Transcript Reliability

Reliability

dan

Power Quality

Sudaryatno Sudirham

Reliability

Reliability

Reliability

terkait dengan ketiadaan pasokan secara total atau tegangan secara total

Reliability

tidak mencakup penurunan tegangan sesaat, impuls, ataupun harmonisa, yang dicakup oleh Power Quality

Reliability

Reliability

dinyatakan dengan indeks yang dihitung per tahun dengan memasukkan faktor-faktor jumlah pelanggan, beban terpasang, durasi ketiadaan pasokan, jumlah daya (kVA) yang terputus, serta seringnya daya terputus.

SAIFI

(

System Average Interruption Frequency Index

)

SAIDI

(

System Average Interruption Duration Index

)

CAIDI

(

Customer Average Interruption Duration Index

)

MAIFI

(

Momentary Average Interruption Frequency Index

)

Reliability SAIFI

(

System Average Interruption Frequency Index

) SAIFI adalah frekuensi rata-rata

sustained interruptions

per pelanggan dalam satu area yang ditentukan. Nilainya adalah jumlah interupsi yang terjadi dibagi dibagi dengan jumlah pelanggan yang dilayani

Reliability SAIDI

(

System Average Interruption Duration Index

) SAIDI merupakan indeks yang menunjukkan rata rata durasi interupsi pasokan daya ke pelanggan. Nilainya adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan pasokan daya dari setiap interupsi dibagi dengan jumlah semua pelanggan.

Reliability CAIDI

(

Customer Average Interruption Duration Index

) CAIDI adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk mengembalikan pasokan pada setiap

sustained interruption

. Nilainya adalah jumlah durasi interupsi dibagi dengan total jumlah

interupsi

.

Reliability MAIFI

(

Momentary Average Interruption Frequency Index

) MAIFI adalah jumlah peristiwa

momentary interruption

dibagi dengan jumlah pelanggan yang dilayani.

Momentary interruption

didefinisikan dalam IEEE Std. 1366 sebagai interupsi yang terjadi karena operasi tunggal piranti interupsi seperti

recloser

.

Reliability

Hanya

SAIDI

dan

SAIFI

yang selama ini masuk dalam laporan PLN

Reliability

SAIDI & SAIFI PLN *) Tahun 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 *) Sumber: Statistik PLN SAIDI [jam/plg] 20.97

20.42

24.49

15.15

15.58

14.06

13.24

17.48

14.35

10.90

9.43

15.77

27.01

SAIFI [kali/plg] 19.81

21.45

13.95

12.81

18.68

18.58

15.12

18.24

14.17

12.51

11.78

12.68

13.85

Power Quality

Power Quality

Kualitas Daya ( Power Quality ) terkait dengan peristiwa yang berlangsung singkat, bisa kurang dari satu siklus, sulit untuk diamati.

yang cukup Masalah kualitas daya dapat dipandang sebagai seringnya dan berbahayanya penyimpangan penyimpangan yang terjadi pada catu daya ke beban, yang seharusnya berbentuk tegangan dan arus sinusoidal 50 Hz yang tidak terdistorsi.

Karena kepekaan peralatan terhadap adanya penyimpangan penyimpangan berbeda-beda, maka apa yang untuk suatu peralatan merupakan kualitas daya yang buruk mungkin saja tidak terlalu buruk untuk peralatan lain dan masih dapat diterima.

Power Quality Permasalahan Kualitas Daya

Power Surges Voltage Sag Undervoltage Brownouts Blackouts Transients / Interruptions High-Voltage Spikes Frequency Variation Electrical Line Noise Harmonics

power quality

sama pentingnya dengan

reliability

Power Surge Power Surges

Power surge dirasakan oleh suatu beban sebagai pemaksaan kenaikan pasokan daya yang tiba-tiba . Peristiwa ini bisa terjadi jika peralatan listrik yang menggunakan daya besar tiba-tiba lepas / dilepas dari jaringan. Kejadian ini dirasakan sebagai kenaikan tegangan (frekuensi normal) pada beban yang dapat mencapai 110% atau lebih dari tegangan normal.

Akibat:

flicker , shutoff peralatan, computer errors , computer memory loss

Voltage Sag Voltage Sag

Kebalikan dari Power Surge , peristiwa Power Sag tegangan. berupa penurunan Peristiwa ini bisa disebabkan oleh kesalahan jaringan ataupun masuknya peralatan yang membutuhkan arus awal besar ke jaringan.

Akibat

kegagalan peralatan, computer errors, computer memory loss

Voltage Sags,

Penyebab

Sumber terjadinya

Voltage sags

Instalasi sendiri

1. Masuknya beban besar ke jaringan 2. Cacat pada sambungan penghantar 3. Terjadi hubung singkat di tempat lain

Instalasi PLN

1. Recloser 2. Voltage Regulator

Voltage Sags,

Penyebab di Instalasi Sendiri 1. Masuknya beban besar di instalasi sendiri

Motor

: Arus asut motor bisa mencapi nilai yang timggi. HP 0,5 sampai 200 jumlah kutub 2 4 6 8 10 12 14 16 Karakteristik motor [Siemens - Electrical Engineering Handbook] torka asut % 150 150 135 125 120 115 110 105 torka maks sampai 250 % tidak kurang dari 200 % arus asut 500 % sampai 1000 %

slip

3 % sampai 5 % faktor daya 0,87 sampai 0,89 efisiensi 87 % sampai 89 %

Pemanas resistif

. Resistivitas logam meningkat dengan meningkatnya temperatur. Pemanas resistif pada waktu

start

(masih dingin) bisa menarik arus 1,5 kali arus setelah

heater

menjadi panas.

Voltage Sags,

Penyebab di Instalasi Sendiri 2. Cacat pada sambungan penghantar

Sambungan-sambungan penghantar yang longgar mempertinggi impedansi saluran. Peningkatan impedansi ini memperbesar tegangan jatuh pada saluran yang berarti memperbesar terjadinya

voltage sag

.

3. Terjadi hubung singkat di tempat lain

Untuk melokalisasi kejadian hubung-singkat digunakan

fuse

. Arus besar pada waktu terjadi hubung singkat akan melelehkan

kawat fuse

yang kemudian memutuskan beban. Namun ada selang waktu antara saat hubung singkat terjadi dan saat terputusnya beban. Dalam selang waktu tersebut terjadi penurunan tegangan.

Voltage Sags,

Penyebab di Instalasi PLN 1. Recloser.

Reloser

dipasang di jaringan untuk memutus jaringan jika terjadi kesalahan.

Recloser

secara otomatis menutup kembali dan akan membuka lagi jika ternyata kesalahan masih ada. Proses membuka dan menutup secara otomatis diulang, dan

recloser

akan terbuka manakala kesalahan dinilai permanen

.

Dalam selang waktu di mana

recloser

menutup sedangkan kesalahan masih ada, akan terjadi penurunan tegangan.

Voltage sag

terjadi secara berderet yang terpisah selama 1 sampai 5 detik.

Voltage Sags,

Penyebab 2. Voltage Regulator

Jaringan pemasok energi dilengkapi dengan peralatan yang secara otomatis melakukan penyesuaian tegangan. Peralatan otomatis ini mungkin berupa

power factor correction capacitors

, mungkin juga

tap switching transformers.

Apabila terjadi kegagalan operasi peralatan ini,

voltage sag

akan terjadi.

Akibat yang Timbul

Voltage Sags,

Akibat

Flicker

Curves for Regular Rectangular Voltage Changes

dV/V

[%] Rectangular Voltage Changes per Minute

Voltage changes that will result in perceptible light flicker with a 60 watt incandescent light bulb

Voltage Sags,

Akibat

Kegagalan Peralatan

VOLTAGE SAG dapat menyebabkan kegagalan peralatan Satu hal yang pasti adalah bahwa voltage sag akan mengakibatkan menurunnya pasokan daya karena daya berbanding lurus dengan kuadrat tegangan. Apabila tegangan turun 10%, maka aliran daya hanya tinggal sekitar 80% dari semula.

Voltage Sags,

Akibat

Penurunan daya pada waktu terjadi

voltage sag

dialami oleh beban-beban sensitif juga Catu daya beban sensitif (komputer dll) diberikan melalui tegangan searah yang dihasilkan oleh penyearahan tegangan bolak-balik. Tegangan hasil penyearahan berupa tegangan

searah berfluktuasi

. Untuk mengurangi fluktuasi, dipasang kapasitor paralel sebagai

filter

.

Undervoltage Undervoltage

Peristiwa penurunan tegangan yang terjadi secara berkepanjangan

Akibat

over heating

pada motor, kegagalan peralatan.

Brownout Brownouts

Brownout adalah terjadinya pasokan daya pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan normal. Hal ini terjadi misalnya pada waktu pemasok tidak dapat memenuhi permintaan beban dan terpaksa beroperasi pada tegangan yang lebih rendah untuk membatasi daya maksimum.

Akibat

data error

,

data loss

, kegagalan peralatan

Interruption Interruptions / Transient

Interupsi pasokan daya merupakan kondisi di mana catu tegangan ataupun arus hilang samasekali untuk sementara waktu . Penyebab: biasa terjadi di jaringan sebagai akibat sambaran petir, binatang, cuaca buruk, dan kegagalan operasi peralatan. Terputusnya pasokan ini bisa berlangsung hanya sesaat bisa pula berkepanjangan:

Sesaat Singkat Sementara Berkepanjangan

0.5  25 siklus (= 0,5 detik) 0,5 detik  2 detik 2 detik  2 menit  2 menit

Blackouts Blackouts

Blackouts adalah peristiwa terjadinya tegangan nol (hilang tegangan) yang berlangsung lebih dari dua menit. Sumber kejadian kebanyakan berasal dari sisi jaringan seperti breaker yang trip . circuit

Akibat

data loss, data corrupt, kerusakan peralatan

High Voltage Spikes High Voltage Spikes

Voltage spikes merupakan kenaikan tegangan tiba-tiba dalam durasi yang sangat pendek.

Spikes sering terjadi karena adanya sambaran petir, dan berakibat buruk pada beban sensitif. Durasi terjadinya spike bisa kurang dari 10 mikrodetik. Spike di jaringan bisa mencapai 10 kV dan di sisi tegangan rendah bisa mencapai 1000 V.

Akibat

loss of data, kerusakan komponen elektronik

Frequency Variation Frequency Variation

Frekuensi menyimpang dari standar

50 Hz Penyebab: emergency genset, generator tak stabil Akibat: data lost, kegagalan program, kegagalan peralatan sensitif

Noise Electrical Line Noise

Peristiwa ini mencakup Radio Frequency Interference (RFI) dan Electromagnetic Interference (EMI) mempengaruhi jaringan system komputer. Penyebab: rele, piranti kendali motor, radiasi gelombang mikro, badai petir.

Akibat

data error, data loss

Harmonics Harmonisa

Peristiwa yang sesunggungguhnya terjadi adalah terdistorsinya bentuk gelombang arus yang seharusnya sinusoidal. Distorsi ini terjadi karena adanya beban nonlinier, misalnya penyearah.

Akibat

data corrupt, kerusakan peralatan

Total Effect

Total Akibat di Sisi Beban

Communication Failure Computer Data Loss Computer Data Error Computer Program Failure Production Equipment Failure Production Interruptions

Business Loss

Solutions

Beberapa Usaha Solusi di Sisi Beban

Voltage Regulator

. Pengatur tegangan ini beroperasi jika tegangan pasokan naik ataupun turun. Dengan alat ini diharapkan tegangan yang dilihat beban menjadi stabil walaupun tegangan pasokan naik / turun.

Surge Suppressor

. Pada dasarnya alat ini “memotong” tegangan surja yang masuk ke peralatan agar sesuai dengan kemampuan peralatan.

Uninterruptible Power Supply

pemasok.

(UPS) .

Alat ini dirancang untuk memberikan catu daya pada peralatan dengan kualitas yang sesuai dengan kebutuhan peralatan, walaupun terjadi penyimpanangan di sisi

Emergency Unit.

PQ Standards

Power Quality Standards IEC Power Quality Standards

IEC 61000-4-11

- voltage sag immunity - 16 amps or less

IEC 61000-4-34

- voltage sag immunity - more than 16 amps

IEC 61000-4-30

- Power quality measurement methods IEC Power quality standards - numbering system 61000-1-X - Definitions and methodology 61000-2-X - Environment (e.g. 61000-2-4 plants) is compatibility levels in industrial 61000-3-X - Limits (e.g. 61000-3-4 is limits on harmonics emissions) 61000-4-X - Tests and measurements (e.g. 61000-4-30 is power quality measurements) 61000-5-X - Installation and mitigation 61000-6-X - Generic immunity & emmissions standards IEC SC77A : Low frequency EMC Phenomena – (essentially equivalent of "power quality" in American terminology) TC 77/WG 1 : Terminology (part of the parent Technical Committee) SC 77A/WG 1 : Harmonics and other low-frequency disturbances SC 77A/WG 6 : Low frequency immunity tests SC 77A/WG 2 : Voltage fluctuations and other low-frequency disturbances SC 77A/WG 8 : Electromagnetic interference related to the network frequency SC 77A/WG 9 : Power Quality measurement methods

Power Quality Standards IEEE power quality standards

IEEE 1159 : Monitoring Electric Power Quality IEEE 1159.1

: Guide For Recorder and Data Acquisition Requirements IEEE 1159.2

: Power Quality Event Characterization IEEE 1159.3

: Data File Format for Power Quality Data Interchange IEEE P1564 : Voltage Sag Indices IEEE 1346 : Power System Compatibility with Process Equipment IEEE P1100 : Power and Grounding Electronic Equipment (Emerald Book) IEEE 1433 : Power Quality Definitions IEEE P1453 : Voltage flicker IEEE 519 : Harmonic Control in Electrical Power Systems IEEE P519A Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems IEEE P446 : Emergency and standby power IEEE P1409 : Distribution Custom Power IEEE P1547 : Distributed Resources and Electric Power Systems Interconnection

Courseware

Reliability and Power Quality

Sudaryatno Sudirham