ANALISIS KEANDALAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI UDARA 20kV (Aplikasi di Gardu Induk Gelugur TD 2 Kota Medan Sumatera Utara) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro OLEH : AHMAD ARDIANSYAH 050402031 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK Keandalan dalam sistem distribusi adalah suatu ukuran ketersediaan/tingkat pelayanan penyediaan tenaga listrik dari sistem ke pelanggan. Ukuran keandalan dapat dinyatakan sebagai seberapa sering sistem mengalami pemadaman, berapa lama pemadaman terjadi dan berapa cepat waktu yang dibutuhkan untuk pemulihan sistem (restoration). Dianggap perlu untuk mendapatkan nilai Indeks Gangguan Tetap yaitu SAIFI dan SAIDI di Gardu Induk Glugur pada TD 2 kota Medan yang memiliki 9 penyulang serta membandingkannya dengan nilai yang telah di targetkan oleh PT. PLN (Persero) dan untuk mendapatkan indeks gangguan tetap lain(caidi, CAIFI, ASAI) serta untuk mendapatkan indeks gangguan sementara (MAIFI). Untuk menentukan indeks ini dibutuhkan data jumlah pelanggan, lama gangguan, dan jumlah pelanggan yang terkena gangguan.
KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan dan rintangan dalam, menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Rasulullah Muhammad S.A.W. Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu, Ayahanda Khairuddin Siregar dan Nurhayana, serta abang tercinta Syahriandi, dan Kakak tercinta Elly Indriana, Spd., Elly Dawati, ST., dan abang iparku Budi, Zulhendra, ST., dan kakak iparku Netti yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung, dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Tenik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: ANALISIS KEANDALAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI UDARA 20kV (Aplikasi di Gardu Induk Gelugur TD 2 Kota Medan Sumatera Utara)
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis dalam kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnain, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, selaku. Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama. ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 6. Kepada Bapak Slamet, Bang Teguh, Bang Dedi, serta seluruh pegawai PT.PLN (Persero) Cabang Medan yang telah membantu penulis untuk mendapatkan data yang diperlukan penulis. 7. Sahabat-sahabat terbaikku di elektro: Azwar, Diana, Amy, Dewi, Gifari, Dedi.M, Rudi, Reza, Khairil, Arie, Putra, Riza, Andika, Harpen, Umar, Iqri, Apriany P.S.U.S, Chici, Once, Nisa, Taci, Muti, Icha, Christina, Kira, Prindi, Su ib, Luthfi, Yona, Ricky, Dedi.A, Megi, Irpan, Andry, Herman, Alex, dan selty
sebagai orang yang sangat disayangi oleh penulis serta semua teman-teman Mahasiswa Teknik Elektro 2005 yang tidak mungkin disebutkan satu persatu. 8. Semua abang senior dan adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 9. Kepada Selty Setiami Rohmi yang tak pernah lelah memberi semangat kepada penulis. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Allah.SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, Mei 2010 Penulis Ahmad Ardiansyah NIM : 050402031
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN I.1. L atar Belakang...1 I.2. Tujuan Penulisan... 2 I.3. Batasan Masalah... 2 I.4. Metodologi Penulisan... 3 I.5. Sistematika Tulisan... 4 BAB II JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK II.1. Umum... 5 II.2. Sistem Jaringan Distribusi... 6 II.2.1. Jaringan pada Sistem Distribusi Primer... 7
II.2.2. Sistem Distribusi Sekunder... 12 II.3. Transformator... 13 II.3.1. Umum... 13 II.3.2. Konstruksi Transformator... 15 II.3.3. Prinsip Kerja Transformator... 17 II.4. Gangguan Hubung Singkat... 19 BAB III KEANDALAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI III.1. Umum... 21 III.2. Variabel yang Mempengaruhi Indeks Keandalan... 23 III.2.1. Ekspose Sirkit dan Kepadatan Beban... 23 III.2.2. Susunan Suplai... 23 III.2.3. Tegangan... 24 III.2.4. Kecenderungan Keandalan Jangka panjang... 25 III.3. Laju Kegagalan... 26 III.4. Cara Mengatasi Keandalan yang Rendah pada Sistem Distribusi Listrik... 28 III.5. Indeks Keandalan... 29 III.4.1. Faktor Dasar... 29 III.4.2. Indeks Gangguan Tetap... 30 III.4.3. Indeks Keandalan Sesaat... 33
BAB IV ANALISIS KEANDALAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI UDARA 20kV IV.1. Tempat Penelitian... 34 IV.2. Data Penelitian... 35 IV.3. Analisis Indeks Gangguan Tetap... 35 IV.4. Analisis Indeks Gangguan Sesaat... 64 BAB V KESIMPULAN dan SARAN V.1. Kesimpulan... 71 V.2. Saran... 72 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik... 6 Gambar 2.2. Konfigurasi Jaringan Radial... 7 Gambar 2.3. Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung... 8 Gambar 2.4. Konfigurasi Jaringan Loop... 9 Gambar 2.5. Konfigurasi Jaringan Spindel... 10 Gambar 2.6. Konfigurasi Sistem Kluster... 11 Gambar 2.7. Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen... 12 Gambar 2.8. Konstruksi transformator tipe inti... 15 Gambar 2.9. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentul L dan U Tipe cangkang... 16 Gambar 2.10. Transformator tipe cangkang... 16 Gambar 2.11. Konstruksi lempengan logam inti transformator bentuk E, I dan F i... 17 Gambar 3.1. Laju kegagalan sebagai fungsi waktu... 26 Gambar 4.1. Grafik nilai SAIFI untuk masing-masing penyulang... 58 Gambar 4.2. Grafik nilai SAIDI untuk masing-masing penyulang... 60 Gambar 4.3. Grafik CAIDI dan CAIFI untuk masing-masing penyulang... 62 Gambar 4.4. Grafik ASAI dan ASUI untuk masing-masing penyulang... 63 Gambar 4.5. Grafik MAIFI untuk masing-masing penyulang... 69
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Perbandigan antara panjang feeder utama dengan panjang cabang... 25 Tabel 4.1 Nilai Indeks gangguan tetap masing-masing penyulang... 57 Tabel 4.2 Nilai CAIFI dan CAIDI masing-masing penyulang... 61 Tabel 4.3 Nilai ASAI dan ASUI masing-masing penyulang... 62 Tabel 4.4 Nilai dari MAIFI masing-masing penyulang... 68