ANALISIS KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

PENYULANG MASWATI DAN CIKALONG WETAN

DI PT.PLN (PERSERO) CIMAHI

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah satu Syarat Akademik Pada Program Diploma III Jurusan

Teknik Elektro

Oleh :

WIDYA PRAMUDITA

2201071005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

CIMAHI

2009

LEMBAR PENGESAHAN

PROPOSAL TUGAS AKHIR

ANALISIS KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

PENYULANG MASWATI DAN CIKALONG WETAN

DI PT.PLN (PERSERO) CIMAHI

Disusun oleh :

Widya Pramudita

2201071005

Proposal Tugas Akhir ini telah desetujui dan disahkan

Cimahi, Mei 2010

Mengetahui,

Pembimbing

Een Taryana, S.T., M.T.

NID : 4121 432 71

Ketua Program D-3 Teknik Elektro

Kusnandar, S.T., M.T.

NID.4121 244 61

1. Bidang Ilmu Elektro

Sub jurusan :Teknik Tenaga Listrik

2. Latar Belakang

Penyediaan tenaga listrik merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan manusia

secara kontinyu.Maka dengan adanya kondisi seperti ini, perusahaan listrik pun dituntut untuk

memenuhi kebutuhan masyarakat terhadap energi listrik, disertai dengan sistem distribusi tenaga

listrik yang mempunyai tingkat keandalan yang baik.Kualitas energi listrik yang diterima

konsumen sangat dipengaruhi oleh sistem pendistribusiannya. Untuk itu diperlukan sistem

distribusi tenaga listrik dengan keandalan yang tinggi.Keandalan dalam sistem distribusi adalah

suatu ukuran ketersediaan / tingkat pelayanan penyediaan tenaga listrik dari sistem ke pemakai /

pelanggan.

Ukuran keandalan dapat dinyatakan sebagai seberapa sering sistem mengalami

pemadaman, berapa lama pemadaman terjadi dan berapa cepat waktu yang dibutuhkan, untuk

memulihkan kondisi dari pemadaman yang terjadi.Sistem yang mempunyai keandalan tinggi

akan mampu memberikan tenaga listrik setiap saat dibutuhkan, sedangkan sistem mempunyai

keandalan rendah bila tingkat ketersediaan tenaganya rendah yaitu sering padam.

Mengingat akan pentingnya hal tersebut, maka seharusnya setiap perusahaan mempunyai

sistem pembangkit tenaga listrik yang handal, serta sistem penyalurannya harus baik untuk

mendukung kelancaran aktivitas kerja.

Dengan adanya permasalahan seperti yang telah digambarkan, maka dalam tugas akhir

ini, penulis akan membahas tentang “Analalisis Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Penyulang Maswati dan Cikalong Wetan di PT.PLN (Persero) Cimahi”, di mana nilai

indeks keandalan yang dihitung adalah nilai keandalan yang berorientasikan pelanggan pengguna

jasa PT. PLN.

3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan program D3 teknik

elektro di Universitas Jenderal Achmad Yani.

2. Menerapkan disiplin ilmu yang diperoleh dari bangku perkuliahan maupun dari sumber

lain dengan cara :

Menganalisa keandalan sistem distribusi pada penyulang.

Mengidentifikasi penyebab gangguan yang sering terjadi.

Menganalisa losses energy listrik yang terjadi akibat adanya gangguan.

Membandingkan keandalan sistem distribusi antara penyulang dan penyulang

Memberikan solusi terhadap peningkatan keandalan sistem distribusi pada PLN

khususnya APJ Cimahi.

4. Metode penelitian

Dalam analisis keterandalan dari sistem distribusi pada penyulang ini, adapun beberapa

metode yang dilakukan antara lain :

a. Mengumpulkan data yang dibutuhkan baik berupa tinjauan pustaka maupun data yang

dibutuhkan dalam pehitungan keandalan seperti :

1. Diagram single line Penyulang Maswati dan Cikalong Wetan.

2. Data pelanggan, fisik jaringan, trafo,dan kabel pada Penyulang Maswati dan Cikalong

Wetan.

3. Data gangguan yang terjadi pada Penyulang Maswati dan Cikalong Wetan selama

tahun 2009.

4. Data target kinerja SAIDI & SAIFI tahun 2009.

5. Data operasi kerja dan pemulihan pelayanan.

b. Penelitian lapangan, dapat berupa pengamatan langsung ke objek penelitian, juga

melakukan wawancara kepeda orang yang berwenang.

c. Melakukan analisis data, berupa :

Teknik Analisis Data

Data-data yang telah didapatkan selanjutnya dihitung untuk mendapatkan nilai-nilai

indeks yang diinginkan, yaitu:

Laju kegagalan (λ)

λ= fT

Dimana

λ = angka kegagalan

f = jumlah kegagalan selama selang waktu percobaan

T = jumlah lamanya selang waktu

Pada sistem distribusi biasanya dipakai perhitungan per tahun.Dengan kegagalan angka

rata-rata

λ=∑i

λ i

Dimana :

λ = angka kegagalan per tahun (gangguan/tahun)

SAIFI=¿∑ λ i N i

∑ N i

Dimana :

λi = angka kegagalan pada bagian i

Ni= jumlah pelanggan pada bagian i

Laju Perbaikan (r)

r=Uλ=∑

iλ ir i

∑i

λ i

Dimana

U = waktu kegagalan per tahun (jam/tahun)

λ = angka kegagalan per tahun (gangguan/tahun)

r = waktu kegagalan (jam)

Laju Perbaikan per Tahun (U)

U=∑i

λi . ri

Dimana :

U = waktu kegagalan per tahun (jam/tahun)

λ = angka kegagalan per tahun (gangguan/tahun)

r = waktu kegagalan (jam)

SAIDI=¿∑U i N i

∑ N i

Dimana :

Ui = waktu keluar per tahun pada bagian i

Ni = Jumlah pelanggan pada bagian i

SAIDI= jumlah durasi gangguan pelangganjumlah pelanggan

Laju perbaikan (r), laju kegagalan (λ), laju perbaikan per tahun (U) pada penyulang

sistem radial

Gambar Sistem Jaringan Distribusi Radial

a. Laju kegagalan (λ) penyulang percabangan

λn = λbagian n + λbagian n1 + λcabang n

b. Laju kegagalan (λ) penyulang total

GI

Cabang n

Cabang n5

Cabang n4

Cabang n1 Cabang n2

Cabang n3

Bagian n Bagian n1

λ n total=λ n+λ n 1+λ n2+λ n 3+ λ n 4+ λn 5

∑ cabang n

c. Laju perbaikan (r) penyulang percabangan

rn =λbagian−n .r bagian−n +λbagian−n 1 . rbagian−n1 +λcabang−n .r cabang−n

λ

d. Laju perbaikan (r) penyulang total

rn total = rn+rn1+rn 2 +rn 3+rn4 +rn 5

∑ cabangn

e. Laju perbaikan per tahun (U) penyulang percabangan

Un = λn . rn

f. Laju perbaikan per tahun (U) penyulang total

Un total = U n+U n1+Un2 +U n 3+U n4+U n 5

∑ cabangn

SAIDI (System average interruption duration index)

SAIDI=∑i=1

m

ci t i Jam /tahun

N

Dimana :

m = jumlah pemadaman dalam satu tahun

t i = lamanya tiap-tiap pemadaman

c i = jumlah pelanggan yang mengalami pemadaman

N = jumlah pelanggan yang dilayani

SAIFI (System average interruption frequency index)

SAIFI=∑i=1

m

c i pemadaman/ tahun

N

Dimana :

m = jumlah pemadaman dalam satu tahun

c i = jumlah pelanggan yang mengalami pemadaman

N = jumlah pelanggan yang dilayani

Dengan menggunakan rumus-rumus yang tertera dan dilakukan analisa tentang hasil yang

didapat dengan membandingkan dengan target/ketetapan PT. PLN dan membandingkan nilai

indeks satu penyulang dengan penyulang lainnya.

Selanjutnya menganalisa tindakan apa yang dapat dilakukan untuk mengurangi terjadinya

gangguan pada PT. PLN khususnya pada penyulang kota Cimahi.

5. Batasan Masalah

Adapun pokok masalah yang akan dibahas adalah:

1. Banyanknya gangguan (frekuensi) khusus untuk penyulang Maswati dan Cikalong Wetan

selama tahun 2009.

2. Lamanya gangguan (durasi) khusus untuk penyulang Maswati dan Cikalong Wetan

selama tahun 2009.

3. Faktor penyebab gangguan pada penyulang Maswati dan Cikalong Wetan selama 2009.

4. Perhitungan SAIDI dan SAIFI pada penyulang Maswati dan Cikalong Wetan selama

2009.

5. Perhitungan losses energy listrik yang terjadi akibat gangguan pada penyulang Maswati

dan Cikalong Wetan selama 2009.

6. Solusi dalam peningkatan angka keandalan pada penyulang Maswati dan Cikalong Wetan

selama 2009.

6. Landasan Teori

a. Sistem Jaringan Distribusi

Jaringan Tegangan Menengah (JTM)

Zekring TM

Gardu Induk

Trafo Distribusi

Saklar TR

Rel TR

Zekring TR

Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Gardu distribusi

Sambungan Rumah

Pelanggan

Sistem distribusi adalah bagian dari sistem tenaga listrik yang paling dekat dengan

pelanggan, dan sekaligus merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang paling banyak

mengalami gangguan, sehingga masalah utama dalam operasi sistem tenaga listrik yaitu

mengatasi gangguan.

Sistem distribusi terdiri dari Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan

Rendah (JTR).Baik JTM maupun JTR pada umumnya beroperasi secara radial.Struktur jaringan

ini dalam menyalurkan energi listrik keandalannya kurang.Suatu gangguan pada penyulang dapat

mengakibatkan gangguan pada penyaluran energi listrik, ke pelanggan yang berada di belakang

titik gangguan

Gambar Diagram Sistem Distribusi

Sistem distribusi tenaga listrik dikenal dua macam jaringan distribusi yaitu :

1. Jaringan distribusi primer

tegangan nominalnya antara 6 KV sampai 20 KV, fungsinya adalah menyalurkan tenaga

listrik dari gardu induk ke trafo-trafo distribusi.Jaringan distribusi primer yang ada melalui udara

yaitu Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM), dan adapula yang melalui bawah tanah yaitu

Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM).

2. Jaringan distribusi sekunder

Tegangan nominalnya 220 V / 380 V, fungsinya adalah menyalurkan tenaga listrik dari

trafo distribusi ke pelanggan, ada yang melalui udara yaitu Saluran Tegangan Rendah (STR) dan

yang melalui bawah tanah yaitu Saluran Kabel Tegangan Rendah (SKTR).

b. Struktur Distribusi Tenaga Lisrik

1) Gardu Induk / Gardu Induk Distribusi

2) Gardu Hubung (Switch Substation)

3) Gardu Distribusi

4) Feeder (Penyulang)

3. Pola Jaringan Distribusi Primer

Untuk memenuhi tingkat kontinuitas pelayanan, dikenal beberapa pola jaringan distribusi

primer, yaitu:

a. Konfigurasi Radial

Kelebihan utama sistem ini adalah: sederhana, baik dalam pengoperasian maupun

pemeliharaan serta peralatan proteksinya sehingga biaya konstruksi dan operasinya lebih rendah

dibandingkan konfigurasi lainnya, tetapi sistem ini tidak cocok untuk jenis beban dengan

kontinuitas aliran arus yang tinggi karena kelemahan dalam penanganan gangguan.

Pada konfigurasi radial ini apabila terjadi gangguan pada salah satu feeder (penyulang),

maka semua pelanggan yang terhubung pada feeder tersebut terganggu. Apabila gangguan

tersebut bersifat permanen dan memerlukan perbaikan terlebih dahulu sebelum dapat di

operasikan kembali, maka pelanggan (konsumen) yang mengalami gangguan pelayanan

jumlahnya relatif banyak. Pola jaringan distribusi primer radial dapat dilihat pada gambar 2.

dibawah ini:

Gambar Jaringan Distribusi Primer Radial

Gambar diatas menunjukan jaringan tegangan menengah berupa feeder-feeder radial

yang keluar dari Gardu Induk (GI). Pada setiap feeder terdapat Ttransformator Distribusi (TD)

yang dilengkapi dengan saklar. Transformator Distribusi diletakkan didalam kota.

Untuk wilayah kepadatan tinggi dan jarak antara pusat beban dengan feeder terlalu jauh

perlu digunakan Gardu Hubung (GH).

Antara Gardu Induk (GI) dan Gardu Hubung (GH) umumnya dihubungkan oleh dua

sirkuit tegangan menengah yang dilengkapi dengan relay pengaman agar kalau salah satu sirkuit

terganggu masih ada satu sirkuit yang beroperasi.

b. Konfigurasi Ring

Sistem Konfiguarasi Ring ini secara ekonomis menguntungkan, karena pada jaringan

terbatas hanya pada saluran yang terganggu, sedangkan pada saluran yang lain masih dapat

menyalurkan tenaga listrik dari sumber lain dalam rangkaian yang tidak terganggu. Sehingga

kontinuitas pelayanan sumber tenaga listrik dapat terjamin dengan baik. Pola jaringan distribusi

primer ring dapat dilihat pada gambar 3. dibawah ini:

Gambar Jaringan Distribusi Primer Ring

Dalam praktek umumnya jaringan Ring dibuka dengan membuka PMT 5 . Pemutus

Tenaga adalah sakelar tegangan tinggi yang mampu memutus arus gangguan. Arus gangguan

besarnya dapat mencapai beberapa ribu kali besarnya arus operasi normal.

Di depan dan di belakang setiap pemutus tenaga harus ada pemisah (PMS), yaitu sakelar

yang hanya boleh dioperasikan (ditutup dan dibuka) dalam keadaan tidak ada arus yang

melaluinya, tetapi posisi pisau sakelar harus jelas terlihat. Hal ini diperlukan berkaitan dengan

masalah keselamatan kerja pada saat instalasi teganggan tinggi akan dibebaskan dari tegangan

karena akan disentuh orang.

c. Konfigurasi Spindel

Sistem jaringan distribusi primer Spindel adalah gabungan sistem jaringan radial dan

ring. Pola jaringan spindel ini dapat dilihat pada gamba dibawah ini:

Gambar Jaringan Distribusi Primer Spindel

Dalam keadaan normal semua PMT dan PMS dari setiap feeder yang keluar dari Gardu

Induk (GI) dalam keadaan terhubung, express feeder di Gardu Hubung (GH) dalam keadaan

terbuka.

4. Konsep Dasar Keandalan Sistem Distribusi

Keandalan diartikan sebagai suatu tingkat keberhasilan kerja operasi sebuah sistim atau

bagian dari sistim , untuk dapat memberikan hasil yang baik pada perioda waktu dan dalam

kondisi operasi tertentu.

Untuk dapat menentukan tingkat keandalan dari suatu sistem, terlebuh dahulu harus

diadakan pemeriksaan, baik yang bersifat perhitungan ataupun analisa terhadap tingkat

keberhasilan kerja/operasi dari sistem yang ditinjau (pada suatu perioda tertentu) kemudian

membandingkannya dengan standar yang ada.

Dalam mendefenisikan keandalan terhadap gangguan terdapat empat faktor yang

memegang peranan penting yaitu:

Kemungkinan (Probability)

Angka yang menyatakan berapa kali gangguan terjadi dalam waktu tertentu pada

Gangguan ialah peristiwa yang menyebabkan tripnya PMT diluar prosedur

pelaksanaan.Gangguan pada umumnya disebabkan karena terjadi hubung

singkat.Gangguan ini dapat tejadi antar fasa dengan fasa atau fasa dengan tanah, tetapi

pada umumnya banyak gangguan yang terjadi karena fasa hubung dengan tanah.suatu

sistem atau saluran.

Bekerja Dengan Baik (Performance)

Menunjukan kriteria kontinuitas suatu saluran sistem penyaluran tenaga listrik

tanpa mengalami gangguan.

Periode Waktu

Periode waktu adalah lama suatu saluran bekerja dengan baik sesuai dengan

fungsinya. Semakin lama saluran digunakan, maka akan semakin banyak kemungkinan

terjadinya kegagalan.

Kondisi Operasi

Kondisi operasi yang dimaksud disini adalah keadaan lingkungan kerja dari suatu

jaringan seperti pengaruh suhu, kelembaban udara dan getaran yang mempengaruhi

kondisi operasi.

Macam-macam gangguan :

1. Gangguan Temporer

Peristiwa yang menyebabkan tripnya PMT, tetapi beberapa saat kemudian, apabila PMT

dimasukkan, maka keadaan akan normal kembali.

2. Gangguan Permanen

Peristiwa yang menyebabkan tripnya PMT, kemudian bila PMT dimasukkan kembali,

PMT tersebut trip lagi.PMT baru dapat dimasukkan kembali secara normal apabila

dilakukan perbaikan pada bagian yang menimbulkan gangguan.

5. Proteksi Gangguan

Beberapa pengaman yang sering digunakan antara lain :

1. Fuse cut out

2. Arrester

3. Pemisah (PMS)

4. Pemutus Tenaga (PMT)

5. Recloser

Daftar Pustaka

Zuhal, 1993, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronoka, Jakarta : Penerbit UI Press.

Sukerayasa, I,W., 2007, Evaluasi Keandalan Penyulang Konfigurasi Radial dan Spindel, Vol. 6

no 3.

Hartati, R.S., Sukerayasa, I.W., Setiawan, I.N., Ariastina, W.G., 2007, Penentuan Angka keluar

Peralatan untuk Evaluasi Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik,vol.6 no 2.

Suhadi, dkk, 2008,Teknik Distribusi Tenaga Listrik, Jakarta : Penerbit Direktorat Pembinaan

Sekolah Menengah Kejuruan.

Mubarak, Morhel. 2008, Studi Keterandalan Sistem Jaringan Distribusi Udara 20 Kv pada

Gardu Hubung Kandis Kota Padang, Padang : Tugas Akhir Universitas Negeri

Padang.

PT.PLN (Persero), 1988, SPLN 109-5 : Pengatur Distribusi, Jakarta : Kelompok Pembakuan

Bidang Transmisi dengan SK Direksi Perusahaan Umum Listrik Negara.

www.pln.co.id