ANALISA SISTEM SUPLAI ENERGI LISTRIK DITINJAU DARI KEANDALAN SISTEM GENERATOR DI PERTAMINA PRABUMULIH Antonius Hamdadi Rio Oktafian Aryansyah Universitas Sriwijaya Abstract In this thesis aims to analyze the reliability of a power system the plant at PT. Pertamina EP Prabumulih. Electricity supply PT. Pertamina EP Prabumulih area all come from gas power plant in talang jimar consisting of 11 generators with output of 6,6 kv, with a capacity of 4x910 kw and 7x975 kw. In operation, the power plant talang jimar operates 8 generator is 2 x 910 kw and 6 x 975 kw. With a total installed capacity of 7670 kw when operating. In this thesis can be seen that the highest level of reliability at the center of the load SP VI with the value 0,942550386, besides due to line distance of only about 2 KM, the burden is also backed up by PLN as back up power. Keywords: power plant talang jimar, system reliability, power generation prabumulih pertamina. PENDAHULUAN Guna menunjang kelancaran eksplorasi dan operasional produksi pada pertamina prabumulih dibutuhkan suplai daya listrik terus menerus serta mempunyai keandalan yang tinggi. Suplai daya listrik tersebut digunakan untuk kegiatan eksplorasi (industri), perkantoran dan perumahan (non-industri). Suplai daya listrik yang digunakan oleh pertamina prabumulih berasal dari pusat pembangkit listrik tenaga gas yang terdiri dari 11 generator dengan tegangan suplai sebesar 6,6 kv yang terletak didaerah talang jimar dan suplai dari PLN yang digunakan sebagai cadangan daya sebesar 20 kv. Pusat pembangkit ini merupakan penyuplai daya utama bagi seluruh kegiatan operasional pertamina prabumulih. Karena sangat pentingnya suatu keandalan dan kontiniutas dari sistem tersebut, maka perlu ada suatu upaya untuk meningkatkan keandalannya. Salah satunya adalah meningkatkan keandalan bagian sistem pembangkit sampai ke titik beban. Pada penelitian ini dilakukan analisa tentang keandalan sistem tenaga listrik di pembangkit talang jimar. Hasil analisa tersebut nantinya dapat mengetahui komponen sistem yang lemah dan yang memerlukan perawatan berkala sehingga nantinya dapat dilakukan perbaikan sistem agar sistem tenaga listrik tersebut memiliki tingkat kehandalan yang tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis keandalan pada sistem tenaga listrik dalam mensuplai energi listrik yang ada pada PT. Pertamina Prabumulih. Berdasarkan hasil analisis keandalan sistem nantinya diharapkan dapat diketahui kemampuan pembangkit untuk memenuhi kebutuhan energi listrik pada perusahaan. Informasi ini dapat dijadikan bahan pertimbangan bagi perusahaan untuk meningkatkan keandalan sistem yang lebih baik. 153
Pada suatu pendistribusian energi listrik dari pusat pembangkit ke konsumen yang membutuhkan, tidak akan selalu berjalan dengan baik, banyak nantinya gangguan yang akan timbul khususnya di sistem pembangkit. Maka dari itu sistem harus mempunyai tingkat keandalan yang tinggi untuk kontinuitas penyaluran energi listrik. Konsep Dasar Keandalan TINJAUAN PUSTAKA Pemadaman listrik yang terlalu sering dengan waktu padam yang lama dan tegangan listrik yang tidak stabil, merupakan refleksi dari keandalan dan kualitas listrik yang kurang baik, dimana akibatnya dapat dirasakan secara langsung oleh pelanggan. Pada pengoperasian sistem tenaga listrik, ada 2 kemungkinan yang bisa terjadi yaitu sistem baik atau dalam kondisi normal dan sistem buruk dalam kondisi gagal. Untuk menjaga agar kondisi sitem tetap baik atau dalam kondisi normal pada saat beroperasi, maka perlu diperhitungkan keandalan dari peralatan atau komponen-komponen pendukung sistem tenaga listrik untuk periode waktu kedepan. Keandalan dari setiap komponen listrik berbeda-beda tergantung dari besarnya kapasitas komponen listrik maupun kondisi pada waktu pengoperasian. Guna menjamin adanya suatu penyediaan tenaga listrik yang terus menerus dan kontinu, perlu diperhatikan kemungkinan adanya salah satu unit pembangkit yang mengalami gangguan atau kegagalan. Oleh karena itu perlu terdapat suatu cadangan kemampuan pembangkitan. Terdapat dua cara guna menentukan besarnya daya cadangan pembangkit itu, yang pertama yaitu besar cadangan ditentukan sebesar daya dari unit terbesar yang ada dalam sistem, misal jika unit terbesar dalam sistem adalah 50 MW, maka besar cadangan yang harus dipakai adalah 50 MW juga. Pada cara lain ditentukan suatu persentase dari daya terpasang seluruh sistem, misal 10 atau 15 persen, yang dapat memberi keyakinan bahwa cadangan itu akan mencukupi jika terdapat suatu kegagalan atau gangguan. Keandalan suatu komponen maupun sistem dalam arti luas dapat diartikan sebagai ukuran dari suatu performa, dimana suatu sistem dengan keandalan yang tinggi adalah suatu sistem dengan performa kerja yang baik. Namun untuk lebih spesifiknya, keandalan adalah kemampuan dari komponen ataupun sistem tersebut untuk dapat beroperasi dengan baik sesuai fungsinya pada periode waktu tertentu dan dengan persyaratan tertentu. Suatu sistem dapat dikatakan memiliki keandalan yang baik apabila sistem tersebut memiliki frekuensi dan durasi kegagalan yang sekecil mungkin, suatu sistem dengan frekuensi kegagalan yang rendah namun dengan durasi kegagalan yang lama tetap saja dikatakan sebagai suatu sistem yang tidak handal, begitu juga untuk sistem dengan durasi kegagalan yang singkat namun sering terjadi gangguan. 154
Ukuran Penentu Tingkat Keandalan Parameter yang biasa digunakan untuk menganalisa keandalan dari suatu sistem adalah laju kegagalan (λ). Laju kegagalan adalah nilai rata-rata dari jumlah kegagalan per satuan waktu pada selang pengamatan tertentu (t), yang dirumuskan sebagai berikut : λ = f/t...(1) Rs =...(2) Rumus Keandalan n-komponen : dimana Rs = Keandalan Sistem λ = laju kegagalan atau frekuensi kegagalan tahunan (gagal/tahun) f = jumlah kegagalan dalam waktu t t = selang waktu pengamatan (tahun) Gambar 1. Pembagian daerah laju kegagalan berdasarkan umur kerja komponen Ada tiga pembagian daerah laju kegagalan berdasarkan umur kerja suatu peralatan listrik, yaitu : 1. Periode I (Daerah Pra Kerja) Pada saat sistem/komponen mulai bekerja, angka kegagalan yang terjadi cukup besar. Dimana peralatan baru dioperasikan pertama kali. Nilai laju kegagalan pada daerah pra kerja akan menurun dengan bertumbuhnya waktu. 2. Periode II (Daerah Masa Kerja) Pada periode ini kegagalan/laju kegagalan yang terjadi tidak banyak mengalami perubahan maka dapat dianggap sebagai kegagalan yang konstan, karena komponen/sistem sudah beroperasi dengan stabil. 3. Periode III (Daerah Ahir Masa Kerja) Dengan bertambahnya umur peralatan maka tingkat keandalan peralatan akan berkurang, sehingga kegagalan akan sering terjadi pada masa ini. Makin jauh komponen/sistem tersebut melebihi umurnya maka makin besar pula angka laju kegagalannya. oleh karena itu sebelum peralatan 155
mencapai masa akhir kerja maka perlu dilakukan penggantian atau perawatan pada peralatan tersebut. Perhitungan Keandalan Konfigurasi Sistem Seri dan Paralel Sistem adalah beberapa komponen/peralatan berbeda yang membentuk satu kesatuan dalam melakukan fungsi tertentu, dengan begitu dapat dipastikan bahwa suatu keandalan sistem tersebut merupakan kombinasi dari keandalan tiap-tiap komponen yang menyusunnya. a. Keandalan Sistem Seri Keandalan untuk sistem seri sangat tergantung pada keandalan masing-masing komponennya, berikut gambar yang menunjukkan contoh dari rangkaian seri. Gambar 2. Rangkaian seri Rs = Ra. Rb...(3) Qs = 1 (Ra. Rb) Atau Qs = 1 Rs...(4) Dimana : Rs Rb Ra Qs = Indeks Keandalan Sistem = Indeks Keandalan komponen b = Indeks Keandalan komponen a = Indeks Kegagalan system b. Keandalan Sistem Paralel Gambar 3. Rangkaian Paralel Apabila suatu sistem terdiri dari rangkaian paralel, Sebuah sistem paralel berarti bahwa sedikitnya satu komponen harus bekerja untuk sistem sukses. maka penyaluran energi listrik dari input menuju output memiliki dua pilihan saluran yang dapat digunakan, sehingga apabila jalur 1 156
mengalami kegagalan, suplai listrik tetap bisa disalurkan melalui saluran 2. Sehingga rumus perhitungan keandalannya yaitu : Rs = 1 ( (1 R1). (1 R2) )... (5) Karena, 1 R1 = F1 dan 1 R2 = F2, maka : Rs = 1 ( F1. F2 )... (6) METODE PENELITIAN Secara umum metodologi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut : 1. Metode Studi Literatur Metode ini dilakukan dengan cara pengumpulan literatur, buku, internet, dan artikel yang berkaitan dengan bidang ilmu untuk dapat mendukung penelitian ini. 2. Metode Observasi Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung pada objek yang diteliti yakni menganalisa kehandalan bagian sistem generator dan engine generatordi power plant talang jimar PT. Pertamina EP Prabumulih. Pengambilan Data dan Observasi 1. Observasi Data diambil dari hasil observasi langsung ke lapangan yaitu di power plant talang jimar PT. Pertamina EP Prabumulih. 2. Dokumentasi Data dokumentasi diambil langsung dari buku buku serta data yang didapat daripower plant talang jimar PT. Pertamina EP Prabumulih. Teknik Analisis Data 1. Observasi Data yang diperoleh dari hasil observasi dilakukan di satu tempat yakni di power plant talang jimar PT. Pertamina EP Prabumulihdiolah menjadi sumber data yang kemudian akan digunakan dalam menentukan apakah tujuan dari penelitian ini. 2. Dokumentasi Data dokumentasi yang diperoleh di power plant talang jimar PT. Pertamina EP Prabumulih akan di jadikan sumber acuan dari studi literatur yang telah dibuat sebagai bentuk data langsung dari lapangan. Perhitungan Keandalan Di Sistem Generator HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk diagram satu garis dapat dilihat pada gambar berikut. 157
Gambar 4. Diagram satu garis : Data laju kegagalan dari masing-masing komponen yang diperoleh adalah sebagai berikut Tabel 1. Data keandalan komponen yang digunakan Nama Komponen Laju Kegagalan ( ) (Kegagalan / Tahun ) Busbar 0,00063 CB 0,0096 Rele 0,0002 Kabel Penghantar SUTM SKTM 0,0075 0,00336 Transformator 0,0032 Perhitungan keandalan di bawah ini hanya akan dihitung 1 generator sebagai contoh perhitungan, sedangkan hasil perhitungan pada generator lainnya akan dituliskan dalam tabel. Tabel 2. Data laju kegagalan generator power plant Nama Simbol Laju Kegagalan pertahun (λ) Generator 1 Cat G.3516 0,002 TA Generator 3 Cat G.3516 0,001 TA Generator 3 Cat G.3516 0,005 TA Generator 4 Cat G.3516 0,002 TA Generator 5 Cat G.3516 0,002 158
Generator 6 Cat G.3516 Generator 7 Cat G.3516 Generator 8 Cat G.3516 Generator 9 Cat G.3516 Generator 10 Cat G.3516 Perhitungan Keandalan Generator 1 0,002 0,003 0,002 0,001 0,003 RG1 Rcb1 = Rrele = R15m = Rswgr syinc Gen = = 0,9980 = 0,99045 = 0,9998 = 0,9998 = 0,9993 Rsistem G1 = Rg1xRcb1xRrelexR15mxRswgrsyinc Gen = 0,9980 x 0,99045 x 0,9998 x 0,9998 x 0,9993 = 0,9873821 Tabel 3. Hasil Perhitungan Keandalan pada Setiap Sistem Generator No Urutan Generator Keandalan Generator (R) G 1 0,9873821 G 2 0,98837146 G 3 0,98441402 G 4 0,9873821 G 5 0,9873821 159
G 6 0,9873821 G 7 0,9863927 G 8 0,9873821 G 9 0,98837146 G 10 0,9863927 Setelah mengetahui keandalan di masing-masing generator, maka dapat mencari keandalan generator untuk sistem paralelnya, mengacu pada rumus (5) yaitu : Rs = 1 ( (1 R1). (1 R2) ).....(5) Maka R paralel gen = = 1 ( 1248141497 x10-19 ) = 0,99999 Perhitungan Keandalan Pada Titik Beban Sebagai contoh akan dilakukan perhitungan pada 1 titik beban yang mewakili setiap busbar, dan lainnya dapat dilihat pada tabel hasil perhitungan. Beban PBM A (busbar A) Perhitungan pada titik beban PBM A sama mencakup perhitungan pada titik beban PBM D, TLJ A, TLJ B dan TJ 3. Sebelum mencari keandalan pada titik beban PBM A, terlebih dahulu mencari keandalan 3 buah outgoing yang berfungsi untuk mensuplai listrik menuju ke beban PBM A. R paralel generator CB 12 X CB 9 CB 8 CB 10 CB 1 PBM A Gambar 5. Pusat titik beban PBM A Untuk menghitung keandalan sampai titik beban PBM A diasumsikan menjadi 2 yaitu, jika X dimisalkan jelek dan jika X dimisalkan baik. 1. Jika X Jelek Untuk sistem ini jika X dimisalkan jelek maka pada line penghubung CB 12 diabaikan. 2 Outgoing menuju busbar A Untuk 2 outgoing yang ini masuk ke busbar A dan langsung menuju ke beban PBM A dengan komponen penyusun sistem yang sama yaitu CB, rele, line 20 m dan busbar A. 160
R = Rcb x Rrele x R20m x RbusA = 0,99045 x 0,99980 x 0,99978 x 0,9993 = 0,98934103 Setelah didapat keandalan sistem seri pada masing-masing outgoing, selanjutnya yaitu mencari R paralel ke 2 outgoing, yaitu : Rparalel = 1 ( 1-0,98934103). (1-0,98934103) = 1 (0,01065897). (0,01065897) = 1 1136136415 x 10-4 = 0,999886386 Setelah diketahui keandalan sistem yang menuju ke beban PBM A jika X jelek, selanjutnya menghitung keseluruhan keandalan sampai ke titik beban PBM A. R X jelek = R paralel Gen x R paralel outgoing x Rcb x Rrele x R line 6000m = 0,99999 x 0,999886386 x 0,99045 x 0,99980 x 0,862745 = 0,854229277 2. Jika X Baik Untuk sistem ini harus mencari keandalan sistem paralel pada 3 outgoing tersebut yang memiliki nilai keandalan masing-masing 0,98934103. Maka, Rparalel = 1 (1-0,98934103).(1-0,98934103).(1-0,98934103) = 0,999998789 Setelah diketahui keandalan sistem yang menuju ke beban PBM A jika X baik, selanjutnya menghitung keseluruhan keandalan sampai ke titik beban PBM A. R X baik = R paralel Gen x R paralel outgoing x Rcb x Rrele x R line 6000m = 0,99999 x 0,999998789 x 0,99045 x 0,99980 x 0,862745 = 0,85432531 R paralel generator R paralel outgoing CB 1 PBM A Gambar 6. Penyederhanaan titik beban PBM A Untuk keandalan keseluruhan sistem yaitu Rs = X baik. Rx + X jelek. Qx Dimana Rx = Rline 15m x Rcb x Rrele x RbusA = 0,9997 x 0,99045 x 0,9998 x 0,9993 161
= 0,98934103 (untuk Qx = 1-0,98934103) Jadi, Rs = 0,85432531.0,98934103+ 0,854229277.0,01065897 = 0,854324286 Tabel 4. Hasil perhitungan keandalan (R) pada setiap titik beban No Titik Beban Busbar A Keandalan (R) 1 PBM-A 0,854324286 2 PBM-D 0,83207298 3 TLJ-A 0,929501487 4 TLJ-B 0,922665347 5 TJ-3 0,683392751 No Titik Beban Busbar B Keandalan (R) 1 PBM-B 0,85409621 2 PBM-C 0,83757578 3 TLJ-D 0,931055814 No Titik Beban Busbar C Keandalan (R) 1 SP-VI 0,942550386 Analisa Dari hasil yang sudah didapat dalam pembahasan bahwa power plant di talang jimar memiliki tingkat pensuplaian energi listrik yang baik walaupun hanya mengoperasikan 8 dari 11 generator yang ada dengan kapasitas sebesar 7670 kw, sedangkan beban rata-rata yang tercatat di tahun 2013 sebesar 4160 kw. Sehingga tidak khawatir akan terjadinya kekurangan daya yang akan mengakibatkan pemadaman listrik disebagian beban walaupun ada salah satu atau dua dari generator ada yang mengalami gangguan. Hasil perhitungan mengenai tingkat keandalan sistem paralel generator pada power plant talang jimar sangat baik yaitu bernilai 0,99999. Untuk nilai keandalan sistem sampai kepusat beban yang ada dipengaruhi oleh jauh dekatnya line yang digunakan dari pusat pembangkit ke pusat beban, dapat dilihat dari tabel 4 bahwa nilai keandalan tertinggi terdapat pada beban SP-VI yaitu 0,942550386, itu dikarenakan jarak pusat beban dengan pusat pembangkit hanya berkisar 2 KM dan juga untuk beban SP-VI ini beda dengan beban lainnya dikarenakan mendapat backup cadangan dari PLN. PENUTUP Nilai keandalan sistem sampai kepusat beban yang ada dipengaruhi oleh panjang pendeknya saluran yang digunakan dari pusat pembangkit ke pusat beban. Busbar A yang 162
meliputi beban PBM A, PBM D, TLJ A dan TJ 3 yang memiliki nilai keandalan tertinggi yaitu pada beban TLJ A dengan nilai 0,929501487, dikarenakan panjang saluran hanya 2,5 KM dari pusat pembangkit. Busbar B yang meliputi beban PBM B, PBM C dan TLJ D yang memiliki nilai keandalan tertinggi yaitu pada beban TLJ D dengan nilai 0,931055814, dikarenakan panjang saluran hanya 2,5 KM dari pusat pembangkit. Dari semua beban yang ada beban SP VI yang memiliki tingkap keandalan tertinggi dengan nilai 0,942550386, dikarenakan tidak hanya mendapat pasokan listrik dari genset melainkan dibackup oleh daya dari PLN. Dalam upaya meningkatkan keandalan pada sistem pembangkit di power plant talang jimar, perlu diperhatikan Preventive Maintenance pada line penghubung antar busbar supaya selalu dalam keadaan yang baik agar tidak mengurangi nilai keandalan sistemnya. DAFTAR PUSTAKA Basirun. 2010. Prime Mover Transmission of Generator. Universitas Negeri Semarang. Semarang. Billinton, R. 1970. Power System Reliability Evaluation. Gordon and Breach. New York. Dermawan, Iwan. 2004. Studi Keandalan Pada Jaringan Tegangan Menengah 13,8 KV di Pusri 1B. Universitas Sriwijaya. Palembang. Hamdadi, Antonius. 2011. Analisa Sistem Tenaga. Universitas Sriwijaya. Palembang. Henderi. 2013. Studi Operasi Pembangkit Listrik Talang Jimar. PT Pertamina EP Field Prabumulih. Kadir, Abdul. 2010. Pembangkit Tenaga Listrik. Universitas Indonesia (UI-Press). Jakarta. Leda, Jeremias. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Gas Ujung Pandang. Universitas Atma Jaya. Makassar. Purnomo, Novio Mahendra. 2012. Studi Keandala Sistem Tenaga Listrik Bandara Internasional Ahmad Yani. Universitas Diponegoro. Semarang. Thayib, Rudyanto. 2003. Buku Ajar Keandalan Sistem Tenaga Listrik. Universitas Sriwijaya. 163