20 Dielektrika, ISSN 2086-9487Vol. 1. No. 1 : 20 - 24, Agustus 2010

ANALISA KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIKReliability Analysis of Power System Distribution

Parlindungan Doloksaribu 1

ABSTRAK

Sistem pelayanan energi listrik umumnya terdiri atas tiga sistem utama yaitu pem-bangkitan, transmisi dan distribusi. Sistem distribusi adalah sistem yang paling dekat denganbeban (konsumen), oleh karena itu keandalan sistem distribusi akan berdampak langsungterhadap ketersediaan suplai daya ke beban.

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis keandalan suatu system distribusi. mencakupfrekwensi pemadaman per tahun, lama pemadaman rata-rata dan ketidak tersediaan suplai dayatahunan.

Penelitian ini mensimulasikan suatu system distribusi radial yang terdiri dari satu suplaidaya yaitu grid yang menyuplai 11 titik beban. Analisa terhadap keandalan sistem dilakukandengan 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 lebihsedikit 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. Thereliability 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 ofannual outage, duration of outage and unavailability.

This research simulated a radial distribution system was have a power supply grid to supplyeleven 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 iscloser to grid have outage less than load at far to grid.

Keywords: Rreliability, Distribution System and EDSA.

PENDAHULUAN

Penyediaan energi listrik dilakukan olehsuatu sistem tenaga listrik yang meliputisistem pembangkitan, sistem transmisi dansistem distribusi. Untuk menjamin kontinuitaspelayanan energi listrik diperlukan suatutingkat keandalan yang tinggi pada ketigaunsur sistem tenaga listrik tersebut. Dariketiga sistem ini, sistem yang paling dekatdengan beban atau pelanggan adalah sistemdistribusi sehingga keandalan pada sistemini akan langsung berdampak kepada bebanatau pelanggan. Gangguan pada sistempembangkit maupun sistem transmisi dapatmengakibatkan pemadaman pada pe-langgan, akan tetapi pengaruhnya terhadappelanggan lebih kecil dibandingkangangguan pada sistem distribusi (Warren,1996).

Analisa keandalan suatu sistemdistribusi tenaga listrik dapat dilakukandengan melihat frekwensi dan lama

pemadaman yang dialami oleh setiap bebanyang disuplai oleh sistem tersebut.

Konfigurasi sistem distribusi terdiri dariradial, loop, spindel dan jaring (grid). Akantetapi konfigurasi yang biasa dipakai adalahkonfigurasi jenis radial. ( Bellinton, 1984).Keuntungan dari konfigurasi jenis ini adalahbiaya investasi relatif murah serta peng-operasiannya lebih mudah. Akan tetapikekurangannya adalah keandalannya relatifrendah karena hanya disuplai oleh satusuplai daya dan satu saluran utama(Balagurusamy,1984).

Sistem distribusi adalah sistem yangpaling dekat dengan beban atau pelanggandalam sistem suplai energi listrik sehinggasistem ini mendapat perhatian lebih di-bandingkan sistem pembangkitan dan trans-misi terutama oleh pihak pelanggan. (Pttgen,2003),

Beberapa bentuk rangkaian sistem dis- 1Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Cenderawasih, Jayapura

Parlindungan Doloksaribu.: Analisa Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik 21

tribusi adalah radial, loop maupun jaringan(grid). Akan tetapi, secara umum bentukrangkaian sistem distribusi adalah radial. Ke-lemahan dari sistem distribusi radial di-bandingkan loop dan grid adalah bahwabeban yang disuplainya rentan terhadap pe-madaman apabila terjadi gangguan (Gonen,1986). Hal ini disebabkan oleh tidak adanyasuplai pendukung yang bisa menggantikanapabila suplai utama terputus. Sedangkankeuntungannya adalah biaya investasinyayang relatif lebih sedikit dibandingkan tipeyang lain.

Bentuk konfigurasi sistem distribusiradial ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar.1 Sistem Distribusi Tipe Radial

Keandalan sistem distribusi didefenisi-kan dengan kemampuan komponen-kom-ponen sistem distribusi untuk melakukanfungsinya (menyalurkan energi listrik kepelanggan) dengan baik dalam kondisimaupun periode waktu yang telah ditentukan.(Mithulananthan, 2004)

Beberapa indeks keandalan yangumum digunakan dalam menentukan nilaikeandalan suatu sistem distribusi antara lain:

a. SAIFIb. SAIDIc. CAIDId. ASAIe. ASUI

SAIFI (System Average InterruptionFrequency Index. Indeks ini memberikaninformasi tentang frekwensi rata-rata pe-madaman per pelanggan. Indeks ini di-rumuskan dengan:

dilayaniyangpelangganjumlahTotalpemadamanfrekwensiTotalSAIFI

SAIFI=

i

ii

NN

....................................(1)

dengan: i adalah failure rateiN adalah jumlah pelanggan pada

titik beban i.

Besarnya nilai SAIFI dapat digambar-kan sebagDL EHVDUQ\D IDLOXUH UDWH VLVWHPdistribusi keseluruhan ditinjau dari sisi pe-langgan.

SAIDI (System Average InterruptionDuration Index ). Indeks ini adalah meng-gambarkan durasi atau lama pemadamanrata-rata yang dialami pelanggan. Indeks inidirumuskan dengan:

dilayaniyangpelangganjumlahTotalpemadamandurasiTotalSAIDI

SAIDI =

i

ii

NNU

.......................................(2)

dengan: iU adalah durasi pemadamantahunan untuk beban i

CAIDI (Costumer Average InterruptionDuration Index). Indeks ini menggambar-kanlama waktu (durasi) rata-rata setiap pe-madaman indeks ini dirumuskan dengan:

CAIDI = pemadamanfrekwensiTotal

pemadamandurasiTotal

CAIDI=

ii

ii

NNU

.........................................(3)

Indeks ini juga sama dengan perbandinganantara SAIDI dengan SAIFI,

CAIDI= ....................................(4)

%HVDUQ\D QLODL 6$,), GDSDW GLJDPEDUNDQ VHEDJDL EHVDUQ\D IDLOXUH UDWH VLVWHP GLVWULEXVL NHVHOXUXKDQ GLWLQMDX GDUL VLVL SHOanggan. Besarnya nilai CAIDI ini dapat di-

gambarkan sebagai besar durasi pemadaman(r) sistem distribusi keseluruhan ditinjau darisisi pelanggan.

ASAI (Average Service Availability Index ).Indeks ini menggambarkan tingkat keter-

SAIFISAIDI

22 Dielektrika,1 (1) Agustus 2010

sediaan layanan (suplai daya) yang diterimaoleh pelanggan. Indeks ini dirumuskandengan:

pelanggandibutuhkanyangdayalaidurasiJumlah

pelanggankedayalaianketersediadurasiJumlahASAI

sup

sup

.......(5)

ASUI (Average Service Unavailability In-dex). Indeks ini menggambarkan ketidak-tersediaan layanan (suplai daya) yang di-terima pelanggan. Indeks ini dirumuskandengan:

npdibutuhkanygdayalaidurasiJlhnpkedayalaisediaanketidakterdurasiJlh

ASUIlgsup

lgsup

..............................(6)

Indeks ini juga dapat dicari dengan rumus:ASUI = 1 ASAI (7)(2.39)

8760 adalah total jumlah jam dalam satutahun kalender.

METODE PENELITIANModel sistem distribusi dalam peneliti-

an ini adalah sistem distribusi tipe radialseperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Penelitian ini dimaksudkan untuk me-lakukan evaluasi keandalan sistem distribusidengan menggunakan software EDSATechnical 2005.

Tahapan pelaksanaannya dapat di-urutkan sebagai berikut:1. Membuat model sistem distribusi2. Memasukkan data-data keandalan kom-

ponen sistem distribusi tenaga listrik dandata-data beban

3. Menentukan indeks keandalan sistem dis-tribusi dengan menggunakan programEDSA Technical 2005 fitur DistributionReliability.

4. Melakukan analisaSistem grid dalam pemodelan ini

adalah menggunakan tegangan menengah20 KV dengan kapasitas 120 MW sedangkantitik-titik beban disuplai oleh tegangan 220 V.

Gambar 2. Diagram satu garis dari sistem

Data keandalan dari setiap komponenmeliputi nilai failure rate aktif maupun pasif,maintenance rate, switching time, lama per-baikan dan lama perawatan rata-rata sepertiditunjukkan pada Tabel 1. Data keandalankomponen yang digunakan dalam penelitianini adalah data-data keandalan yang dipubli-kasikan oleh IEEE (International Electrical andElectronic Engineering) tahun 2007.

87608760

xNNUxN

ASAIi

iii

8760xNNU

ASUIi

ii

Parlindungan Doloksaribu.: Analisa Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik 23

Tabel 1 Data Keandalan Komponen Sistem

Namakomponen

Jeniskomponen

Failure Rateaktif

(gangguan/tahun)

Failure Ratepasip

(gangguan/tahun)

Maintenancerate

(perawatan/tahun)

Waktuswitching

(jam)

Lamaperbaikanrata-rata

(jam)

Lamaperawatanrata-rata

(jam) Grid PowerSupply 1,9560 0 1 1 15 12

CB0 CircuitBreaker 0.0157 0.0078 1 1 14.8 1

CB1-11 CircuitBreaker 0.0019 0.0009 1 1 6 1

CBG1-2 CircuitBreaker 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 12.7785

FD1A-2A Feeder 0.0028 0 0.5 1 8 6

DG PowerSupply 0.4341 0 1 1 22.38 2.158

Sumber: IEEE Standard 2007, (IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial andCommercial Power System)

Tabel 2. Data Titik Beban

NamaTitik Beban KapasitasPuncak(kW) Jumlah pelanggan

LD1 100 100 LD2 100 100LD3 100 90LD4 100 90LD5 100 80LD6 100 70LD7 100 70D8 600 30

LD9 600 30LD10 200 50LD11 200 50

6XPEHU ('6$ 8VHUV *XLGH

HASIL DAN PEMBAHASANIndeks keandalan sistem secara

keseluruhan dan indeks keandalan padasetiap beban yang diperoleh dari eksekusi

program EDSA ditunjukkan pada Tabel 3 danTable 4 dan digambarkan secara grafik padaGambar 3.

24 Dielektrika,1 (1) Agustus 2010

Indeks keandalan sistem untuk setiapbeban dapat dilihat dalam bentuk grafikseperti ditunjukkan pada Gambar 3. Datapada Tabel 3 menunjukkan bahwa setiapbeban rata-rata mengalami pemadaman se-banyak 7.916 atau hampir 8 kali dalam se-tahun dengan durasi setiap pemadaman rata-rata selama 9.324 jam. Hal itu berarti setiapbeban rata-rata mengalami ketidak-tersediaansuplai daya selama 73.8076 jam atau 0.85 %selama satu tahun. Dari jumlah tersebut makatingkat ketersediaan sistem menyuplai seluruhbeban 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 setiapbeban

NamaBeban

Frek.pemadaman(pema-daman/tahun)

Durasi rata-rata (jam/pe-madaman)

Ketidak ter-sediaansuplai daya(jam/tahun)

LD1 6.6526 9.6783 64.3866 LD2 6.6526 9.6783 64.3866LD3 7.6526 9.0871 69.5406LD4 7.6526 9.0871 69.5406LD5 7.6526 9.5387 72.997LD6 8.6526 9.032 78.1511LD7 8.6526 9.032 78.1511LD8 8.6526 9.4314 81.6074LD9 8.6526 9.4314 81.6074

LD10 9.6526 9.3464 90.2179LD11 9.6526 9.3464 90.2179

020406080

100

LD1

LD2

LD3

LD4

LD5

LD6

LD7

LD8

LD9

LD10

LD11

Beban

pemadaman/tahun,

jam/pemadaman,jam/tahun

Frekw ensi pemadaman (pemadaman/tahun) Durasi rata-rata setiap pemadaman (jam/pemadaman) Ketidak-tersediaan suplai daya (jam/tahun)

Gambar 3. Grafik indeks keandalan padasetiap beban

Data pada Tabel 4 maupun grafik ke-andalan pada setiap beban menunjukkanbahwa frekwensi pemadaman cenderung me-ningkat ketika beban semakin jauh darisumber grid. hal itu ditunjukkan oleh frekwensipemadaman pada beban LD1 dan LD2 yangmerupakan beban yang paling dekat dengansumber grid, mengalami pemadaman palingsedikit diantara semua beban. Sedangkanbeban yang paling sering mengalami pe-madaman adalah beban LD10 dan LD11 yangmerupakan beban yang paling jauh darisumber grid.

KESIMPULANDari hasil dan analisis hasil penelitian

yang sudah dilakukan, maka dapat diambilbeberapa kesimpulan sebagai berikut:1. Indeks keandalan sistem yang paling

tinggi dialami oleh beban LD1 dan LD2yang lokasinya paling dekat dengansumber grid

2. Indeks keandalan yang paling rendahdialami oleh beban LD10 dan LD11 yanglokasinya paling jauh dari sumber grid

3. Semakin jauh lokasi beban dari sumbersuplai daya maka indeks keandalansistem semakin rendah

DAFTAR RUJUKANBalagurusamy, E.,1984, 5HOLDELOLW\(QJL-

QHHULQJ, Tata Mc Graw-Hill, New Delhi.Bellinton, R and Allan, R.N., 1984 5HOLDELOLW\

Evaluation of Power Systems 3LWPDQBoston, Mass.

('6$ 8VHUV *XLGH 5HOLDELOLW\ :RUWK$VVHVVPHQWRI 'LVWULEXWLRQ6\VWHP,EDSA San Diego

IEEE, 2007, ,((( 5HFRPPHQGHG 3UDFWLFHfor The Design of Reliable Industrial andCommercial Power System, IEEE Std 49

Gonen, T., 16, (OHFWULF 3RZHU 'LVWULEXWLRQ6\VWHP (QJLQHHULQJ, Mc Graw-Hill

Pttgen,B.H., Macregor, R.P and Lambert,) & 'LVWULEXWHG 6HPDQWLc Hype orThe Dawn of A New Era, IEEE Power &Energy Magazine.

:DUUHQ $ 'LVWULEXWLRQ 5HOLDELOLW\-What Is It ", ,((( 7UDQV .

Yang, F., 2007, $ &RPSUHKHQVLYH $SSURDFKfor Bulk Power System ReliabilityAssessmen, 7KHVLV *HRUJLD ,QVWLWXWH 2ITechnology.

Parlindungan Doloksaribu.: Analisa Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik 25