Parlindungan Doloksaribu1
ABSTRAK
Sistem pelayanan energi listrik umumnya terdiri atas tiga sistem utama yaitu pem-bangkitan, transmisi dan distribusi. Sistem distribusi adalah sistem yang paling dekat dengan beban (konsumen), oleh karena itu keandalan sistem distribusi akan berdampak langsung terhadap ketersediaan suplai daya ke beban.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis keandalan suatu system distribusi. mencakup frekwensi pemadaman per tahun, lama pemadaman rata-rata dan ketidak tersediaan suplai daya tahunan.
Penelitian ini mensimulasikan suatu system distribusi radial yang terdiri dari satu suplai daya yaitu grid yang menyuplai 11 titik beban. Analisa terhadap keandalan sistem dilakukan dengan menggunakan program EDSA Technical 2005.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa keandalan sistem distribusi dari sisi beban berbeda-beda. Beban yang lebih dekat dengan suplai daya cenderung mengalami pemadaman yang lebih sedikit dibandingkan beban yang jauh dari suplai daya.
Kata kunci: Keandalan, Sistem Distribusi dan EDSA
ABSTRACT
A power electric utility system generally consists of three parts, which are generation, transmission and distribution system. It is the distribution system that is close to load. The reliability of the distribution system will give direct impact to power supply availability.
The research aims to analize a distribution system to system reliability ie frekwensi of annual outage, duration of outage and unavailability.
This research simulated a radial distribution system was have a power supply grid to supply eleven load. System reliability analize use EDSA Technical 2005 software.
The result of research show that there is different system reability in each load. The load is closer to grid have outage less than load at far to grid.
Keywords: Rreliability, Distribution System and EDSA.
PENDAHULUAN
Penyediaan energi listrik dilakukan oleh suatu sistem tenaga listrik yang meliputi sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Untuk menjamin kontinuitas pelayanan energi listrik diperlukan suatu tingkat keandalan yang tinggi pada ketiga unsur sistem tenaga listrik tersebut. Dari ketiga sistem ini, sistem yang paling dekat dengan beban atau pelanggan adalah sistem distribusi sehingga keandalan pada sistem ini akan langsung berdampak kepada beban atau pelanggan. Gangguan pada sistem pembangkit maupun sistem transmisi dapat mengakibatkan pemadaman pada pe-langgan, akan tetapi pengaruhnya terhadap pelanggan lebih kecil dibandingkan gangguan pada sistem distribusi (Warren, 1996).
Analisa keandalan suatu sistem distribusi tenaga listrik dapat dilakukan dengan melihat frekwensi dan lama
pemadaman yang dialami oleh setiap beban yang disuplai oleh sistem tersebut.
Konfigurasi sistem distribusi terdiri dari radial, loop, spindel dan jaring (grid). Akan tetapi konfigurasi yang biasa dipakai adalah konfigurasi jenis radial. ( Bellinton, 1984). Keuntungan dari konfigurasi jenis ini adalah biaya investasi relatif murah serta peng-operasiannya lebih mudah. Akan tetapi kekurangannya adalah keandalannya relatif rendah karena hanya disuplai oleh satu suplai daya dan satu saluran utama (Balagurusamy,1984).
Sistem distribusi adalah sistem yang paling dekat dengan beban atau pelanggan dalam sistem suplai energi listrik sehingga sistem ini mendapat perhatian lebih di-bandingkan sistem pembangkitan dan trans-misi terutama oleh pihak pelanggan. (Püttgen, 2003),
Beberapa bentuk rangkaian sistem
dis-1
tribusi adalah radial, loop maupun jaringan (grid). Akan tetapi, secara umum bentuk rangkaian sistem distribusi adalah radial. Ke-lemahan dari sistem distribusi radial di-bandingkan loop dan grid adalah bahwa beban yang disuplainya rentan terhadap pe-madaman apabila terjadi gangguan (Gonen, 1986). Hal ini disebabkan oleh tidak adanya suplai pendukung yang bisa menggantikan apabila suplai utama terputus. Sedangkan keuntungannya adalah biaya investasinya yang relatif lebih sedikit dibandingkan tipe yang lain.
Bentuk konfigurasi sistem distribusi radial ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar.1 Sistem Distribusi Tipe Radial Keandalan sistem distribusi didefenisi-kan dengan kemampuan komponen-kom-ponen sistem distribusi untuk melakukan fungsinya (menyalurkan energi listrik ke pelanggan) dengan baik dalam kondisi maupun periode waktu yang telah ditentukan. (Mithulananthan, 2004)
Beberapa indeks keandalan yang umum digunakan dalam menentukan nilai keandalan suatu sistem distribusi antara lain:
a. SAIFI b. SAIDI c. CAIDI d. ASAI e. ASUI
SAIFI (System Average Interruption Frequency Index. Indeks ini memberikan informasi tentang frekwensi rata-rata pe-madaman per pelanggan. Indeks ini
di-Besarnya nilai SAIFI dapat digambar-kan sebagai besarnya failure rate (λ) sistem distribusi keseluruhan ditinjau dari sisi pe-langgan.
SAIDI (System Average Interruption Duration Index ). Indeks ini adalah meng-gambarkan durasi atau lama pemadaman rata-rata yang dialami pelanggan. Indeks ini dirumuskan dengan: tahunan untuk beban i
CAIDI (Costumer Average Interruption Duration Index). Indeks ini menggambar-kan lama waktu (durasi) rata-rata setiap pe-madaman indeks ini dirumuskan dengan:
CAIDI = antara SAIDI dengan SAIFI,
CAIDI= ...(4)
Besarnya nilai SAIFI dapat digambarkan sebagai besarnya failure rate (λ) sistem distribusi keseluruhan ditinjau dari sisi pel
Besarnya nilai CAIDI ini dapat di-gambarkan sebagai besar durasi pemadaman (r) sistem distribusi keseluruhan ditinjau dari sisi pelanggan.
ASAI (Average Service Availability Index ). Indeks ini menggambarkan tingkat
sediaan layanan (suplai daya) yang diterima oleh pelanggan. Indeks ini dirumuskan dengan
:
pelanggan dibutuhkan
yang daya lai durasi Jumlah
pelanggan ke
daya lai an ketersedia durasi
Jumlah ASAI
sup
sup
...(5)
ASUI (Average Service Unavailability In-dex). Indeks ini menggambarkan ketidak-tersediaan layanan (suplai daya) yang di-terima pelanggan. Indeks ini dirumuskan dengan:
n p dibutuhkan yg
daya lai durasi Jlh
n p ke daya lai sediaan ketidakter durasi
Jlh ASUI
lg sup
lg sup
...(6)
Indeks ini juga dapat dicari dengan rumus:
ASUI = 1 – ASAI (7)(2.39)
8760 adalah total jumlah jam dalam satu tahun kalender.
METODE PENELITIAN
Model sistem distribusi dalam peneliti-an ini adalah sistem distribusi tipe radial seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Penelitian ini dimaksudkan untuk me-lakukan evaluasi keandalan sistem distribusi dengan menggunakan software EDSA Technical 2005.
Tahapan pelaksanaannya dapat di-urutkan sebagai berikut:
1. Membuat model sistem distribusi
2. Memasukkan data-data keandalan kom-ponen sistem distribusi tenaga listrik dan data-data beban
3. Menentukan indeks keandalan sistem dis-tribusi dengan menggunakan program EDSA Technical 2005 fitur Distribution Reliability.
4. Melakukan analisa
Sistem grid dalam pemodelan ini adalah menggunakan tegangan menengah 20 KV dengan kapasitas 120 MW sedangkan titik-titik beban disuplai oleh tegangan 220 V.
Gambar 2. Diagram satu garis dari sistem Data keandalan dari setiap komponen meliputi nilai failure rate aktif maupun pasif, maintenance rate, switching time, lama per-baikan dan lama perawatan rata-rata seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Data keandalan komponen yang digunakan dalam penelitian ini adalah data-data keandalan yang dipubli-kasikan oleh IEEE (International Electrical and Electronic Engineering) tahun 2007.
8760
8760
x
N
N
U
x
N
ASAI
i
i i i
8760
x
N
N
U
ASUI
i i i
Tabel 1 Data Keandalan Komponen Sistem
Nama komponen
Jenis komponen
Failure Rate aktif (gangguan/
tahun)
Failure Rate pasip (gangguan/
tahun)
Maintenance rate (perawatan/
tahun)
Waktu switching
(jam)
Lama perbaikan
rata-rata (jam)
Lama peraw
atan
rata-rata
Grid Power
Supply 1,9560 0 1 1 15 12
CB0 Circuit
Breaker 0.0157 0.0078 1 1 14.8 1
CB1-11 Circuit
Breaker 0.0019 0.0009 1 1 6 1
CBG1-2 Circuit
Breaker 0.0157 0.0078 1 1 14.8 1
BUS1-4 Bus 0.0102 0 0.5 1 27.27 3.733
BUS1A-2A Bus 0.0102 0 0.5 1 27.27 3.733
TR1-10 Trafo 0.0052 0 1 1 82.74 16.905
TRG Trafo 0.0052 0 1 1 82.74 16.905
FS1-11 Fuse 0.0818 0 0 1 4 0
FD1-3 Feeder 0.0055 0 0.5 1 16.77 12.778
5
FD1A-2A Feeder 0.0028 0 0.5 1 8 6
DG Power
Supply 0.4341 0 1 1 22.38 2.158
Sumber: IEEE Standard 2007, (IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power System)
Tabel 2. Data Titik Beban
NamaTitik Beban KapasitasPuncak(kW) Jumlah pelanggan
LD1 100 100
LD2 100 100
LD3 100 90
LD4 100 90
LD5 100 80
LD6 100 70
LD7 100 70
D8 600 30
LD9 600 30
LD10 200 50
LD11 200 50
Sumber EDSA User’s Guide
HASIL DAN PEMBAHASAN
Indeks keandalan sistem secara keseluruhan dan indeks keandalan pada setiap beban yang diperoleh dari eksekusi
seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Data pada Tabel 3 menunjukkan bahwa setiap beban rata-rata mengalami pemadaman banyak 7.916 atau hampir 8 kali dalam se-tahun dengan durasi setiap pemadaman rata-rata selama 9.324 jam. Hal itu berarti setiap beban rata-rata mengalami ketidak-tersediaan suplai daya selama 73.8076 jam atau 0.85 % selama satu tahun. Dari jumlah tersebut maka tingkat ketersediaan sistem menyuplai seluruh beban adalah sebesar 99.85 %.
Tabel 3 Indeks keandalan sistem keseluruhan SAIFI SAIDI CAIDI ASAI ASUI 7.916 73.807 9.324 0.992 0.008 Tabel 4 Indeks keandalan sistem pada setiap
beban
Frekw ensi pemadaman (pemadaman/tahun) Durasi rata-rata setiap pemadaman (jam/pemadaman) Ketidak-tersediaan suplai daya (jam/tahun)
Gambar 3. Grafik indeks keandalan pada setiap beban
bahwa frekwensi pemadaman cenderung me-ningkat ketika beban semakin jauh dari sumber grid. hal itu ditunjukkan oleh frekwensi pemadaman pada beban LD1 dan LD2 yang merupakan beban yang paling dekat dengan sumber grid, mengalami pemadaman paling sedikit diantara semua beban. Sedangkan beban yang paling sering mengalami pe-madaman adalah beban LD10 dan LD11 yang merupakan beban yang paling jauh dari sumber grid.
KESIMPULAN
Dari hasil dan analisis hasil penelitian yang sudah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Indeks keandalan sistem yang paling tinggi dialami oleh beban LD1 dan LD2 yang lokasinya paling dekat dengan sumber grid
2. Indeks keandalan yang paling rendah dialami oleh beban LD10 dan LD11 yang lokasinya paling jauh dari sumber grid
3.
Semakin jauh lokasi beban dari sumbersuplai daya maka indeks keandalan sistem semakin rendah
DAFTAR RUJUKAN
Balagurusamy, E.,1984, “Reliability Engi
-neering”, Tata Mc Graw-Hill, New Delhi. Bellinton, R and Allan, R.N., 1984 “Reliability
Evaluation of Power Systems”, Pitman, Boston, Mass.
EDSA, 2005, “User’s Guide Reliability Worth
Assessment of Distribution System”,
EDSA San Diego
IEEE, 2007, “IEEE Recommended Practice for The Design of Reliable Industrial and Commercial Power System, IEEE Std 49 Gonen, T., 1986, “Electric Power Distribution
System Engineering”, Mc Graw-Hill Püttgen,B.H., Macregor, R.P and Lambert,
F.C., 2003, “Distributed Semantic Hype or
The Dawn of A New Era”, IEEE Power & Energy Magazine.
Warren, A., 1995, “Distribution Reliability
-What Is It?”, IEEE Trans.
