BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Sistem Kelistrikan Sistem kelistrikan yang baik dan efisien perlu diperhatikan beberapa faktor
yang mempengaruhi antara satu sama lainnya sesuai dengan ketentuan yang ada. Didalam melakukan evaluasi sistem kelistrikan yang ada pada gedung PT Sambuja Lestari di jalan Pluit Raya, Jakarta Utara maka perlunya mengetahui teori-teori yang berhubungan dengan teknik penerangan dan tidak bertentangan dengan peraturanperaturan kelistrikan yang berlaku saat ini. Sistem kelistrikan tersebut meliputi instalasi penerangan, sistem pengaman dan penghantar serta daya listrik cadangan/genset. Sistem tersebut merupakan beberapa faktor pendukung terpenting didalam sistem kelistrikan.
2.2.
Sistem Penerangan Sistem penerangan atau sistem instalasi penerangan merupakan serangkaian
beberapa komponen dari sumber beban yang berupa titik cahaya yang masing-masing mempunyai fungsi yang disebut penerangan. Berikut penjelasan mengenai bahan pendukung dari sistem penerangan mulai dari pemilihan pengaman, serta penghantar yang baik sehingga instalasi penerangan dapat berfungis dengan aman dan handal.
5
2.2.1. Pencahayaan Penyebaran cahaya dari suatu sumber cahaya tergantung pada konstruksi sumber cahaya itu sendiri dan pada konstruksi armature yang digunakan. Konstruksi armature antara lain ditentukan : Cara pemasangan pada dinding atau langit-langit. Cara pemasanagn fitting atau fitting-fitting dalam armature. Perlindungan sumber cahaya Penyesuaian bentuknya dengan lingkungan Penyebaran cahaya Sistem penerangan berdasarkan letak daerahnya dibagi atas dua jenis antara lain yaitu: 1. Sistem penerangan dalam (Indoor Lighting) Pada penerangan luar ini cahaya yang diterima pada bidang kerja terdiri dari cahaya yang langsung dan cahaya yang berasal dari pantulan dinding serta langitlangit. 2. Sistem penerangan luar (Outdoor Lighting) Pada penerangan luar ini cahaya yang diterima oleh suatu permukaan tertentu merupakan cahaya langsung yang berasal dari luminasi. Sistem peneranagan luar dibagi menjadi dua yaitu sistem penerangan terpusat dan sistem penerangan jalan. Contoh sistem penerangan terpusat : tempat parkir, pertambangan, lapangan olah
6
raga, dan taman. Contoh sistem penerangan jalan : gedung bertingkat, monumen dan lain-lain. Sebagian cahaya yang ditangkap oleh mata, tidak semuanya datang langsung dari sumber cahaya, dan juga yang datang dari pantulan lingkungan disekitarnya. Oleh karena besarnya luminasi pada sumber cahaya biasanya akan menyilaukan mata Oleh sebab itu bahan-bahan armature harus dipilih sedemikian rupa sehingga sumber cahaya dapat terbagi secara tepat. Berdasarkan pembagian fluks cahayanya oleh sumber dan armature dapat dibedakan sistem-sistem penerangan. Macam-macam pencahayaan : Absorbsi Refleksi Transmisi Refleksi netral dan selektif Transmisi netral dan selektif Dalam merencanakan instalasi penerangan, ada beberapa kriteria yang diperhatikan untuk mendapatkan pencahayaan yang baik, yaitu memenuhi fungsi supaya mata kita dapat melihat dengan jelas dan nyaman. Beberapa kriteria tersebut saling mempengaruhi dan tidak dapat berdiri sendiri secara terpisah karena masingmasing bergantung satu sama lainnya dalam menghasilkan kualitas pencahayaan yang optimal.
7
a. Kuantitas atau Tingkat Kuat Penerangan (Intensitas Penerangan) Fluks Cahaya (lumen / lm) Fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya ialah seluruh jumlah cahaya yang dipancarkan dalam satu detik. Sumber cahaya yang memancar sama kuat kesetiap jurusan, dinamakan sumber cahaya seragam. Kalau sumber cahayanya sebuah lampu pijar ditempatkan dalam reflector maka cahaya akan diarahkan tetapi jumlah fluks cahayanya tetap. Sumber cahaya berbentuk titik ditempatkan dalam bola lampu seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Fluks Cahaya Intensitas Cahaya (Candela / cd) Kawat yang dialiri arus listrik akan berpijar dan memancarkan cahaya. Sumber cahaya sedemikian rupa dinamakan pemancar suhu. Lampu pijar memancarkan energi cahaya kesemua jurusan, tetapi energi radiasinya tidak merata. Jumlah energi radiasi yang dipancarkan sebagai cahaya suatu jurusan tertentu disebut intensitas cahaya dan dinyatakan dalam satuan candela (cd) dengan lambang I. Jika intensitas cahaya (cd), melalui sudut ruang (ω) maka mengalir fluks cahaya (lm). Maka intensitas cahaya adalah flux cahaya per satuan sudut ruang yang dipancarkan kesatuan arah tertentu atau dengan rumus :
8
Dimana :
= Fluks (lumen atau lm) ω = Sudut ruang (steradian atau sr) I = intensitas cahaya (candela atau cd)
Intensitas Penerangan atau luminasi (lux / lx) Intensitas penerangan atau iluminasi rata-rata adalah tingkat kuat penerangan rata-rata yang diukur secara horizontal dan vertikal untuk suatu ruangan atau untuk suatu bidang kerja biasanya diukur secara horizontal 80 cm diatas lantai atau fluks cahaya yang jatuh pada 1 m2 dari bidang itu atau dengan kata lain intensitas penerangan rata-rata adalah fluks cahaya dalam lumen dibagi dengan luas bidang/permukaan dalam meter persegi.
Dimana :
= Fluks (lumen atau lm) A = luas bidang kerja (m2) E = intensitas penerangan rata-rata (lux)
Intensitas penerangan Ep suatu titik p umumnya tidak sama untuk setiap titik dari bidang itu. Jadi intensitas penerangan disuatu bidang adalah suatu sumber cahaya dengan intensitas (I) berbanding kuadrat dari jarak antara sumber cahaya dan bidang itu.
9
Intensitas penerangan dititik p dapat dicari dengan persamaan berikut.
Dimana :
I
= intensitas sumber cahaya (candela atau cd)
r2
= Jarak sumber cahaya ke titik p (m)
Ep = intensitas penerangan di titik p (lux) Pada gambar 2.2 berikut ini dapat dilihat bahwa intensitas buku dan meja sama kuatnya.
B
P
A
Gambar 2.2 Intensitas Penerangan a.Dipermukaan buku dan meja sama besar b.Intensitas penerangan dititik p
b. Distribusi Kepadatan Cahaya luminasi Luminasi ialah ukuran untuk terang suatu benda, luminasi yang terlalu besar akan menyilaukan mata seperti misalnya sebuah lampu pijar tanpa armature, dengan kata lain kepadatan cahaya atau luminasi (L) juga merupakan ukuran kepatan radiasi cahaya yang jatuh pada suatu bidang dan dipancarkan kearah mata sehingga mata mendapatkan kesan terang (brightness). Faktor refleksi suatu permukaan ikut
10
menentukan luminasinya sebagai contoh buku lebih besar dibandingkan dengan meja, karena faktor refleksi buku lebih besar dari pada faktor refleksi meja. Luas semu permukaan ialah luas proyeksi sumber cahaya pada suatu bidang rata yang tegak lurus pada arah pandang jadi bukan luas permukaan seluruhnya. Semakin tinggi kepadatan cahaya suatu permukaan semakin terang pula permukaan itu tampak oleh mata. Meskipun tingkat kuat penerangan sudah memenuhi rekomendasi yang diminta belum berarti bahwa distribusi kepadatan cahayanya baik. Dapat saja distribusinya tidak harmonis/tidak merata. Distribusi kuat cahaya yang tidak merata menimbulkan kontras yang terlalu besar. Hal ini disebabkan karena mata tidak melihat cahaya yang sampai pada suatu objek
langsung
dari
sumber
cahaya,
tetapi
mata
melihat
cahaya
yang
dipantulkan/direfleksikan oleh objek tersebut ke mata. Atau dengan kata lain, mata tidak melihat tingkat kuat penerangan (iluminasi) melainkan melihat kepadatan cahaya (brightness). c. Pembatasan Agar Cahaya Tidak Menyilaukan Mata Pembatasan cahaya dilakukan agar tidak menimbulkan silau. Silau terutama disebabkan oleh distribusi cahaya yang tidak merata, misalnya akibat lampu yang salah dan bergantung pada kepadatan cahaya, besarnya sumber cahaya, semua sumber cahaya yang terdapat didepan sudut penglihatan, posisi muka itu sendiri, dan perbedaan kontras antara permukaan yang relatif gelap dan terang termasuk jendela. Silau akan mengakibatkan daya penglihatan berkurang dan dapat menyebabkan keletihan, perasaan tidak enak, serta dapat pula menurunkan semangat kerja.
11
Jadi silau dapat berasal dari cahaya matahari, cahaya lampu, dan refleksi misalnya dari buku atau majalah dengan kertas yang mengkilat (glossy). Silau yang langsung diakibatkan oleh sumber cahaya buatan dapat dihindari dengan memakai armature yang dilengkapi dengan ”louve atau optic mirror, juga pemasangan lampu jangan melintang didepan mata kita.
d. Arah Pencahayaan Dan Permuakaan Bayangan Arah pencahayaan ddan pembentukan bayangan dapat memberikan kesan berbeda terhadap benda yang dilihat, karena informasi yang diteruskan mata ke otak juga bergantung pada arah pencahayaan dan pengaturan susunan armature lampu mempengaruhi arah pencahayaan. Arah pencahayaan mempengaruhi pembentukan bayangan. Bayangan dapat memperjelas dan menimbulkan efek mengesankan atau sebaliknya. Ruangan memerlukan banyak bayangan yang cukup dengan batasan yang cukup. Bayangan yang terlalu kuat atau tanpa bayangan sama sekali hendaknya dihindarkan. Ruangan tanpa bayangan akan menimbulkan kesan monoton dan membosankan.
e. Warna Cahaya Dan Refleksi Warnanya Warna dari benda yang kita lihat adalah relatif karena bergantung pada pencahayaannya. Cahaya matahari mempunyai temperatur 6000 o Kelvin. Pada suhu ini spektrum warna mempunyai keseimbangan yang sempurna. Benda yang kita lihat mempunyai warna dengan panjang gelombang masing-masing. Warna benda yang
12
kita lihat dimungkinkan karena benda tersebut merefleksikan atau memantulkan panjang gelombang dari masing-masing benda itu ke mata kita. Cahaya putih dapat di uraikan dengan menggunakan prisma kaca. Sinar-sinar dibiaskan sedemikian rupa sehingga terjadi suatu spektrum. Warna-warna spektrum ini dinamakan cahaya satu warna atau cahaya monokrom. Warna-warna tersebut juga tampak pada pelangi, yang terjadi karena pembiasan cahaya oleh titik-titik air hujan. f. Kondisi dan Iklim Ruangan Selain lima kriteria tadi kondisi dan iklim ruangan juga mempengaruhi hasil kerja dan kesehatan kita. Hal ini bergantung pada beberapa parameter yaitu pencahayaan, warna ruang, serta teknik pengaturan temperatur ruang dan akustik. Oleh karena itu dalam perencanaan untuk mendesain teknik pencahayaan harus memberikan atmosfir yang menyenangkan kepada seluruh interior ruang serta mempersiapkan suatu kondisi kerja yang nikmat dan aman.
2.2.2. Efisiensi Penerangan Efisiensi penerangan atau redemen peneranggannya ditentuka dari tabel atau grafik. Setiap tabel hanya berlaku untuk suatu armatur tertentu dengan jenis lampu tertentu dalam ruangan tertentu pula. Untuk menentukan efisiensi penerangannya harus memperhitungkan : a. Efisiensi atau rendemen armaturnya ( ). b. Faktor refleksi dindingnya (rw), faktor refleksi langit-langit (rp) dan faktor refleksi bidang pengukurannya/lantai (rm). 13
c. Indeks ruangan (k) Efisiensi penerangan untuk perhitungan jumlah titik beban dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
1. Cara Tabel dan Interpolasi Efisiensi penerangan ini ditentukan oleh jenis armatur lampu yang digunakan, indeks ruang, faktor refleksi dinding, langit-langit dan lantai serta faktor defresiasi, karena perencanaan instalasi penerangan dalam keadaan baru defresiasi adalah 1. Jika harga data tabel mempunyai harga tengah indeks ruang yang berbeda maka hal ini dapat diinterpolasikan dengan menggunakan rumus :
= Efisiensi penerangan
Dimana :
= Efisiensi penerangan pada indeks ruangan terkecil
= Efisiensi penerangan pada indeks ruangan terbesar k
= Indeks ruangan
k1
= Indeks ruangan ruangan terkecil
k2
= Indeks ruangan ruangan terbesar
14
2. Cara Grafik Penentuan efisiensi ruangan yang mempunyai harga indeks ruang yang bernilai antara harga-harga tengah dari data tabel dapat ditentukan dengan cara melihat grafik. Hal ini dapat ditentukan dengan memperhatikan sistem penerangan yang digunakan, faktor refleksi langit-langit dan dinding.
2.2.3. Efisiensi Armatur Efisiensi ini dibagi atas dua bagian fluks cahaya diatas dan dibawah dinding horizontal. Efisiensi sebuah armature ditentukan oleh konstruksinya serta bahan yang digunakan. Dalam efisiensi penerangan selalu sudah diperhitungkan efisiensi armaturnya. Efisiensi atau rendemen armatur
ialah :
Berdasarkan pembagian fluks cahayanya oleh sumber cahaya dan armatur yang digunakan, dapat dibedakan sistem-sistem penerangan sebagai berikut :
No 1 1 1 1 1
Tabel 2.1 Sistem Penerangan Berdasarkan Pembagian Fluks Sistem Penerangan Langsung ke Bidang Kerja Sistem Penerangan Langsung 90 – 100 % Sistem Penerangan Semi Langsung 60 – 90 % Sistem Penerangan Difus (Campuran) 40 – 60 % Penerangan Semi Tak Langsung 10 – 40 % Penerangan Tak Langsung 0 – 10 % Sumber : Instalasi Listrik Arus Kuat 2
Berdasarkan sifat penerangannya armatur dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu :
15
a. Sistem Penerangan Langsung Efisiensi penerangan langsung sangat baik, cahaya yang dipancarkan sumber cahaya seluruhya diarahkan ke bidang kerja cahaya yang dipancarkan 90–100 %. Sistem ini paling efektif dalam menyediakan penerangan sehingga langit-langit hampir tidak ikut berperan, akan tetapi menimbulkan bayang-bayang yang dapat menimbulkan silau pada bidang kerja. Hal ini dapat ditanggulangi dengan menggunakan sumber cahaya yang terbentuk tabung atau lebih kecil dikenal dengan lampu TL. Sistem penerangan langsung ini digunakan pada ruangan seperti bengkel, pabrik serta penerangan luar. Penggunaan lampu untuk sistem ini akan lebih baik bila dikombinasikan dengan penggunaan armatur. Misalnya armatur rok digunakan untuk penerangan diluar, aramtur palung pada penerangan industri diatas mesin-mesin perkakas, armatur pancaran lebar untuk penerangan bengkel dan armatur kedap air untuk penerangan jalan.
Gambar 2.3 Sistem Penerangan Langsung b. Sistem Penerangan Tidak Langsung Efisiensi penerangan sebagian langsung ini juga cukup baik, cahaya yang dipancarkan antara 60 - 90 % yang diarahkan langsung pada bidang kerja atau pada permukaan yang perlu diterangi. Dibanding dengan penerangan langsung pembentukan bayangan dan kilauan pada penerangan semi langsung agak berkurang.
16
Sejumlah kecil cahaya yang dipancarkan ke atas atau dinding, karena itu kesan mengenai ukuran ruangannya menajdi lebih baik seolah-olah langit-langitnya lebih tinggi. Armatur yang biasa digunakan yaitu pelindung kawat. Sistem penerangan ini biasa digunakan pada gedung-gedung ibadah, untuk tangga dalam ruangan, gang dan sebagainya.
Gambar 2.4 Sistem Penerangan Semi Langsung c. Sistem Penerangan Campuran (Difus) Efisiensi penerangan difus lebih rendah dari pada efisiensi kedua sistem diatas. Sistem penerangan ini hanya separuh yaitu 50 % dari cahaya diarahkan kedinding dan langit-langit. Pembentukan bayang-bayang dan kilauannya banyak berkurang. Sistem ini banyak digunakan diruangan-ruangan sekolah, kantor dan tempat – tempat kerja. Sedangkan untuk armaturnya, biasanya digunakan pada sistem penerangan ini adalah armatur balon contohnya armatur gantung dengan memakai pipa. Armatur ini memakai balon dari kaca opal tripleks. Kaca ini terdiri dari dua lapisan kaca bening dengan satu lapis kaca opal tpis diantaranya, kaca ini tidak menyerap banyak cahaya jadi efisiensinya tinggi.
17
Gambar 2.5 Sistem Penerangan Difus d. Sistem Penerangan Semi Tak langsung Bayang-bayang dan kilauan yang timbul pada sistem penerangan ini hanya sedikit, Cahaya yang dipancarkan pada sistem ini antara 10-40 % diarahkan ke bidang kerja sisanya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas. Bayangan dan kilau yang dihasilkan sedikit karena itu dinding bagian atas serta langit-langit harus diebri warna terang. Sistem penerangan ini banyak digunakan dirumah sakit, ruang kaca, toko-toko dan kamar tamu. Armatur yang biasa digunakan ialah armatur dinding atau armatur gantung.
Gambar 2.6 Sistem Penerangan Semi Tak langsung
e. Sistem Penerangan Tak Langsung Penerangan tak langsung cahayanya dipantulkan oleh langit-langit dan dinding bagian atas, cahaya penerangan ini antara 0-10 %, kemudian dipantulkan untuk menerangi seluruh ruangan. Warna dinding dan langit-langit harus terang.
18
Pada sistem penerangan tak langsung hampir tidak ada lagi bayang-bayang. Sistem penerangan ini digunakan diruang-ruang untuk membaca, menulis dan untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan halus lainnya.
Gambar 2.7 Sistem Penerangan Tak langsung
2.2.4. Faktor-Faktor Refleksi Faktor refleksi dinding dan langit-langit masing-masing menyatakan bagian yang dipantulkan dari fluks cahaya yang diterima oleh bidang dan langit-langit ke bidang kerja. Faktor refleksi semu bidang kerja ditentukan oleh refleksi lantai dan refleksi bagian kerja antara bidang kerja dan lantai. Faktor-faktor refleksi berdasarkan dinding, langit-langit dan lantai, yaitu untuk : Warna putih dan sangat muda
: 70 % atau 0,7
Warna muda
: 50 % atau 0,5
Warna sedang
: 30 % atau 0,3
Warna gelap
: 10 % atau 0,1
Bagian fluks cahaya dipantulkan ditentukan oleh faktor refleksi r suatu permukaan :
19
Menentukan efisiensi ruangan dari table dengan nilai K, rp, rw dan rm. Pada umunya refleksi lantai adalah 10 %, refleksi langit-langit dan dinding berwarna dan memantulkan 5-8 % dan yang berwarna gelap 10-20 %. Pengaruh dinding dan langit-langit pada sistem penerangan langsung jauh lebih kecil dari pengaruh pada sistem penerangan lainnya, sebab cahaya yang jatuh di langit-langit dan dinding hanya sebagian kecil saja dari fluks cahaya itu. Faktor refleksi dinding dipilih suatu nilai rata-rata, sebab adanya pengaruh gorden dan sebagainya sangat besar. Cara mengatasi kilauan cahaya lampu yang dipantulkan oleh bidang kerja : a. Menggunakan kilauan cahaya lampu yang dipantulkan oleh bidang kerja b. Menggunakan sumber cahaya dengan permukaannya luas dan luminasi yang rendah. c. Menempatkan sumber cahaya yang tepat.
2.2.5. Indeks Ruang Indeks ruang atau indeks bentuk k menyatakan perbandingan antara ukuranukuran suatu ruangan berbentuk bujur sangkar yang dapat dirumuskan.
Dimana : k
= Indeks ruang
20
P
= Panjang ruang (m)
L
= Lebar ruang (m)
h
= Tinggi sumber cahaya diatas bidang kerja (m)
Sedangkan untuk mencari tinggi sumber cahaya diatas bidang kerja dapat digunakan rumus dibawah ini :
Dimana :
h
= Tinggi sumber cahaya diatas bidang kerja
hR
= Tinggi ruangan
hBK = Tinggi bidang kerja
Kalau nilai k yang diperoleh tidak terdapat dalam table, efisiensi penerangannya dapat ditentukan dengan interpolasi, dimana jika nila k = 4,5 maka untuk diambil nilai tengah diantara nilai-nilai k = 4 dan k = 5. Untuk k yang melebihi, diambil nilai untuk k = 5, sebab untuk k diatas 5, efisiensi penerangannya hampir tidak berubah lagi, sedangkan untuk k yang kurang dari 0,5, sebab untuk k dibawah 0,5 efisiensi penerangannya hampir tidak berubah lagi.
2.2.6. Faktor Penyusutan atau Depresiasi Faktor penyusutan atau faktor depresiasi dirumuskan sebagai berikut :
21
Intensitas penerangan E dalam keadaan dipakai ialah intensitas penerangan rata-rata suatu instalasi dengan lampu-lampu dan armatur-armatur, yang daya gunanya telah berkurang karena kotor, sudah lama dipakai atau karena sebab-sebab lain. Untuk memperoleh efisiensi penerangannya dalam keadaan dipakai, nilai rendemen yang dapat dari table masih harus dikalikan dengan faktor depresiasi. Faktor depresiasi dibagi atas tiga golongan utama : a. Pengotoran ringan Pengotoran ringan terjadi ditoko-toko, kantor-kantor dan gedung-gedung sekolahan yang berada didaerah yang hampir tidak berdebu. b. Pengotoran biasa Pengotoran yang biasanya terjadi di perusahaan-perusahaan c. Pengotoran berat Pengotoran jenis ini biasanya diruangan – ruangan dengan banyak debu, misalnya diperusahaan-perusahaan cor, pertambangan dan sebagainya. Kalau tingkat pengotorannya tidak diketahui, digunakan depresiasi 0,8. Disamping pengaruh pengotoran, dalam faktor depresiasi juga harus diperhitungkan pengaruh usia lampu-lampunya. Pengaruh ini tergantung pada jumlah jam nyalanya. Untuk lampu TL diperhitungkan 1500 jam per tahun dan untuk lampu pijar 500 jam nyala per tahun. Angka – angka ini sesuai dengan angka-angka diperusahaanperusahaan.
22
Kalau intensitas penerangannya menurun sampai 20 % dibawah yang seharusnya, lampu-lampu harus diganti atau dibersihkan. Penggantian lampu-lampu ini sebaiknya dilakukann kelompok demi kelompok, supaya tidak terlalu mengganggu kegiatan perusahaan. Untuk menentukan ukuran lampu tergantung dari jumlah armatur yang dipakai, jika distribusi penerangannya uniform maka jarak titik bangunnya dibuat tidak begitu jauh.
2.2.7. Penentuan Jumlah Titik Cahaya Untuk menentukan jumlah lampu pada suatu ruangan diperlukan suatu perhitungan yang benatr-benar sesuai dengan luas ruangan dan kegunaannya dari ruangan tersebut. Pada penentuan jumlah lampu gedung, dapat dihitung dengan rumus :
Dimana :
E
= Intensitas cahaya (lux)
A
= Luas area yang akan dipasang peneranagan (m2) = Fluks (lm)
= efisiensi d
= Faktor depresiasi
23
Jumlah lampu (N) :
2.2.8. Penentuan Tata Letak Titik Cahaya/Lampu Untuk menentukan jarak anata titik lampu dapat dihitung dengan persamaan sebgaia berikut : e / h > 0,70 ......................................................................... (2.13) sedangkan untuk jarak lampu ke dinding dapat ditentukan dengan persamaan : r = ½ e ......................................................................... (2.14) Dimana :
2.3.
e
= Jarak lampu ke lampu
h
= Tinggi bidang kerja
r
= Jarak lampu ke dinding
Distribusi Daya Distribusi daya merupakan salah satu faktor yang penting dalam perencanaan
instalasi penerangan suatu ruangan. Distribusi daya ini akan mempermudah penentuan group-group daya dari instalasi suatu gedung. Besarnya masing-masing beban tiap group dapat dengan mudah dikontrol sehingga masing-masing group mempunyai kebutuhan daya yang hampir sama. Dan tidak terjadi penumpukan beban
24
pada suatu group atau kelompok. Besarnya pengaman masing-masing group yang digunakan tidak mempunyai perbedaan nilai yang terlalu jauh.
2.3.1. Penghantar Fungsi penghantar adalah untuk menyalurkan energi listrik dari suatu titik ke titik lain. Penghantar yang digunakan dalam instalasi listrik adalah kawat yang dilengkapi isolasi. Penghantar yang biasa digunakan adalah Aluminium dan Tembaga. Penghantar yang telah diberi isolasi biasa disebut kabel. Konstruksi kabel yang paling sederhana biasanya terdiri dari penghantar, isolasi masing-masing penghantar dan pelindung. Jenis-jenis penghantar yang banyak digunakan dalam instalasi litrik adalah sebagai berikut : 1.
Untuk instalasi didalam pipa instalasi rentang dengan menggunakan isolasi kabel NYA.
2.
Untuk instalasi diluar tembok atau didalam tembok tanpa pipa didalam ruangan menggunakan penghantar NYM dan diluar ruangan menggunakan penghantar NYY.
3.
Untuk ditanam di tanah atau parit menggunakan NYY jika beban mekanis kecil, sedangkan untuk beban mekanis yang berat menggunakan penghantar NYFGby. Menurut PUIL 2000 tahanan untuk kawat berisolasi yang berlaku di Indonesia adalah sebagai berikut :
25
a. Penghantar N
: terbuat dari Tembaga
NA
: terbuat dari Aluminium
b. Isolasi Y
: isolasi dari PVC (Poly Vinil Chlorit)
2Y
: isolasi dari XLPE (Cross Linkage Polyethilene)
c. Selubung Dalam G
: selubung dari karet
2G
: selubung dari butil
K
: selubung dari Timah hitam
KL
: selubung dari Aluminium dengan permukaan kecil
KWK
: selubung dari pita Tembaga
2X
: selubung dari XLPE
Y
: isolasi dari PVC (Poly Vinil Chlorit)
2Y
: isolasi dari XLPE (Cross Linkage Polyethilene)
d. Perisai B
: perisai dari pita baja
F
: perisai dari baja pipih
L
: perisai dari jaringan kawat baja
e. Spiral D
: spiral anti tekan
26
Gb
: spiral dari pita baja
f. Selubung luar A
: selubung dari pita yute
MK
: selubung dari timah hitam
Y
: selubung dari PVC
Sedangkan untuk penentuan diameter penghantar selain dengan melihat kabel dari PUIL, arus dan tegangan dapat juga ditentukan dengan memperhatikan rugi tegangan jangan sampai melebihi batas yang telah ditentukan yaitu 2 % untuk 5 % untuk perlatan lain.
1. Untuk arus searah Q = 2.L.I.ρ Vr
............................................................ (2.15)
2. Untuk arus bolak-balik 1 fasa Q = 2.L.I.ρ cosφ VrL-N
............................................................ (2.16)
3. Untuk arus bolak-balik 3 fasa Q = L.I.ρ. √3 cos φ VrL-L
............................................................ (2.17)
Dimana : Q
= Penampang kawat minimum (mm2)
27
L
= Panjang penghantar dari sumber tenaga ke beban (m)
ρ
= Tahanan jenis penghantar (Ohm mm2 per meter)
I
= Arus yang mengalir pada penghantar yang diperkenankan (Amper)
Cos φ = Faktor daya rangkaian Vr
= Rugi tegangan pada kawat yang diperkenankan (Volt)
VrL-N = Rugi tegangan 1 (satu) fasa (Volt) VrL-L = Rugi tegangan 3 (tiga) fasa (Volt)
2.3.2. Pengaman Arus yang mengalir dalam penghantar menimbulkan panas, supaya suhu penghantarnya tidak menjadi terlalu tinggi arusnya harus dibatasi. Untuk mengamankan hantaran digunakan pengaman lebur dan saklar arus maksimum, guna dari alat pengaman antara lain :
Mengamankan hantaran, aparatur dan motor listrik terhadap beban
Pengamanan terhadap hubung singkat
Besarnya pengaman dapat ditentukan dengan mengetahui besar arus nominal yang mengalir pada instalasi. Ini disesuaikan dengan nilai pengaman yang tersedia. Nilai pengaman tidak boleh lebih kecil dari arus yang mengalir. Nilai suatu pengaman harus lebih dari nilai arus atau setidaknya sama, tetapi jangan terlalu besar. Untuk menghitung daya dalam watt digunakan rumus : S=VxI
............................................................ (2.18)
28
P = V x I x Cos θ ............................................................ (2.19) Dimana : S
= Daya semu (VA)
P
= Daya pada beban (Watt)
V
= Tegangan sumber
I
= Arus (Amper)
Cos θ = Faktor daya Sedangkan besarnya rating pengaman dapat dilihat pada table sesuai dengan besarny arus yang didapat dari perhitungan. a. MCB (Miniatur Circuit Breaker) MCB adalah suatu alat pengaman pemutus rangkaian kelistrikan yang dapat bekerja secara otomatis. MCB berfungsi sebagai pengaman terhadap arus beban lebih, arus hubung singkat atau pengaman kedua-duanya dan sebagai saklar berkemampuan untuk mengatasi beban saklar. MCB adalah suatu jenis CB (Circuit Breaker) yang dilengkapi dengan 2 (dua) pengaman thermis (bimetal) sebagai pengaman beban lebih dan juga dilengkapi pengaman magnetis untuk arus lebih atau arus hubung singkat. Terhadap karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan pemakaiannya. Berdasarkan penggunaan dan daerah kerjanya MCB dapat digolongkan menjadi 5 jenis yaitu : a. Type Z (rating dan breaking capacity kecil) b. Type K (rating dan breaking capacity kecil) c. Type L (rating besar) untuk pengaman motor
29
d. Type G (rating besar) untuk pengaman kabel atau jaringan e. Type H (rating besar) untuk pengaman instalasi penerangan bangunan Karakteristik arus waktu untuk jenis MCB hampir sama dengan pengaman lebur digunakan secara bersamaan. Perlu diketahui juga kapasitas pengaman lebur. Sesuai dengan pengaturan yang berlaku bahwa setiap beban lebih dari 100 A harus dilengkapi dengan pengaman lebur dan mikro. Bimetal yang terdapat pada pengaman arus lebih biasanya alat ini bekerja pada temperatur ruang naik maka untuk mengatasinya adalah menurunkan beban. Untuk mencari rating MCB maka harus diketahui besarnya arus beban dengan rumus : a. Untuk beban 1 (satu) fasa IL = P VL-N cos φ
............................................................ (2.20)
b. Untuk beban 3 (tiga) fasa IL = P ............................................................ (2.21) √3VL-L cos φ
b. Fuse (Pengaman Lebur) Fuse disebut juga dengan pengaman alir. Fungsi pengaman ini adalah untuk mengamankan pengantar, beban lebih atau hubung singkat. Pengaman Fuse terdiri dari : 1. Rumah Sekering 2. Tudung Sekering
30
3. Pengepas Patron 4. Petron Lebur Sekering terdiri dari bahan-bahan : Kawat lebur terbuat dari perak dicampur dengan tanah dan tembaga seng. Isolasi terbuat dari porselen dan keramik Pasir berguna untuk meredam bunga api saat hubung singkat dan juga untuk mencegah terjadinya ledakan. Alasan digunakan bahan-bahan diatas adalah : Karena sifat bahan tersebut tidak mengkorosi Mempunyai sifat daya hantar yang tinggi Pada sekering biasanya sudah terdapat arus kerja yang nilainya sudah ditentukan oleh pabrik, besar arus yang dijamin oleh pabrik untuk tidak menyebabkan kerusakan sekering yang bekerja secara terus menerus pada kondisi normal sampai terjadi peleburan pada elemennya. Pada sekering terdapat kelas kerja. Dimana fungsi kelas kerja sebagai bagian dari karakteristik waktu terhadap arus dimana sekering dapat melebur. 2.3.3. Panel Distribusi Panel distribusi adalah suatu tempat pengontrolan peralatan listrik. Pada bagian dalam panel, dapat dilihat alat pengaman seperti MCB dan fuse serta alat-alat contoh listrik lainnya. Dalam merencanakan suatu panel harus diperhatikan syarat-syarat panel :
Harus dipasang dan disusun sedemikian rupa sehingga terlihat rapi
31
Mudah dalam pemeliharaan dan pemeriksaan
Jika memerlukan pelayanan MCB, penekanan tombol harus bisa dilakukan dengan mudah tanpa menggunakan alat bantu.
Penyambungan saluran masuk dan keluar harus menggunakan terminal seperti penghubung komponen-komponen lainnya dan dapat dilakukan dengan mudah.
Jika saluran control, harus ditempatkan terpisah dari terminal daya atau tenaga.
Adapun peralatan yang diperlukan untuk membuat suatu panel kontrol adalah sebagai berikut :
Triplex / pelat baja, kerangka dan engsel Sebagai tempat pengontrolan yang berfungsi untuk meletakan dan melindungi alat-alat kontrol listrik sehingga terkesan rapi dan terjamin kehandalan dan kemananannya.
Cable duct Sebagai tempat meletakan dan penyimpanan kabel yang terdapat didalam panel kontrol juga berguna untuk merapikan jalur kabel yang berada didalam panel.
Line up terminal Sebagai tempat penyambungan kabel-kabel yang ada dari panel ke beban atau sebaliknya. Pada terminal diberi nomor yang gunanya untuk mempermudah dalam pengecekan dan perbaikan.
Busbar Digunakan sebagai terminal untuk menggabungkan hantaran netral dan pentanahan. Selain itu digunakan untuk mendistribusikan daya ke beban.
32
Penutup kontrol Sebagai pengaman peralatan panel dan untuk menghindari tegangan sentuh.
Peralatan penahan Merupakan suatu perlengkapan atau alat bantu dalam meletakkan peralatan. Penahanan ini dapat berupa profil G dan C. Profil G untuk menahan relay, sedangkan profil C sebagai penahan terminal.
2.3.4. Penentuan Kelompok Beban Pembagian kelompok harus memenuhi dua macam persyaratan yaitu : Jumlah daya masing-masing kelompok dan masing-masing fasa harus seimbang. Berdasarkan peraturan setiap kelompok tidak boleh melebihi dari 10 titik hubung pada pemasangan baru dan 12 titik hubung pada pemasangan lama.
A. Menghitung Jumlah Daya Setiap beban pada masing-masing kelompok harus dijumlahkan dayanya dengan satuan yang sama yaitu VA. Dalam instalasi penerangan listrik ada dua jenis beban yaitu : 1. Beban Resistif Beban resistif dapat dimisalkan dengan lampu pijar dan stop kontak. Karena beban resistif mempunyai nilai cos θ sama dengan satu daya maka semuanya dapat ditentukan sebagai berikut :
33
S =
P cos θ
............................................................ (2.22)
karena besar nilai cos θ sama dengan satu maka dapat disederhanakan menjadi : S = P 2. Beban Induktif Beban induktif merupakan beban yang menggunakan kumparan. Beban induktif dapat dimisalkan dengan penggunaannya pada motor listrik, kipas angin, tabung lampu. Pada beban induktif terdapat kumparan maka cos θ mempunyai nilai dibawah satu sehingga daya semunya lebih besar dari daya nyata dan daya semunya lebih besar dari daya nyata.
B. Ukuran Sekering Kelompok Untuk menentukan ukuran sekering harus dilakukan dengan menghitung arus listrik pada setiap kelompok dengan menggunakan rumus : Ib =
P V
............................................................ (2.23)
Setelah didapatkan hasil dari besaran arus beban dengan menggunakan rumus diatas, maka besar penggunaan pengaman (sekering) dapat ditentukan dengan rumus : Is > Ib
............................................................ (2.24)
Dimana : Ib
= Arus beban (A)
Is
= Arus pengaman (A)
V
= Tegangan (Volt)
34
C. Ukuran Saklar Untuk menentukan besarnya ukuran saklar yang digunakan terdiri atas dua bagian yaitu : 1. Saklar Kelompok Dimana besarnya ukuran saklar ini dianjurkan satu tingkat diatas ukuran pengaman 2. Saklar Utama Ukuran saklar utama dianjurkan minimum satu tingkat diatas arus keseluruhan (It). 2.4.
Klasifikasi Beban Listrik Beban – beban listrik dapat diklasifikasikan berdasarkan kontinuitas
pelayanan daya listrik yang dibutuhkan oleh beban – beban tersebut adalah sebagai berikut : a. Beban Normal Beban normal yaitu beban yang hanya mendapat suplai daya listrik dari sumber daya listrik utama saja (PLN). Pada keadaan suplai daya lsitrik terputus, maka beban tidak mendapat suplai daya listrik, beban mendapat suplai daya listrik kembali apa bila suplai daya listrik (PLN) normal kembali. Beban normal biasanya berupa penerangan ditempat-tempat yang tidak harus selalu mendapat sumber cahaya contohnya gudang, kamar mandi, loronglorong rumah sakit dll.
35
b. Beban Darurat Definisi beban darurat adalah sebagai beban yang selalu mendapat pelayanan daya listrik dengan toleransi waktu pemutusan selama 10 detik. Pada keadaan suplai daya listrik PLN terputus, maka beban-beban ini disuplai oleh sumber daya lsitrik cadangan. Beban darurat bisa berupa peralatan kontrol dan mesinmesin. c. Beban Kritis Beban kritis adalah sebagai beban yang tidak boleh terputus daya listriknya atau beban yang boleh terputus suplai daya listriknya dalam waktu milidetik. Apabila suplai daya listrik dari PLN terputus, maka cadangan berupa batere atau UPS (Uninterruptible Power Supply). Beban kritis biasanya berupa peralatan-peralatan tidak boleh terputus suplai daya listriknya, contohnya peralatan pemproses data (komputer).
2.5.
Sistem Pelayanan Daya Listrik Utama Beban – beban yang mendapat suplai daya listrik dari PLN dapat
diklasifikasikan atas : a. Beban Komersial Beban komersial merupakan beban jasa pelayanan. Beban – beban komersial ini antara lain perkantoran, bank, hotel, apartemen, rumah sakit, bioskop dan tempat – tempat lain yang memberikan suatu jasa pelayanan. Beban komersial ini terdiri dari alat yang menggunakan listrik seperti lampu penerangan, air
36
condition, pompa air, lift dsb. Bila ditinjau dari sistem tegangan pelayanan yang disuplai dari PLN maka beban komersial diambil dari tegangan menengah bila kebutuhan daya lsitrik cukup besar, maka menggunakan transformator ini mempunyai tegangan 3 phasa 380 volt dan 1 phasa 220 volt. b. Beban Industri Beban industri merupakan beban – beban lsitrik yang terdapat pada suatu industri atau pabrik. Beban tersebut berupa motor – motor listrik, peralatan kontrol, lampu penerangan dsb. c. Beban Perumahan Beban perumahan ialah beban – beban listrik yang terdapat pada suatu rumah tangga seperti lampu penerangan, radio, televisi, lemari es dll. d. Beban Lain – Lain Beban lain meliputi lampu jalan, sekolah, masjid, gereja, terminal bus dll.
2.6.
Sistem Pelayanan Daya Listrik Cadangan Sistem pelayanan daya listrik cadangan adalah sistem pelayanan daya listrik
(P) dengan menggunakan sumber daya listrik cadangan untuk menyuplai daya listrik ke beban apabila suplai daya listrik utama (PLN) terputus. Dalam penentuan suatu sistem daya listrik cadangan atau suatu sistem kelistrikan ada beberapa hal yang harus diperhatikan diantaranya adalah :
37
a. Keandalan Keandalan adalah kemampuan pengendalian sistem terhadap kondisikondisi darurat yang mungkin terjadi. b. Keselamatan Keselamatan adalah keamanan sistem tersebut terhadap manusia dan peralatan yang dipakai. c. Fleksibilitaas Fleksibilitas merupakan hal yang berkaitan dengan beberapa kemungkinan penyusunan peralatan yang akan dipakai d. Rencana Perluasan Rencana
perluasan
merupakan
masalah
yang
berkaitan
dengan
penambahan kapasitas beban terpasang dan beban puncak pada waktu mendatang. e. Perawatan Perawatan adalah masalah yang berkaitan dengan kemungkinan terjadinya kerusakan pada sistem atau peralatan. 2.6.1. Uninterruptible Power Supply (UPS) Uninterruptible Power Supplay (UPS) adalah suatu sumber daya listrik cadangan yang tidak terputus. Bila aliran listrik dari sumber daya listrik utama terputus, maka dalam waktu (orde) mili detik UPS ini akan menyuplai daya listrik menggantikan sumber daya listrik utama.
38
Peralatan UPS terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu konverter, batere dan inverter. Konverter adalah komponen yang merubah arus listrik bolak-balik menjadi arus searah. Batere adalah komponen yang menyimpan energi listrik dalam bentuk DC (arus searah). Inverter adalah komponen yang merubah arus searah menjadi arus bolak-balik. Selain konverter dan inverter terdapat pula saklar statis dan saklar hubung batere yang komponen utamanya ke inverter pada waktu sumber daya listrik utama terputus atau tidak untuk menghubungkan konverter ke batere untuk maksud pengisian (charging). Saklar statis berfungsi menghubungkan output inverter ke beban kritis. Blok diagram sistem UPS dapat dilihat dari gambar 2.8.
B NBF
Reserve Input
SHB
N2 Tr
Rf
N1
S
DA
AC Main Input
Fa
DC
AC
Fb
Gambar 2.8. Diagram blok sistem UPS
Keterangan : N1
= Penyearah
N2
= Inverter
TrRf
= Trafo Penyearah
39
S
Load Output
S H B = Trafo Keluaran Inverter Fa
= Filter arus searah
Fb
= Filter arus bolak-balik
SS
= Saklar Statis
NBF
= Circuit Breaker Batere
B
= Batere
2.6.2. Generator Diesel Generator diesel sebagai sumber daya listrik cadangan yang banyak digunakan pada gedung-gedung seperti bioskop, hotel, mal, pertokoan, rumah sakit, perkantoran, gedung pemerintahan dan lain-lain. Generator diesel seolah dikenal sebagai satu alat yang berfungsi mengubah bahan bakar diesel menjadi listrik. Padahal tidak demikian, generator diesel adalah dua alat terpisah yang bekerjasama untuk menghasilkan gerakan pada generator. Selanjutnya generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik melalui elektromagnet. Dua komponen tersebut, mesin diesel dan generator elektromagnet, dihubungkan dengan poros yang memudahkan transfer energi. Generator diesel yang digunakan sebagai sumber daya listrik cadangan pada gedung-gedung yang penting biasanya kapasitas daya 20 – 1500 kVA. Generator diesel dapat ditempatkan pada ruang tertutup atau dapat pula dibuat suatu landasan yang diberi roda sehingga penempatannya dapat dipindah-pindah sesuai dengan kebutuhan kita.
40
