Evaluasi Keandalan Sistem Distribusi Jaringan Spindel GI Nusa Dua PT. PLN (Persero) Distribusi Bali UJ Kuta. I Wayan Suardiawan 2206 100 009 Dosen Pembimbing: Ir. Sjamsjul Anam, MT I Gusti Ngurah Satriyadi H, ST, MT
Latar Belakang Pertumbuhan beban di wilayah Area Jaringan (AJ) Bali Selatan sedang berkembang, terutama di daerah Nusa Dua yang notabene adalah salah satu pusat pariwisata dari pulau Bali. Pertumbuhan beban di Gardu Induk (GI) Nusa Dua sebesar 2,5% per tahunnya dan 70% beban adalah pelanggan VIP, sehingga tuntutan akan nilai keandalan yang tinggi sangat diperlukan. GI Nusa Dua terdiri dari 3 trafo utama yang terbagi atas 6 penyulang konfigurasi radial, 12 penyulang spindel dan 3 penyulang express.
Rumusan Masalah Permasalahan yang ada adalah bagaimana mengevaluasi sistem distribusi jaringan spindel khususnya di Gardu Induk Nusa Dua dan menentukan indeks keandalan dari sisi pelanggan.
Tujuan Mengevaluasi keandalan dari Gardu Induk Nusa Dua yang sebagian besar menggunakan jaringan spindel. Mengetahui nilai indeks keandalan ditinjau dari sisi pelanggan. Membandingkan dengan standar PLN yang telah ada, apakah bisa dikatakan nilai yang didapat sudah baik atau tidak.
Metodologi Studi Literatur Pengumpulan Data (2003-2009) Pengolahan Data Analisis dan Perhitungan Penulisan Buku Tugas Akhir
Definisi Keandalan Peluang suatu sistem atau komponen untuk dapat beroperasi sesuai dengan fungsinya dalam rentang waktu dan kondisi operasi tertentu.
Evaluasi Model Keandalan Statis Dalam mengevaluasi keandalan dari sistem, indeks keandalan dari masing-masing komponen dapat diekspresikan dengan nilai yang konstan untuk didurasi waktu tertentu. Cara mengevaluasi keandalan sistem berdasarkan susunannya ini dikategorikan sebagai evaluasi model keandalan statis. Sistem susunan seri R1 R2 Rs = R 1 R 2 Sistem susunan paralel R1 Rp = 1- (1-R 1 )(1-R 2 ) R2
Evaluasi Model Keandalan Statis Sebagai contoh akan ditampilkan perhitungan untuk mendapatkan nilai keandalan pada Penyulang Bali Gardenia, dengan mengasumsikan nilai keandalan (R) adalah 0,9. Penyederhanaan model: Perhitungan: Rtot=(R 1 //R 2 (R 3 //R 4 )//R 5 //R 6 //R 7 (R 8.R 9.R 10 )). Rtot=1-(1-R 7 R 8 R 9 R 10 )(1-R 6 )(1-R 5 )(1-R 1 )(1-((1-(1- R 3 )(1-R 4 ))R 2 )) Rtot=0.999963
Nilai Keandalan (R) masing-masing penyulang dengan metode diagram blok keandalan statis No Penyulang (R) Konfig. 1,00 1 KEDONGANAN 0,990000 R 2 MUMBUL 0,899894 R 3 UNGASAN 0,999899 R 4 BALI GARDENIA 0,999963 R 5 KAMPUS 0,899829 R 6 TJ. BENOA 0,690958 R 7 FOUR SEASON 0,387420 S 8 SAWANGAN 0,900000 S 9 BVLGARY 0,729000 S 10 BUSTER PUMP I 0,313811 S 11 TRAGIA 0,999997 S 12 GOLF COURSE 0,348678 S 13 HILTON 0,590490 S 14 SANTA R. 0,900000 S 15 SS II 0,900000 S 16 AMENITY 0,882900 S 17 CLUB MED 0,531441 S 18 BALI RESORT 0,282430 S 19 EXP JIMBARAN 1,000000 E 20 SS I 1,000000 E 21 EXP BPG 1,000000 E 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Untuk evaluasi dengan metode diagram blok statis, didapat bahwa nilai keandalan penyulang spindel menjadi rendah yaitu rata-rata 0,6472 bila dibandingkan dengan penyulang radial yang rata-ratanya 0,9134.
MTTF dan MTTR MTTF MTTR MTTF= MTTR= Mean Time To Failure adalah waktu rata-rata kegagalan yang terjadi selama beroperasinya suatu sistem. Dari data yang telah didapat maka dilakukan perhitungan MTTF tiap penyulang untuk tiap tahunnya, maupun untuk keseluruhan selama 7 tahun. Satuan MTTF adalah hari. Mean Time To Repair adalah waktu rata-rata yang diperlukan untuk melakukan perbaikan terhadap terjadinya kegagalan suatu sistem. Satuan MTTR adalah jam.
MTTF dan MTTR tahunan No Penyulang MTTF (hari) MTTR (jam) 1 Kedonganan 15,77273 0,40 2 Four Season x x 3 Sawangan x x 4 Bvlgary x x 5 Buster Pump I 56,5 0,05 6 Tragia 28,83333 0,10 7 Exp Jimbaran 46,75 0,11 8 Golf Course 60 0,14 9 Hilton x x 10 Santa R. x x 11 Tj. Benoa 23 0,42 12 Ss II x x 13 Ss I x x 14 Amenity n/a 0,02 15 Kampus x x 16 Exp Bpg x x 17 Club Med n/a 0,02 18 Bali Resort n/a 0,05 19 Bali Gardenia x x 20 Ungasan 8,317073 0,20 21 Mumbul 66,6 0,02 Contoh hasil pengerjaan MTTF dan MTTR pada tahun 2003 untuk masing-masing penyulang. X = tidak ada gangguan n/a = hanya terjadi 1 kali gangguan
MTTF dan MTTR selama 7 tahun (2003-2009) No Penyulang MTTF (hari) MTTR (jam) 1 KEDONGANAN 17,5732 0,6041 2 FOUR SEASON 49,4604 0,6086 3 SAWANGAN 45,1766 1,5720 4 BVL GARY 37,0002 0,1568 5 BUSTER PUMP I 21,4919 0,4369 6 TRAGIA 27,5054 0,5410 7 EXP JIMBARAN 35,8642 1,1956 8 GOLF COURSE 33,2297 0,4187 9 HILTON 83,3503 1,2881 10 SANTA R. 31,2867 1,1370 11 TJ. BENOA 19,1749 0,8337 12 SS II 84,6667 2,0659 13 SS I 75,5516 2,3857 14 AMENITY 66,3586 0,9774 15 KAMPUS 17,9231 0,7073 16 EXP BPG 49,1028 1,8805 17 CLUB MED 59,8120 1,0219 18 BALI RESORT 95,1211 1,6752 19 BALI GARDENIA 81,0000 2,8900 20 UNGASAN 10,3753 0,3062 21 MUMBUL 23,3596 0,7136 hari jam 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10-3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 - MTTF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 MTTR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
MTTF dan MTTR selama 7 tahun (2003-2009) Radial (MTTF) Radial (MTTR) Terkecil : 10,375 hari Terkecil : 0,31 jam Terbesar : 81 hari Terbesar : 2,89 jam Rata-rata: 28,23 hari Rata-rata : 1,09 jam Spindel (MTTF) Spindel (MTTR) Terkecil : 21,49 hari Terkecil : 0,157 jam Terbesar : 95,12 hari Terbesar : 2,06 jam Rata-rata: 52,87 hari Rata-rata : 0,992 jam
Laju Kegagalan (λ) Laju Perbaikan (µ) λ = Laju kegagalan atau hazard rate adalah frekuensi suatu sistem/komponen gagal bekerja. Semakin besar nilai λ maka semakin jelek keandalan suatu sistem/komponen tersebut. Laju perbaikan atau Downtime rate adalah frekuensi lamanya suatu sistem/komponen dalam masa perbaikan (kondisi OFF). Jadi semakin besar nilai µ maka semakin cepat pula waktu perbaikannya yang berarti semakin bagus keandalan suatu sistem tersebut. Laju Kegagalan dan Laju Perbaikan
Laju Kegagalan dan Laju Perbaikan selama 7 tahun No Penyulang Laju Kegagalan (λ) Laju Perbaikan (µ) Hari Jam Hari 1 KEDONGANAN 0,0569 1,6554 39,7298 2 FOUR SEASON 0,0202 1,6430 39,4327 3 SAWANGAN 0,0221 0,6361 15,2667 4 BVLGARY 0,0270 6,3776 153,0612 5 BUSTER PUMP I 0,0465 2,2887 54,9279 6 TRAGIA 0,0364 1,8486 44,3659 7 EXP JIMBARAN 0,0279 0,8364 20,0737 8 GOLF COURSE 0,0301 2,3883 57,3199 9 HILTON 0,0120 0,7763 18,6315 10 SANTA R. 0,0320 0,8795 21,1091 11 TJ. BENOA 0,0522 1,1995 28,7875 12 SS II 0,0118 0,4840 11,6171 13 SS I 0,0132 0,4192 10,0600 14 AMENITY 0,0151 1,0231 24,5551 15 KAMPUS 0,0558 1,4138 33,9303 16 EXP BPG 0,0204 0,5318 12,7623 17 CLUB MED 0,0167 0,9786 23,4854 18 BALI RESORT 0,0105 0,5969 14,3265 19 BALI GARDENIA 0,0123 0,3460 8,3045 20 UNGASAN 0,0964 3,2664 78,3927 21 MUMBUL 0,0428 1,4013 33,6323
Ketersediaan Ketersediaan atau Availability didefinisikan sebagai proporsi waktu dimana sistem dalam keadaan siap beroperasi. Nilai dari availability sistem bergantung pada frekuensi komponen-komponen sistem yang gagal bekerja (laju kegagalan) dan lama perbaikan dari komponen yang rusak hingga sistem berfungsi kembali (laju perbaikan).
Ketersediaan (A) selama 7 tahun No Penyulang (A) Konf 1 KEDONGANAN 0,99857 R 2 MUMBUL 0,998729 R 3 UNGASAN 0,998772 R 4 BALI RESORT 0,998516 R 5 KAMPUS 0,998358 R 6 TJ. BENOA 0,998192 R 7 FOUR SEASON 0,999488 S 8 SAWANGAN 0,998552 S 9 BVLGARY 0,999823 S 10 BUSTER PUMP I 0,999154 S 11 TRAGIA 0,999181 S 12 GOLF COURSE 0,999475 S 13 HILTON 0,999356 S 14 SANTA R. 0,998488 S 15 SS II 0,998984 S 16 AMENITY 0,999387 S 17 CLUB MED 0,999289 S 18 BALI RESORT 0,999267 S 19 EXP JIMBARAN 0,998613 E 20 SS I 0,998686 E 21 EXP BPG 0,998407 E 1 0,9995 0,999 0,9985 0,998 0,9975 0,997 Radial Spindel Express Rata2 Min Max
Keandalan Distribusi Eksponensial Kurva Bak Mandi (Bathtub curve) Tiga fase pada kurva bak mandi: Bagian pertama adalah tingkat kegagalan yang turun, yang dikenal sebagai kegagalan awal (masa awal / burn in period) Bagian kedua adalah tingkat kegagalan yang konstan, yang dikenal sebagai kegagalan acak (masa berguna / useful life period) Bagian ketiga adalah tingkat kegagalan yang naik, yang dikenal sebagai kegagalan aus (masa aus / wear-out period) Pada distribusi eksponensial, laju kegagalan adalah konstan (λ=c), seperti pada bagian kedua pada kurva bak mandi yang memiliki tingkat kegagalan yang konstan. Karena itulah pada Tugas Akhir ini dipakai metode distribusi eksponensial.
Keandalan Distribusi Eksponensial Distribusi eksponensial atau negatif eksponensial merupakan salah satu distribusi yang paling sering muncul dalam konteks evaluasi keandalan. Distribusi eksponensial hanya berlaku pada normal life period saja pada bath-tub curve (kurva bak mandi). Rumus distribusi eksponensial: R(t) = e -λ.t dengan: R = keandalan eksponensial e = basis eksponensial (2,71828183) λ = laju kegagalan t = waktu (hari)
Keandalan Distribusi Eksponensial Penyulang Radial Penyulang Spindel 1,2 1,2 Keandalan (R) 1 0,8 0,6 0,4 Keandalan (R) 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,2 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 P. Kedonganan P. Tj. Benoa P. Kampus P. Gardenia P. Ungasan P. Mumbul P. Four Season P. Sawangan P. BVL Gary P. Booster Pump I P. Tragia P. Golf Course P. Hilton P. Santa R P. SS II P. Amenity P. Club Med P. Bali Resort
Korelasi keandalan eksponensial dengan faktor fisik penyulang Korelasi digunakan untuk mengukur kekuatan hubungan antara dua variabel, dalam hal ini keandalan eksponensial dengan faktor fisik penyulang, seperti: panjang saluran, jumlah trafo, jumlah pelanggan, dan usia penyulang. Korelasi dinyatakan dalam nilai angka 0 sampai 1. Korelasi searah jika nilai koefesien korelasi diketemukan positif, sebaliknya jika nilai koefesien korelasi negatif, korelasi disebut tidak searah. Batasan nilai: 0 : Tidak ada korelasi antara dua variabel >0 0,25 : Korelasi sangat lemah >0,25 0,5 : Korelasi cukup >0,5 0,75 : Korelasi kuat >0,75 0,99: Korelasi sangat kuat 1 : Korelasi sempurna
Korelasi keandalan eksponensial dengan faktor fisik penyulang dimana:x= variabel x = mean (rata-rata) variabel x y= variabel y = mean (rata-rata) variabel y Korelasi R(1 bln) terhadap Panjang saluran Jumlah trafo Jumlah pelanggan Usia penyulang P. Radial -0,60-0,64-0,66-0,93 P. Spindel -0,59-0,21-0,34-0,29
Indeks Keandalan dari Sisi Pelanggan SAIFI SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) adalah jumlah ratarata kegagalan yang terjadi per pelanggan yang dilayani per tahun. SAIDI SAIDI (System Average Interruption Duration Index) adalah nilai rata-rata dari lamanya kegagalan untuk setiap pelanggan selama satu tahun. λ k = laju kegagalan saluran M k = jumlah pelanggan pada saluran k M = total pelanggan pada sistem µ k = laju perbaikan saluran M k = jumlah pelanggan pada saluran k M = total pelanggan pada sistem
Indeks Keandalan dari Sisi Pelanggan No Tahun SAIFI (gangguan/pelanggan) SAIDI (menit) 1 2003 0,055 1130 2 2004 0,062 695 3 2005 0,103 167 4 2006 0,053 225 5 2007 0,045 123 6 2008 0,911 54 7 2009 0,05 353 SAIFI SAIDI WCS 3 100 GI Nusa Dua 0,911 54 Sistem Bali 1,65 61,43
Kesimpulan Untuk evaluasi dengan metode diagram blok statis, didapat bahwa nilai keandalan penyulang spindel menjadi rendah yaitu rata-rata 0,6472 bila dibandingkan dengan penyulang radial yang rata-ratanya 0,9134. Dari hasil analisis korelasi pada penyulang radial, nilai keandalan cukup berkorelasi dengan panjang saluran (-0,6), jumlah trafo (- 0,64), jumlah pelanggan (-0,66), dan usia penyulang (-0,93). Tapi tidak halnya dengan penyulang spindel, nilai keandalannya kurang berkorelasi dengan jumlah trafo (-0,21), jumlah pelanggan (-0,34) dan usia penyulang (-0,29). Dari hasil perbandingan Indeks Keandalan dari sisi pelanggan, dapat diambil kesimpulan bahwa keandalan dari Gardu Induk Nusa Dua lebih baik bila dibandingkan dengan standar WCS yang telah diterapkan maupun dengan keseluruhan sistem bali itu sendiri.
Saran Untuk penelitian lebih lanjut tentang keandalan sistem distribusi, perlu dilibatkan berbagai analisa lainnya, seperti cost analysis, management analysis maupun maintenance analysis. Untuk melengkapi wacana penelitian tentang keandalan distribusi, dapat dilakukan pengembangan untuk daerah lain yang memiliki karakteristik jaringan dan beban yang berbedabeda, baik di PT. PLN (Persero) Distribusi Bali maupun di seluruh Indonesia.
Sekian
Pertanyaan Seminar TA 1. Standar distribusi (SAIDI, SAIFI)? Apa rekomendasi yang bisa diberikan? 2. Mengapa nilai R penyulang spindel dari blok statis lebih rendah? Apakah ada survei dari pihak PLN ke pelanggan? 3. Maksud dari grafik Keandalan eksponensial (t=100 hari)?
Jawaban 1. Standar WCS (World Class Services) adalah standar Internasional. Rekomendasi yang bisa diberikan adalah 2. Setelah melakukan revisi perhitungan pada evaluasi blok statis, didapat bahwa penyulang nilai penyulang spindel adalah lebih baik yaitu 0,957218 bila dibandingkan dengan penyulang radial yang sebesar 0,913424. 3. Ya, dalam 100 hari berarti penyulang tersebut mati/mengalami gangguan (trip).
Nilai Keandalan (R) masing-masing penyulang dengan metode diagram blok keandalan statis No Penyulang (R) Konfig. 1 KEDONGANAN 0,990000 R 2 MUMBUL 0,899894 R 3 UNGASAN 0,999899 R 4 BALI GARDENIA 0,999963 R 5 KAMPUS 0,899829 R 6 TJ. BENOA 0,690958 R 7 FOUR SEASON 0,938742 S 8 SAWANGAN 0,900000 S 9 BVLGARY 0,972900 S 10 BUSTER PUMP I 0,931381 S 11 TRAGIA 1,000000 S 12 GOLF COURSE 0,934868 S 13 HILTON 0,959049 S 14 SANTA R. 0,990000 S 15 SS II 0,990000 S 16 AMENITY 0,988290 S 17 CLUB MED 0,953144 S 18 BALI RESORT 0,928243 S 19 EXP JIMBARAN 1,000000 E 20 SS I 1,000000 E 21 EXP BPG 1,000000 E 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21