PENENTUAN TARGET INDEKS KEANDALAN, DROP TEGANGAN, DAN RUGI DAYA PADA FEEDER SRL07 GI SRONDOL MENGGUNAKAN ETAP 7.5.0 Thariq Fathony Aziz*), Juningtyastuti, and Bambang Winardi Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH, kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia *) Email :
[email protected]
Abstrak Feeder SRL06 GI Srondol Semarang yang menyuplai sebagian kawasan Tembalang termasuk kampus Universitas Diponegoro dan Rumah Sakit Nasional Diponegoro (RSND) Semarang memiliki tingkat keandalan yang kurang baik dengan indeks SAIFI 20 kali/tahun dan SAIDI sebesar 14,12 jam/tahun. Angka ini tidak sesuai dengan tingkat mutu pelayanan yang ditetapkan dalam Standar PLN (SPLN) 59 : 1985. Oleh karena itu PT. PLN (Persero) Semarang Selatan menambah sebuah feeder baru yang menyuplai khusus wilayah kampus Universitas Diponegoro termasuk Rumah Sakit Nasional Diponegoro, Perumahan Bukit Diponegoro, dan Jurang Belimbing yang diberi nama feeder SRL07. Penelitian ini membahas target indeks SAIFI dan SAIDI feeder SRL07 tersebut dengan simulasi ETAP 7.5.0 berdasarkan laju kegagalan komponen yang terdapat pada jaringan. Simulasi drop tegangan dan rugi daya memastikan nilainya telah memenuhi standar regulasi tegangan desain Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 kV yang terdapat pada SPLN 72 : 1987 dengan hasil simulasi menunjukkan nilai SAIFI sebesar 2,1727 kali/pelanggan.tahun dan SAIDI 6,5016 jam/pelanggan.tahun. Sedangkan tegangan pada ujung saluran SRL07 sebesar 19,648 kV atau mengalami drop tegangan sebesar 1,76% dari tegangan nominal dengan rugi daya pada saluran sebesar 0,034 MW. Kata kunci: SAIFI, SAIDI, drop tegangan, rugi daya.
Abstract SRL06 feeder from Srondol Substation supplies a half of Tembalang region including Diponegoro University and National Diponegoro Hospital has a poor reliability levels with SAIFI indices 20 faults/year and SAIDI of 14,12 hours/year. This performance doesn’t fulfill with the level of quality service according to PLN standard (SPLN) No. 59 : 1985. Therefore, PT. PLN (Persero) Semarang Selatan adds a specific feeder that supplies area of Diponegoro University, National Diponegoro Hospital, Bukit Diponegoro, and Jurang Belimbing regency and this feeder is named SRL07. This final assignment discusses the SAIFI and SAIDI indices of SRL07 feeder using ETAP 7.5.0 simulation based on the failure rate of the components contained in the network. The voltage drop and power loss simulation make sure it value have met the standard of Medium Voltage Network (JTM) 20 kV design according to SPLN 72 : 1987 with the simulation results of SRL07 feeder show SAIFI value 2,1727 faults/customer.year and SAIDI 6,5016 hours/customer.year while the voltage at the end of the line SRL07 is 19,648 kV or experiencing a voltage drop of 1,76% from the nominal voltage with total power loss of 0,034 MW. Keyword: SAIFI, SAIDI, voltage drop, power loss.
1.
Pendahuluan
Feeder SRL06 GI Srondol Semarang yang menyuplai sebagian kawasan Tembalang termasuk kampus Universitas Diponegoro dan Rumah Sakit Nasional Diponegoro (RSND) Semarang memiliki tingkat keandalan yang kurang baik dengan indeks SAIFI 20 kali/tahun dan SAIDI sebesar 14,12 jam/tahun. Angka ini tidak sesuai dengan tingkat mutu pelayanan yang ditetapkan PLN. Berkaitan dengan program PT. PLN (Persero) Semarang Selatan untuk mengganti trafo daya I
Gardu Induk Srondol berkapasitas 30 MVA dengan trafo daya berkapasitas 60 MVA, maka PT. PLN (Persero) Semarang Selatan menambah sebuah feeder baru yang menyuplai khusus wilayah kampus Universitas Diponegoro dan beberapa perumahan disekitarnya yaitu Bukit Diponegoro dan Jurang Belimbing serta Rumah Sakit Nasional Diponegoro yang diberi nama feeder SRL07. Penambahan feeder ini akan memisahkan daerah perumahan penduduk di Tembalang dengan Universitas Diponegoro dan RSND sehingga penyebab gangguan dapat dikurangi agar suplai listrik ke Universitas
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 710
Diponegoro dan RSND dapat berlangsung kontinyu dengan angka pemadaman yang kecil.
secara
Rugi-rugi pada sistem distribusi merupakan suatu hal yang tidak dapat dihindari. Rugi-rugi ini berupa drop tegangan dan rugi daya. Menurut Erhaneli dan Riski [1] perkembangan sistem kelistrikan saat ini telah mengarah pada peningkatan efisiensi dengan mengurangi rugi daya dan meminimalkan drop tegangan. Penambahan feeder SRL07 ini merupakan bagian dari perkembangan sistem kelistrikan yang mengikuti pertumbuhan beban. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis mencoba menentukan target indeks keandalan SAIFI dan SAIDI, drop tegangan, dan rugi daya pada feeder SRL07 GI Srondol dengan simulasi menggunakan software ETAP 7.5.0.
Gambar 2. Single line diagram SRL07 Tabel 1. Laju kegagalan komponen sistem distribusi
2. Metode
Tabel 2. Trafo distribusi feeder SRL07
Gambar 1. Bagan alir penelitian
2.1 Pengumpulan Data Data-data yang diperlukan dalam penelitian ini diperoleh dari PT. PLN (Persero) Area Semarang dan PT. PLN (Persero) Semarang Selatan antara lain single line diagram, dan data pembebanan feeder SRL06 bulan Maret 2015. Selain itu terdapat juga data hasil survey dan literatur seperti jumlah trafo distribusi pada kawasan Universitas Diponegoro, laju kegagalan komponen, dan impedansi penghantar.
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 711
Tabel 3. Impedansi penghantar
Tabel 4. Data pembebanan feeder SRL06
Dari Tabel 4 dapat dilihat arus beban pada feeder SRL06 sebesar 203 Ampere, atau sama dengan 42 persen dari rating arus yang diterapkan pada GI Srondol. Persentase beban ini sama dengan 47 persen dari kapasitas trafo distribusi yang ada di SRL06 dengan perhitungan sebagai berikut. √
√
Karena beban SRL07 merupakan pelepasan dari sebagian beban SRL06, maka persentase pembebanan trafo yang digunakan sama yaitu 47% dari kapasitas trafo. 2.2 Penggambaran Pada ETAP 7.5.0 Penggambaran jaringan SRL07 pada ETAP ditunjukkan pada Gambar 3.
7.5.0
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 712
3. Hasil Dan Analisa Dibawah ini akan ditunjukkan hasil dari simulasi ETAP disertai pembahasannya secara matematis. 3.1 Target Keandalan Feeder SRL07 Langkah perhitungan indeks keandalan pada simulasi ETAP adalah menghitung laju kegagalan titik beban (λi) terlebih dahulu. Kemudian menghitung lama gangguan tahunan pada titik beban (Ui). Berikut adalah perhitungan laju kegagalan dan lama gangguan tahunan pada salah satu titik beban yaitu Bus2. - Laju Kegagalan Bus2 Laju kegagalan pada bus 2 dipengaruhi oleh laju kegagalan bus 1, 2 buah PMT, 1 buah trafo daya, 65 bus, 930 meter SKUTM, 6967 meter SUTM, 3 ABSW, 45 trafo dsitribusi, dan 45 Fuse Cut Out (FCO). Sehingga laju kegagalan bus 2 dapat dihitung sebagai berikut. λLP = ∑ (2) Gambar 3. Penggambaran SRL07 pada ETAP 7.5.0
2.3 Input Parameter Jaringan Penentuan target indeks keandalan, drop tegangan, dan rugi daya dengan menggunakan ETAP memerlukan parameter yang dimasukkan dalam programnya. Untuk simulasi keandalan parameter yang dimasukkan adalah laju kegagalan komponen yang terdapat pada Tabel 1. Sedangkan untuk menentukan target drop tegangan dan rugi daya menggunakan data impedansi penghantar pada Tabel 3 dan parameter-parameter pada Tabel 5. Tabel 5. Parameter Sistem Parameter
Nilai
Tegangan rating Frekuensi Faktor daya %Z trafo daya Jarak antar tiang Beban trafo distribusi Kapasitas trafo daya MVAsc trafo daya
150/20 kV 50 Hz 85% 12,078% 50 meter 47% 60 MVA 2147 MVAsc
- Lama Gangguan Tahunan Bus2 Perhitungan lama gangguan pada bus 2 dipengaruhi oleh lama gangguan pada bus sebelumnya yaitu bus 1 (U1), 2 buah PMT, 1 trafo daya, 65 bus, 930 meter SKUTM, 3 ABSW, dan 8067 meter SUTM. Dengan demikian penetuan laju kegagalan pada bus 2 adalah sebagai berikut. ∑ (3)
2.4 Simulasi ETAP Simulasi untuk menentukan target indeks keandalan menggunakan menu “Reliability Assessment” dengan hasil keluaran pada Reliability Assessmenyt Report adalah indeks SAIFI dan SAIDI. Kemudian untuk menentukan dan mengetahui besarnya drop tegangan dan rugi daya pada saluran menggunakan menu “Load Flow Analysis” dengan hasil keluaran besarnya drop tegangan pada tiap bus dan rugi daya pada keseluruhan sistem yang dapat dilihat pada Load Flow Report.
Hasil perhitungan laju kegagalan dan lama gangguan tahunan diatas direkapitulasi dari seluruh titik beban dalam simulasi dan ditampilkan dalam Tabel 6.
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 713
Tabel 6. Rekapitulasi laju kegagalan dan lama gangguan tahunan seluruh titik beban No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Titik Beban Bus 1 Bus 2 Bus 3-0 Bus 4-0 Bus 5-0 Load 88 Load 92 Load 93 Load 84 Load 94 Load 87 Load 86 Load 95 Load 82 Load 81 Load 96 Load 77 Load 78 Load 79 Load 76 Load 97 Load 75 Load 98 Load 74 Load 112 Load 114 Load 113 Load 60 Load 61 Load 99 Load 67 Load 100 Load 101 Load 68 Load 71 Load 72 Load 73 Load 102 Load 69 Load 103 Load 70 Load 104 Load 105 Load 106 Load 107 Load 63 Load 65 Load 64 Bus 21-0 Bus 22 Load 108 Load 109
λi (f/year)
Ui (h/year)
N
0,005 1,9965 2,0056 2,0616 2,1016 2,1186 2,1211 2,1211 2,1436 2,1661 2,1865 2,1886 2,1886 2,1336 2,1311 2,1386 2,1536 2,1486 2,1516 2,1536 2,1536 2,1611 2,1661 2,1586 2,1711 2,1686 2,1711 2,1736 2,1736 2,1836 2,1861 2,1861 2,1886 2,1986 2,2061 2,2136 2,2261 2,1986 2,2036 2,2074 2,2161 2,2161 2,2174 2,2199 2,1911 2,1961 2,2011 2,2011 2,1991 2,2016 2,2161 2,2161
0,05 5,97 6 6,17 6,29 6,37 6,38 6,38 6,44 6,51 6,57 6,58 6,58 6,41 6,41 6,43 6,47 6,46 6,47 6,47 6,47 6,5 6,51 6,49 6,53 6,52 6,53 6,53 6,53 6,56 6,57 6,57 6,58 6,61 6,63 6,65 6,69 6,61 6,62 6,64 6,66 6,66 6,67 6,67 6,59 6,6 6,62 6,62 6,58 6,59 6,66 6,66
0 0 0 0 0 1 1 2 1 2 1 341 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 2 38 38 1 38 76 19 1 2
Setelah laju kegagalan, lama gangguan tahunan, dan jumlah pelanggan (N) pada setiap titik beban didapatkan, maka selanjutnya dapat dihitung indeks SAIFI dan SAIDI-nya. SAIFI
N
i Ni i
SAIFI
((0,005x0)+ (1,9965x0)+ ... + (2,2161x1)+ (2,2161x2)) (0 + 0 + ... + 1 + 2)
SAIFI 2,1727kali/tahun
U N N ((0,05x0)+ (5,97x0)+ ... + (6,6x1)+ (6,6x2)) SAIDI (0 + 0 + ... + 1 + 2)
SAIDI
i
i
(5)
i
SAIDI 6,5016jam/tahun
Gambar 4. Indeks SAIFI dan SAIDI hasil simulasi
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa target SAIFI feeder SRL07 adalah 2,1727 kali/pelanggan.tahun dan target SAIDI sebesar 6,5016 jam/pelanggan.tahun. Nilai ini telah memenuhi SPLN 59 : 1985 dengan batas maksimum indeks SAIFI 3,2 kali/pelanggan.tahun dan indeks SAIDI 21 jam/pelanggan.tahun [2].
3.2 Drop Tegangan Feeder SRL07 Perhitungan drop tegangan dalam simulasi ETAP menggunakan persamaan berikut. ∆V = IL(R.Cos θ + X.Sin θ) (6) dimana ∆V I L R X Cos θ Sin θ
= drop tegangan (V) = arus yang melewati penghantar (A) = panjang penghantar (km) = resistansi penghantar (Ohm) = reaktansi penghantar (Ohm) = faktor daya = sin arc Cos θ
Hasil simulasi drop tegangan pada main feeder SRL07 ditampilkan pada Tabel 7.
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 714
Tabel 7. Hasil simulasi drop tegangan SRL07
batas drop tegangan yang terdapat dalam SPLN 72 : 1987 yaitu sebesar 5% [3].
Lokasi/Bus
Vs (kV)
∆V (kV)
Vbus (kV)
Bus2
20,000
0,127
19,873
3.3 Rugi Daya Feeder SRL07
Bus3-0
19,873
0,006
19,867
Bus4-0
19,867
0,036
19,831
Bus5-0
19,831
0,063
19,768
Bus6-0
19,768
0,018
19,750
Perhitungan rugi daya pada ETAP merupakan selisih antara daya yang dikirimkan dengan daya yang dikonsumsi. Hasil simulasi rugi daya feeder SRL07 pada ETAP ditunjukkan pada Tabel 8.
Bus7-0
19,750
0,009
19,741
Bus8-0
19,741
0,007
19,734
Bus9-0
19,734
0,014
19,720
Bus10-0
19,720
0,011
19,709
Bus11-0
19,709
0,007
19,702
Bus12-0
19,702
0,006
19,696
Bus13-0
19,696
0,003
19,693
Bus14-0
19,693
0,003
19,690
Bus15-0
19,690
0,006
19,684
Bus16-0
19,684
0,003
19,681
Bus17-0
19,681
0,01
19,671
Bus18-0
19,671
0,009
19,662
Bus19-0
19,662
0,004
19,658
Bus20-0
19,658
0,002
19,656
Bus21-0
19,656
0,003
19,653
Bus22-0
19,653
0,001
19,652
Bus 23-0
19,652
0,004
19,648
Tabel 8. Hasil simulasi rugi daya SRL07
MW
Mvar
MVA
Source (Swing Buses):
4,751
3,028
5,634
Source (Non-Swing Buses):
0,000
0,000
0,000
Total Demand:
4,751
3,028
5,634
Total Load:
4,716
2,923
5,549
Apparent Losses:
0,034
0,105
Dari tabel 8 dapat dilihat bahwa total daya yang dikirimkan (Total Demand) sebesar 4,751 MW dan daya yang dikonsumsi (Total Load) sebesar 4,716 MW. Sehingga besarnya selisih diantara keduanya yang menunjukkan rugi daya (Apparent Losses) yaitu sebesar 0,034 MW.
4. Kesimpulan Dari Tabel 7 dapat dihitung besarnya drop tegangan yang merupakan selisih antara tegangan pangkal dan tegangan ujung saluran pada feeder SRL07. ∆V
= VS - VR
VS VR ∆V
= 20 kV = 19,648 kV = 20 kV – 19,648 kV = 0,352 kV
(7)
Setelah mendapatkan besarnya drop tegangan dalam satuan kV, maka dapat dihitung besarnya persentase drop tegangan pada saluran sebagai berikut. (8)
Berdasarkan pada simulasi untuk menentukan target indeks keandalan, drop tegangan, dan rugi daya pada feeder SRL07 yang menyuplai Universitas Diponegoro, Rumah Sakit Nasional Diponegoro, Perumahan Bukit Diponegoro, dan Jurang Belimbing didapatkan target indeks SAIFI 2,1727 kali/pelanggan.tahun, indeks SAIDI 6,5016 jam/pelanggan.tahun, drop tegangan 1,76% dari tegangan nominal, dan rugi daya keseluruhan pada saluran SRL07 sebesar 0,034 MW. Untuk mencapai target tersebut, diperlukan adanya upaya-upaya untuk meningkatkan keandalan jaringan seperti memasang dan melakukan koordinasi peralatan proteksi dan upaya mengurangi drop tegangan dan rugi daya diantaranya rekonduktor penghantar, pengaturan tapping trafo daya, dan manajemen pembebanan trafo serta feeder yang juga dapat disimulasikan dengan ETAP.
Referensi
Dari perhitungan di atas didapatkan persentase drop tegangan SRL07 sebesar 1,76%. Nilai ini telah memenuhi
[1] Erhaneli dan Riski. Pengaruh Penambahan Jaringan Terhadap Drop Tegangan pada SUTM 20 KV Feeder Kersik Tuo Rayon Kersik Tuo Kabupaten Kerinci. Jurnal Momentum Vol. 15 No. 2 Agustus 2013 [2] SPLN 59 : 1985 Keandalan pada Sistem Distribusi 20 kV dan 6 kV [3] SPLN 72 : 1987 Spesifikasi Desain untuk Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR)
TRANSIENT, VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 715
[4] Brown, Richard E., Electric Power Distribution Reliability Second Edition, CRC Press Taylor & Francis Group, United States of America, 2009. [5] Chowdury, Ali A. dan Koval, Don O., Power Distribution System Reliability, John Wiley & Sons Inc. Publication, New Jersey, 2009. [6] Gonen, Turan, Electric Power Distribution System Engineering, McGraw – Hill Book Company, Colombia, 1986. [7] Saodah, Siti, Evaluasi Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik Berdasarkan SAIDI dan SAIFI, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi, Institut Teknologi Nasional, Yogyakata, 2008. [8] Short, Thomas A., Electric Power Distribution Handbook Second Edition, CRC Press Taylor & Francis Group, USA, 2014. [9] Sulasno, Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Badan Penerbit Universitas Diponegoro Semarang, 2001. [10] Anggoro, D.C., Pemanfaatan Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Bahan Bakar Pembangkit Terdistribusi untuk Mengurangi Rugi Tegangan dan Rugi Daya pada Jaringan Distribusi Kabupaten Pelalawan, Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2015. [11] Prabowo, Aditya Teguh, Perhitungan Nilai Indeks Keandalan Jaringan Distribusi Tegangan Menengah 20 kV Secara Teoritik pada GI Pekalongan, Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2013. [12] Putro, A. P., Analisis Tegangan Jatuh Sistem Distribusi Listrik Kabupaten Pelalawan dengan Menggunakan ETAP 7.5.0., Teknik Elektro Universitas Diponegoro 2015.
