STUDI KEANDALAN SISTEM TENAGA LISTRIK BANDARA INTERNASIONAL AHMAD YANI SEMARANG Novio Mahendra Purnomo 1, Dr.Ir. Hermawan DEA. 2, Susatyo Handoko, ST., MT. 3 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Abstract - Ahmad Yani International Airport is one airport that has an important role in air transportation in Indonesia. In addition to functioning as a commercial aviation airport, Ahmad Yani airport also serves as the basis for Army military aviation. Based on the importance of the functions carried Ahmad Yani Semarang Airport, it would require a high reliability of the electrical system to supply loads that are owned by Ahmad Yani Semarang airport. Reliability analysis of electrical energy supply on Ahmad Yani International Airport will have an impact on service improvement efforts of the present and future, because of that, it required a study to study the reliability of electrical energy supply on Ahmad Yani International Airport as the object of research. In electrical power system installation, every component has an important role to arrange a reliable electrical system. So it is important to pay attention to the performance of each component. In this final project starts with gathering failure rate data from each component using survey method and using standard data from IEEE Std 493-1997. Based on failure rate data, would have known the reliability index for each load point to supply energy for every load. Calculations used in this final project are the manual calculation and calculation using program that has been made in Matlab R2010a. Besides can be used to determine the reliability index at the moment, the existing data can also be used to estimate the reliability index on Ahmad Yani International Airport for the next few years. Research results are based on IEEE standard data showed that the index of reliability which is owned by a panels loads in Ahmad Yani International Airport are well below established standards.
baik dan terus-menerus. Keandalan sistem yang baik ini tidak hanya dalam sistem distribusi saja, namun sistem jaringan yang terdapat pada beban juga harus diperhatikan. Kontinyuitas penyaluran energi listrik merupakan salah satu aspek terpenting untuk mendapatkan keandalan suatu sistem. Agar tercapai suatu kepuasan pelayanan terhadap pelanggan (dalam hal ini konsumen listrik), maka diperlukan suatu sistem jaringan listrik yang handal. Semakin tinggi tingkat keandalan suatu sistem yang diinginkan, maka diperlukan peralatan atau komponen yang memiliki jaminan tingkat keandalan dengan sensitivitas tinggi untuk mengatasi, mengisolir serta menormalisir kembali sistem dari gangguan yang terjadi pada jaringan. Bandara Internasional Ahmad Yani merupakan salah satu bandar udara yang memiliki peranan penting dalam transportasi udara di Indonesia. Selain berfungsi sebagai bandara penerbangan komersil, bandara Ahmad Yani juga berfungsi sebagai basis penerbangan militer TNIAD. Dengan demikian, maka diperlukan sebuah keandalan sistem kelistrikan yang tinggi untuk menyuplai tiap peralatan vital yang ada, diantaranya adalah sistem telekomunikasi pada menara kendali, lampu runway, komputerkomputer pengolah data dan beberapa fasilitas pelayanan publik. Untuk memberikan pelayanan yang andal, sistem tenaga listrik harus tetap utuh dan mampu mengatasi berbagai macam gangguan yang mungkin terjadi, diantaranya adalah terputusnya suplai energi listrik dari PLN. Ketika terjadi gangguan dari penyuplai utama listrik (PLN), maka dalam sistem yang membutuhkan keandalan yang tinggi perlu untuk memiliki sumber energi listrik lain yang dapat beroperasi dengan baik tanpa mengurangi kemampuan kinerja dari peralatan yang disuplai. Pada tugas akhir ini dilakukan studi tentang keandalan sistem tenaga listrik yaitu dengan melakukan Studi Keandalan Sistem Distribusi Tenaga Listrik Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang. Hasil-hasil analisis tersebut digunakan untuk mengidentifikasi pentingnya penyuplaian energi listrik Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang secara terus menerus tanpa terputus untuk meningkatkan keandalan dalam suplai energi listrik, serta untuk mengetahui elemen-elemen sistem yang lemah dan yang memerlukan
Keyword: Ahmad Yani International Airport, Reliability, and Energy supply
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam Kebutuhan energi listrik yang semakin bertambah dari hari ke hari harus diimbangi dengan peningkatan keandalan sistem energi listrik agar energi listrik dapat diterima oleh beban dengan
1
perawatan berkala sehingga nantinya dapat dilakukan perbaikan sistem agar sistem tenaga listrik menjadi lebih andal.
..... (1) Dengan R = Indeks Keandalan F = Indeks Kegagalan Terdapat empat faktor penting dalam keandalan, yaitu probabilitas, unjuk kerja sistem, periode waktu dan kondisi operasi Probabilitas adalah suatu kemungkinan terjadinya suatu kejadian diantara beberapa kejadian yang mungkin terjadi pada saat yang bersamaan. Pengukuran probabilitas dilakukan pada satu periode waktu tertentu. Sedangkan unjuk kerja sistem adalah penampilan peralatan atau sistem untuk bekerja secara memuaskan. Suatu peralatan akan bekerja pada kondisi tertentu (lingkungan tertentu, suhu tertentu ,dsb) untuk mendapatkan keandalan. Laju kegagalan adalah nilai rata-rata dari jumlah kegagalan per satuan waktu pada selang pengamatan tertentu (T), yang dirumuskan sebagai berikut :
B. Tujuan Tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Melakukan analisa dan perhitungan terhadap sistem kelistrikan yang terdapat di Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang, sehingga dapat diketahui besarnya indeks keandalan yang dimiliki setiap komponen dan juga besarnya indeks keandalan yang digunakan untuk penyuplaian panel-panel beban. 2. Melakukan prediksi terhadap sistem kelistrikan Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang dalam beberapa tahun kedepan dengan bantuan perhitungan menggunakan program yang dibuat dalam software Matlab. C. Batasan Masalah Untuk membatasi permasalahan yang ada dalam menganalisis dan agar permasalahan tidak terlalu melebar maka diperlukan pembatasan masalah sebagai berikut : 1. Sistem instalasai yang terdapat pada Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang adalah sistem instalasi ketika dilakukan survei, yaitu sejak bulan Desember 2011 hingga Maret 2012. 2. Program yang dibuat dalam Software Matlab R2010a dalam Tugas Akhir ini hanya dikhususkan untuk sistem kelistrikan yang terdapat pada Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang.
Dengan λ : laju kegagalan atau frekuensi kegagalan tahunan rata-rata (gagal/tahun) d : jumlah kegagalan dalam waktu T. T : selang waktu pengamatan (tahun) Jumlah peralatan yang gagal dalam menjalankan fungsinya adalah berubah terhadap waktu. Tingkat kegagalan atau laju kegagalan akan berubah sesuai dengan umur peralatan tenaga listrik selama beroperasi. Dengan bertambahnya umur peralatan tersebut (sering dioperasikan) maka kemungkinan terjadinya kegagalan akan semakin besar pula. Ada tiga pembagian daerah laju kegagalan berdasarkan umur kerja suatu peralatan listrik [4] , yaitu :
II. DASAR TEORI 2.1 Keandalan Sistem Tenaga Listrik 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. Dengan demikian indeks keandalan dapat dicari dengan rumus
Gambar 1 Pembagian daerah laju kegagalan berdasarkan umur kerja peralatan listrik
1) Daerah I (daerah pada permulaan masa kerja/ daerah pra kerja). Pada daerah ini laju kegagalan yang terjadi merupakan kegagalan awal, dimana peralatan baru dioperasikan pertama kali. Nilai laju kegagalan pada daerah pra kerja akan berkurang dengan cepat dalam waktu relatif singkat. 2). Daerah II (daerah masa kerja). Pada daerah ini kegagalan/laju kegagalan yang terjadi tidak banyak mengalami perubahan maka dapat dianggap sebagai kegagalan yang konstan,
2
pada kurun waktu ini peralatan listrik telah berfungsi secara normal. 3). Daerah III (daerah akhir masa kerja). Daerah akhir masa kerja terjadi ketika umur peralatan sudah sangat tua (berada diluar masa efektifnya). Dengan bertambahnya umur peralatan maka tingkat keandalan peralatan akan berkurang, sehingga kegagalan akan sering terjadi pada masa ini. oleh karena itu sebelum peralatan mencapai masa akhir kerja maka perlu dilakukan penggantian atau perawatan pada peralatan tersebut.
Karena 1-R1=F1 dan 1-R2=F2, maka: Rsistem=1-(F1.F2)
…..(5)
2.3 Perhitungan keandalan untuk sistem yang utuh [3] Sistem yang utuh, merupakan suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen yang saling membantu satu sama lain dalam melaksanakan tugasnya, dalam kasus kali ini akan digunakan suatu sistem radial sebagai contoh perhitungan keandalan untuk sistem yang utuh, sistem ini memiliki sumber dengan tegangan 13,8 kV dan akan menyuplai beban yang memiliki tegangan kerja 480 V, sehingga di dalam sistem tersebut akan terdapat banyak komponen yang menyusunnya. Berikut gambar dari rangkaian tersebut:
2.2 Perhitungan keandalan untuk sistem yang berdasar pada rangkaian seri paralel [3] Sistem adalah beberapa peralatan berbeda yang membentuk satu kesatuan dalam melakukan fungsi tertentu, dengan demikian dapat dipastikan bahwa keandalan sistem tersebut merupakan kombinasi dari keandalan tiap-tiap peralatan yang menyusunnya. Suatu rangkaian listrik biasanya dapat diuraikan menggunakan sistem seri paralel, sehingga perhitungan keandalannya pun juga dapat didasarkan pada perhitungan keandalan rangkaian seri paralel. a. Rangkaian seri
Gambar 2 Rangkaian seri
Gambar di atas menunjukkan contoh dari rangkaian seri, misal alat bernomor 1 adalah Miniature Circuit Breaker (MCB), sedang alat kedua adalah kabel yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik dari sisi input menuju sisi output, maka keandalan dari sistem seri di atas adalah kombinasi dari nilai keandalan dari MCB (R1) dan nilai keandalan kabel (R2), seperti yang ditunjukkan pada rumus perhitungan untuk sistem seri berikut: Rsistem= R1.R2 …..(3) b.
Gambar 4 Contoh sistem yang utuh dengan konfigurasi radial
Dari gambar di atas, terlihat bahwa suplai listrik pada titik penggunaan tidak terpengaruh oleh komponen pada titik ke-12 dan ke-5, maka dengan demikian komponen pada titik ke-12 danke-5 tidak termasuk dalam perhitungan keandalan sistem untuk titik penggunaan. Setelah diketahui besarnya laju kegagalan tiap komponen, maka dapat dihitung indeks kegagalan yang dimiliki oleh tiap-tiap komponen dengan mengacu pada rumus …. (6) Rumus di atas dapat digunakan untuk menghitung nilai keandalan sistem saat peralatan baru terpasang (ketika t=0) dan juga dapat digunakan untuk memperkirakan nilai keandalan suatu peralatan dalam beberapa tahun setelah peralatan tersebut terpasang. Dalam contoh sistem yang ada di atas, dimisalkan bahwa semua peralatan yang terpasang pada sistem baru terpasang setahun yang lalu,
Rangkaian paralel
Gambar 3 Rangkaian paralel
Apabila suatu sistem terdiri dari rangkaian paralel seperti di atas, maka penyaluran energi listrik dari input menuju output memiliki dua pilihan saluran yang dapat digunakan, sehingga apabila jalur 1 mengalami kegagalan, energi listrik tetap dapat disalurkan melalui saluran 2. Sehingga rumus perhitungan keandalan dari sistem tersebut adalah sebagai berikut: Rsistem=1-((1-R1).(1-R2)) …..(4)
3
Tabel 1 Data gangguan yang terjadi pada KPK 12
dengan demikian dapat dikatakan bahwa usia penggunaan dari tiap peralatan baru satu tahun, sehingga untuk menghitung indeks keandalan dari peralatan pada sisi suplai dapat dilakukan perhitungan seperti berikut
Setelah diketahui besarnya indeks keandalan yang dimiliki tiap-tiap komponen penyusun sistem, maka dapat dicari besarnya indeks keandalan pada sistem tersebut. R sistem = R suplay . R proteksi . R CB TM . R Busbare . R kabel1 . R DS . R trafo . R CB TR . RBusbare TR . R CB TR. R kabel2
tanggal gangguan
mulai gangguan
gangguan teratasi
durasi ganggua n (menit)
23.5.2011
16.00
16.23
23
27.5.2011
13.52
14.07
15
14.09.2011
03.42
04.28
46
28.10.2011
18.02
20.23
141
17.11.2011
13.41
13.45
4
30.01.2012
20.26
20.37
11
13.02.2012
21.00
21.31
31
13.03.2012
10.53
11.47
54
16.03.2012
12.57
13.25
32
Data di atas merupakan data gangguan yang terjadi pada suplai sejak bulan April 2011 hingga Maret 2012. Dalam jangka waktu ini terjadi sebanyak sembilan gangguan, bahkan pada tanggal 28 Oktober 2011, durasi gangguan yang terjadi sangat lama, yaitu 141 menit. Apabila ditinjau sesuai standar yang berlaku untuk bandara internasional, suplai listrik yang menuju ke bebanbeban yang berfungsi untuk keselamatan penerbangan harus terus-menerus tanpa terpustus sama sekali, sehingga diperlukan sumber energi cadangan yang mampu memenuhi kebutuhan energi listrik ketika suplai dari PLN padam. Dengan melihat pada tabel 3.1, nilai lamda (λ) dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2
Dari perhitungan Rsistem di atas terlihat bahwa indeks keandalan dari suatu sistem instalasi tenaga listrik merupakan gabungan indeks keandalan dari komponen-komponen penyusun sistem tersebut, sehingga suatu sistem tenaga listrik yang memiliki tingkat keandalan tinggi pasti tersusun dari komponen-komponen yang memiliki keandalan yang tinggi juga . III. PERHITUNGAN LAJU KEGAGALAN 3.1 Perhitungan laju kegagalan suplai Sampai dengan bulan Maret tahun 2012, kebutuhan energi listrik bandara Ahmad Yani Semarang dipasok dari GI Krapyak yang berada pada daerah Semarang Barat. Untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, digunakan trafo III yang terdapat pada GI Krapyak yang memiliki kapasitas sebesar 60 MVA melalui line Krapyak 12. Dalam operasinya, line 12 ini hanya digunakan untuk menyuplai dua beban besar, yaitu PT INAN dan Bandara Ahmad Yani menggunakan Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) 20 kV dan kawat penghantar jenis AAAC. Penggunaan kawat penghantar jenis AAAC ini rentan akan gangguan akibat alam yang mampu menyebabkan terganggunya aliran listrik menuju ke beban, gangguan ini karena kawat jenis ini merupakan kawat terbuka (tanpa terlindung lapisan isolasi). Berikut ini adalah data gangguan yang terjadi selama bulan April 2011 hingga Maret 2012:
Karena pencatatan data kegagalan dilaksanakan selama 12 bulan maka:
0,75 gangguan/bulan 9 gangguan/tahun Dalam ilmu distribusi, nilai yang diperoleh dari lamda ini sering juga disebut sebagai SAIFI (Sistem Average Interruption Frequency Index). Dengan mengacu pada hasil survei yang telah tertulis pada IEEE std 493-1997, sebuah suplai energi listrik menggunakan saluran tunggal memiliki laju kegagalan rata-rata pertahun adalah 0,537. Sehingga dengan demikian dapat dikatakan bahwa Bila dibandingkan antara hasil survei secara langsung yang dilaksanakan di Bandara Ahmad Yani Semarang dengan hasil survei dari IEEE menunjukkan angka yang cukup jauh berbeda. Ini menunjukkan bahwa suplai energi listrik yang menuju Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang masih belum mampu bekerja secara optimal.
4
3.2 Perhitungan laju kegagalan beban Perhitungan laju kegagalan beban dilakukan untuk mengetahui tingkat kegagalan yang terjadi dari tiap-tiap komponen sehingga komponen tersebut tidak dapat bekerja sesuai fungsinya. Dalam perhitungan ini akan dibatasi pada perhitungan laju kegagalan hingga menuju ke panel beban. Laju kegagalan dari tiap-tiap komponen penyusun sistem yang berupa trafo, kabel, MCCB, genset ,dll diperlukan untuk melakukan perhitungan indeks keandalan sistem penyuplai tenaga listrik yang menuju ke beban.
Gambar 5 Single line diagram kelistrikan bandara Ahmad Yani
Dari gambar di atas, dapat diketahui bahwa terdapat enam buah titik beban yang disuplai oleh sistem kelistrikan. Enam titik beban inilah yang akan dicari indeks keandalannya. Secara garis besar, keenam titik beban ini mendapatkan suplai utama energi listrik dari PLN, akan tetapi terdapat tiga buah genset yang berfungsi sebagai back up. Beban kantor, Tower, CCR dan NDB di back up oleh genset 1 yang memiliki kapasitas 250 kVA. Khusus untuk beban DVOR dan Pompa mendapat perlakuan khusus, karena selain memiliki back up utama genset 3 yang berkapasitas 345 kVA, untuk panel ini memungkinkan adanya back up cadangan dengan diinterkoneksi dengan genset 1. Perlakuan khusus untuk titik beban ini dikarenakan pentingnya peralatan DVOR ini untuk keselamatan penerbangan, serta pompa submersible yang digunakan untuk membuang air yang ada di runway agar tidak terdapat genangan air. Genset 2 khusus digunakan sebagai back up dari terminal. Genset 2 ini memiliki kapasitas paling besar yaitu 800 kVA. Panel terminal adalah panel yang digunakan untuk menyuplai beban komersil dari bandara, diantaranya adalah pertokoan, terminal keberangkatan dan juga terminal kedatangan.
Tabel 2 Perbandingan nilai lamda hasil percobaan dan standar IEEE KOMPONEN
NILAI λ (gangguan/tahun) HASIL STANDAR SURVEI IEEE
Sole fuse
0
0.0176
Trafo 1
0
0.0037
Trafo 2
0
0,0025
kabel tegangan rendah kabel tegangan menengah
0
0,00141*
0
0,0141*
MCCB <600 A
0
0,0035
MCCB > 600A
0,008333
0,0096
Genset 1 dan 3
0
0,067
0,125
0,067
Genset 2 * per 1000 feet satuan panjang
Berdasar data yang terdapat pada tabel, hampir semua komponen masih berada dalam keadaan yang baik, karena memiliki nilai laju kegagalan yang lebih rendah jika dibanding dengan nilai yang terdapat pada standar IEEE. pada kasus Genset 2, dia memiliki nilai indeks kegagalan yang cukup tinggi karena dia telah mengalami kerusakan pada saat waktu operasinya yang relatif masih singkat.
4.1 Perhitungan keandalan secara manual Dalam sistem yang digunakan untuk menyuplai beban kantor, tower, NDB dan CCR sistem merupakan rangkaian seri mulai dari suplai PLN hingga masuk ke ATS. Pada ATS terdapat Switch yang mampu mentrasfer secara otomatis dalam pemilihan suplai energi listrik yang akan digunakan, sehingga dengan demikian titik ATS ini dapat dimodelkan sebagai titik pertemuan sistem paralel antara sistem yang berasal dari suplai PLN dan suplai dari genset1. Menggunakan data hasil pengamatan Besarnya indeks keandalan yang terdapat pada suplai PLN hingga MCCB 1 panel ACOS1 Rseri1=Rsuplai . Rsole fuse1. Rkabel suplai-trafo1 . Rsole fuse2. Rtrafo1 . Rkabel trafo1-P.Incoming . RMCCB 1 P.Incoming . RMCCB 2 P.Incoming . Rkabel P.Incoming-P.TR1. RMCCB 1
IV. PERHITUNGAN INDEKS KEANDALAN SISTEM Setelah diketahui besarnya laju kegagalan dari tiap peralatan penyusun sistem kelistrikan Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang pada bab sebelumnya, bab ini akan membahas perhitungan keandalan sistem secara menyeluruh hingga menuju ke panel beban. Indeks keandalan suatu sistem merupakan kombinasi indeks keandalan dari tiap-tiap komponen yang menyusun sistem tersebut.
5
P.TR1
Pencarian indeks keandalan dari panel beban
. RMCCB 3 P.TR1 . Rkabel P.TR1-P.ACOS1 . RMCCB
1 P.ACOS1
yang lain dilakukan dengan metode yang sama
Rseri1 =0,000123. 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 0,9484 . 0,9484. 1. 0,9484. 0,9484. 1 . 0,9484 = 0,0000944 Besarnya indeks keandalan genset 1 adalah RG1 = 1 Besarnya indeks keandalan pada sistem paralel antara sistem seri dan genset 1 adalah: Rparalel = 1-(Qseri1 . QG1) = 1- ((1-Rseri1) . (1-R G1)) = 1- ((1-0,0000944) . (1-1)) = 1- (0,9999056. 0) = 1- 0 =1 Besarnya indeks keandalan sistem dalam menyuplai panel kantor adalah: Rkantor = Rparalel .. RMCCB 2 P.ACOS1 . Rkabel P.ACOS1RMCCB 3 P.Esensial . RMCCB 1 P.Esensial .
dengan rangkaian dan komponen yang berbeda. 4.2 Perhitungan keandalan dengan bantuan software Dalam penulisan tugas akhir ini, digunakan program yang berdasar pada software matlab untuk memudahkan perhitungan. Software matlab yang digunakan adalah matlab R2010a. penulis telah merancang tampilan pada Grafik User Interface (GUI) dan memasukkan rumus-rumus perhitungan, sehingga apabila program ini dijalankan pada komputer yang telah terinstal software matlab didalamnya, pengguna dapat langsung mengetahui indeks keandalan sistem kelistrikan di Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang pada tahun tersebut maupun prediksi perhitungan keandalan pada beberapa tahun kemudian hanya dengan memasukkan nilai indeks kegagalan dan waktu perawatan/penggantian dari tiap-tiap komponen yang ada, selain itu, terdapat juga grafik yang akan menunjukkan perkembangan indeks keandalan yang terjadi sejak tahun 2012 hingga tahun yang diinginkan tadi. Berikut adalah flowchart yang akan menunjukkan cara kerja dari program yang telah dijelaskan di atas.
P.Esensial
Rkantor = 1 . 1. 1 . 1 . 1 Rkantor = 1 Menggunakan data standar IEEE Besarnya indeks keandalan yang terdapat pada suplai PLN hingga MCCB 1 panel ACOS1 Rseri1=Rsuplai . Rsole fuse1 . Rkabel suplai-trafo1 . Rsole fuse2 . Rtrafo1 . Rkabel trafo1-P.Incoming . RMCCB 1 P.Incoming . RMCCB 2 P.Incoming . Rkabel P.Incoming-P.TR1. RMCCB 1 P.TR1 . RMCCB 3 P.TR1 . Rkabel P.TR1-P.ACOS1 . RMCCB 1 P.ACOS1 Rseri1 =0,5845 . 0,80961. 0,97533 . 0,80961 . 0,93557 . 0,99917 . 0,89119 . 0,89119 . 0,99917 . 0,89119. 0,89119 . 0,99917 . 0,89119 Rseri1 = 0,196 Besarnya indeks keandalan genset 1 adalah RG1 = 0,76491 Besarnya indeks keandalan pada sistem paralel antara sistem seri dan genset 1 adalah: Rparalel = 1-(Qseri1 . QG1) = 1- ((1-Rseri1) . (1-R G1)) = 1- ((1-0,196) . (1-0,76491)) = 1- (0,804 . 0,23509) = 1- 0,1890 = 0,81099 Besarnya indeks keandalan sistem dalam menyuplai panel kantor adalah: Rkantor = Rparalel .. RMCCB 2 P.ACOS1 . Rkabel P.ACOS1-P.Esensial . RMCCB 1 P.Esensial . RMCCB 3 P.Esensial Rkantor = 0,81099. 0,95887. 0,99917 . 0,95887. 0,95887 Rkantor = 0,71439
Mulai
Pilih Template Data Yang Diinginkan
Tentukan Tahun
Tampil Nilai Indeks Keandalan Tiap Komponen dan sistem
Tampilkan Grafik?
y
Tampilkan Grafik Keandalan Sistem Dari Tahun Yang Diinginkan
t Selesai
Gambar 6 Flowchart Program
6
Gambar 9 Tampilan hasil perhitungan indeks keandalan Gambar 7 Tampilan muka program perhitungan keandalan sistem kelistrikan Bandara Ahmad Yani Semarang
Gambar di atas merupakan tampilan yang berisi hasil perhitungan indeks keandalan sistem kelistrikan Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang yang berdasar pada data-data yang tadi telah dimasukkan pada tampilan kedua. Dari tampilan di atas akan ditunjukkan besarnya indeks tiap peralatan dan juga pada tiap panel beban. Pada tampilan ini juga dapat diketahui komponenkomponen apa saja yang kemungkinan telah mengalami penurunan kinerja.
Gambar 4.4 di atas merupakan tampilan muka dari program yang dapat digunakan untuk membantu perhitungan indeks keandalan sistem kelistrikan di Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang. Untuk masuk ke program selanjutnya, dapat dilakukan dengan klik tombol “MASUK DATA SURVEI” atau “MASUK DATA IEEE” yang terdapat pada sisi bawah tampilan program tersebut. Dua tombol di atas merupakan pilihan yang secara otomatis akan mengisi nilai lamda yang terdapat pada program selanjutnya dengan data hasil survei atau data dengan standar IEEE, namun dalam program ini memungkinkan juga bila ingin dilakukan perubahan data pada nilai jumlah kegagalan per tahun. Apabila tombol tersebut telah di klik, maka selanjutnya akan muncul tampilan seperti pada gambar di bawah ini:
Tabel 3 Perbandingan nilai indeks keandalan hasil perhitungan manual dan menggunakan software DENGAN METODE MANUAL SOFTWARE TITIK IEEE BEBAN Std DATA IEEE Std DATA 493SURVEI 493-1997 SURVEI 1997 Kantor
1
0,71439
1
0,71439
Tower
1
0,71439
1
0,71439
CCR
1
0,71439
1
0,71439
NDB DVOR dan Pompa
1
0,71439
1
0,71439
1
0,94307
1
0,94347
Terminating
0,47241
0,65235
0,42745
0,65597
Dari data di atas terlihat nilai hasil perhitungan manual dengan perhitungan menggunakan software hampir sama, sedikit perbedaan yang terjadi karena faktor pembulatan dalam perhitungan. Seperti yang diharapkan di awal, ternyata DVOR dan Pompa memang memiliki indeks keandalan paling tinggi, sedangkan terminating paling rendah, sedangkan adanya perbedaan antara data hasil survei dengan data satandar IEEE Std 493-1997 karena dasar dari perhitungan keandalan adalah peluang, dimana data yang berdasar pada standar IEEE merupakan keadaan secara perkiraan atas dasar kejadian yang terjadi pada kebanyakan peralatan dengan rating yang sama yang disurvei oleh IEEE, sedangkan data yang terdapat pada hasil survei adalah keadaan yang sesungguhnya terjadi pada peralatan di Bandara A.Yani Semarang berdasar hasil survei yang dilakukan penulis.
Gambar 8 Tampilan untuk memasukkan data tiap peralatan penyusun sistem
Tampilan di atas merupakan tampilan untuk memasukkan data tiap-tiap komponen yang menyusun sistem kelistrikan Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang. Kolom penggantian adalah kolom yang berfungsi untuk memasukkan data apabila direncanakan adanya penggantian atau perawatan peralatan tersebut pada n-tahun selanjutnya. Tombol “HITUNG” yang terletak pada sisi kanan bawah tampilan akan berfungsi sebagai perintah untuk melakukan perhitungan indeks keandalan pada tahun yang telah ditentukan pada sisi sebelah kiri tombol tersebut apabila di klik, sehingga akan membuka tampilan seperti dibawah ini:
7
Dari gambar di atas terlihat bahwa setelah dilakukan perawatan pada genset, indeks keandalan pada tahun 2012 mengalami peningkatan. Panel kantor, tower, CCR dan NDB yang awalnya memiliki indeks keandalan 0,34923 meningkat menjadi 0,65989. Sedangkan panel DVOR yang awalnya menunjukkan indeks 0,60966, meningkat menjadi 0,91891. Dan panel terminating yang awalnya 0,32222 naik menjadi 0,71667. Peningkatan yang cukup besar ini didapat hanya dengan perawatan berkala pada genset, dengan demikian apabila perawatan berkala ini dilakukan pada semua peralatan penyusun sistem, maka peningkatan indeks keandalan ini juga akan semakin tinggi, selain itu, semakin sering sistem itu dirawat, maka semakin baik pula indeks keandalan yang dimiliki sistem tersebut.
4.3 Perkiraan indeks keandalan pada tahuntahun mendatang Selain digunakan untuk melakukan perhitungan indeks keandalan pada saat ini, program ini juga dapat digunakan untuk melakukan prediksi indeks keandalan yang akan terjadi beberapa tahun kedepan, dengan berdasar pada rumus . keandalan pada tahuntahun berikutnya dapat diketahui karena pada dasarnya indeks keandalan dari tiap peralatan akan menurun dari tahun ke tahun. Berikut ini akan dicontohkan perkiraan indeks keandalan bandara pada tahun 2022 apabila tidak dilakukan perawatan sama sekali terhadap peralatan yang ada dan menggunakan indeks kegagalan yang terdapat pada survei IEEE.
V. PENUTUP A. Kesimpulan Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Dibutuhkan sistem distribusi yang lebih handal untuk menyuplai Bandara Internasional Ahmad Yani Semarang. 2. Suplai energi listrik yang disalurkan PLN selama bulan April 2011 hingga Maret 2012 mengalami sembilan kali gangguan, dengan durasi gangguan rata-rata hanya 39,667 menit. 3. Indeks keandalan sistem tenaga listrik dapat dihitung dari laju kegagalan yang dimiliki tiap komponen penyusun sistem tersebut dengan berdasar pada sistem instalasinya. 4. Dari data yang diperoleh dari hasil survei, indeks keandalan yang dimiliki tiap-tiap panel beban memiliki indeks keandalan yang sesuai dengan standar. 5. Dari data yang diperoleh dari IEEE Std 4931997, indeks keandalan yang dimiliki tiaptiap panel beban memiliki indeks keandalan yang masih jauh di bawah standar. 6. Data mengenai laju kegagalan yang dimiliki dapat juga digunakan untuk memprediksi indeks keandalan yang dimiliki untuk beberapa tahun ke depan.
Gambar 10 Grafik penurunan indeks keandalan yang terjadi pada tahun 2012 hingga 2022
Dari hasil perkiraan di atas dapat dilihat bahwa untuk panel kantor, tower, CCR dan NDB memiliki indeks keandalan 0,34923. Panel DVOR menunjukkan indeks 0,60966. Nilai-nilai di atas sangat buruk, mengingat pentingnya beban-beban yang akan disuplai oleh panel ini. Dengan melihat grafik di atas, tampak bahwa indeks keandalan dari sistem cenderung menurun dari tahun ke tahun, sehingga seharusnya diadakan perawatan berkala yang dapat mencegah sistem tersebut tidak mampu beroperasi dengan baik. Bila dimisalkan sistem di atas terjadi perawatan berkala pada sisi Genset saja, maka indeks keandalan pada tahun ke sepuluh tidak akan seburuk hasil di atas, misalkan genset 1dirawat pada tahun ke-tujuh, Genset 2 pada tahun ke-delapan, dan Genset 3 pada tahun ke-sembilan, maka grafik prediksi indeks keandalan akan menunjukkan perubahan seperti berikut:
B. Saran 1. Untuk meningkatkan indeks keandalan sistem secara keseluruhan, komponenkomponen yang sudah mulai menurun kinerjanya sebaiknya diganti (untuk MCCB dan kabel), namun apabila tidak memungkinkan untuk penggantian, peningkatan indeks keandalan dapat dilakukan dengan top over houl (untuk genset). 2. Untuk memperoleh hasil yang lebih mendekati keadaan di Bandara Ahmad Yani
Gambar 11 Grafik hasil perhitungan setelah dilakukan perawatan pada Genset 1,2 dan 3
8
10. Sulasno, 2001. “Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Listrik”, edisi 1. Badan penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia.
Semarang, sebaiknya dilakukan penelitian untuk mengetahui laju kegagalan tiap komponen sesuai dengan kondisi di Indonesia.. DAFTAR PUSTAKA 1.
BIODATA PENULIS
Away, Gunaidi Abdia., 2006. “The Shortcut of MATLAB Programing”. Informatika Bandung, Indonesia.
2.
Cepin, Marko., 2011. “Assessment of Power System Reliability”. Springer-verlag, United States of America.
3.
Chowdhury, Ali A., and Koval, Don O., 2009. “Power Distribution System Reliability”. The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc., United States of America.
4.
Gonen, Turan., 1986. “Elektric Power Distribution System Engineering”. McGrawHill Companies, Inc., United States of America.
5.
IEEE Std 493-1997, 1998. “IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Sistem”. The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc., United States of America.
6.
International Civil Aviation Organization, 2004. “Aerodrome Design and Operations”.
7.
Marsudi, Djiteng., 2006. “Operasi Sistem Tenaga Listrik”. Graha Ilmu, Yogyakarta, Indonesia.
8.
Ramakumar, R. , 1993. “Engineering Reliability fundamental and application”. Prentice-Hall, Inc. , United States of America.
9.
Saleh, Chairul., 2008. “Metodologi Penelitian : Sebuah Petunjuk Praktis”. Jaya Abadi, Yogyakarta, Indonesia.
Novio Mahendra Purnomo lahir di Semarang pada 27 November 1989. Saat ini sedang menempuh pendidikan tinggi di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro. Konsentrasi Energi Listrik.
Semarang, Juni 2012 Menyetujui, Dosen Pembimbing I
Dr.Ir. Hermawan DEA. NIP. 19600223 198602 1 001 Dosen Pembimbing II
Susatyo Handoko, ST., MT. NIP. 19730526 200012 1 001
9
