BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Pengertian Dasar Distribusi Tenaga Listrik
Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power) sampai ke beban / konsumen. Sedangkan instalasi adalah cara pemasangan penyalur tenaga listrik dimana pemasangan harus sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan didalam Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000). Tujuan dari persyaratan tersebut anatara lain :
- Melindungi manusia dari bahaya kejutan arus listrik - Keamanan istalasi dan peralatan listrik.
- Menjaga gedung dan isinya dari bahaya kebakaran akibat gangguan listrik.
- Menjaga tenaga listrik yang aman dan efisien.
Sistem tenaga listrik merupakan satu kesatuan antara kesatuan unit pembangkit energi listrik, unit transmisi, dan unit distribusi. Tiga komponen utama dari sistem mengusahakan agar tenaga listrik yang dibangkitkan dapat diterima sampai ke konsumen atau pelanggan dengan opimal. Pada Gambar 3.1 dijelaskan gambar sistem tenaga listrik secara keseluruhan.
Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke pusat-pusat beban dalam tegangan yang tinggi atau menengah, maka saluran distribusi berfungsi membagikan tenaga listrik tersebut ke beban melalui saluran tegangan rendah.
Di Indonesia generator di pusat pembangkit biasanya menghasilkan tenaga listrik dengan tegangan antara 6–20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator step up tegangan tersebut dinaikkan menjadi 150-500 kV. Saluran transmisi tegangan tinggi (STTT) menyalurkan tenaga listrik menuju pusat penerima untuk mengantisipasi kerugian daya hilang (power loss) yang kemudian di beberapa tempat akan diturunkan tahap demi tahap. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang diterima kemudian dilepaskan menuju transformator distribusi (TD) dalam bentuk tegangan menengah 20 kV. Melalui transformator distribusi yang berupa transformator penurun tegangan (step down) di berbagai pusat beban, tegangan tersebut diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380V yang akhirnya diterima konsumen.
Fungsi dari saluran distribusi adalah untuk mendistribusikan energi listrik dari gardu distribusi ke beban dengan mengalirkan tegangan rendah sehingga siap untuk dipakai beban di sisi konsumen.
3.2 Pembagian Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi adalah kumpulan dari interkoneksi bagian-bagian rangkaian listrik dari sumber daya ( Trafo Daya pada GI distribusi ) yang besar sampai saklar-saklar pelayanan pelanggan. Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :
3.2.1 Distribusi Primer
Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik yang bertegangan menengah (20 kV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi skunder trafo
daya yang terpasang pada gardu induk hingga kesisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran.
3.2.2 Distribusi Sekunder
Distribusi skunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi skunder bermula dari sisi skunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi sekunder ini disalurkan kepada para pelanggan melalui kawat berisolasi.
Dari Gambar diatas memperlihatkan sistem pelayanan yang disalurkan melalui berbagai tujuan. Penyulang merupakan salah satu Feder Utama 20 KV yang mendistribusikan daya ke konsumen yang sebelumnya melalui sistem pendistribusisn tegangan yaitu melalui penurunan tegangan 20 KV –380/220 Volt melalui tranformator step down
3.3 Sistem Elektrikal Gedung
Ruang lingkup pekerjaan elektrikal dalam suatu gedung adalah menyangkut persediaan sarana distribusi listrik tegangan rendah dari panel utama tegangan rendah (PUTR) ke panel sub distribusi hingga peralatan atau beban. Dalam gedung yang lebih besar lagi, ruang lingkup elektrikal dari suatu gedung juga menyangkut pengubahan tegangan menengah PLN (20 kV) menjadi tegangan rendah. Pada gedung ini tegangan listrik didistribusikan dari saluran tegangan menengah melalui trafo menjadi saluran tegangan rendah 3 fase R,S,T, dimana tegangan antar fase 380 volt, dan 220 pada jalur netral.
3.4 Sumber Daya Tegangan
Sumber daya utama / sumber tegangan listrik dari gedung biasanya menggunakan sumber dari PLN. Disamping PLN, maka gedung juga menyediakan sumber tegangan cadangan (emergency) jika terjadi pemadaman atau PLN mati, yaitu dengan menyediakan Genset (Generator Set). Genset biasanya dioperasikan jika ada gangguan atau pemadaman dari PLN, dan umumnya telah diset sedemikian rupa sehingga ketika PLN mati maka dengan otomatis tegangan disuplay dari genset, yang telah di set secara otomatis, dengan interval waktu hitungan detik.
Tegangan yang dibutuhkan oleh gedung adalah tegangan rendah. Sedang (untuk daya yang lebih besar) tegangan yang masuk dari PLN adalah tegangan menengah 20 kV (20.000 Volt). Sehingga diperlukan peralatan pengubahan dari tegangan menengah ke tegangan rendah. Aliran tegangan menengah diubah menjadi tegangan rendah melalui Trasformator Step Down, yang kemudian didistribusikan melalui panel PDTM (panel distribusi tegangan rendah). Dari panel tegangan rendah ini kemudian disitribusikan ke panel sub distribusi atau disebut juga dengan panel MDP (main distrubution paanel) atau ada juga yang menyebut panel SDP (sub distribution panel) dan
seterusnya ke panel peralatan hingga outlet pemakai (stop kontak, lampu dan lain-lain).
3.5 Panel Distribusi
Dalam sistem distribusi listrik di gedung biasanya panel terdiri dari 2 macam, yaitu panel distribusi tegangan menengah yang biasanya di sebut dengan penel MV (medium Voltage) atau yang sering disebut juga dengan nama panel cubicle dan panel distribusi tegangan rendah (low voltage).
3.5.1 Panel Tegangan Menengah PTM (MV)
Panel tegangan menengah panel MV (Medium Voltage) atau sering disebut juga panel cubicle / Panel hubung bagi dengan tegangannya 20.000 Volt, berfungsi sebagai pembagi, pemutus, penghubung, pengontrol dan proteksi sistem penyaluran tenaga listrik ke pusat pusat beban.
Panel MV / cubicle ada yang disediakan oleh PLN, dan biasanya menjadi tanggung jawab PLN yang dipasang dalam gardu induk PLN, Panel ini terdiri dari 3 macam, yaitu cubicle incoming, metering dan cubicle outgoing. Panel MV yang lainnya biasanya disebut dengan cubicle pelanggan, sering disebut PDTM (panel distribusi tegangan menengah) atau MVDP (Madium Voltage Distribution Panel) yang menghubungan dari panel MV (cubicle PLN) dengan Transformator Step
Bagian – bagian panel cubicle Compartemen Rell
Berfungsi sebagai tempat kedudukan busbar/rell. Dilengkapi dengan isolator penyangga yang berfungsi untuk menyangga kedudukan rell agar kuat.
Compartemen Lemari Control
Berfungsi sebagai pusat terminal control, sumber dc dan peralatan pendukung seperti Ampermeter, Relay Proteksi, Kwhmeter tombol close/open dan juga pusat wirring control. Panel ini sering disebut dengan lemari LV (Low Voltage) karena tegangannya yang ada adalah tegangan rendah.
Pemisah Rell
Berfungsi untuk membuka dan menutup aliran listrik tanpa beban kontak penghubung Pemisah Rell tidak dilengkapi dengan media peredam busur api.
Pemutus Tenaga PMT/CB
Berfungsi untuk membuka dan menutup aliran listrik dalam keadaan berbeban atau tidak berbeban, termasuk memutus pada saat terjadi gangguan hubung singkat. Kontak penghubung PMT dilengkapi dengan media peredam busur api. Closing Coil berfungsi menggerakkan mekanik untuk menghubung/close kontak utama PMT, sedangkan tripyng coil berfungsi menggerakkan mekanik untuk membuka/open kontak utama PMT. Motor berfungsi untuk mengisi pegas/spring charge mekanik PMT yang siap dieksekusi closing coil/tripyng coil. Motor dalam PMT ada yang sumber powernya AC 220 V atau ada juga yang menggunakan DC 110 V.
Pemisah Kabel
Berfungsi untuk membuka dan menutup aliran listrik tanpa beban, kontak penghubung Pemisah cabel tidak dilengkapi dengan media peredam busur api.
Sebagai ruang tempat kedudukan cabel in door.
3.5.2 Panel Tegangan Rendah (LV)
Panel Distribusi tegangan rendah panel LV (low voltage) merupakan suatu peralatan listrik yang terdiri dari unit panel utama yang disebut Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR,) Sub Panel Distribusi (SDP / MDP) dan kemudian ke panel PP dan panel AC dan panel lainnya. Fungsi panel tegangan rendah adalah sebagai berikut :
Untuk mengumpulkan dan meneruskan daya kesetiap beban Menghubungkan dan memutuskan rangkaian penyaluran daya. Pengaman dan kontrol sistem penyaluran daya
1. PDTR (Panel Distribusi Tegangan Rendah)
Panel distribusi tegangan rendah (PDTR) yang mengalirkan tegangan rendah (220V/380V) hasil dari keluaran (output) transformator step down 20 kV atau genset. dan mendistribusikan power tersebut lebih lanjut ke panel low voltage sub distribution panel (SDP) menggunakan Air Circuit Brekers (ACB) atau Moulded Case Circuit Breakers (MCCB). Panel sub distribusi akan mendistribusikan power tersebut ke sub – sub panel ditiap lantai gedung.
Beberapa keuntungan menggunakan panel ini : - Menghemat proses distribusi listrik.
- Lebih aman terhadap bahaya listrik seperti Short Circuit.
- Menawarkan fasilitas konversi power dan distribusi dari sumber – sumber primer dan skunder untuk berbagai perangkat eksternal pralatan.
- Panel LV menjaga sumber – sumber daya primer dan sekunder secara terus-menerus, sehingga aman dan stabil memberikan kekuatan untuk perlatan atau perangkat eksternal.
- Membagi sumber pasokan listrik ke beberapa sirkuit, dengan fuse atau pemutus beban untuk setiap rangkaian.
- Panel ini dirancang untuk menrima incaming 3 phase dan mendistribusikan berbagai kombinasi outgoing 3 phase dan 1 phase.
2. Sub Distribusi Panel (SDP)
Panel ini menghubungkan tenaga listrik dari PDTR menuju area tertentu yang terdiri atas beberapa group. Sebelum menuju ke group-group juga diberi pengaman yang biasanya berupa Miniatur Circuit Breaker (MCB) atau MCCB tergantung berapa arus yang dilewatinya 3. Panel Capacitor Bank
Panel Kapacitor Bank adalah untuk memperbaiki faktor daya (power factor) / cos phi pada suatu Jaringan listrik yang mempunyai beban dengan Cos Phi dibawah 0.85. Perlunya dilakukan perbaikan Cos Phi tersebut adalah dimaksudkan untuk salah satunya menghindari biaya yang timbul akibat dari pemakaian kelebihan KVARH (berkaitan erat dengan baik-buruknya nilai Cos Phi), karenanya PLN akan membebankan biaya akibat dari kelebihan pemakaian KVARH pada pelanggan, jika rata-rata factor dayanya (Cos Phi) kurang dari 0.85. Cos Phi tersebut dapat diukur dengan sebuah alat ukur, sehingga dapat diketahui nilainya yang nantinya dapat diabil sebuah keputusan untuk perlu tidaknya pemasangan sebuah Panel Kapasitor Bank pada area yang dimaksud.
Pada umumnya untuk sebuah industri, pabrik atau gedung yang didalamnya tentunya banyak mengoperasikan mesin-mesin yang menggunakan motor listrik, Air Conditioner (AC),dan lain-laindimana hal tersebut akan berakibat nilai Cos phi-nya sangat rendah (buruk), sehingga diperlukan pemasangan Panel Kapasitor Bank.
Gambar 3.4 Bentuk fisik Panel Distribusi Tegangan Rendah
3.5.3 Panel Genset
Dalam suatu gedung untuk mengkover sumber daya dari PLN jika mati, maka disediakan sumber daya lain dari Genset. Untuk memasuki distribusi tegangan rendah ke gedung, maka daya dari genset kemudian dialirkan melauli panel Genset. yang secara otomatis akan menghidupan genset jika PLN mati.
Panel Genset dilengkapi dengan A.M.F - A.T.S, Automatic Main Failure - Automatic start and stop Genset. yang merupakan komponen utama pada genset. Fungsi dari A.M.F (Automatic Main Failure) adalah secara Automatic menghidupkan (Star) Genset ketika suplai listrik dari PLN gagal / padam. Sedangkan Fungsi dari A.T.S (Automatic Transfer Switch) Adalah secara Automatic Membuka Suplay listrik dari genset dan menutup suplay listrik dari PLN dan sebaliknya membuka suplay listrik dari PLN dan Menutup suplay listrik dari genset secara Automatic ketika Suplay listrik dari PLN kembali.
Jika sumber daya emergency lebih dari 1 genset (misal 2 genset), maka perlu adanya panel sinkron untuk kedua genset supaya saling memperkuat, dan tidak saling memperlemah. Synchrounizing adalah suatu proses
penggabungan dua atau lebih sumber listrik untuk memperoleh suatu sumber listrik yang lebih besar. Synchroun dapat dilakukan antara Genset dengan Genset atau Genset dengan PLN ketika 2 atau lebih generator sets running bersama untuk mensupplay sebuah sistem kelistrikan, Genset tersebut harus disinchronkan secara manual atau automatic sehingga mempunyai phase, voltage dan frekwensi yang sama.
Jadi panel sinkron berfungsi untuk mensinronkan 2 buah sumber listrik atau lebih (2 genset atau lebih) sehingga mempunyai phase, voltage dan frekwensi yang sama, sehingga memperoleh suatu sumber listrik yang besar. Karena tegangan yang dihasilan oleh genset merupakan tegangan rendah, maka outgoing dari panel sinkron kemudian dialirkan ke panel PDTR.
3.5.4 Transformator
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Trafo satu fasa sama seperti trafo pada umumnya hanya penggunaannya untuk kapasitas kecil Frekuensi pada kumparan primer dan kumparan sekunder adalah sama. (Kawihing, Dkk, 2013).
Tegangan dan arus pada kumparan primer dan kumparan sekunder dapat diubah ubah sesuai dengan yang dikehendaki. Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.
Dalam bidang teknik listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi beberapa yaitu :
1. Transformator daya
Trafo ini berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dengan mengubah nilai tegangan baik menaikkan atau menurunkan tegangan dengan frekuensi yang sama. Trafo daya pada gardu induk sistem distribusi tenaga listrik berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan menengah sehingga dapat disalurkan langsung menuju ke konsumen. Ciri-ciri trafo daya yaitu:
- Jumlah lilitan primer lebih sedikit darpada jumlah lilitan sekunder - Tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder
- Kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder 2. Transformator distribusi (Step Down) / Trafo pemakaian sendiri
Berbeda dengan trafo daya, trafo pemakaian sendiri digunakan untuk kebutuhan internal pada gedung. Trafo ini berfungsu untuk menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan AC 220/380 Volt, digunakan untuk penerangan di switchyard, gedung kontrol, halaman, alat pendingin, peralatan seperti motor listrik, dan peralatan lainnya. Ciri-cirinya yaitu :
- Jumlah lilitan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder - Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder
- Kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder.
Perbandingan antara jumlah lilitan primer dengan sekunder, menentukan perbandingan tegangan primer dengan sekunder dari transformator.
𝑃𝑒𝑟𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐿𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 =
𝑁
𝑝𝑁
𝑠−
𝑉
𝑝𝑁
𝑝 DenganNs = Jumlah lilitan skunder Vp = Tegangan Primer Vs = Tegangan skunder
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam trafo distribusi yaitu : a. Jumlah Fasa
Berdasarkan jumlah fasanya trafo dibedakan menjadi 2 macam, Transfomator 3 fasa dan transformator 2 fasa.
b. Tegangan Nominal
Tegangan nominal adalah tegangan kerja yang mendasari perencanaan dan pembuatan instalasi serta peralatan listrik. Berdasarkan tegangan nominalnya transformator distribusi dapat digolongkan ke dalam beberapa bagian yaitu tegangan primer dan tegangan skunder. Tegangan primer transformator distribusi harus sesuai dengan tegangan nominal pada sistem jaringan distribusi primer yang berlaku adapun tegangan jaringan distribusi yang berlaku 6KV, 12KV, dan 20KV.
Tegangan sekunder yaitu tegangan nominal pada sisi sekunder transformator distribusi yang disesuaikan dengan tegangan distribusi sekunder yang berlaku di Indonesia, yaitu 220/380V.
c. Daya Nominal
Daya nominal adalah daya yang mendasari pembuatan dan peralatan listrik. Berdasarkan daya nominalnya transformator distribusi dapat diklompokan yaitu : 50 kVA, 75 Kva, 100 Kva, 125 kVA, 160 kVA, 200 kVA, 600 kVA, 800 kVA, 1000 kVA, 1250 kVA, 1600 kVA, 2000 kVA, 2500 kVA. Kapasitas dari transformator distribusi untuk 3 fasa ditentukan oleh jumlah masimum beban yang dilayani (daya yang terpasang) ditambahkan dengan tambahan beban dikemudian hari (cadangan). Terlebih dahulu menghitung daya (P)
Gambar 3.5 Transformator Step Down setiap fasanya yang dirumuskan sebagai berikut :
PR = VN + IR PS = VN + IS PT= VN + IT
Kemudian hasilnya dijumlahkan, rumusnya adalah PTot 3Ф = PS + PR + PT
Dari hasil tersebut dijumlahkan dengan kapasitas trafo,
Kapasitas trafo = ∑ 𝑫𝒂𝒚𝒂 𝒕𝒆𝒓𝒑𝒂𝒔𝒂𝒏𝒈 + 𝟑𝟎% dari daya terpasang.
3. Transformator pengukuran
Untuk pemasangan alat-alat ukur dan proteksi pada jaringan tegangan tinggi diperlukan transfomator pengukuran Transfomator pengukuran tediri dari :
1. Trafo arus CT (Current Transformator)
Merupakan trafo instrument yang berfungsi sebagai komponen alat ukur arus. Arus yang memiliki nilai lebih besar akan diturunkan
pada kumparan sekunder agar dapar dibaca pada alat ukur. Arus dari sisi sekunder yang akan dihubungkan pada alat ukur dan rele. Beberapa hal yang harus diperhatikan pada trafo arus adalah ratio, kelas, arus nominal, burden (batas kemampuan CT), dan kejenuhan.
2. Trafo tegangan PT (Potensial Tranfomator)
Merupakan trafo instrument yang berfungsi untuk menurunkan tegangan pada kumparan primer menjadi tegangan yang lebih rendah pada kumparan sekunder dengan skala tertentu.
Berdasarkan konstruksinya trafo dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu trafo tegangan induktif dan trafo tegangan kapasitif. Trafo tegangan induktif terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder dimana tegangan pada belitan primer akan menginduksikan tegangan pada belitan sekunder melalui inti. Trafo tegangan kapasitif terdiri dari rangkaian kondensator yang berfungsi sebagai pembangkit tegangan pada sisi tegangan tinggi dari trafo yang menginduksikan tegangan ke kumparan sekunder melalui media kapasitor.
3.6 Komponen Panel Distribusi
Panel distribusi terdiri atas beberapa komponen secara umum antara lain : Busbar / rel tembaga, Circuit breker (MCCB, MCB, ACB), Meter - meter
3.6.1 Busbar / Rel tembaga
Busbar atau rel tembaga adalah tembaga batangan yang berfungsi untuk untuk mempermudah wiring di dalam panel dengan mengelompokkan masing-masing fasa kedalam batang busbar, warna busbar yang dipakai adalah sebagai berikut :
Warna merah adalah fasa L1 Warna kuning adalah fasa L2 Warna hitam adalah fasa L3
Warna biru adalah netral (N)
Warna kuning atau hijau adalah grounding (PE)
Sistem rel yang dipakai pada panel sistem 3 fasa di gedung bertingkat bisa disebut dengan “Sistem 5 rel”. Tiga rel diperuntukkan untuk penghantar 3 fasa masing-masing LI/R, L2/S, dan L3/T, satu rel diperuntukkan untuk hantaran netral dan satu lagi untuk hantaran pentanahan (grounding), yang diletakkan bagian bawah di dalam panel. Sedangkan untuk rel fasanya dipasang pada bagian atas secara mendatar.
Sehubungan dengan kapasitas pembebanan dari rel utama ini, ukuran rel harus ditentukan dengan cermat. Sebagai dasar untuk menentukan ukuran rel diantaranya adalah : kondisi operasi normal dan rating arusnya, kondisi hubung singkat (berupa panas yang dibangkitkan diakibat oleh arus hubung singkat tersebut) dan besarnya ketegangan dinamis. Dengan demikian data-data dari pabrik pembuat rel ini harus relevan dengan standar desain panel yang telah ditetapkan sesuai dengan ketentuan.
Hantaran rel untuk pentanahan secara listrik harus dihubungkan ke kerangka panel dan ukurannya diperhitungkan agar mampu dialiri oleh setiap arus hubung singkat yang mungkin timbul. Ukuran rel penghantar untuk hantaran pentanahan berdasarkan pengalaman adalah minimal 25% kali ukuran rel penghantar fasanya.
3.6.2 Circuit Breaker (MCB, MCCB, ACB)
Circuit breker adalah suatu perelatan pemutus rangkaian listrik yang berfungsi sebagai pengaman terhadap terjadinya gangguan yang disebabkan oleh hubungan singkat (short circuit) dan pembebanan yang melebihi kapasitas arus yang terjadi secara cepat.
a) Berfungsi selama kondisi pengoperasian normal, yaitu untuk menghubungkan maupun memutus rangkaian dalam keadaan berbeban dengan tujuan untuk pengoperasian dan perawatan dari rangkain maupun bebannya.
b) Bekerja selama kondisi operasional yang tidak normal, misalnya jika terjadi hubung singkat ataupun arus lebih. Arus lebih maupun arus hubung singkat dapat merusak peralatan dan isntalasi suplay daya jika dibiarkan mengalir di dalam rangkaian dalam kondisi yang cukup lama.
Untuk menentukan kapasitas MCB, MCCB dan ACB digunakan rumus Kemampuan Hantar Arus (KHA) sebagai berikut :
Jika yang diketahui adalah daya semu (satuanya VA), Rumus Arus Listrik :
a) Instalasi 1 Phasa
I = VA ∕ Vp, Untuk listrik satu fase (Vp = 220 V) b) Instalasi 3 Phasa
I = √3 x VA ∕ VL, Untuk listrik Tiga fase (VL = 380 V) Dimana :
I = Arus Listrik (Ampere) VA = Daya Terpasang (VA)
Vp = Tegangan Satu Phase (220 V) VL = Tegangan Tiga Phase (380 V)
Jika yang diketahui adalah daya Guna (satuanya Watt), Rumus Arus Listrik :
a) Instalasi 1 Phasa
I = P ∕ Vp x Cos ϴ, untuk listrik satu fase b) Instalasi 3 Phasa
Dimana :
I = Arus Listrik (Ampere) P = Daya Terpasang (Watt) Vp = Tegangan Satu Phase (220 V) VL = Tegangan Tiga Phase (380 V) Cos ϴ = Faktor Daya
Untuk menentukan ukuran breaker adalah setelah jumlah arus listrik diketahui. Pembulatan perhitungan harus keatas. Untuk beban penerangan di kalikan minimum 1,2 dari arus total.
Untuk beban motor di kalikan minimum 1,75 dari arus total AF = Amper Frame (Kekuatan frame terhadap arus listrik) AT = Amper trip (Setingan arus beban lebih, pada breaker) KA = Kilo Amper (Kekuatan breaker menahan arus hubung
singkat)
BC = Breaking capacity (pemilihan 1,2 – 1,5 x Isc) Safety Factor ukuran Breaker
Panel Utama : 1,2 x In Motor : 1,75 x In
(In = Arus beban normal)
Jenis circuit breaker yang banyak digunakan untuk perlengkapan instalasi listrik yaitu :
a) MCB (Miniatur Circuit Breaker)
MCB adalah alat yang digunakan untuk pengaman rangkaian listrik yang dilengkapi dengan thermist (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi relai elektromagnetik untuk pengaman hubungan singkat. MCB dapat digunakan sebagai fuse yang dapat juga untuk mendeteksi arus lebih. Rating arus tersedia 1A – 125A dan memiliki
Gambar 3.7 Moulded Case Circuit Breaker (MCCB)
karakteristik arus trip yang tetap atau tidak bisa diatur sesuai kebutuhan. MCB mempunyai fungsi utama sebagai berikut :
- Mengamankan kabel
- Melewatkan arus tanpa pemanas lebih.
- Membuka dan menutup sebuah sirkit dibawah arus pengenal.
b) MCCB (Moulded Case Circuit Breaker)
MCCB adalah pengaman yang digunakan sebagai pemutus arus rangkaian, baik arus nominal maupun arus gangguan. MCCB unit trip dimana dengan adanya unit trip tersebut kita dapat menggeser Ir (Merupakan pengaman terhadap arus lebih) dan Im (merupakan pengaman terhadap arus short circuit). Rating arus yang tersedia 16 A – 1250 A dan memiliki karakteristik arus trip yang dapat diatur sesuai kebutuhan.
c) ACB (Air Circuit Breaker)
ACB adalah pengaman yang digunakan sebagai pemutus arus rangkaian, baik arus nominal maupun arus gangguan, hampir sama dengan MCCB tetapi menggunakan udara. MCCB memiliki rating arus yang relatif tinggi dan dapat disetting sesuai kebutuhan. Spesifikasi MCCB pada umumnya dibagi dalam 3 parameter operasi yang terdiri dari:
1. Ue (tegangan kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut: Ue = 250 V dan 660 V
2. Ie (arus kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut: Ie = 40 A-2500 A.
3.6.3 Meter – Meter
Meter ini umumnya terdapat pada panel-panel untuk mengetahui beberapa tegangan kerja dari system yang ditangani oleh satu panel dan berapa arus yang dibutuhkan beban dari system tersebut. Meter yang sering terdapat pada panel-panel adalah Voltmeter dan Amperemeter.
3.7 Kabel / Penghantar
Kabel adalah media untuk menyalurkan energi listrik yang terdiri dari isolator dan konduktor. Isolator adalah bahan pembungkus kabel yang biasanya terbuat dari karet atau plastik, sedangkan konduktor adalah penghantar arus terbuat dari serabut tembaga atau tembaga pejal, ataupun alumunium.
Kemampuan hantar sebuah kabel penghantar arus listrik ditentukan oleh KHA (Kemampuan Hantar Arus), karena parameter hantar listrik ditentukan dalam satuan Ampere. Kemampuan arus ditentukan oleh luas penampang konduktor. Sesuai PUIL 2000 pasal 2.3.6.4 ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan luas penampang penghantar :
Suhu minimum yang di izinkan Susut tegangan yang di izinkan
Stress elektromagnetis yang mungkin terjadi karena hubung pendek.
Stress mekanis yang mungkin dialami penghantar.
Impedansi maksimum berkenaan dengan berfungsinya proteksi hubung pendek.
Setiap kabel dan penghantar arus mempunyai kemampuan hantar arus (KHA). Untuk menentukan kemampuan hantar arus pengaman dan luas penampang penghantar yang diperlukan, pertama-tama harus ditentukan arus yang dipakai berdasarkan daya beban yang di hubungkan. Rumus menentukan ukuran kabel sbb:
Jika yang diketahui adalah daya semu (satuanya VA), Rumus Arus Listrik :
a) Instalasi 1 Phasa
b) Instalasi 3 Phasa
I = VA ∕ √3 x VL, Untuk listrik Tiga fase (VL = 380 V) Dimana :
I = Arus Listrik (Ampere) VA = Daya Terpasang (VA)
Vp = Tegangan Satu Phase (220 V) VL = Tegangan Tiga Phase (380 V)
Jika yang diketahui adalah daya Guna (satuanya Watt), Rumus Arus Listrik :
a) Instalasi 1 Phasa
I = P ∕ Vp x Cos ϴ , Untuk listrik satu fase b) Instalasi 3 Phasa
I = P ∕ √3 x VL x Cos ϴ , Untuk listrik Tiga fase Dimana :
I = Arus Listrik (Ampere)
P = Daya Terpasang (Watt) Vp = Tegangan Satu Phase (220 V)
VL = Tegangan Tiga Phase (380 V)
Cos ϴ = Faktor Daya
Dari persamaan diatas di dapat arus nominal yang tinggal dikalikan dengan safety factor dan hasilnya disesuaikan dengan tabel dari jenis kabel yang digunakan maka akan diketahui luas penampang dari kabel yang dipakai. Pemilihan kabel juga harus disesuaikan dengan pemilihan rating pengaman.
Safety factor untuk kabel yaitu : 1,5 x In (Type beban umum)
2 x In (Type beban harmonik tinggi spt UPS, PC dan peralatan elektronik)
(In = Arus beban normal)
Tabel. 1 Tabel Kabel
Selain menggunakan tabel, dapat menggunakan rumus untuk menentukan luas penampang penghantar yang diperlukan berdasarkan rugi tegangan. Rumus-rumus tersebut antara lain :
a) Instalasi satu phasa
b) Instalasi Tiga phasa Dimana :
A : Luas penampang penghantar yang diperlukan (mm2) y : Daya hantar jenis pengantar
Untuk tembaga = (56,2 x 106 ) dalam (Ohm.m)-1 Untuk alumunium = (33 x 106) dalam (Ohm.m)-1 l : Panjang penghantar (meter)
I : Kuat arus yang mengalir (Ampere)
3.5.1 Kabel Tegangan Menengah
Kabel Tegangan Menengah merupakan suatu kabel jaringan yang letaknya sebelum gardu ditribusi berfungsi menyalurkan tenaga listrik bertegangan menengah (misalnya 6 kV atau 20 kV).hantaran dapat berupa kabel dalam tanah atau saluran/kawat udara yang menghubungkan gardu induk (sekunder trafo) dengan gardu distribusi atau gardu hubung (sisi primer trafo didtribusi).
Terdampat konduktor tembaga atau aluminium melingkar yang dipadatkan. Semua interstisi internal konduktor trie diisi dengan senyawa penghambat air yang ditentukan untuk mencegah masuknya air melalui konduktor selama penyimpanan, penanganan, pemasangan dan pengoperasian kabel.
Gambar 3.10 Kabel NYFGBY
3.5.2 Kabel Tegangan Rendah
1. Kabel NYFGBY
Kabel jenis ini dirancang khusus untuk instalasi tetap dalam tanah yang ditanam langsung tanpa memerlukan perlindungan tambahan (kecuali harus menyeberang jalan). Pada kondisi normal kedalaman pemasangan dibawah tanah adalah 0,8 meter.
2. Kabel NYCY
Kabel ini dirancang untuk jaringan listrik dengan penghantar konsentris dalam tanah, dalam ruangan, saluran kabel dan alam terbuka. Kabel protodur dengan dua lapis pelindung pita CU Kabel. Instalasi ini bisa ditempatkan diluar atau didalam bangunan, baik pada kondisi lembab maupun kering.
Gambar 3.12 Kabel NYY 3. Kabel NYY
Kabel jenis ini juga sering disebut dengan kabel tanah. Kabel ini bisa digunakan di dalam ruangan, saluran kabel, lemari penghubung, instalasi industri jika bisa dipastikan tidak terjadi kerusakan mekanis dan di dalam tanah (jika berpotensi dengan gangguan mekanis harus memakai pelindung). Tegangan nominalnya berkisar antara 0.6 - 1 (1.2) kV. Jenis bahan yang digunakan adalah kawat tembaga yang dianilkan dengan isolasi PVC terekstrusi.
4. Kabel NYA
Kabel jenis ini di gunakan untuk instalasi rumah dan dalam instalasi rumah yang sering di gunakan adalah NYA dengan ukuran 1,5 mm2 dan 2,5 mm2. Yang berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus. agar aman jika menggunakan kabel tipe ini lebih baik kabel di pasang di dalam pipah atau saluran penutup, karena selain tidak bisa di ganggu sama hewan pengerat dan tidak kenah air, juga apabila ada
Gambar 3.13 Kabel NYA
Gambar 3.14 Kabel NYM
isolasi yang terkelupas (terbuka) tidak bisa tersentuh langsung sama manusia.
5. Kabel NYM
Kabel jenis ini hanya direkomendasikan khusus untuk instalasi tetap di dalam bangunan yang dimana penempatannya biasa diluar/ didalam tembok ataupun didalam pipa (conduit). Kabel NYM berinti lebih dari 1, memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna putih atau abu-abu), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh ditanam.
Gambar 3.15 Kabel NYYHY 6. Kabel NYYHY
Kabel jenis ini bisa digunakan di dalam juga luar ruangan, sebagai penghubung yang dinamis karena sifatnya fleksibel, cocok untuk instalasi peralatan listrik yang bergerak seperti mesin bor, mesin las, dll. Tegangan nominalnya berkisar antara 450 - 750 V. Jenis bahan yang digunakan adalah kawat tembaga serabut yang dianilkan dengan isolasi dan selubung PVC terekstrusi.
7. Kabel NYAF
Kabel NYAF juga sering disebut dengan kabel rumah. Kabel jenis ini memiliki inti atau kawat tembaga serabut (fleksibel) dengan selubung PVC yang terkstrusi. Kabel ini bisa digunakan untuk instalasi permanen dalam pipa kabel yang diplester atau kawat yang memanjang di lokasi kering. Tegangan nominal berkisar antara 300 - 500 V.
Gambar 3.16 Kabel NYAF
Gambar 3.17 Kabel NFA2X
8. Kabel NFA2X
Kabel jenis ini sering disebut dengan kabel udara, terbuat dari kawat aluminium yang dipilin dengan isolasi XLPE yang terkstrusi. Kabel ini sering digunakan dalam distribusi listrik tegangan rendah. Tegangan nominalnya berkisar 0.6 - 1 (1.2) kV.
9. Kabel BC (Bare Coper)
Kabel ini dipilin/stranded, disatukan. Ukuran / tegangan mak = 6 – 500 mm2 / 500 V Pemakaian = saluran diatas tanah dan penghantar pentanahan.
Gambar 3.18 Kabel BC
3.8 Kontaktor
Kontaktor adalah instrumen elektromekanik yang dapat berfungsi sebagai penyambung dan pemutus rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh. Dan pergerakan kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet. Kontak-kontak pada kontaktor ada dua macam yaitu kontak utama dan kontak bantu. Sedangkan menurut kerjanya, kontak-kontak dibedakan menjadi dua yaitu normally open (NO) dan normally close (NC).
Kontak NO adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik kontak terbuka, sedangkan pada saat kontaktor mendapat masukan listrik maka kontak akan tertutup. Sedangkan kontak NC adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik, kontak tertutup sedangkan pada saat kontaktor mendapat masukan listrik, kontak terbuka.
3.9 Stop Kontak Dan Saklar
3.7.1 Stop Kontak
Stop Kontak adalah suatu titik pada instalasi listrik dalam gedung yang menjadi tempat pengambilan arus, Secara prinsip pemasangan stop kontak sederhana, yakni dengan menyisipkan stop kontak antara peralatan listrik dengan sumber listrik. Kedua kawat baik “plus” maupun “netral” dilewatkan stop kontak sebelum mencapai titik yang dilindungi.
Alat yang satu ini sangat berguna dan berfungsi untuk menyediakan power listrik untuk berbagai macam keperluan perkakas elektronik atau alat yang menggunakan listrik. Batas maksimal arus yang dapat dilewatkan yakni dalam kisaran 10A s/d 16 A (stop kontak standard). Untuk menghubungkannya kita membutuhkan plug atau tusuk kontak yang sesuai dengan jenis dan ukuran socket outlet tersebut.
3.7.2 Saklar
Saklar listrik adalah suatu komponen atau perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran listrik. Saklar yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Switch ini merupakan salah satu komponen atau alat listrik yang paling sering digunakan. Hampir semua peralatan Elektronika dan Listrik memerlukan Saklar untuk menghidupkan atau mematikan alat listrik yang digunakan.
Ada beberapa jenis saklar yang sering digunakan yaitu : 1.Saklar tunggal
2. Saklar Seri 3. Saklar Hotel
Dan lainnya banyak lagi jenisnya tergantung kebutuhan pemakaian.
3.10 Armateur lampu
Lampu adalah sebuah benda yang berfungsi sebagai penerang, lampu memiliki bentuk seperti botol dengan ronga yang beisi kawat kecil yang akan menyalah apabila disambungkan ke aliran listrik.
Untuk menghitung jumlah titik lampu di tiap ruangan menggunaksn perhitungan mengacu SNI, IEC, PUIL atau Standar lain adalah sebagai berikut:
Untuk Lampu jenis TL kuat penerangan yang akan di capai 400 LUX. Untuk Lampu jenis Down Light kuat penerangan yang akan di capai
300 LUX.
Rumus Perhitungan titik lampu sbb:
n CU LLF W L E N Dimana :
N = Jumlah titik lampu
E = Kuat penerangan/ target kuat penerangan yang akan dicapai (Lux)
L = Panjang Ruang (Meter) W = Lebar Ruang ( Meter)
Ø = Total Lumen Lampu / Lamp Luminous Flux LLF = Light Loss Factor/ Faktor Cahay Rugi (0,7-0,8)
CU = Coeffesien Of Utilization/ Faktor Pemanfaatan (50-65%) n = Jumlah lampu dalam 1 titik lampu
Menurut SNI 03-6575-2001, daya pencahayaan maksimum : - Untuk ruang kantor/ industri adalah 15 watt/ m2.
- Untuk rumah tak melebihi 10 watt/m2.
- Untuk toko 20-40 watt/m2
- Rumah sakit 10-30 watt/m2 ).
Ada beberapa jenis lampu pada umumnya yang sering digunakan yaitu 1. Lampu Halogen
Lampu ini menggunakan kawat dan bahan tungsten dan di dalam ruang vakumnya diberi gas. Gas mi mempunyai fungsi menciptakan sinar yang kuat. Lampu halogen mi digunakan sebagai lampu sorot. Lampu halogen biasanya memiliki reflektor (cermin dibelakangnya) untuk memperkuat cahaya yang keluar. Fittingnya biasanya khusus, namun saat ini ada pula yang dengan jenis fitting biasa.
2. Lampu Pijar
Lampu jenis ini berpijar kawat filamennya saat aliran listrik mengalirinya. Pijaran kawat inilah yang berubah menjadi cahaya. Jenis lampu ini sangat mudah menyala tetapi sangat panas untuk pemakaian yang relatif lama. Oleh karena itu. Lampu jenis ini boros energi.
3. Lampu TL
Lampu ini menyala sebab adanya bahan fosfor yang mengubah sinar ultraviolet menjadi cahaya. Jenis lampu ini lebih terang dan hemat dibandingkan lampu pijar. Jenis lampu ini juga dikenal dengan lampu neon. Dewasa ini lampu neon bentuknya macam-macam, ada yang bentuknya memanjang biasa, bentuk spiral atau tornado, dan ada juga yang bentuk memanjang vertikal dengan fitting (bentuk pemasangan ke kap lampu) yang mirip seperti lampu pijar biasa. Lampu TL lebih hemat energi dibandingkan lampu pijar, karena lebih terang.
4. Lampu LED
Lampu LED ini merupakanjenis lampu yang paling hemat pemakaian energinya. Lampu ini konstruksinya kecil sehingga dapat diterapkan dalam berbagai aplikasi.
3.11 Penangkal Petir
Instalasi penangkal petir ialah instalasi suatu system dengan komponen-komponen dan peralatan-peralatan yang secara keseluruhan berfungsi untuk menangkap petir dan menyalurkannya ke tanah, sehingga semua bagian dari bangunan beserta isinya atau benda-benda yang dilindunginya terhindar dari bahaya. (Sunarno, 2006)
Sistem penangkal petir untuk bangunan ini direncanakan menggunakan sistem konvensional. Penangkal petir konvensional yaitu pengamanan sambaran petir sederhana berupa rangkaian jalur instalasi penangkal petir yang bersifat pasif atau menunggu terkena sambaran petir, baru kemudian akan disalurkan ke dalam bumi.
Berdasarkan rekomendasi dari teknik “sphere rolling” dalam menentukan radius dari area yang akan dilindungi, maka untuk sistem perlindungan bangunan konvensional telah di tentukan radius dan dianggap sebagai “Standard Protection”. Dengan radius tersebut dapat digunakan untuk membuat area perlindungan yang diinginkan.
Selain berdasarkan radius, terminal harus di pasang pada bagian yang paling memungkinkan untuk mendapatkan sambaran, seperti pada daerah tepi atap pada lantai atap bangunan, pada samping / dinding bangunan dan parapets pada keseluruhan daerah atap.
3.12 Grounding/pentanahan
Sistem pentanahan berfungsi sebagai sarana mengalirkan arus petir yang menyebar ke segala arah dengan masuk kedalam tanah. dalam suatu distribusi dan instalasi listrik sangat diperlukan, sebab pentanahan pada peralatan yang kurang baik dapat menyebabkan kerusakan dan dapat berakibat juga pada siapa saja yang dekat dengan peralatan tersebut. (Sunarno, 2006)
Dalam sebuah system distribusi besar tahanan maksimum yang diperbolehkan sesuai peraturan PUIL adalah 5 Ohm. System pentanahan dalam suatu instalasi listrik maupun peralatan listrik, dengan tujuan agar tercapai kehandalan system dalam penyaluran tenaga listrik dari pusat pembangkit sampai konsumen di samping keselamatan peralatan terpasang dan keselamatan jiwa manusianya adalah sebagai berikut :
Mencegah terjadinya tegangan kejut listrik yang berbahaya untuk orang dalam daerah tersebut.
Memungkinkan timbulnya arus tertentu baik besarnya maupun lamanya dalam keadaan gangguan tanah tanpa menimbulkan kebakaran atau ledakan.
Untuk pemilihan luas penampang dari kawat pentanahan atau grounding dapat kita gunakan standar dari PUIL 2000. Dimana “Luas penampang penghantar proteksi tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum pada tabel 2. Jika penerapan pada tabel menghasilkan ukuran yang tidak standar, maka dipergunakan penghantar yang mempunyai luas penampang standar terdekat”.
Tabel. 2 Luas Penampang Minimum Penghantar Proteksi
Luas Penampang Penghantar Fasa Instalasi S (mm2)
Luas Penampang Minimum Penghantar Proteksi yang berkaitan
SP (mm2)
S≤16 S
16<S≤32 16
S>32 S/2
