Peningkatan Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik 20 kv PT. PLN (Persero) APJ Magelang Menggunakan Static Series Voltage Regulator (SSVR) Oleh: Putty Ika Dharmawati (2208100020) Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT. Ir. Sjamsjul Anam, MT.
Pendahuluan Sistem Jaringan Distribusi Contents Sistem Distribusi 20 kv di Magelang Analisis dan Pembahasan Penutup
Pendahuluan 1 2 3 Latar Belakang Permasalahan Tujuan
Pendahuluan 1 Latar Belakang Tingkat keandalan merupakan hal yang penting dalam menentukan kinerja sistem distribusi tenaga listrik. Salah satu persyaratan keandalan sistem penyaluran tenaga listrik yang harus dipenuhi untuk pelayanan terhadap konsumen adalah kualitas tegangan yang baik dan stabil. Diperlukan suatu tambahan perangkat untuk perbaikan tingkat keandalan sistem distribusi.
Pendahuluan 2 Permasalahan Permasalahan yang akan dibahas adalah bagaimana meningkatkan keandalan distribusi 20kV di Magelang, Jawa Tengah menggunakan SSVR (Static Series Voltage Regulator). Kemudian hasilnya akan dibandingkan antara indeks keandalan sebelum menggunakan SSVR dan indeks keandalan setelah menggunakan SSVR.
Pendahuluan 3 Tujuan 1 Mengetahui prinsip kerja dari SSVR. Mengetahui efek dari SSVR terhadap keandalan distribusi tenaga listrik. 2 3 Memperoleh nilai SAIDI, SAIFI, CAIDI, ENS dan AENS sebelum dan setelah menggunakan SSVR.
Sistem Jaringan Distribusi 1 2 3 4 5 Jaringan Distribusi Keandalan Sistem Distribusi Regulasi Tegangan Keandalan Pada Sisi Pelanggan SSVR
Sistem Jaringan Distribusi 1 Jaringan Distribusi Sistem Jaringan Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik sampai ke konsumen (pelanggan).
Sistem Jaringan Distribusi 2 Keandalan Sistem Distribusi Keandalan distribusi tenaga listrik biasanya berkaitan dengan pemadaman dan gangguan pada peralatan. Frekuensi Parameter Tegangan Gangguan dan Pemadaman
Sistem Jaringan Distribusi 3 Regulasi Tegangan Jatuh Tegangan merupakan selisih antara tegangan ujung pengiriman dan tegangan ujung penerimaan. Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh adanya hubungan antara tegangan dan daya reaktif. Berdasarkan hubungan ini maka tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif.
Sistem Jaringan Distribusi 4 Keandalan Pada Sisi Pelanggan INDEKS KEANDALAN CAIDI SAIFI ENS
SAIDI SAIFI CAIDI SAIDI SAIFI. M k M SAIDI CAIDI SAIFI k. M k M k ENS ENS = Σ [Gangguan(MW) x Durasi(h)] AENS AENS = Energi _ total _ yang _ tidak _ tersalurkan _ oleh _ sistem Total _ pelanggan _ yang _ dilayani
Sistem Jaringan Distribusi 5 SSVR Perangkat ini berfungsi untuk mengkompensasi daya reaktif dalam mengatasi tegangan drop pada sistem distribusi. V SSVR I LOAD V SSVR I LOAD V DC
Sistem Distribusi 20 kv di Magelang 1 2 Single Line Diagram Data Tegangan Ujung Tiap Load Point 3 4 5 Data Pelanggan Tiap Load Point Data Panjang Saluran Indeks Kegagalan Peralatan
1 Single Line Diagram Bus 149 L 149 LP 56 L 151 L 153 Bus 111 Bus 110 L 100 Cable 12 CB Bus 113 60 MVAsc GI SGN LP 54 L 143 Bus 143 Bus 141 L 145 L 147 LP 50 Bus 117 M2-135X-8 L 102 Bus 115 Bus 139 L 104 L 106 M2-388 L 141 Bus 137 L 139 Bus 133 LP 66 L 131 Bus 131 LP 52 M2-278 L 129 Bus 129 L 127 Bus 125 L 121 L125 Bus 127 L 123 L 119 Bus 123 LP 60 Bus 121 L 116 L 114 LP 58 L 133 L 137 L 135 Bus 135 LP 64 Penyulang Sanggrahan 12 LP 68
2 Data Tegangan Ujung Tiap Load Point No. Kode Beban Tegangan Ujung (kv) 1. LP 58 18.351 2. LP 60 18.008 3. LP 62 17.591 4. LP 64 17.367 5. LP 68 17.086 6. LP 66 17.064 7. LP 52 17 8. LP 54 16.934 9. LP 56 16.905 10. LP 50 16.919
3 Data Pelanggan Tiap Load Point No. Kode Beban Jumlah Pelanggan 1. LP 58 1052 2. LP 60 3138 3. LP 62 5231 4. LP 64 8850 5. LP 68 3146 6. LP 66 3130 7. LP 52 2078 8. LP 54 3138 9. LP 56 2108 10. LP 50 1038
4 Data Panjang Saluran No. Line Panjang Line (km) 1. Cable 12 0.173 2. Line 100 4.7 3. Line 102 3.8 4. Line 104 1.5 5. Line 110 2 6. Line 116 0.2 7. Line 119 1.5 8. Line 125 1.5 9. Line 127 1.8 10. Line 129 0.2 11. Line 131 2.85 12. Line 133 4.2 13. Line 139 1.5 14. Line 141 1.3 15. Line 143 2.3 16. Line 145 0.8 17. Line 149 2.7 18. Line 151 0.1 19. Line 153 2.7
5 Indeks Kegagalan Peralatan SPLN 59 : 1985 Tentang Keandalan pada Sistem Distribusi 20kV dan 6kV Komponen λ (failure rate) r (repair time) (jam) rs (switching time) (jam) Trafo Distribusi 0.005/unit/thn 10 0.15 Circuit Breaker 0.004/unit/thn 10 0.15 Recloser 0.003/unit/thn 10 0.15 Line 0.2/km/thn 3 0.15
Analisis Load Flow Analisis dan Pembahasan Perhitungan Indeks Keandalan dengan Menggunakan Metode RIA Perhitungan ENS dan AENS
Analisis Load Flow Tanpa SSVR Analisis Load Flow Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 1.5 MVAR Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 2.5 MVAR
Analisis Load Flow Tanpa SSVR No. Bus Voltage Bus (kv) Voltage Magnitude (pu) Phase Angle (degree) Load Point 1 110 20 1 0 2 111 19.989 0.99943 0 3 113 19.213 0.96067-1.3 4 115 18.594 0.92969-2.4 5 117 18.351 0.91756-2.9 LP 58 6 121 18.04 0.90198-3.5 7 123 18.008 0.90042-3.5 LP60 8 125 17.799 0.88996-3.9 9 127 17.591 0.87955-4.4 LP62 10 129 17.389 0.86964-4.8 11 131 17.367 0.86834-4.8 LP 64 12 133 17.153 0.85763-5.3 13 135 17.086 0.85428-5.5 LP 68 14 137 17.064 0.85321-5.5 LP 66 15 139 17.008 0.85042-5.6 16 141 17 0.85-5.7 LP 52 17 143 16.934 0.84672-5.8 LP 54 18 149 16.905 0.84527-5.9 LP 56 19 151 16.934 0.84669-5.8 20 153 16.919 0.84597-5.8 LP 50
Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 1.5 MVAR No. Bus Voltage Bus Voltage Phase Angle (kv) Magnitude (pu) (degree) Load Point 1 110 20 1 0 2 111 19.99 0.9995 0 3 113 19.342 0.96710-1.4 4 115 18.827 0.94135-2.7 5 117 18.626 0.93130-3.2 LP 58 6 121 18.37 0.91852-3.8 7 123 18.345 0.91725-3.9 LP60 8 125 18.178 0.90888-4.4 9 127 18.012 0.90058-4.8 LP62 10 129 17.86 0.89300-5.3 11 131 17.843 0.89216-5.4 LP 64 12 133 17.707 0.88536-5.9 13 135 17.642 0.88208-6.1 LP 68 14 137 17.659 0.88297-6.2 LP 66 15 139 17.639 0.88193-6.3 16 141 17.63 0.88152-6.3 LP 52 17 143 17.626 0.88129-6.6 LP 54 18 149 17.598 0.87988-6.6 LP 56 19 151 17.625 0.88127-6.6 20 153 17.611 0.88056-6.6 LP 50
Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 2.5 MVAR No. Bus Voltage Bus (kv) Voltage Magnitude (pu) Phase Angle (degree) 1 110 20 1 0 2 111 19.991 0.99954 0 3 113 19.421 0.97105-1.5 Load Point 4 115 18.971 0.94853-2.8 5 117 18.795 0.93977-3.4 LP 58 6 121 18.574 0.92872-4.1 7 123 18.552 0.92726-4.1 LP60 8 125 18.411 0.92056-4.6 9 127 18.271 0.91356-5.1 LP62 10 129 18.151 0.90754-5.6 11 131 18.137 0.90687-5.7 LP 64 12 133 18.05 0.90250-6.3 13 135 17.985 0.89926-6.4 LP 68 14 137 18.028 0.90138-6.6 LP 66 15 139 18.029 0.90143-6.8 16 141 18.02 0.90102-6.8 LP 52 17 143 18.054 0.90271-7.1 LP 54 18 149 18.026 0.90132-7.1 LP 56 19 151 18.054 0.90268-7.1 20 153 18.04 0.90199-7.3 LP 50
Perhitungan Indeks Keandalan dengan Menggunakan Metode RIA Kondisi Perfect Switching Peralatan Switching diasumsikan bekerja sempurna sehingga indeks kegagalan peralatan tersebut dalam perhitungan dapat diabaikan. Kondisi Imperfect Switching Text in here Peralatan Switching diasumsikan bekerja tidak sempurna sehingga indeks kegagalan peralatan memberikan nilai kegagalan secara menyeluruh.
Perhitungan SAIFI Perhitungan RIA Mencari r dan U Perhitungan SAIDI dan CAIDI
Keandalan Tanpa SSVR Load Point Kondisi Perfect Switching Kondisi Imperfect Switching SAIFI SAIDI CAIDI SAIFI SAIDI CAIDI LP 58 0.1100 0.1477 1.3433 0.1106 0.1525 1.3797 LP 60 0.3281 0.4407 1.3433 0.3298 0.4550 1.3797 LP 62 1.1334 3.4003 3.0000 1.1434 3.5004 3.0613 LP 64 1.9176 5.7527 3.0000 1.9345 5.9221 3.0613 LP 66 0.6817 2.0450 3.0000 0.6877 2.1052 3.0613 LP 68 0.6782 2.0346 3.0000 0.6842 2.0945 3.0613 LP 52 0.4502 1.3507 3.0000 0.4542 1.3905 3.0613 LP 54 0.6799 2.0398 3.0000 0.6859 2.0998 3.0613 LP 56 0.4567 1.3702 3.0000 0.4608 1.4106 3.0613 LP 50 0.2249 0.6747 3.0000 0.2269 0.6946 3.0613 Total 6.6607 19.2564 2.8910 6.7180 19.8253 2.9511
Keandalan dengan SSVR 1.5 MVAR Load Kondisi Perfect Switching Kondisi Imperfect Switching Point SAIFI SAIDI CAIDI SAIFI SAIDI CAIDI LP 58 0.1100 0.1477 1.3433 0.1105 0.1525 1.3809 LP 60 0.3281 0.4407 1.3433 0.3295 0.4550 1.3809 LP 62 0.5469 0.7346 1.3433 0.5493 0.7585 1.3809 LP 64 1.9176 5.7527 3.0000 1.9345 5.9221 3.0613 LP 66 0.6817 2.0450 3.0000 0.6877 2.1052 3.0613 LP 68 0.6782 2.0346 3.0000 0.6842 2.0945 3.0613 LP 52 0.4502 1.3507 3.0000 0.4542 1.3905 3.0613 LP 54 0.6799 2.0398 3.0000 0.6859 2.0998 3.0613 LP 56 0.4567 1.3702 3.0000 0.4608 1.4106 3.0613 LP 50 0.2249 0.6747 3.0000 0.2269 0.6946 3.0613 Total 6.0742 16.5907 2.7314 6.1234 17.0833 2.7898
Keandalan dengan SSVR 2.5 MVAR Load Kondisi Perfect Switching Kondisi Imperfect Switching Point SAIFI SAIDI CAIDI SAIFI SAIDI CAIDI LP 58 0.1100 0.1477 1.3433 0.1105 0.1525 1.3809 LP 60 0.3281 0.4407 1.3433 0.3295 0.4550 1.3809 LP 62 0.5469 0.7346 1.3433 0.5493 0.7506 1.3666 LP 64 1.4550 1.7285 1.1880 1.4599 1.7690 1.2117 LP 66 0.5172 0.6145 1.1880 0.5189 0.6288 1.2117 LP 68 0.6782 2.0346 3.0000 0.6842 2.0945 3.0613 LP 52 0.4502 0.3772 0.8377 0.4514 0.3848 0.8525 LP 54 0.6799 0.5696 0.8377 0.6816 0.5811 0.8525 LP 56 0.4567 0.3826 0.8377 0.4579 0.3904 0.8525 LP 50 0.2249 0.1884 0.8377 0.2255 0.1922 0.8525 Total 5.4472 7.2183 1.3251 5.4686 7.3989 1.3530
Perhitungan ENS dan AENS
ENS dan AENS Tanpa SSVR Load Point MW LP 62 1.472 LP 64 2.032 LP 68 0.883 LP 66 0.883 LP 52 0.589 AENS 7.625 32909 0.0002317MWh/Cust.Yr LP 54 0.883 LP 56 0.589 LP 50 0.294 ENS 7.625
ENS dan AENS SSVR 1.5 MVAR Load Point MW LP 64 2.032 LP 68 0.883 LP 66 0.883 LP 52 0.589 LP 54 0.883 LP 56 0.589 LP 50 0.294 ENS 6.153 AENS 6.153 32909 0.00018697MWh/Cust.Yr
ENS dan AENS SSVR 2.5 MVAR AENS Load Point MW LP 68 0.883 ENS 0.883 0.883 32909 0.00002683MWh/Cust.Yr
Penutup 1 2 Kesimpulan Saran
1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan indeks keandalan menggunakan metode RIA, keandalan pada Penyulang Sanggrahan 12 meningkat setelah dipasang SSVR. Pada kondisi perfect switching keandalan pada Penyulang Sanggrahan 12 meningkat dengan SAIDI sebesar 19.2564 menjadi 7.2183, SAIFI sebesar 6.6607 menjadi 5.4472, dan CAIDI sebesar 2.8910 menjadi 1.3251. Menggunakan SSVR 1.5 MVAR dapat meningkatkan keandalan pada Penyulang Sanggrahan 12, tetapi masih belum cukup baik untuk sistem pada penyulang tersebut karena drop tegangan yang dihasilkan masih besar. Oleh karena itu, kapasitas dan pemasangan SSVR secara tepat dapat memperbaiki drop tegangan secara maksimal, sehingga keandalan pada sistem tersebut dapat meningkat.
2 Saran Penggunaan SSVR dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk mengatasi drop tegangan pada sistem distribusi 20 kv di Magelang. Sebaiknya saluran udara dalam jaringan distribusi tidak terlalu panjang karena semaikin panjang saluran maka drop tegangan yang dihasilkan akan semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA 1. Billinton, R.; Billinton, J., Distribution System Reliability Indices, IEEE Trans, 1989, PWRD-4,(1),pp. 561-568. 2. Richard E. Brown, Electric Power Distribution Reliability, Second Edition,1988:46-48. 3. Asy ari H., Jatmiko, Rivai I. B., Perbaikan Tegangan untuk Konsumen Jurnal Teknik Elektro dan Komputer Emitor Vol. 3, No. 2, Universitas Muhammadiyah Surakarta, September 2003 4. Billinton, R., Allan, R.N, N., Reliability Evaluation of Power Systems, 2 nd Edition, 1996, Plenum Press, New York. 5. Omar H. Abdalla, Key Performance Indicators of a Transmission System, Selected Works, 2009. 6. Li, Fangxing, Distributed Processing of Reliability Index Assessment and Reliability Based Network Reconfiguration in Power Distribution System, IEEE Transaction on Power Systems,Vol.20, No. 1, pp.231, February, 2005. 7. Shayanfar H.A., Fotuhi-Firuzabad M., Hosseini M., Modeling of static series voltage regulator (SSVR) in distribution systems for voltage improvement and loss reduction, Leonardo Electron J Pract Technol 2008;(12):61-82. 8. Hosseini Mehdi, Ali Heidar Shayanfar, Fotuhi-Firuzabad Mahmoud, Reliability Improvement of Distribution using SSVR, Elsevier ISA Transactions 48;2009:98-106.
Terima Kasih