TUGAS AKHIR. Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISA KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI 20 kV PADA PT. PLN (PERSERO) UP3 PEKALONGAN MENGGUNAKAN METODE FMEA (FAILURE MODE AND

EFFECT ANALYSIS) SERTA SIMULASI PADA ETAP 12.6

Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun Oleh : Nama : Tata Firmansyah

NIM : 41419110146

Pembimbing : Dr. Setiyo Budiyanto, ST, MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKUTLAS TEKNIK

UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA

2021

(2)

(3)

iii

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala puja dan puji serta rasa syukur hanya untuk Allah Subhanahu wa ta’ala, yang telah melimpahkan rahmat, karunia dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir (TA) ini yang berjudul “Analisa Keandalan Sistem Distribusi 20 kV Pada PT. PLN (Persero) UP3 Pekalongan Menggunakan Metode FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) Serta Simulasi Pada ETAP 12.6”. Tugas akhir ini diajukan guna melengkapi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Jakarta.

Dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan selama pembuatan tugas akhir, karena bantuan dan dukungan dari banyak pihak, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :

1. Bapak Ngadino Surip, Dr.Ir.Ms selaku Rektor Universitas Mercu Buana.

2. Bapak Mawardi Amin, Dr.Ir.MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana.

3. Bapak Setiyo Budiyanto, Dr.ST.MT selaku Kaprodi Teknik Elektro sekaligus sebagai pembimbing tugas akhir.

4. Bapak Muhammad Hafizd Ibnu Hajar, ST.MSc Selaku Sekprodi Teknik Elektro sekaligus Koordinator tugas akhir Universitas Mercu Buana.

5. Bapak Fauzan Akbarrizky selaku Asisstant Engineer Pemeliharaan Jaringan PT PLN (Persero) UP3 Pekalongan yang telah memberikan kesempatan dan waktunya untuk melakukan penelitian serta pengambilan data di lingkup perusahaan.

6. Orang tua dan keluarga saya yang senantiasa mendoakan dan mensupport saya dalam proses perkuliahan dan pembuatan tugas akhir saya.

7. Sahabat – sahabat saya yang tak bias saya sebutkan satu persatu yang selalu mendukung dan membantu saya.

8. Semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(5)

Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan di dalam penulisan dan penyusunannya, oleh karena itu penulis dengan senang hati menerima kritik dan sarannya yang bersifat membangun demi penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, bagi rekan-rekan mahasiswa Mercu Buana, semua pembaca dan bagi penulis khususnya.

Jakarta, 21 Januari 2021

( Tata Firmansyah )

(6)

ABSTRAK

Kontinuitas dan ketersediaan tenaga listrik kepada pelanggan perlu dijamin dan dijaga. Salah satu upaya guna mewujudkan hal tersebut adalah dengan mengevaluasi tingkat keandalan sistem distribusi tenaga listrik. Tingkat keandalan dapat dievaluasi dari jumlah berapa kali gangguan terjadi dan lama durasi recovery sistem.

Tugas Akhir ini dibuat dengan tujuan menghitung indeks keandalan dari sistem distribusi 20 kV PT. PLN (Persero) UP3 Pekalongan. Metode yang digunakan adalah FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), di mana indeks kegagalan dari setiap peralatan utama sistem distribusi diperhitungkan dalam mencari indeks keandalan sistem secara menyeluruh.

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari analisis pada penyulang PKL-01 didapatkan nilai indeks keandalan SAIFI sebesar 1,4052 kali gangguan/tahun dan nilai indeks keandalan SAIDI sebesar 4,2592 jam/tahun dan CAIDI sebesar 3,0308 jam/tahun. Sedangkan untuk hasil analisis data dan perhitungan dengan metode simulasi reliability assessment pada ETAP nilai indeks yang didapat untuk SAIFI yaitu sebesar 1,4173 kali gangguan/tahun. Kemudian untuk nilai SAIDI yaitu 4,2843 jam/tahun dan nilai CAIDI sebesar 3,0228/tahun. Perbedaan yang didapat dari metode FMEA dan reliability assessment pada ETAP tidak terlalu signifikan atau masih linear. Berdasarkan SPLN 68, penyulang PKL-01 masih memenuhi standarnya yang sebesar 3,2 gangguan/tahun untuk SAIFI dan 21 jam/tahun untuk SAIFI.

Kata kunci : FMEA, Keandalan, Sistem Distribusi, SAIDI, SAIFI

(7)

ABSTRACT

The continuity and availability of electricity to customers need to be guaranteed and maintained. One of the efforts to make this happen is by evaluating the level of reliability of the electric power distribution system. The level of reliability can be evaluated from the number of times the disturbance occurs and the duration of system recovery.

This final project is made with the aim of calculating the reliability index of the 20 kV distribution system of PT. PLN (Persero) UP3 Pekalongan. The method used is FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), where the failure index of each major distribution system equipment is taken into account in finding the overall system reliability index.

Based on the results obtained from the analysis on the PKL-01 feeder, the SAIFI reliability index value is 1.4052 times the disturbance / year and the SAIDI reliability index value is 4.2592 hours / year and CAIDI is 3.0308 hours / year.

Meanwhile, for the results of data analysis and calculations using the reliability assessment simulation method on the ETAP, the index value obtained for SAIFI is 1.4173 times the disturbance / year. Then for the SAIDI value is 4.2843 hours / year and the CAIDI value is 3.0228 / year. The difference obtained from the FMEA method and the reliability assessment on ETAP is not too significant or still linear.

Based on SPLN 68, PKL-01 feeders still meet the standard of 3.2 disruptions / year for SAIFI and 21 hours / year for SAIFI.

Keywords : FMEA, Reliability, Distribution System, SAIDI, SAIFI

(8)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... vi

LEMBAR PERNYATAAN ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metodologi Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Sumber Referensi ... 6

2.1.1 Referensi Jurnal 1... 6

2.1.9 Posisi Penelitian Saya ... 12

2.2 Sistem Tenaga Listrik ... 13

2.3 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ... 15

2.3.1. Berdasarkan Ukuran Tegangan ... 16

2.3.2. Berdasarkan Ukuran Arus Listrik ... 17

2.3.3. Berdasarkan Sistem Penyaluran ... 17

2.3.4. Berdasarkan Konstruksi Jaringan ... 17

2.3.5. Berdasarkan Bentuk/Struktur Jaringan (Topologi Jaringan) ... 18

(9)

2.4 Sistem Pengaman Jaringan Distribusi ... 22

2.4.1 Pemutus Tenaga (PMT) / Circuit Breaker (CB) ... 23

2.4.2 Pemisah (PMS) / Disconnecting Switch (DS) ... 24

2.4.3 Penutup Balik Otomatis (PBO) / Recloser ... 24

2.4.4 Saklar Pemutus Beban / Load Break Switch (LBS) ... 25

2.4.5 Saklar Seksi Otomatis (SSO) / Sectionalyzer ... 25

2.4.6 Arrester ... 25

2.4.7 Pelebur (Fuse Cut Off) ... 26

2.5 Program Etap 12.6 ... 26

2.6 Gangguan pada Sistem Distribusi ... 28

2.6.1 Jenis – Jenis Gangguan pada Sistem Distribusi ... 29

2.6.2 Penyebab Terjadinya Gangguan ... 30

2.6.3 Akibat Dari Gangguan pada Sistem Jaringan Distribusi ... 31

2.7 Keandalan Sistem Distribusi ... 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 35

3.1 Keandalan Sistem Distribusi ... 35

3.2 Diagram Alir Penelitian (Flowchart) ... 37

3.3 Studi Literatur ... 38

3.4 Pengumpulan Data ... 39

3.5 Definisi Dasar dalam Keandalan Sistem Distribusi ... 39

3.6 Standar Keandalan Sistem Kelistrikan Jaringan Distribusi 20kV ... 41

3.7 Metode Analisis ... 42

3.7.1 Metode Failure Modes and Effects Analysis (FMEA)... 42

3.7.2 Simulasi ETAP ... 43

3.8 Indeks Keandalan ... 44

BAB IV DATA DAN ANALISA ... 47

4.1 Sistem Distribusi pada GI Pekalongan ... 48

4.1.1 Data Penyulang PKL-01 ... 49

4.1.2 Parameter Tiap Komponen Sesuai Dengan SPLN59 1985 ... 52

4.2 Perhintungan Indeks Keandalan dengan Metode FMEA ... 53

4.3 Simulasi Indeks Keandalan dengan ETAP ... 60

4.4 Analisa Hasil Simulasi Software Etap dan Metode FMEA ... 62

4.5 Upaya Meningkatkan Keandalan ... 64

4.5.1 Usaha Mengurangi Jumlah Gangguan lewat eksternal sistem ... 65

4.5.2 Usaha Mengurangi Jumlah Gangguan lewat internal sistem ... 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 67

(10)

5.1 Kesimpulan ... 67 5.2 Saran dan Rekomendasi ... 68 DAFTAR PUSTAKA ... 69

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik 12

Gambar 2.2 Penyaluran Tenaga Listrik dari JTM hingga Konsumen 14

Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Distribusi Radial 19

Gambar 2.4 Konfigurasi Jaringan Distribusi Loop 20

Gambar 2.5 Konfigurasi Jaringan Distribusi Tie Line 20

Gambar 2.6 Konfigurasi Jaringan Distribusi Spindle 21

Gambar 2.7 Konfigurasi Jaringan Distribusi Kluster 22

Gambar 2.8 Circuit Breaker(CB) 23

Gambar 2.9 Display Etap 12.6 26

Gambar 2. 10 Desain Etap 12.6 28

Gambar 2.11 Menu Toolbar Etap 12.6 29

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian 38

Gambar 3.2 Skema input dan output FMEA 44

Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Utama PKL-01 49

Gambar 4.2 Simulasi Reliability Penyulang PKL-01 dengan ETAP 12.6 61

Gambar 4.3 Hasil dari Realibility Assesment 61

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan metode FMEA dan simulasi ETAP 62

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Nilai Laju Kegagalan dan Repair Tim 42

Tabel 4.1 Data Trafo dan Jumlah Pelanggan Penyulang PKL-01 49

Tabel 4.2 Data Panjang Saluran Penyulang PKL-01 51

Tabel 4.3 Standar Laju Kegagalan (SPLN59 1985) 52

Tabel 4.4 Perhitungan Frekuensi Kegagalan dan Durasi Kegagalan 54

Tabel 4.5 Frekuensi Kegagalan dan Durasi Kegagalan persection 56

Tabel 4.6 Perhitungan Nilai SAIFI dan SAIDI Penyulang PKL-01 58

Tabel 4.7 Hasil Evaluasi Indeks Excel vs Etap Penyulang PKL-01 62