JURNAL EKONOMI DAN INFORMASI AKUNTANSI (JENIUS)

JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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.
TINJAUAN PUSTAKA
Konsep Dasar Keandalan
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan Keandalan Di Sistem Generator
Untuk diagram satu garis dapat dilihat pada gambar berikut.
157
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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
Busbar
CB
Rele
Kabel
Penghantar
SUTM
SKTM
Transformator
Laju Kegagalan ( )
(Kegagalan / Tahun
)
0,00063
0,0096
0,0002
0,0075
0,00336
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
Generator 1
Cat G.3516
TA
Cat G.3516
TA
Cat G.3516
TA
Cat G.3516
TA
Cat G.3516
Generator 3
Generator 3
Generator 4
Generator 5
158
Laju
Kegagalan
perTahun
(λ)
0,002
0,001
0,005
0,002
0,002
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
Generator 6
Generator 7
Generator 8
Generator 9
Generator 10
LE
Cat G.3516
LE
Cat G.3516
LE
Cat G.3516
LE
Cat G.3516
LE
Cat G.3516
LE
0,002
0,003
0,002
0,001
0,003
Perhitungan Keandalan Generator 1
RG1
= 0,9980
Rcb1
=
= 0,99045
Rrele
=
= 0,9998
R15m
=
= 0,9998
Rswgr syinc Gen
=
= 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
G1
G2
G3
G4
G5
Keandalan
Generator (R)
0,9873821
0,98837146
0,98441402
0,9873821
0,9873821
159
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
G6
G7
G8
G9
G 10
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
0,9873821
0,9863927
0,9873821
0,98837146
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.
CB 12
R paralel
generator
X
CB 10
CB 9
PBM A
CB 1
CB 8
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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
PBM A
R paralel
outgoing
CB 1
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
= 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
1 PBM-A
2 PBM-D
3 TLJ-A
4 TLJ-B
5 TJ-3
No
Titik Beban
Busbar B
1 PBM-B
2 PBM-C
3 TLJ-D
No
Titik Beban
Busbar C
1 SP-VI
Keandalan
(R)
0,854324286
0,83207298
0,929501487
0,922665347
0,683392751
Keandalan
(R)
0,85409621
0,83757578
0,931055814
Keandalan
(R)
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
JURNAL TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA (TEKNOMATIKA)
Analisa Sistem Suplai Energi Listrik Ditinjau dari Keandalan
Sistem Generator Di Pertamina Prabumulih
VOL. 5 NO. 2
MEI 2015
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