Reliability dan

Power QualitySudaryatno Sudirham

Reliability

Reliability terkait dengan ketiadaan pasokan secara total atau tegangan

secara total

Reliability tidak mencakup penurunan tegangan sesaat, impuls, ataupun

harmonisa, yang dicakup oleh Power Quality

Reliability

Reliability dinyatakan dengan indeks yang dihitung per tahun dengan memasukkan faktor-faktor jumlah

pelanggan, beban terpasang, durasi ketiadaan pasokan, jumlah daya (kVA) yang terputus, serta seringnya daya

terputus.

SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)

SAIDI (System Average Interruption Duration Index)

CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index)

MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index)

Reliability

SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)

SAIFI adalah frekuensi rata-rata sustained interruptions per pelanggan dalam satu area

yang ditentukan. Nilainya adalah jumlah interupsi yang terjadi dibagi dibagi dengan

jumlah pelanggan yang dilayani

Reliability

SAIDI (System Average Interruption Duration Index)

SAIDI merupakan indeks yang menunjukkan rata-rata durasi interupsi pasokan daya ke pelanggan.

Nilainya adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan pasokan daya dari setiap

interupsi dibagi dengan jumlah semua pelanggan.

Reliability

CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index)

CAIDI adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk mengembalikan pasokan pada setiap

sustained interruption. Nilainya adalah jumlah durasi interupsi dibagi dengan total jumlah

interupsi.

Reliability

MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index)

MAIFI adalah jumlah peristiwa momentary interruption dibagi dengan jumlah pelanggan yang

dilayani.

Momentary interruption didefinisikan dalam IEEE Std. 1366 sebagai interupsi yang terjadi karena operasi

tunggal piranti interupsi seperti recloser.

Reliability

Hanya SAIDI dan SAIFIyang selama ini masuk dalam

laporan PLN

Reliability

SAIDI & SAIFI PLN *)Tahun SAIDI [jam/plg] SAIFI [kali/plg]

1994 20.97 19.81

1995 20.42 21.45

1996 24.49 13.95

1997 15.15 12.81

1998 15.58 18.68

1999 14.06 18.58

2000 13.24 15.12

2001 17.48 18.24

2002 14.35 14.17

2003 10.90 12.51

2004 9.43 11.78

2005 15.77 12.68

2006 27.01 13.85

*) Sumber: Statistik PLN

Reliability

Power Quality

Masalah kualitas daya dapat dipandang sebagai seringnya dan berbahayanya penyimpangan-

penyimpangan yang terjadi pada catu daya ke beban, yang seharusnya berbentuk tegangan dan arus

sinusoidal 50 Hz yang tidak terdistorsi.

Karena kepekaan peralatan terhadap adanya penyimpangan-penyimpangan berbeda-beda, maka apa yang untuk suatu

peralatan merupakan kualitas daya yang buruk mungkin saja tidak terlalu buruk untuk peralatan lain dan masih dapat diterima.

Kualitas Daya (Power Quality) terkait dengan peristiwa yang berlangsung singkat, bisa kurang dari satu siklus,

yang cukup sulit untuk diamati.

Power Quality

Permasalahan Kualitas Daya

Power Surges

Voltage Sag

Undervoltage

Brownouts

Blackouts

Transients / Interruptions

High-Voltage Spikes

Frequency Variation

Electrical Line Noise

Harmonics

power quality sama pentingnya dengan reliability

Power Quality

Power Surges

Power surge dirasakan oleh suatu beban sebagai pemaksaan kenaikan pasokan daya yang tiba-tiba.

Peristiwa ini bisa terjadi jika peralatan listrik yang menggunakan daya besar tiba-tiba lepas / dilepas dari

jaringan.

Kejadian ini dirasakan sebagai kenaikan tegangan (frekuensi normal) pada beban yang dapat mencapai 110% atau lebih

dari tegangan normal.

Akibat: flicker, shutoff peralatan, computer errors, computer memory loss

Power Surge

Voltage Sag

Kebalikan dari Power Surge, peristiwa Power Sag berupa penurunan tegangan.

Peristiwa ini bisa disebabkan oleh kesalahan jaringan ataupun masuknya peralatan yang membutuhkan arus awal besar ke

jaringan.

Akibat

kegagalan peralatan, computer errors, computer memory loss

Voltage Sag

Sumber terjadinyaVoltage sags

Voltage Sags, Penyebab

Instalasi sendiri1. Masuknya beban besar ke jaringan2. Cacat pada sambungan penghantar3. Terjadi hubung singkat di tempat lain

Instalasi PLN1. Recloser

2. Voltage Regulator

1. Masuknya beban besar di instalasi sendiriMotor: Arus asut motor bisa mencapi nilai yang timggi.

HP jumlah kutub

torka asut %

torka maks

arus asut

slip faktor daya

efisiensi

0,5sampai

200

2 150 sampai250 %tidak

kurangdari

200 %

500 %sampai1000 %

3 %sampai

5 %

0,87sampai

0,89

87 %sampai

89 %4 150

6 135

8 125

10 120

12 115

14 110

16 105

Karakteristik motor [Siemens - Electrical Engineering Handbook]

Pemanas resistif. Resistivitas logam meningkat dengan meningkatnya temperatur. Pemanas resistif pada waktu start (masih dingin) bisa menarik arus 1,5 kali arus setelah heater menjadi panas.

Voltage Sags, Penyebab di Instalasi Sendiri

2. Cacat pada sambungan penghantar

Sambungan-sambungan penghantar yang longgar mempertinggi impedansi saluran. Peningkatan impedansi ini memperbesar tegangan jatuh pada saluran yang berarti memperbesar terjadinya voltage sag.

3. Terjadi hubung singkat di tempat lain

Untuk melokalisasi kejadian hubung-singkat digunakan fuse. Arus besar pada waktu terjadi hubung singkat akan melelehkan kawat fuse yang kemudian memutuskan beban. Namun ada selang waktu antara saat hubung singkat terjadi dan saat terputusnya beban. Dalam selang waktu tersebut terjadi penurunan tegangan.

Voltage Sags, Penyebab di Instalasi Sendiri

1. Recloser.

Reloser dipasang di jaringan untuk memutus jaringan jika terjadi kesalahan. Recloser secara otomatis menutup kembali dan akan membuka lagi jika ternyata kesalahan masih ada. Proses membuka dan menutup secara otomatis diulang, dan recloser akan terbuka manakala kesalahan dinilai permanen.

Dalam selang waktu di mana recloser menutup sedangkan kesalahan masih ada, akan terjadi penurunan tegangan. Voltage sag terjadi secara berderet yang terpisah selama 1 sampai 5 detik.

Voltage Sags, Penyebab di Instalasi PLN

2. Voltage Regulator

Jaringan pemasok energi dilengkapi dengan peralatan yang secara otomatis melakukan penyesuaian tegangan. Peralatan otomatis ini mungkin berupa power factor correction capacitors, mungkin juga tap switching transformers. Apabila terjadi kegagalan operasi peralatan ini, voltage sag akan terjadi.

Voltage Sags, Penyebab

Akibat yang Timbul

Voltage changes that will result in perceptible light flicker with a 60 watt incandescent light bulb

dV/V [%]

Curves for Regular Rectangular Voltage Changes

Rectangular Voltage Changes per Minute

Flicker

Voltage Sags, Akibat

VOLTAGE SAG dapat menyebabkan kegagalan

peralatan

Satu hal yang pasti adalah bahwa voltage sag akan mengakibatkan menurunnya pasokan daya karena daya berbanding lurus dengan kuadrat tegangan.

Apabila tegangan turun 10%, maka aliran daya hanya tinggal sekitar 80% dari semula.

Kegagalan Peralatan

Voltage Sags, Akibat

Catu daya beban sensitif (komputer dll) diberikan melalui tegangan searah yang dihasilkan oleh penyearahan

tegangan bolak-balik. Tegangan hasil penyearahan berupa tegangan searah berfluktuasi. Untuk mengurangi fluktuasi,

dipasang kapasitor paralel sebagai filter.

Voltage Sags, Akibat

Penurunan daya pada waktu terjadi voltage sag juga dialami oleh beban-beban sensitif

Akibat

over heating pada motor, kegagalan peralatan.

UndervoltagePeristiwa penurunan tegangan yang terjadi secara

berkepanjangan

Undervoltage

BrownoutsBrownout adalah terjadinya pasokan daya pada tegangan yang

lebih rendah dari tegangan normal.

Hal ini terjadi misalnya pada waktu pemasok tidak dapat memenuhi permintaan beban dan terpaksa beroperasi pada

tegangan yang lebih rendah untuk membatasi daya maksimum.

Akibat

data error, data loss, kegagalan peralatan

Brownout

Interruptions / TransientInterupsi pasokan daya merupakan kondisi di mana catu

tegangan ataupun arus hilang samasekali untuk sementara waktu.

Penyebab: biasa terjadi di jaringan sebagai akibat sambaran petir, binatang, cuaca buruk, dan kegagalan operasi peralatan.

Terputusnya pasokan ini bisa berlangsung hanya sesaat bisa pula berkepanjangan:

Sesaat 0.5 25 siklus (= 0,5 detik)

Singkat 0,5 detik 2 detik

Sementara 2 detik 2 menit

Berkepanjangan 2 menit

Interruption

Akibat

data loss, data corrupt, kerusakan peralatan

BlackoutsBlackouts adalah peristiwa terjadinya tegangan nol (hilang tegangan) yang berlangsung lebih dari dua menit.

Sumber kejadian kebanyakan berasal dari sisi jaringan seperti circuit breaker yang trip.

Blackouts

High Voltage SpikesVoltage spikes merupakan kenaikan tegangan tiba-tiba dalam

durasi yang sangat pendek.

Spikes sering terjadi karena adanya sambaran petir, dan berakibat buruk pada beban sensitif.

Durasi terjadinya spike bisa kurang dari 10 mikrodetik.

Spike di jaringan bisa mencapai 10 kV dan di sisi tegangan rendah bisa mencapai 1000 V.

Akibat

loss of data, kerusakan komponen elektronik

High Voltage Spikes

Frequency Variation

Frekuensi menyimpang dari standar 50 Hz

Penyebab: emergency genset, generator tak stabil

Akibat: data lost, kegagalan program, kegagalan peralatan sensitif

Frequency Variation

Electrical Line NoisePeristiwa ini mencakup

Radio Frequency Interference (RFI) dan

Electromagnetic Interference (EMI)

mempengaruhi jaringan system komputer.

Penyebab: rele, piranti kendali motor, radiasi gelombang mikro, badai petir.

Akibatdata error, data loss

Noise

HarmonisaPeristiwa yang sesunggungguhnya terjadi adalah

terdistorsinya bentuk gelombang arus yang seharusnya sinusoidal.

Distorsi ini terjadi karena adanya beban nonlinier, misalnya penyearah.

Akibat

data corrupt, kerusakan peralatan

Harmonics

Total Akibat di Sisi Beban

Communication FailureComputer Data LossComputer Data Error

Computer Program FailureProduction Equipment Failure

Production Interruptions

Business Loss

Total Effect

Voltage Regulator. Pengatur tegangan ini beroperasi jika tegangan pasokan naik ataupun turun. Dengan alat ini diharapkan tegangan yang dilihat beban menjadi stabil walaupun tegangan pasokan naik / turun.

Surge Suppressor. Pada dasarnya alat ini “memotong” tegangan surja yang masuk ke peralatan agar sesuai dengan kemampuan peralatan.

Uninterruptible Power Supply (UPS). Alat ini dirancang untuk memberikan catu daya pada peralatan dengan kualitas yang sesuai dengan kebutuhan peralatan, walaupun terjadi penyimpanangan di sisi pemasok.

Emergency Unit.

Beberapa Usaha Solusi di Sisi Beban

Solutions

PQ Standards

IEC Power Quality Standards

IEC 61000-4-11 - voltage sag immunity - 16 amps or lessIEC 61000-4-34 - voltage sag immunity - more than 16 ampsIEC 61000-4-30 - Power quality measurement methods

IEC Power quality standards - numbering system61000-1-X - Definitions and methodology61000-2-X - Environment (e.g. 61000-2-4 is compatibility levels in industrial plants)61000-3-X - Limits (e.g. 61000-3-4 is limits on harmonics emissions)61000-4-X - Tests and measurements (e.g. 61000-4-30 is power quality measurements)61000-5-X - Installation and mitigation61000-6-X - Generic immunity & emmissions standards

IEC SC77A: Low frequency EMC Phenomena – (essentially equivalent of "power quality" in American terminology)

TC 77/WG 1: Terminology (part of the parent Technical Committee)SC 77A/WG 1: Harmonics and other low-frequency disturbancesSC 77A/WG 6: Low frequency immunity testsSC 77A/WG 2: Voltage fluctuations and other low-frequency disturbancesSC 77A/WG 8: Electromagnetic interference related to the network frequencySC 77A/WG 9: Power Quality measurement methods

Power Quality Standards

IEEE power quality standards

IEEE 1159: Monitoring Electric Power QualityIEEE 1159.1: Guide For Recorder and Data Acquisition RequirementsIEEE 1159.2: Power Quality Event CharacterizationIEEE 1159.3: Data File Format for Power Quality Data Interchange

IEEE P1564: Voltage Sag IndicesIEEE 1346: Power System Compatibility with Process EquipmentIEEE P1100: Power and Grounding Electronic Equipment (Emerald Book)IEEE 1433: Power Quality DefinitionsIEEE P1453: Voltage flickerIEEE 519: Harmonic Control in Electrical Power Systems

IEEE P519A Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems

IEEE P446: Emergency and standby powerIEEE P1409: Distribution Custom PowerIEEE P1547: Distributed Resources and Electric Power Systems Interconnection

Power Quality Standards

Courseware

Reliability and Power Quality

Sudaryatno Sudirham