2008 : 140) Dari gambar diatas laju kegagalan dibagi dalam tiga selang waktu yaitu: a. Selang Waktu Kegagalan Awal (De Bugging) Pada selang waktu kegagalan awal ini laju kegagalan akan menurun dengan cepat sesuai bertambahnya waktu. Kegagalan pada daerah ini disebabkan oleh kesalahan dalam perencanaan dan pembuatan jaringan serta pemasangan saluran tersebut. b. Selang waktu Kegagalan Normal (Normal Operating or Useful Life) Pada daerah waktu ini besarnya laju kegagalan dapat dianggap tetap. Hal ini disebabkan sistem atau saluran siap beroperasi dengan mantap. Sehingga kemungkinan terjadi kegagalan adalah sama pada setiap waktu. Laju kegagalan pada daerah ini tidak teratur disebabkan oleh tekanan yang tiba-tiba diluar kekuatan sistem atau saluran yang telah direncanakan.

22.

c. Selang Waktu Kegagalan Akhir (Wear-Out) Laju kegagalan pada daerah ini bertambah besar dengan bertambahnya waktu. Hal ini disebabkan karena bertambahnya umur sistem atau saluran dan kegagalan ini dapat ditanggulangi dengan mengadakan pemeliharaan (maintenance). Waktu perbaikan (r) adalah lama waktu yang diperlukan dari saat terjadinya gangguan sampai waktu saluran dapat bekerja kembali secara normal. m (mean time between failure) adalah waktu rata-rata sistem saluran bekerja sesuai fungsi yang diharapkan. 23. m = 1 ........................................................................................(4) λ Momoh (2008 : 147) Keandalan dalam bentuk matematisnya dapat ditulis sebagai berikut:

R (t ) = e − λ t

(5) Pabla (2007 : 41 )

Dimana : R (t) = keandalan selama periode waktu t λ = laju kegagalan t = waktu perbaikan e = fungsi ekponensial 2. Indeks Gangguan Tambahan Indeks keandalan yang telah di perhitungkan kembali menggunakan konsep klasik adalah laju kegagalan rata-rata, lamanya gangguan rata-rata dan waktu kegagalan tahunan. Indeks Berorientasikan Pelanggan 1) System Avarage Interruption Frequency Index (SAIFI)

SAIFI merupakan suatu indeks yang menyatakan banyaknya gangguan (pemadaman) yang terjadi dalam selang waktu tertentu (1 tahun) pada pelanggan dalam suatu sistem secara keseluruhan. SAIFI =

=

Jumlah gangguan pelanggan Jumlah pelanggan

∑ λi N i ....................................................................(6) ∑N

Willis (2004 : 112)

Dimana

λi adalah

laju kegagalan unit dan

N i adalah

banyak

pelanggan pada suatu titik

24.

2) Costumer Avarage Interruption Frequency Index (CAIFI) CAIFI

merupakan suatu indeks yang menyatakan banyaknya

gangguan yang terjadi dalam selang waktu tertentu (1 tahun) pada pelanggan dalam ruang lingkup yang lebih kecil (feeder) CAIFI =

=

jumlah gangguan pelanggan jumlah pelanggan terganggu

λi N i ........................................................................(7) U i Ni Willis (2004 : 112)

3) System Avarage Interruption Duration Index (SAIDI) SAIDI merupakan suatu indek yang menyatakan lamanya gangguan (pemadaman) yang terjadi dalam selang waktu tertentu

(1

tahun)

pada

pelanggan

dalam

suatu

sistem

secara

keseluruhan. jumlah durasi gangguan pelanggan jumlah pelanggan

SAIDI =

=

∑U i N i ...................................................................(8) ∑N Momoh (2008 : 120)

Dimana U i adalah annual outage time dan N i adalah jumlah pelanggan pada satu titik 4) Costumer Avarage Interruption Duration Index(CAIDI) CAIDI merupakan suatu indeks yang menyatakan lamanya gangguan yang terjadi dalam selang waktu tertentu (1 tahun) pada 25. pelanggan dalam ruang lingkup yang lebih kecil (feeder). CAIDI =

=

jumlah durasi gangguan pelanggan jumlah pelanggan terganggu

∑U i N i ....................................................................(9) ∑ λi N Momoh (2008 : 120)

Dimana

λi

adalah laju kegagalan, U i adalah annual outage time

dan N i adalah jumlah pelanggan pada satu titik

5) Avarage Service Availability (unvailability) Index (ASAI/ASUI) ASAI merupakan suatu indeks yang menyatakan kemampuan suatu sistem untuk menyediakan/menyuplai suatu sistem dalam jangka waktu 1 tahun sedangkan ASUI merupakan indeks yang

menyatakan

ketidakmampuan

suatu

sistem

untuk

menyediakan/menyuplai suatu sistem. ASAI =

jumlah jam pelanggan terpenuhi jumlah jam seharusnya

=

∑ N i × 8760 − ∑U i N i ........................................(10) ∑ N i × 8760

ASUI = 1 − ASAI

=

∑U i N i .............................................................(11) ∑ N i × 8760

Dimana 8760 adalah jumlah jam dalam 1 tahun Momoh (2008 : 121)

BAB III METODELOGI PENELITIAN

A.

Rancangan Penelitian Jenis penelitian ini adalah deskriptif. Sesuai dengan bentuknya, penelitian ini bertujuan untuk mencoba melakukan pengkajian terhadap datadata teknis yang terjadi pada saluran distribusi udara 20 kV untuk gardu Hubung Kandis Kota Padang. Data-data yang telah didapatkan selanjutnya dihitung untuk mendapatkan nilai-nilai indeks yang diinginkan, yaitu SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI, ASAI, ASUI, dengan menggunakan rumus-rumus yang

tertera

sebelumnya,

target/ketetapan PT.PLN.

kemudian

hasilnya

dibandingkan

dengan

B.

Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah saluran distribusi udara 20 kV Kota Padang khususnya Gardu Hubung Kandis Kota Padang yang melayani empat feeder. Feeder-feeder tersebut adalah : 1. 2. 3. 4.

C.

Feeder Khatib Sulaiman Feeder Ulak Karang Feeder Cadnas Feeder DPR Jenis Data Penelitian

Jenis data yang diambil dalam penelitian ini adalah data sekunder. Data yang diambil merupakan data-data sebagai berikut : 1. Data gangguan yang terjadi pada saluran distribusi udara 20 kV Gardu Hubung Kandis Kota Padang tahun 2007

27.

2. Data realisasi dan target kinerja SAIDI & SAIFI tahun 2007 3. Banyak pemadaman/gangguan rata-rata pertahun 4. Data lamanya gangguan pada GH. Kandis 5. Gambar single line diagram Pola Operasi Sistem 20 kV 6. Gambar single line diagram saluran distribusi udara 20 kV Gardu Hubung Kandis Kota Padang Untuk melakukan perhitungan indeks-indeks keandalan dalam sistem distribusi yaitu SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI, ASAI, ASUI, dibutuhkan datadata laju kegagalan rata-rata, banyak gangguan rata-rata pertahun, jumlah pelanggan dalam satu area, banyaknya terjadi gangguan, dan spesifikasi teknis untuk Gardu Hubung Kandis Kota Padang. D.

Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang diambil dalam penelitian ini adalah metode studi dokumenter. E. Teknik Analisis Data Data-data

yang

telah

didapatkan

selanjutnya

dihitung

untuk

mendapatkan nilai-nilai indeks yang diinginkan, yaitu: 1. Untuk menghitung laju kegagalan

λ=

(λ )

f T

Dimana f = jumlah kegagalan selama selang waktu T = jumlah lamanya selang waktu pengamatan Sehingga rumus diatas menjadi :

λ=

banyaknya gangguan kali/th 12

2. Untuk menghitung lama gangguan rata-rata Us =

∑t T

Dimana t : lama gangguan (jam) Sehingga rumus diatas menjadi :

∑ lama gangguan U=

60 12

jam / th

1 jam = 60 menit 3. SAIFI (System Avarage Interuption Frequency Index)

SAIFI =

Jumlah gangguan pelanggan Jumlah pelanggan

=

∑ λi N i ∑N

32.

Dimana

λi adalah laju kegagalan unit dan N i adalah banyak pelanggan

pada suatu titik 4. SAIDI (System Avarage Interruption Duration Index) jumlah durasi gangguan pelanggan jumlah pelanggan

SAIDI =

=

∑U i N i ∑N

28. Dimana U i adalah annual outage time dan N i adalah jumlah pelanggan pada satu titik 5. CAIFI (Costumer Avarage Interruption Frequency Index) jumlah gangguan pelanggan jumlah pelanggan terganggu

CAIFI =

=

λi N i U i Ni

6. CAIDI (Costumer Avarage Interruption Duration Index) CAIDI = Dimana

jumlah durasi gangguan pelanggan jumlah pelanggan terganggu

λi

=

∑U i N i ∑ λi N

adalah laju kegagalan, U i adalah annual outage time dan N i

adalah jumlah pelanggan pada satu titik 7. ASAI/ASUI (Avarage Service Availability (unvailability) Index) ASAI =

jumlah jam pelanggan terpenuhi jumlah jam seharusnya

=

∑ N i × 8760 − ∑U i N i ∑ N i × 8760

ASUI = 1 − ASAI

=

∑U i N i ∑ N i × 8760

Dimana 8760 adalah jumlah jam dalam 1 tahun

Dengan menggunakan rumus-rumus yang tertera dan dilakukan analisa tentang hasil yang didapat dengan membandingkan dengan target/ketetapan PT. PLN dan membandingkan nilai indeks satu feeder dengan feeder lainnya. Selanjutnya menganalisa tindakan apa yang dapat dilakukan untuk mengurangi terjadinya gangguan pada PT. PLN khususnya Gardu Hubung Kandis Kota Padang Rayon Belanti.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Deskripsi Data Pada Bab ini dilakukan perhitungan nilai-nilai indeks keandalan sistem distribusi dari data-data yang telah didapatkan sebelumnya, dapat dilihat tabel dibawah: Tabel 1. Jumlah Konsumsi Energi Kota Padang No. 1 2 3

Penyulang/Feeder

Out Ging

GIS. Simpang Haru 20 bh GI. PAUH LIMO 6 bh GI. PIP 7 bh TOTAL

CT Terpasang (A) 2400 500 560

Total Beban (MW) 68.95 MW 24.81 MW 18.38 MW 112.14 MW

Sumber. PLN Cabang Padang

Tabel 2. Banyak Padam/Gangguan pada feeder di GH. Kandis

N o 1 2 3 4

Penyulang/ Feeder Khatib Sulaiman Ulak Karang CADNAS DPR

Jumlah Padam / Gangguan (kali)

Jumlah Pelanggan

JAN

FEB

MAR

APR

MEI

JUN

JUL

AUG

SEP

OKT

NOV

DES

Jumlah Padam

3459

5

0

8

16

21

13

4

0

10

3

1

9

90

5951

2

0

9

14

20

17

6

1

7

4

0

2

82

4965 417

5 1

0 0

17 2

30 4

26 0

20 0

16 0

8 0

20 2

8 1

12 0

7 1

169 11

Sumber PLN Cabang Padang 29. 30.

Tabel 3. Lamanya gangguan pada Feeder di GH. Kandis N o 1 2 3 4

Penyulang /Feeder Khatib Sulaiman Ulak Karang CADNAS DPR

Lama Padam / Gangguan (menit)

Jumlah lama ganggu an

Jumlah Pelangga n

JAN

FEB

MAR

APR

MEI

JUN

JUL

AUG

SEP

OKT

NOV

DES

3459

325

0

146

963

537

202

147

0

917

30

6

314

3587

5951

256

0

752

674

511

712

103

62

741

28

0

204

4043

4965 417

405 25

0 0

580 40

1167 28

523 0

1303 0

151 0

220 0

1342 3

181 5

227 0

294 20

6393 121

Sumber PT. PLN Cabang Padang Untuk menghitung laju kegagalan maka digunakan rumus (8) :

λ=

f T

Dimana f = jumlah kegagalan selama selang waktu T = jumlah lamanya selang waktu pengamatan Sehingga rumus diatas menjadi :

λ=

banyaknya gangguan kali/th 12

Dimana angka 12 diambil dari banyaknya data yang dipakai yaitu selama 12 bulan (Januari 2007 sampai Desember 2007).

31.

B. Analisa Data Sehingga dengan menggunakan rumus di atas diperoleh nilai a. Feeder Khatib Sulaiman

λ=

:

5 + 0 + 17 + 30 + 26 + 20 + 16 + 8 + 20 + 8 + 12 + 7 = 14.1 kali / th 12

d. Feeder DPR

λ=

:

2 + 0 + 9 + 14 + 20 + 17 + 6 + 1 + 7 + 4 + 0 + 2 = 6.8 kali / th 12

c. Feeder Cadnas

λ=

:

5 + 0 + 8 + 16 + 21 + 13 + 4 + 0 + 10 + 3 + 1 + 9 = 7.5 kali / th 12

b. Feeder Ulak Karang

λ=

(λ ) :

:

1+ 0 + 2 + 4 + 0 + 0 + 0 + 0 + 2 +1+ 0 +1 = 0.9 kali / th 12

Tabel 3. Lamanya gangguan pada Feeder di GH. Kandis No.

Penyulang/Feede r

1 2 3 4

Khatib Sulaiman Ulak Karang CADNAS DPR

Jumlah Pelangga n 3459 5951 4965 417

Lama Padam / Gangguan (menit) JAN

FEB

MAR

APR

MEI

JUN

JUL

AUG

SEP

OKT

NOV

DES

325 256 405 25

0 0 0 0

146 752 580 40

963 674 1167 28

537 511 523 0

202 712 1303 0

147 103 151 0

0 62 220 0

917 741 1342 3

30 28 181 5

6 0 227 0

314 204 294 20

Sumber PT. PLN Cabang Padang Untuk menghitung lama gangguan rata-rata digunakan rumus (9): Us =

∑t T

32. Dimana t : lama gangguan (jam) Sehingga rumus diatas menjadi :

∑ lama gangguan U=

60 12

jam / th

1 jam = 60 menit Dimana angka 12 diambil dari banyaknya data yang dipakai yaitu selama 12 bulan (Januari 2007 sampai Desember 2007). Sehingga dengan menggunakan rumus diatas didapat U, yaitu: a. Feeder Khatib Sulaiman

:

 325 + 0 + 146 + 963 + 537 + 202 + 147 + 0 + 917 + 30 + 6 + 314    60   = 4.98 jam/th U= 12

b. Feeder Ulak Karang :

 256 + 0 + 752 + 674 + 511 + 712 + 103 + 62 + 741 + 28 + 0 + 204    60   = 5.61 U= 12 jam/th c. Feeder Cadnas :  405 + 0 + 580 + 1167 + 523 + 1303 + 151 + 220 + 1342 + 181 + 227 + 294    60   = 8.87 jam/th U= 12

d. Feeder DPR :  25 + 0 + 40 + 28 + 0 + 0 + 0 + 0 + 3 + 5 + 0 + 20    60   = 0.16 jam/th U= 12

33.

Berikut ini akan dihitung nilai indeks pelanggan jasa PT. PLN untuk masingmasing Feeder. N = N1 + N 2 + N 3 + N 4 = 3459 + 5951 + 4965 + 417 = 14792 pelanggan 1. FEEDER KHATIB SULAIMAN Berdasarkan tabel 2. dan tabel 3. didapatkan data sebagai berikut: Ni = Banyak pelanggan pada feeder Khatib Sulaiman = 3459

λi = 7.5 kali/th Ui = 4.98 jam/th Sehingga didapatkan nilai indeksnya sebagai berikut: 1.1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) dengan menggunakan rumus (13) diperoleh : SAIFI =

=

λi N i N 7.5 × 3459 = 1.75 gangguan / pelanggan 14792

1.2. Costumer Average Interruption Frequency Index (CAIFI) dengan menggunakan rumus (14) diperoleh : CAIFI =

=

λi N i Ui N 7.5 × 3459 = 0.35 gangguan / pelanggan 4.98 × 14792 34.

1.3. System Average Interruption Duration Index (SAIDI) dengan menggunakan rumus (15) diperoleh : SAIDI =

=

U i Ni N

4.98 × 3459 = 1.164 jam / pelanggan 14792

1.4. Costumer Average Interruption Duration Index (CAIDI) dengan menggunakan rumus (16) diperoleh :

CAIDI =

=

U i Ni λi N 4.98 × 3459 = 0.155 jam / pelanggan 7.5 × 14792

1.5. Average Service Availability (Unavailability) Index (ASAI/ASUI) dengan menggunakan rumus (17) diperoleh : ASAI =

=

N i × 8760 − U i N N i × 8760

( 3459 × 8760) − ( 4.98 × 14792) 3459 × 8760

= 0.99756 Dengan menggunakan rumus (18) diperoleh : ASUI = 1 − ASAI

= 1- 0.99756 = 0.0024

35.

1. FEEDER ULAK KARANG Berdasarkan tabel 2. dan tabel 3. didapatkan data sebagai berikut: N i = Banyak pelanggan pada feeder Ulak Karang = 5951

λi

= 6.8 kali / th

Ui

= 5.61 jam / th

Sehingga didapatkan nilai indeksnya sebagai berikut:

2.1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) dengan menggunakan rumus (13) diperoleh : 6.8 × 5951 = 2.73 gangguan / pelanggan 14792

SAIFI =


6.8 × 5951 = 0.48 gangguan / pelanggan 5.61 × 14792


5.61 × 5951 = 2.256 jam / pelanggan 14792

2.4. Costumer Average Interruption Duration Index (CAIDI) dengan menggunakan rumus (16) diperoleh : CAIDI =

5.61 × 5951 = 0.331 jam / pelanggan 6.8 × 14792

36.


( 5951 × 8760) − ( 5.61 × 14792) 5951 × 8760


= 1- 0.998408 = 0.001592 2. FEEDER CADNAS Berdasarkan tabel 2. dan tabel 3. didapatkan data sebagai berikut: N i = Banyak pelanggan pada feeder Cadnas = 4965

λi

= 14.1 kali / th

Ui

= 8.87 jam / th

Sehingga didapatkan nilai indeksnya sebagai berikut: 3.1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) dengan menggunakan rumus (13) diperoleh : SAIFI =

14.1 × 4965 = 4.73 gangguan / pelanggan 14792




8.87 × 4965 = 2.977 jam / pelanggan 14792


8.87 × 4965 = 0.211 jam / pelanggan 14.1 × 14792

37.


( 4965 × 8760) − ( 8.87 × 14792) 4965 × 8760


= 1- 0.996983 = 0.003016 3. FEEDER DPR Berdasarkan tabel 2. dan tabel 3. didapatkan data sebagai berikut: N i = Banyak pelanggan pada feeder DPR = 417

λi

= 0.9 kali / th

Ui

= 0.16 jam / th 38.

Sehingga didapatkan nilai indeksnya sebagai berikut: 4.1. System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) dengan menggunakan rumus (13) diperoleh : SAIFI =

0.9 × 417 = 0.02 gangguan / pelanggan 14792

4.2. Costumer Average Interruption Frequency Index (CAIFI) dengan menggunakan rumus (14) diperoleh :

CAIFI =



0.16 × 417 = 0.04 jam / pelanggan 14792


0.16 × 417 = 0.05 jam / pelanggan 0.9 × 14792


( 417 × 8760) − ( 0.16 × 14792) 417 × 8760


= 1- 0.999352

39.

= 0.000647 C. Pembahasan Dari hasil perhitungan diatas maka dapat dilihat nilai indeks yang didapatkan untuk masing-masing Feeder pada Gardu Hubung Kandis pada tabel. 4 berikut: Tabel. 4 Nilai Indeks Masing-Masing Feeder Gardu Hubung Kandis N o

Feeder / Penyulang

SAIFI

CAIFI

Nilai Indeks SAIDI CAIDI

ASAI

ASUI

1

Khatib Sulaiman

1.75

0.35

1.164

2

Ulak Karang

2.735

0.48

2.256

3

Cadnas

4.732

0.533

2.977

4

DPR

0.02

0.15

0.04

Keterangan : xxx

0.155 0.331 0.211 0.05

0.99756

0.0024

0.998408

0.001592

0.996983

0.003016

0.999352

0.000647

= paling besar xxx = paling kecil

1. Perbandingan Nilai SAIFI Nilai SAIFI yang merupakan target / ketetapan dari PLN adalah 17.1 Berikut ini nilai SAIFI untuk tiap-tiap feeder : 1.1. Khatib Sulaiman : 1.75 gangguan / pelanggan 1.2. Ulak Karang 1.3. Cadnas 1.4. DPR

: 2.73 gangguan / pelanggan : 4.73 gangguan / pelanggan : 0.07 gangguan / pelanggan

Berdasarkan dari nilai diatas dapat dianalisa bahwa nilai SAIFI untuk masing-masing feeder masih berada pada batas nilai yang telah ditargetkan oleh PT.PLN.

40.

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Kh. Sulaiman

Ulak Karang Perhitungan

Cadnas

DPR

Target

Gambar 10. Grafik Nilai SAIFI Untuk Masing-Masing Feeder

Dari grafik diatas terlihat pada feeder DPR memiliki nilai SAIFI yang paling kecil yaitu 0.07, ini menandakan pada feeder tersebut sedikit mengalami terjadinya gangguan (pemadaman). Ini mengakibatkan feeder DPR memiliki nilai SAIFI yang paling baik dari tiga feeder lainnya pada Gardu Hubung Kandis, diikuti oleh feeder Ulak Karang, feeder Khatib Sulaiman, dan feeder Cadnas. Artinya feeder DPR memiliki sistem yang lebih handal (sedikit mengalami gangguan) dibandingkan ketiga feeder lainnya yang mengalami gangguan lebih banyak. Untuk feeder Cadnas memiliki nilai SAIFI yang paling tinggi dari feeder-feeder yang lainnya, tetapi masih dalam batas target PT.PLN ini menandakan pada feeder tersebut banyak mengalami gangguan (pemadaman) dalam satu tahun.

41.

2. Perbandingan Nilai SAIDI

Nilai SAIDI yang merupakan target dari PLN adalah 2.6 Berikut ini nilai SAIDI untuk tiap-tiap feeder : 2.1. Khatib Sulaiman : 1.164 jam / pelanggan 2.2. Ulak Karang 2.3. Cadnas

: 2.256 jam / pelanggan : 2.977 jam / pelanggan

2.4. DPR

: 0.04 jam / pelanggan

Berdasarkan nilai diatas dapat dianalisa bahwa nilai SAIDI untuk 3 buah feeder yaitunya feeder Khatib Sulaiman, feeder Ulak Karang, feeder DPR masih berada pada batas nilai yang telah ditargetkan oleh PT. PLN hanya feeder Cadnas yang tidak berada pada batas nilai yang telah ditargetkan oleh PT. PLN.

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Kh. Sulaiman

Ulak Karang Perhitungan

Cadnas

DPR

Target

Gambar 11. Grafik Nilai SAIDI Untuk Masing-Masing Feeder

42.

Dari grafik diatas terlihat pada feeder DPR memiliki nilai SAIDI yang paling kecil yaitu 0.04, ini menandakan pada feeder DPR sedikit terjadinya gangguan (pemadaman). Ini mengakibatkan feeder DPR memiliki nilai SAIDI yang paling baik dan sesuai target PLN dari tiga feeder lainnya pada GH Kandis, diikuti oleh feeder Khatib Sulaiman, Ulak Karang dan Cadnas. Artinya feeder DPR memiliki kinerja sistem yang lebih baik dibandingkan 3 feeder lainnya, sehingga hanya mengalami pemadaman dalam jangka waktu yang lebih singkat. 3. Perbandingan Nilai CAIFI dan CAIDI Berikut ini nilai CAIFI dan CAIDI untuk tiap-tiap feeder: Tabel 5. Nilai CAIFI dan CAIDI untuk masing-masing feeder No 1 2

Feeder / Penyulang Khatib Sulaiman Ulak Karang

Nilai Indeks CAIFI CAIDI 0.35

0.155

0.48

0.331

3

Cadnas

0.53

0.211

4

DPR

0.15

0.05

Berdasarkan tabel diatas dapat dilihat bahwa nilai CAIFI dan CAIDI pada feeder DPR paling kecil dibandingkan dengan feeder yang lainnya (feeder Cadnas, feeder Ulak Karang, feeder Khatib Sulaiman). Ini menandakan pelayanan pada pelanggan / konsumen pada feeder ini paling baik atau bagus dibandingkan dengan feeder lainnya.

43.

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Kh. Sulaiman

Ulak Karang

Cadnas

CAIFI

DPR

CAIDI

Gambar 12. Grafik Nilai CAIFI dan CAIDI untuk Masing-Masing Feeder 4. Perbandingan Nilai ASAI dan ASUI Berikut ini nilai ASAI dan ASUI untuk tiap-tiap feeder: Tabel 6. Nilai ASAI dan ASUI untuk masing-masing feeder No 1 2

Feeder / Penyulang Khatib Sulaiman Ulak Karang

Nilai Indeks ASAI ASUI 0.99756

0.0024

0.998408

0.001592

3

Cadnas

0.996983

0.003016

4

DPR

0.999352

0.000647

Pada tabel diatas terlihat nilai ASAI yaitu indeks yang menyatakan ketersediaan pelayanan rata-rata lebih besar dibandingkan dengan ASUI yang menyatakan indeks ketidaktersediaan pelayanan rata-rata dalam satu tahun. Ini memperlihatkan kinerja PT. PLN khususnya Rayon Belanti yang mengelola GH. Kandis sangat baik terlebih untuk feeder DPR dimana nilai ketersediaannya mencapai 0.999 atau 99.9 %.

44.

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Kh. Sulaiman

Ulak Karang ASAI

Cadnas

DPR

ASUI

Gambar 13. Grafik Nilai ASAI dan ASUI Masing-Masing Feeder 5. Analisa Penyebab Perbedaan Nilai Indeks Antara Satu Feeder dengan Feeder Lainnya. Berdasarkan hasil yang didapat sebelumnya diperoleh bahwa feeder DPR memiliki nilai indeks yang lebih baik dibandingkan dengan feeder lainnya, selain dari faktor data sebelumnya dapat disimpulkan faktor lain yang menyebabkan perbedaan nilai indeks antara feeder ini yaitu panjang pendeknya jalur suatu feeder, dimana dengan semakin panjangnya jalur suatu feeder maka kemungkinan terjadinya gangguan/kegagalan akan semakin besar dibandingkan dengan feeder yang jalurnya lebih pendek. Ini terlihat pada feeder DPR yang memiliki jalur lebih pendek dibandingkan feeder lainnya. Ada beberapa tindakan yang nantinya diharapkan untuk mengurangi tingkat kegagalan pada GH. Kandis Rayon Belanti. Tindakan tersebut antara lain: a. Melakukan perawatan terhadap rele, sehingga nantinya rele dapat bekerja dengan baik. b. Melakukan perawatan terhadap PMT. c. Melakukan rekonfigurasi feeder

BAB V PENUTUP

A.

Kesimpulan Dari perhitungan dan analisa indeks keandalan sistem distribusi pada GH. Kandis Rayon Belanti PT. PLN dilakukan dengan menghitung indeks pelanggan pengguna jasa PLN maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Nilai SAIFI yang ditargetkan oleh PT. PLN sebesar 17.1 pada GH. Kandis Rayon Belanti memenuhi syarat. 2. Nilai SAIDI yang ditargetkan sebesar 2.6 menunjukan bahwa dari ke empat feeder hanya satu feeder kurang memenuhi syarat yaitu feeder Cadnas 2.97 3. Untuk indeks berorientasikan pelanggan lainnya yaitu CAIFI, CAIDI, ASAI, dan ASUI feeder DPR memiliki nilai yang paling baik dibandingkan feeder lainnya. 4. Dari segi pelayanan pada pelanggan, feeder di daerah Khatib Sulaiman, Ulak Karang, Cadnas, dan DPR menunjukan bahwa: a. Untuk indeks CAIFI, memberikan konstribusi banyaknya gangguan dalam ruang lingkup lebih kecil terdapat pada feeder DPR sebesar 0.15 dan yang terbesar terdapat pada feeder Cadnas sebesar 0.53. b. Untuk indeks CAIDI, memberikan konstribusi lamanya gangguan dalam ruang lingkup lebih kecil terdapat pada feeder DPR sebesar 0.05 dan yang paling besar pada feeder Ulak Karang sebesar 0.331.

45.

46. c. Untuk indeks ASAI, memberikan konstribusi kemampuan suatu sistem untuk menyuplai dalam jangka waktu 1 tahun, yang paling besar terdapat pada feeder DPR sebesar 0.999352, dan yang paling kecil terdapat pada feeder Cadnas sebesar 0.996983. d. Untuk indeks ASUI, memberikan konstribusi ketidakmampuan / ketidak tersediaan suatu sistem untuk menyuplai dalam jangka waktu 1 tahun, yang paling besar terdapat pada feeder Ulak Karang sebesar 0.001592 dan yang paling kecil terdapat pada feeder DPR sebesar 0.000647.

B.

Saran Untuk mengantisipasi hal yang demikian disarankan: Berdasarkan data gangguan yang didapat dari PT. PLN maka untuk mengurangi gangguan dapat dilakukan rekonfigurasi feeder agar satu feeder tidak mencakup banyak trafo. Penelitian dan perhitungan ini hanya berdasarkan faktor gangguan yang terjadi sehingga nantinya dapat dicari faktor lain yang mempengaruhi indeks keandalan dari suatu sistem distribusi.

DAFTAR PUSTAKA

Brown, E. Richard. 2002, Electric Power Distribution Reliability, New York. Basel : Marcel Dekker, Inc. Momoh, A. James. 2008, Electric Power Distribution, Automation, Protection, And Control, CRC Press Taylor & Francis Group Boca Raton London New York. Marsudi, Djiteng. 2005, Pembangkitan Energi Listrik, Jakarta: Penerbit Erlangga. Marsudi, Djiteng. 1991, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Jakarta: Balai Penerbit dan Humas ISTN. Pabla, A.S. 2007, Electric Power Distribution fifth Editon, Tata McGrawHill Publishing Company Limited. New Delhi. Rizki, Viktor Trio. 2007, Analisa Indeks Keandalan Sistem Distribusi PT. PLN Wilayah Cabang Padang, Skripsi. Fakultas Teknik Elektro Universitas Andalas Padang Suhendra, Marno. 1998, Penentuan Status Operasi Sistem Dengan Pertimbangan Probabilitas Keandalan (aplikasi Jaringan SUTT 150 kV Sistem Sumbar), Skripsi. Fakultas Teknik Industri Universitas Bung Hatta Padang Willis, H. Lee. 2004, Power Distribution Planning Reference Book. Second Edition, Revised and Expanded, Raleigh, Nort Carolina, U.S.A. New York-Basel: Marcel Dekker, Inc Wati, Ira. 1999, Keandalan Jaringan Distribusi Udara 20 kV Feeder Muara Palam, Skripsi. FPTK IKIP Padang.

Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 kV Pada GH. Kandis

Recommend Documents