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
Latar Belakang 2
Permasalahan 3
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.
3
Memperoleh nilai SAIDI, SAIFI, CAIDI, ENS dan AENS sebelum dan setelah menggunakan SSVR.
2
Sistem Jaringan Distribusi 1
Jaringan Distribusi
2
Keandalan Sistem Distribusi
3
Regulasi Tegangan
4
Keandalan Pada Sisi Pelanggan
5
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
ENS
AENS
k .M k SAIDI M
k .M k SAIFI M SAIDI CAIDI SAIFI ENS = Σ [Gangguan(MW) x Durasi(h)]
Energi _ total _ yang _ tidak _ tersalurkan _ oleh _ sistem AENS = 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
VDC
Sistem Distribusi 20 kV di Magelang 1
Single Line Diagram
2
Data Tegangan Ujung Tiap Load Point
3
Data Pelanggan Tiap Load Point
4
Data Panjang Saluran
5
Indeks Kegagalan Peralatan
1
Single Line Diagram Bus 111 Bus 149
L 100 LP 56
Bus 110 Cable 12
CB L 151
L 153 Bus 113
L 149
L 102
Bus 143 LP 50
Bus 141
Bus 117 L 145 LP 54
Bus 115
L 147 M2-135X-8
L 143
Bus 139
L 104
L 106
M2-388 LP 52
Bus 121
L 141
Bus 125 L 121
Bus 137
LP 58
Bus 123 L 119
L 116
L 114
LP 66 L125 L 139
Bus 131
Bus 133
L 131
Bus 129
M2-278 L 129
Bus 127 L 127
L 123 LP 60
L 133 LP 64 Bus 135
Penyulang Sanggrahan 12
L 137 L 135
LP 68
60 MVAsc GI SGN
2
Data Tegangan Ujung Tiap Load Point
No.
Kode Beban
Tegangan Ujung (kV)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
LP 58 LP 60 LP 62 LP 64 LP 68 LP 66 LP 52 LP 54 LP 56
18.351 18.008 17.591 17.367 17.086 17.064 17 16.934 16.905
10.
LP 50
16.919
3
Data Pelanggan Tiap Load Point
No.
Kode Beban
Jumlah Pelanggan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
LP 58 LP 60 LP 62 LP 64 LP 68 LP 66 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50
1052 3138 5231 8850 3146 3130 2078 3138 2108 1038
4
Data Panjang Saluran No.
Line
Panjang Line (km)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.
Cable 12 Line 100 Line 102 Line 104 Line 110 Line 116 Line 119 Line 125 Line 127 Line 129 Line 131 Line 133 Line 139 Line 141 Line 143 Line 145 Line 149 Line 151 Line 153
0.173 4.7 3.8 1.5 2 0.2 1.5 1.5 1.8 0.2 2.85 4.2 1.5 1.3 2.3 0.8 2.7 0.1 2.7
5
Indeks Kegagalan Peralatan
SPLN 59 : 1985 Tentang Keandalan pada Sistem Distribusi 20kV dan 6kV Komponen Trafo Distribusi Circuit Breaker Recloser Line
λ (failure rate)
0.005/unit/thn 0.004/unit/thn 0.003/unit/thn 0.2/km/thn
r (repair time) (jam) 10 10 10 3
rs (switching time) (jam) 0.15 0.15 0.15 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)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
110 111 113 115 117 121 123 125 127 129 131 133 135 137 139 141 143 149 151 153
20 19.989 19.213 18.594 18.351 18.04 18.008 17.799 17.591 17.389 17.367 17.153 17.086 17.064 17.008 17 16.934 16.905 16.934 16.919
1 0.99943 0.96067 0.92969 0.91756 0.90198 0.90042 0.88996 0.87955 0.86964 0.86834 0.85763 0.85428 0.85321 0.85042 0.85 0.84672 0.84527 0.84669 0.84597
0 0 -1.3 -2.4 -2.9 -3.5 -3.5 -3.9 -4.4 -4.8 -4.8 -5.3 -5.5 -5.5 -5.6 -5.7 -5.8 -5.9 -5.8 -5.8
Load Point
LP 58 LP60 LP62 LP 64 LP 68 LP 66
LP 52 LP 54 LP 56 LP 50
Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 1.5 MVAR No.
Bus
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
110 111 113 115 117 121 123 125 127 129 131 133 135 137 139 141 143 149 151 153
Voltage Bus (kV) 20 19.99 19.342 18.827 18.626 18.37 18.345 18.178 18.012 17.86 17.843 17.707 17.642 17.659 17.639 17.63 17.626 17.598 17.625 17.611
Voltage Magnitude (pu) 1 0.9995 0.96710 0.94135 0.93130 0.91852 0.91725 0.90888 0.90058 0.89300 0.89216 0.88536 0.88208 0.88297 0.88193 0.88152 0.88129 0.87988 0.88127 0.88056
Phase Angle (degree) 0 0 -1.4 -2.7 -3.2 -3.8 -3.9 -4.4 -4.8 -5.3 -5.4 -5.9 -6.1 -6.2 -6.3 -6.3 -6.6 -6.6 -6.6 -6.6
Load Point
LP 58 LP60 LP62 LP 64
LP 68 LP 66 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50
Analisis Load Flow Menggunakan SSVR 2.5 MVAR No.
Bus
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
110 111 113 115 117 121 123 125 127 129 131 133 135 137 139 141 143 149 151 153
Voltage Bus (kV) 20 19.991 19.421 18.971 18.795 18.574 18.552 18.411 18.271 18.151 18.137 18.05 17.985 18.028 18.029 18.02 18.054 18.026 18.054 18.04
Voltage Magnitude (pu) 1 0.99954 0.97105 0.94853 0.93977 0.92872 0.92726 0.92056 0.91356 0.90754 0.90687 0.90250 0.89926 0.90138 0.90143 0.90102 0.90271 0.90132 0.90268 0.90199
Phase Angle (degree) 0 0 -1.5 -2.8 -3.4 -4.1 -4.1 -4.6 -5.1 -5.6 -5.7 -6.3 -6.4 -6.6 -6.8 -6.8 -7.1 -7.1 -7.1 -7.3
Load Point
LP 58 LP60 LP62 LP 64
LP 68 LP 66 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50
Perhitungan Indeks Keandalan dengan Menggunakan Metode RIA
Kondisi Perfect Switching
Kondisi Imperfect Switching Text in here
Peralatan Switching diasumsikan bekerja sempurna sehingga indeks kegagalan peralatan tersebut dalam perhitungan dapat diabaikan.
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 Kondisi Perfect Switching
Kondisi Imperfect Switching
Load Point
SAIFI
SAIDI
CAIDI
SAIFI
SAIDI
CAIDI
LP 58 LP 60 LP 62 LP 64 LP 66 LP 68 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50 Total
0.1100 0.3281 1.1334 1.9176 0.6817 0.6782 0.4502 0.6799 0.4567 0.2249 6.6607
0.1477 0.4407 3.4003 5.7527 2.0450 2.0346 1.3507 2.0398 1.3702 0.6747 19.2564
1.3433 1.3433 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 2.8910
0.1106 0.3298 1.1434 1.9345 0.6877 0.6842 0.4542 0.6859 0.4608 0.2269 6.7180
0.1525 0.4550 3.5004 5.9221 2.1052 2.0945 1.3905 2.0998 1.4106 0.6946 19.8253
1.3797 1.3797 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 2.9511
Keandalan dengan SSVR 1.5 MVAR Load Point LP 58 LP 60 LP 62 LP 64 LP 66 LP 68 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50 Total
Kondisi Perfect Switching SAIFI 0.1100 0.3281 0.5469 1.9176 0.6817 0.6782 0.4502 0.6799 0.4567 0.2249 6.0742
SAIDI 0.1477 0.4407 0.7346 5.7527 2.0450 2.0346 1.3507 2.0398 1.3702 0.6747 16.5907
CAIDI 1.3433 1.3433 1.3433 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 2.7314
Kondisi Imperfect Switching SAIFI 0.1105 0.3295 0.5493 1.9345 0.6877 0.6842 0.4542 0.6859 0.4608 0.2269 6.1234
SAIDI 0.1525 0.4550 0.7585 5.9221 2.1052 2.0945 1.3905 2.0998 1.4106 0.6946 17.0833
CAIDI 1.3809 1.3809 1.3809 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 3.0613 2.7898
Keandalan dengan SSVR 2.5 MVAR Load Point LP 58 LP 60 LP 62 LP 64 LP 66 LP 68 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50 Total
Kondisi Perfect Switching SAIFI 0.1100 0.3281 0.5469 1.4550 0.5172 0.6782 0.4502 0.6799 0.4567 0.2249 5.4472
SAIDI 0.1477 0.4407 0.7346 1.7285 0.6145 2.0346 0.3772 0.5696 0.3826 0.1884 7.2183
CAIDI 1.3433 1.3433 1.3433 1.1880 1.1880 3.0000 0.8377 0.8377 0.8377 0.8377 1.3251
Kondisi Imperfect Switching SAIFI 0.1105 0.3295 0.5493 1.4599 0.5189 0.6842 0.4514 0.6816 0.4579 0.2255 5.4686
SAIDI 0.1525 0.4550 0.7506 1.7690 0.6288 2.0945 0.3848 0.5811 0.3904 0.1922 7.3989
CAIDI 1.3809 1.3809 1.3666 1.2117 1.2117 3.0613 0.8525 0.8525 0.8525 0.8525 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
LP 54
0.883
LP 56
0.589
LP 50
0.294
ENS
7.625
7.625 AENS 0.0002317MWh/Cust.Yr 32909
ENS dan AENS
SSVR 1.5 MVAR Load Point LP 64 LP 68 LP 66 LP 52 LP 54 LP 56 LP 50 ENS
MW 2.032 0.883 0.883 0.589 0.883 0.589 0.294 6.153
6.153 AENS 0.00018697MWh/Cust.Yr 32909
ENS dan AENS
SSVR 2.5 MVAR Load Point LP 68 ENS
MW 0.883 0.883
0.883 AENS 0.00002683MWh/Cust.Yr 32909
Penutup 1
Kesimpulan 2
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. 2.
3.
4.
5. 6.
7.
8.
Billinton, R.; Billinton, J., “Distribution System Reliability Indices”, IEEE Trans, 1989, PWRD-4,(1),pp. 561-568. Richard E. Brown, “Electric Power Distribution Reliability”, Second Edition,1988:46-48. 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 Billinton, R., Allan, R.N, N.,“Reliability Evaluation of Power Systems, 2nd Edition, 1996, Plenum Press, New York. Omar H. Abdalla, “Key Performance Indicators of a Transmission System”, Selected Works, 2009. 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. 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. Hosseini Mehdi, Ali Heidar Shayanfar, Fotuhi-Firuzabad Mahmoud, ”Reliability Improvement of Distribution using SSVR”, Elsevier ISA Transactions 48;2009:98106.
Terima Kasih
