5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Instalasi Instalasi listrik adalah suatu bagian penting yang terdapat dalam sebuah bangunan gedung, yang berfungsi sebagai penunjang kenyamanan penghuninya. Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen. Sedangkan Sistem Instalasi adalah cara pemasangan penyalur tenaga listrik, dimana pemasangannya harus sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan di dalam Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000). Maksud dan tujuan Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini ialah : -
Agar pengusahaan instalasi listrik terselenggara dengan baik.
-
Keamanan instalasi listrik beserta perlengkapannya.
-
Perlindungan terhadap lingkungan.
-
Melindungi manusia terhadap bahaya sentuhan dan kejutan arus listrik
-
Menjaga gedung serta isinya dari bahaya kebakaran akibat gangguan listrik
-
Menjaga tenaga listrik yang aman dan efisien.
2.2 Beban Listrik Beban listrik dalam bahasa Inggris disebut sebagai Electrical Load, atau dalam teks berbahasa Inggris langsung disebut sebagai Load saja, dengan konteks langsung mengacu pada beban listrik. Definisi Beban Listrik adalah: 1. Suatu peralatan yang terkoneksi dengan sistem daya sehingga mengkonsumsi energi listrik.
6
2. Total daya aktif dan/atau reaktif yang dikonsumsi oleh suatu peralatan yang terkoneksi ke sistem daya. 3. Daya keluaran suatu sistem pembangkitan (power plant). 4. Bagian dari suatu sistem daya yang secara eksplisit tidak direpresentasikan model sistem, namun berlaku sebagai single power-consuming device.
2.2.1 Jenis Beban Listrik Jenis beban listrik tergantung jenis dan kefungsian bangunan seperti perkantoran, perhotelan, apartemen, rumah sakit, mall/departemen store, industri/pabrik dan lain – lain. Jenisnya dikategorikan sebagai berikut : -
Penerangan
-
Stop kontak
-
Mesin transportasi dalam bangunan seperti elevator, escalator, lift maupun travellator.
-
Pompa-pompa distribusi air bersih dan sistem pengolahan
-
Pompa-pompa pemadam kebakaran
-
Mesin-mesin Chiller AC, FCU, VRF dan peralatan ventilasi mekanis.
-
Pompa mesin-mesin proses
-
Pemanas listrik
-
Peralatan lain seperti :
Kitchen equipment untuk suatu dapur yang besar
Laundry equipment
Crane
Peralatan komunikasi dan kontrol
Dan lain-lain
7
2.2.2 Total Beban Listrik Perhitungan total beban listrik diperlukan untuk menentukan besar-besaran komponen distribusi listrik, transformator, penyulang maupun besaran peralatan listrik terkait. Hal - hal yang berkaitan dengan total beban listrik antara lain : 1. Setiap jenis beban listrik mempunyai ciri operasi yang berbeda satu terhadap lainnya. Perbedaan terdapat pada fluktuasi beroperasi (waktu beroperasi dan lama beroperasi), besaran / kapasitas saat beroperasi dan lain-lain. Sebagai contoh : -
Lampu penerangan perkantoran ; menyala hampir penuh disaat jam kantor, sedangkan diruangan yang lain sesuai kebutuhan.
-
Mesin-mesin AC ; beban meningkat dari kecil ke besar mengikuti kenaikan suhu luar, jumlah orang dan peralatan kerja yang mengeluarkan panas, beban ini akan mencapai puncak sekitar pukul 14.00 – 15.00.
-
Peralatan pompa air :
Perkantoran; beban merata walaupun tidak hidup penuh sepanjang jam kantor, waktu pemakaian ± 8 jam.
Perhotelan (Business Hotel); beban mencapai puncak pada saat mandi pagi dan setelah jam kantor, selain waktu tersebut beban merata walaupun tidak sepanjang hari. Secara rata-rata waktu pemakaian ± 12 jam.
-
Peralatan pompa kebakaran ; beroperasi hanya pada saat percobaan/latihan dan terjadi kebakaran.
-
Peralatan pompa STP ; beroperasi secara merata untuk perkantoran dan hotel.
-
Peralatan transportasi dalam gedung ; beroperasi penuh pada saat jam kantor dan akan mencapai puncak (dengan suatu faktor kerja/demand factor tertentu
8
sesuai jumlah elevator) pada saat jam masuk/pulang kerja serta pada saat istirahat siang. -
Dan lain-lain.
2. Demand, adalah istilah asing yang digunakan untuk menunjukan besaran beban listrik atau kebutuhan beban listrik. Definisi Demand adalah jumlah besaran (rating) daya listrik setiap peralatan yang menghasilkan jumlah total beban terpasang atau Total Connected Load. Operasional setiap jenis peralatan/jenis beban tidak berada pada kondisi penuh/puncak pada saat bersamaan, sehingga hasil sesaat dari penjumlahan demand load selalu lebih kecil dari besarnya Connected Load. Kombinasi-kombinasi dan rasio-rasio beban/pembebanan dapat diuraikan sebagai berikut : a. Demand; Beban listrik pada terminal penerimaan, rata-rata untuk suatu periode/interval waktu tertentu (15 menit, 30 menit, 1 jam), dinyatakan dalam Kilo Watt, Kilo Volt Ampere, Ampere. b. Peak Load; Maksimum beban yang diserap atau diproduksi oleh satu unit atau group unit dalam suatu kurun waktu, berupa beban sesaat maksimum atau maksimum beban rata-rata untuk waktu tertentu. c. Demand Factor; Rasio dari Maximum Demand suatu sistem terhadap Total Connected Load dari sistem tersebut. d. Diversity Factor; Rasio jumlah dari beberapa Individual Maximum Demand dari bermacam-macam sub divisi sistem terhadap Maximum Demand keseluruhan sistem.
9
e. Load Factor; Rasio dari beban rata-rata dalam suatu kurun waktu tertentu terhadap peak load yang dicapai pada periode waktu tersebut. f. Coincedent Demand; Setiap demand yang timbul serentak dengan demand yang lainnya, disebut juga jumlah dari setiap set Coincedent Demand. g. Coincident Factor; Rasio dari jumlah (total) maximum demand kelompok beban terhadap jumlah individual power demand yang dilayani dari satu titik pelayanan yang sama. Coincedent Factor adalah kebalikan dari Diversity Factor. Beberapa contoh penggunaan istilah-istilah diatas antara lain : -
Jumlah dari beban-beban Connected Load dari suatu penyulang dikalikan dengan demand factor dari beban ini diperoleh maximum demand yang harus dilayani oleh penyulang ini.
-
Jumlah beberapa Individual Maximum Demand dari sirkit yang dilayani sebuah transformator atau panel board dibagi Diversity Factor dari sirkit yang bersangkutan, akan menghasilkan Maximum Demand dari load center transformator yang bersangkutan.
-
Jumlah dari beberapa Individual Maximum Demand pada sirkit-sirkit dari sebuah transformator, dibagi oleh Diversity Factor sirkit tersebut, akan menghasilkan Maximum Demand pada transformator itu.
-
Jumlah maximum demand pada seluruh transformator distribusi, dibagi oleh Diversity Factor dari beban-beban transformator, akan menghasilkan pada penyulang primer. Pada tabel lampiran 1, untuk jenis bangunan perkantoran dan hotel terkait jenis beban tertentu yang beroperasi dalam bangunan, dapat ditemukan besaranbesaran : Demand Factor, waktu beroperasi variasi beban prosentase terhadap
10
maximum demand, range waktu saat beban puncak/Peak Load dan Diversity Factor. Jika besaran diatas diketahui dapat dihitung beberapa hal antara lain : a. Besarnya Individual Maximum Demand panel atau penyulang yang melayani beban tersebut, digunakan untuk menentukan kapasitas daya pada panel board dan penyulang tersebut. b. Besarnya Maximum Demand dari panel/Load Center atau transformator yang melayani kumpulan beban listrik, digunakan untuk menentukan besarnya sambungan sumber daya listrik PLN, jika hanya menggunakan 1 (satu) transformator atau alternatif sumber daya listrik lain. c. Apabila sistem dilayani oleh beberapa transformator, maka dapat ditentukan Maximum Demand secara menyeluruh dengan menggunakan Diversity Factor tertentu, selanjutnya dapat ditentukan besar sambungan sumber daya listriknya. d. Kurva beban harian, digunakan untuk melakukan perhitungan perkiraan biaya pemakaian energi listrik dan studi banding alternatif sumber daya listrik/pembangkit.
2.2.3 Klasifikasi Pelayanan Beban Listrik Prioritas pelayanan sumber daya listrik untuk masing-masing beban listrik memiliki perbedaan sesuai kefungsian dan dapat dikategorikan sebagai berikut : 1.
Prioritas Tinggi (High Priority) ; Beban listrik yang tidak boleh mengalami pemutusan sumber daya listrik. Selain dilayani oleh sumber daya listrik normal (PLN atau Diesel Genset), juga dilengkapi dengan Uninteruptable Power Supply/UPS dan Battery.
11
2.
Prioritas; Beban listrik yang jika mengalami pemutusan sumber daya listrik hanya waktu yang tidak terlalu lama. Selain dilayani oleh sumber daya listrik normal (PLN), juga dilengkapi dengan standby power supply (Diesel Genset).
3.
Non-Prioritas ; Beban listrik yang masih diperbolehkan mengalami pemutusan sumber daya listrik dalam waktu yang relatif lebih lama (hanya dilayani dari sumber daya listrik PLN atau sumber daya alternatif, jika tidak ada PLN). Tabel lampiran 2, merupakan prosentase prioritas pelayanan sumber listrik serta
pertimbangan dilakukan klasifikasi beban listrik dengan contoh gedung kantor dan hotel. Prioritas dan prosentase pelayanan sumber daya listrik yang disebut pada tabel ini, digunakan untuk menentukan besarnya Connected Load dan Demand Load dari sumber daya listrik normal (PLN) dan sumber daya listrik cadangan (stand-by) maupun Luas Penampang Penghantar Fasa Instalasi Minimum Penghantar SP (mm2) Uninterupted Power Supply (UPS), sebagai suatu minimum kebutuhan seperti terlihat pada tabel lampiran 3 (Estimasi Perhitungan Beban Listrik/Skedul Beban Listrik.
2.3 Komponen Instalasi Listrik Komponen instalasi listrik merupakan perlengkapan yang paling pokok dalam suatu rangkaian instalasi listrik. Komponen instalasi listrik harus mengikuti dan memenuhi persyaratan sebagai berikut : -
Keandalan, menjamin kelangsungan kerja instalasi listrik pada kondisi normal.
-
Keamanan, komponen instalasi yang dipasang dapat menjamin keamanan sistem instalasi listrik.
-
Kontinuitas, komponen dapat bekerja secara terus menerus pada kondisi normal.
12
2.3.1 Penghantar / kabel 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 ataupun tembaga pejal. Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA (kemampuan hantar arus), karena parameter hantaran listrik ditentukan dalam satuan Ampere. Kemampuan hantar arus ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam kabel listrik.
2.3.1.1 Dasar Perancangan Kabel Instalasi Listrik 1. Kuat Arus Listrik Kuat arus listrik merupakan objek yang menjadi pokok dalam penentuan kabel instalasi listrik. Untuk menghitung kuat arus listrik yang melewati kabel, harus dibedakan antara instalasi fasa satu dan fasa tiga. a. Instalasi fasa satu Rumus yang digunakan untuk menghitung kuat arus listrik untuk instalasi fasa satu adalah :
I
P VxCos
……………………………………………...……….. 2.1
Dimana : I
= Kuat arus listrik maksimum yang boleh dilewatkan (Ampere)
P
= Daya beban terpasang (W)
V
= Tegangan terpasang (Volt)
Cos φ = Faktor daya
13
b. Instalasi fasa tiga Rumus yang digunakan untuk menghitung kuat arus listrik untuk instalasi fasa tiga adalah : I
P 3xVxCos
……………………………………...…………….. 2.2
Dimana : I
= Kuat arus listrik maksimum yang boleh dilewatkan (Ampere)
P
= Daya beban terpasang (W)
V
= Tegangan terpasang (Volt)
Cos φ = Faktor daya
2. Luas Penampang Kabel Instalasi Untuk menentukan kabel instalasi listrik adalah dengan menghitung luas penampang kabel instalasi listrik. a. Instalasi fasa satu Rumus yang digunakan untuk menghitung luas penampang kabel pada instalasi listrik fasa satu adalah :
A
2 xLxIxCos …………………………………..…….………. 2.3 xu
Dimana : A
= Luas penampang minimum kabel (mm)
L
= Panjang kabel (Meter)
I
= Kuat arus yang melewati kabel (A)
γ
= Hantaran jenis tembaga (ohm meter)
u
= Rugi – rugi tegangan (volt)
Cos φ
= Faktor daya
14
b. Instalasi fasa tiga Rumus yang digunakan untuk menghitung luas penampang kabel pada instalasi listrik fasa tiga adalah :
A
3x LxIxCos ………………..………….……………………. 2.4 xu
Dimana : A
= Luas penampang minimum kabel (mm)
L
= Panjang kabel (Meter)
I
= Kuat arus yang melewati kabel (A)
γ
= Hantaran jenis tembaga (ohm meter)
u
= Rugi – rugi tegangan (volt)
Cos φ
= Faktor daya
2.3.1.2 Prosedur Perancangan Kabel Instalasi Listrik 1. Menaksir Pembebanan Merancang jaringan listrik suatu gedung terlebih dahulu harus dilakukan penaksiran atas beban total seluruh gedung. Kelompok pembebanan listrik dalam suatu bangunan umum adalah sebagai berikut : a. Pencahayaan listrik b. Stop kontak untuk peralatan rumah tangga maupun motor – motor kecil. c. Ventilasi gedung dan Air Conditioning (AC) d. Plumbing / sanitair (pompa air dan lain – lain) e. Transportasi vertical (lift) f. Peralatan khusus (laboratorium, komputer) g. Sistem keamanan (pemadam kebakaran, dll)
15
2. Menghitung Daya Listrik Beban – beban yang ada dalam suatu bangunan ditentukan, untuk menghitung daya listrik sebagai berikut : -
Daya pada masing – masing beban
-
Daya setiap ruangan
-
Daya total keseluruhan beban
3. Menghitung Kuat Arus Listrik Menghitung kuat arus listrik untuk masing – masing titik beban dengan menggunakan persamaan (2.1) dan (2.2).
4. Menentukan Jenis kabel Instalasi Listrik Perhitungan kuat arus listrik digunakan untuk menentukan jenis kabel yang paling sesuai. Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut : a. Jenis kabel Berdasarkan penggunaannya, kabel dibedakan menjadi beberapa jenis antara lain; 1. Kabel instalasi Digunakan untuk instalasi dalam gedung untuk beban – beban yang bertegangan rendah, seperti : lampu, peralatan elektronik, dan lain – lain. 2. Kabel kontrol Digunakan untuk instalasi dalam gedung, switching station, industrial plant, dimana resiko kecelakaan mekanisnya kecil.
3. Power cable
16
Digunakan untuk instalasi dalam gedung maupun dalam tanah. Berdasarkan tegangan maksimum yang dapat ditahan, kabel dibagi menjadi 4 jenis antara lain : - Low Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 0,6 – 1 kV). - Medium Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 3,6 – 6 kV). - High Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 6 – 10 kV). - Extra High Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan sampai 170 kV). Sedangkan berdasarkan jenis isolasi dan bahan penghantarnya, kabel terdiri dari beberapa macam antara lain : 1. Kabel NYA Kabel jenis ini direkomendasikan untuk digunakan pada instalasi tetap dalam pipa kabel atau terbuka pada kondisi kering. Pemakaian tegangan mencapai 450 V/750 V dan ukuran yang tersedia 1,5 mm2 - 400 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan dan isolasi dengan PVC terekstrusi.
Gambar 2.1. Kabel NYA
2. Kabel NYM KabelNYM adalah kabel standar dengan inti penghantar tembaga yang ianilkan,
mempunyai
isolasi
PVC
dan
berselubung
PVC.
Kabel
ini
direkomendasikan untuk instalasi tetap di dalam pipa penghantar yang diplester atau kawat yang memanjang dilokasi kering. Pemakaian tegangan 300 V/500 V dan ukuran yang tersedia 1,5 mm2 - 35 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah
17
konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan, isolasi dengan PVC terekstrusi dan pelindung luar dengan PVC terekstrusi.
Gambar 2.2. Kabel NYM
3. Kabel NYY Kabel ini direkomendasikan untuk instalasi dalam dan luar ruangan atau diletakkan ditanah dimana tidak ada kemungkinan kerusakan mekanik yang menjalar. Pemakaian tegangan mencapai 600V/1000V. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan, isolasi dengan PVC terekstrusi dan pelindung luar dengan PVC terekstrusi. Ukuran yang tersedia antara lain : - 1 inti : 1,5 mm2 - 500 mm2 - 2 inti : 1,5 mm2 - 150 mm2 - 3 inti : 1,5 mm2 - 400 mm2 - 4 inti : 1,5 mm2 - 400 mm2 - 5 inti : 1,5 mm2 - 50 mm2
Gambar 2.3. Kabel NYY
4. Kabel NYFGbY
18
Kabel NYFGbY adalah jenis kabel dengan inti tembaga yang menggunakan isolasi PVC, dengan pelindung bagian dalam PVC yang dilengkapi kawat baja datar dan pita dengan pelindung terluar PVC. Spesifikasi ukuran tegangan tegangan berkisar antara 600/1000 V. Kabel ini direkomendasikan untuk instalasi yang langsung ditanam dalam dan luar ruang. Pemakaian tegangan mencapai 600 V/1000 V. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang dianil-kan, isolasi dengan PVC terekstrusi, pelindung dalam dengan PVC terekstrusi, armour dengan kawat baja datar dan pita, pelindung luar dengan PVC terekstrusi. Ukuran yang tersedia antara lain : - 2 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2 - 3 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2 - 4 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2 - 5 inti : 1,5 mm2 - 50 mm2
Gambar 2.4. Kabel NYFGbY
5. Kabel NYAF Kabel NYAF adalah jenis kabel yang mempunyai inti atau penghantar temabaga serabut dengan selubung PVC. Digunakan untuk instalasi permanen dalam pipa penghantar yang diplester. Kabel jenis ini fleksibel dan dirancang untuk instalasi permanen dalam pipa penghantar yang diplester atau kawat yang memanjang di lokasi kering, karena
19
sifatnya yang fleksibel kabel ini sangat cocok untuk tempat yang mempunyai belokan yang tajam. Pemakaian tegangan mencapai 450 V/750 V dan ukuran yang tersedia 1,5 mm2 - 240 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dari tembaga yang flexible dan isolasi dari PVC terekstrusi.
Gambar 2.5. Kabel NYAF
6. Kabel NYMHY Kabel jenis fleksibel yang digunakan untuk koneksi dalam ruang atau penggunaan yang mudah dibawa. Pemakaian tegangan mencapai 350 V / 500 V dan ukuran yang tersedia 0,75 mm2 – 2,5 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dari tembaga yang flexible dan isolasi dari PVC terekstrusi.
Gambar 2.6. Kabel NYMHY
7. Kabel NYYHY Kabel yang digunakan untuk penghubung yang flexible dan kabel kontrol untuk tegangan mekanik yang berat dengan momen bebas tanpa tegangan tarik dalam keadaan kering dan basah seperti pengkabelan untuk pengukuran dan controling dalam mesin-mesin instalasi, jaringan instalasi pabrik, sabuk pemindah, AC dan pabrik pengelasan. Pemakaian tegangan 450 V/750 V. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dari tembaga yang di-anil-kan, isolasi
20
dari PVC terekstrusi dan pelindung luar dari PVC terekstrusi. Ukuran yang tersedia antara lain : - 2 s/d 16 inti : 0,75 mm2 - 35 mm2 - 19 s/d 61 inti : 0,75 mm2 - 61 mm2
Gambar 2.7. Kabel NYYHY
8. Hantaran Tembaga Telanjang (BC) Untuk saluran distribusi udara yang direntangkan diantara tiang-tiang dan isolator-isolator yang khusus dirancang untuk itu. Disamping itu juga bisa digunakan untuk hantaran pertanahan (grounding).
Gambar 2.8. Kabel BC 9. Kabel N2XSEFGbY Kabel N2XSEFGbY adalah jenis kabel dengan tiga inti tembaga atau alumunium, isolasi XLPE, pelindung isolasi campuran semi-konduktif, pelindung metalic pita spiral tembaga yang saling berimpit, pelindung bagian dalam PVC, yang dilapisi baja galvanis bundar dan pita dengan pelapis perisai PVC. Kabel jenis ini mempunyai ukuran tegangan antara 7,2/36 KV.
Gambar 2.9. Kabel N2XSEFGbY
21
b. Luas Penampang Kabel Menentukan luas penampang kabel dapat digunakan dua cara, yaitu : 1. Cara Rumus Luas penampang kabel minimum dihitung dengan menggunakan rumus (2.3) atau (2.4). Perhitungan dengan cara ini digunakan untuk instalasi dengan beban berdaya rendah (untuk aplikasi dalam rumah tangga). 2. Cara Tabel Cara yang paling umum digunakan adalah dengan menggunakan tabel. Cara ini terutama dipakai untuk instalasi dengan daya besar yang melibatkan AC, lift, eskalator, pompa, dan lain-lain. Tabel ini berisi pengunaan, spesifikasi, arus maksimum, berat, kemampuan hantar arus (dalam satuan panjang), diameter dan lain-lain.
2.3.2 Kontak listrik Kontak listrik terdiri dari kotak kontak dan tusuk kontak. Kotak kontak merupakan tempat untuk mendapatkan sumber tegangan listrik yang diperlukan untuk pesawat atau alat listrik. Tegangan Sumber listrik ini diperoleh dari hantaran fasa dan netaral yang berasal dari PLN. Sedangkan kontak tusuk digunakan untuk menghubungkan pesawat atau alat listrik yang dipasang tetap atau dapat dipindah. Penggunaan dan pemasangan kotak-kontak dan tusuk kontak harus mengikuti ketentuan sebagai berikut : -
Kotak-kontak dinding fasa satu harus dipasang hingga kontak netralnya ada disebelah kanan.
-
Kotak-kontak dinding yang dipasang kurang dari 1,25 meter di atas lantai harus dilengkapi dengan tutup.
22
-
Kotak-kontak yang dipasang dilantai harus tertutup.
-
Kotak-kontak dinding dengan pengaman harus dipasang hantaran pengaman.
-
Ruangan yang dilengkapi dengan kotak-kontak dengan kotak pengaman, tidak boleh dipasang kotak-kontak tanpa pengaman, kecuali kotak-kontak tegangan rendah dan untuk pemisahan pengaman.
-
Pada satu tusuk kontak, hanya boleh dihubungkan satu kabel yang dapat dipindahpindah.
-
Kemampuan kotak-kontak harus sekurang-kurangnya sesuai dengan daya yang dihubungkan, tetapi tidak boleh kurang dari 5 A.
Gambar 2.10. Kotak Kontak
2.3.3 Saklar Saklar berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian listrik. Cara kerja saklar yaitu pada saat saklar akan membuka untuk memutuskan rangkaian, sebuah pegas akan menggerakan saklar sehingga dapat memutuskan rangkaian dalam waktu singkat, kecepatan pemutusan ditentukan oleh pegas dan tidak tergantung pada pelayanan. Karena waktu pemutusan cepat, maka kemungkinan timbulnya busur api antara kontak-kontak pemutusan sangat kecil. Berbeda dengan pemisah, saklar (beban) dapat digunakan untuk memutuskan rangkaian dalam keadaan berbeban. Pemasangan saklar biasanya 1,5 m di atas lantai untuk menghindari jangkauan anak-anak. Pemisah digunakan untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian listrik dalam keadaan tidak berbeban atau hampir tidak berbeban. Pemisah tidak memiliki
23
pemutusan sesaat, sehingga kecepatan pemutusan tergantung pada pelayanannya. Saklar dan pemisah harus memenuhi persyaratan antara lain : -
Dapat dilayani secara aman tanpa harus memerlukan alat bantu - Jumlahnya harus sesuai hingga semua pekerjaan pelayanan, pemeliharaan, dan perbaikan instalasi dapat dilakukan dengan aman.
-
Dalam keadaan terbuka, bagian saklar atau pemisah bergerak harus tidak bertegangan.
-
Harus tidak dapat terhubungkan sendiri karena pengaruh gaya berat.
-
Kemampuan saklar minimal sesuai dengan daya alat yang dihubungkannya, tetapi tidak boleh kurang dari 5 A.
Gambar 2.11. Saklar
2.3.4 Circuit Breaker Circuit Breaker adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik yang bekerja secara otomatis pada suatu sistem tenaga listrik, untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan arus hubung singkat dan beban lebih, sesuai dengan ratingnya, pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh Circuit Breaker adalah sebagai berikut: - Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus-menerus. - Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tenaga itu sendiri.
24
- Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat system kehilangan kestabilan, dan merusak pemutus tenaga itu sendiri. 2.3.4.1 MCB (Miniature Circuit Breaker) MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah alat yang digunakan untuk melindungi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban atau arus lebih karena adanya hubungan pendek. Prinsip kerjanya yaitu memutuskan hubungan yang disebabkan beban atau arus lebih menggunakan relai arus lebih seketika dengan cara elektromagnet. MCB dapat digunakan sebagai pengganti fuse yang dapat juga untuk mendeteksi arus lebih. Rating arus yang tersedia 1A - 125 A dan memiliki karakteristrik arus trip tetap atau tidak dapat diatur sesuai kebutuhan. MCB mempunyai fungsi utama sebagai berikut : - Mengamankan kabel terhadap beban lebih dan arus hubung singkat. - Melewatkan arus tanpa pemanasan lebih. - Membuka dan menutup sebuah sirkit di bawah arus pengenal.
Gambar 2.12. MCB (Miniature Circuit Breaker) 2.3.4.2 MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) adalah alat yang digunakan untuk melindungi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban atau arus lebih karena adanya hubungan pendek. Prinsip kerjanya yaitu memutuskan hubungan yang disebabkan
25
beban atau arus lebih menggunakan relai arus lebih seketika dengan cara elektromagnet. Rating arus yang tersedia mencapai 2500 A dan memiliki karakteristik arus trip yang dapat diatur sesuai kebutuhan.
Gambar 2.13 MCCB (Moulded Case Circuit Breaker)
2.3.4.3 ACB (Air Circuit Breaker) ACB (Air Circuit Breaker) adalah alat yang digunakan untuk melindungi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban atau arus lebih karena adanya hubungan pendek. Prinsip kerjanya yaitu memutuskan hubungan yang disebabkan beban atau arus lebih menggunakan relai arus lebih seketika dengan cara udara. Rating arus yang tersedia 630 - 6300 A dan memiliki karakteristik arus trip yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Kelebihan ACB antara lain : -
Circuit breaker dapat dikeluarkan dan dimasukkan dengan cepat tanpa melepas circuit daya, sehingga mempermudah perawatan.
-
Dapat dilakukan test/uji trip unit.
-
Posisi circuit breaker dapat diketahui (connect, test, disconnected).
-
Dapat dibentuk menjadi fixed type dengan menambahkan penyangga.
26
Gambar 2.14 ACB (Air Circuit Breaker)
2.3.5 Panel Panel daya adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat (gardu) listrik ke panel-panel distribusinya. Sedangkan panel distribusi daya adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari panel daya ke beban (pemakai) instalasi tenaga maupun instalasi penerangan. Pembuatan panel daya maupun panel distribusi daya merupakan suatu ketentuan/ keharusan, hal tersebut untuk memudahkan : -
Pembagian tenaga listrik secara merata dan tepat
-
Pengaman instalasi dan pemakaian listrik
-
Pemeriksaan dan perbaikan Untuk memenuhi kriteria diatas maka hal-hal yang diperhatikan dalam
pembuatan panel, antara lain : -
Mudah dilayani dan aman
-
Dipasang pada tempat yang mudah dicapai
-
Di depan panel ruangannya harus bebas
-
Panel tidak ditempatkan pada tempat yang lembap
27
-
Harus diperhatikan juga pemasangan instalasi didalam panel harus memenuhi persyaratan sesuai dengan PUIL, antara lain :
-
Semua penghantar/kabel harus disusun rapi
-
Semua komponen harus dipasang rapi
-
Semua bagian yang bertegangan harus terlindung
-
Jika terjadi gangguan tidak akan meluas
-
Mudah diperluas, jika diperlukan
-
Mempunyai keandalan tinggi. Kontruksi panel harus kuat, dibuat dari bahan yang tidak mudah terbakar dan
tahan terhadap pengaruh kelembaban.
2.3.6 Pentanahan (Grounding) 2.3.6.1 Sistem Pembumian Arus bocor bumi dapat disebabkan oleh karena terjadinya kegagalan isolasi listrik dari jaringan listrik atau peralatan atau dapat juga disebabkan oleh tersentuhnya bagian bertegangan rangkaian atau peralatan listrik. Tersentuhnya bagian bertegangan bisa terjadi akibat sentuhan langsung (direct contact) atau sentuhan tidak langsung (indirect contact). Kontak langsung (direct contact) adalah tersentuhnya bagian bertegangan dari peralatan listrik. Kontak tidak langsung (indirect contact) adalah tersentuhnya bagian konduktor yang dengan tidak disengaja menjadi bertegangan sebagai akibat kegagalan isolasi. Besarnya arus bocor bumi, resiko yang bisa ditimbulkan dan jenis proteksi yang dibutuhkan sangat tergantung sekali kepada sistem pembumian (grounding system) dari instalasi listrik. Ada 3 jenis sistem pembumian antara lain :
28
1.
Sistem pembumian TT : titik bintang (netral) dari trafo sumber dihubungkan ke bumi, dan frame dari peralatan atau beban dihubungkan ke bumi.
2.
Sistem pembumian TN : titik bintang dari trafo dihubungkan ke bumi, dan frame dari peralatan dihubungkan ke kawat netral.
3.
Sistem pembumian IT : titik bintang atau netral dari trafo sumber tidak dibumikan (di isolasi) dengan bumi, sedangkan frame dari peralatan listrik dihubungkan ke bumi.
2.3.6.2 Pemilihan Kawat Pentanahan Untuk pemilihan luas penampang dari kawat pentanahan atau grounding dapat kita gunakan standar PUIL 2000 pada halaman 77 tabel 3.16-1 "Luas penampang penghantar proteksi tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum dalam tabel 3.16-1. Jika penerapan tabel 3.16-1 menghasilkan ukuran yang tidak standar, maka dipergunakan penghantar yang mempunyai luas penampang standar terdekat.
Tabel 2.1. Luas penampang minimum penghantar proteksi Luas Penampang Penghantar Fasa
Luas Penampang Minimum Penghantar
Instalasi SP (mm2)
Proteksi Yang Berkaitan SP (mm2)
S≤16
S
16<S≤35
16
S>35
S/2
2.4 Susut Tegangan Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Susut tegangan atau kerugian tegangan dalam saluran tenaga listrik adalah
29
berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban, berbanding terbalik dengan penampang saluran. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan baik dalam persen atau dalam besaran Volt. Kerugian ini dalam persen ditentukan dalam batas tertentu. Misalnya di PT. PLN (Persero) berlaku pada tegangan rendah ± 5% - 10% dari tegangan pelayanan. Berdasarkan PUIL, untuk instalasi bangunan rugi tegangan dihitung dari alat pengontrol adalah maksimum 2% untuk instalasi penerangan dan maksimum 5% untuk instalasi alat-alat listrik lainnya, misalnya motor listrik. a. Instalasi fasa satu Rumus yang digunakan untuk menghitung rugi tegangan untuk instalasi fasa satu adalah :
V
2 xLxIxCos ……….…………………………………..………… 2.5 xq
Dimana : V
= Rugi tegangan (Volt)
L
= Panjang saluran (m)
I
= Kuat arus beban (A)
λ
= Daya hantar jenis (Tembaga = 56, Alluminium = 32,7)
q
= Penampang saluran (mm2)
Cos φ
= Faktor daya
b. Instalasi fasa tiga Rumus yang digunakan untuk menghitung rugi tegangan untuk instalasi fasa satu adalah :
V
3xLxIxCos ………....…………………………………… 2.6 xq
Dimana : V
= Rugi tegangan (Volt)
30
L
= Panjang saluran (m)
I
= Kuat arus beban (A)
λ
= Daya hantar jenis (Tembaga = 56, Alluminium = 32,7)
q
= Penampang saluran (mm2)
Cos φ
= Faktor daya
2.5 Transformator Transformator adalah suatu peralatan listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Alat ini memungkinkan untuk menghasilkan energi listrik pada tegangan yang relative rendah dan mentransmisikannya pada tegangan tinggi dan arus yang rendah, sehingga akan mengurangi kehilangan jaringan dan digunakan pada tegangan yang aman.
Gambar 2.15. Transformator Transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang listriknya terisolasi namun kemagnetannya tersambung. Kumparan primernya dihubungkan ke sumber daya dan kumparan sekundernya dihubungkan ke beban. Ciri khas transformator adalah: :
31
-
Turn’s ratio : merupakan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder yang menyala dan jumlah kumparan primer yang menyala.
-
Tegangan sekunder : tegangan primer dikalikan turn’s ratio.
-
Ampere-turns : dihitung dengan mengalikan arus dalam kumparan dengan jumlah nyala. Ampere-turns primer setara dengan Ampere-turns sekunder.
-
Pengaturan tegangan transformator : persentase kenaikan tegangan dari beban penuh ke tanpa beban.
Pengelompokan transformator berdasarkan (Biro Efisiensi Energi, 2004) adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan tegangan yang masuk - Penaik / Step Up : Mengubah tengangan rendah (LV) ke tegangan tinggi (HV) - Penurun / Step Down : Mengubah tengangan tinggi (HV) ke tegangan rendah (LV) 2. Berdasarkan pengoperasian - Transformator daya Terletak pada stasiun daya untuk menaikan tegangan dan menangani daya yang besar. Jenis tegangannya adalah 400 kV, 220 kV, 132 kV, 66 kV,33 kV, dll. - Luar ruangan (Outdoor) - Berlokasi diluar ruangan dengan struktur beton atau struktur tiang besi. - Dalam ruangan (Indoor) - Terletak Transformator Distribusi Terletak pada sub-stasiun jaringan distribusi dan menangani daya yang rendah. Jenis tegangannya adalah 11 kV, 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV, 440 V, 230 V, dll. - Transformator Instrumen
32
Digunakan untuk mengukur tegangan dan arus yang tinggi dalam instrumen pengukuran. 3. Berdasarkan lokasi - didalam gedung dengan struktur beton. 4. Berdasarkan hubungan -
Tiga fase Sumber input dan output merupakan tiga fase dengan atau tanpa netral.
-
Satu fase Sumber input dan output merupakan satu fase.
2.6 Generator Set Genset atau kepanjangan dari generator set adalah sebuah perangkat yang berfungsi menghasilkan daya listrik. Disebut sebagai generator set dengan pengertian adalah satu set peralatan gabungan dari dua perangkat berbeda yaitu engine dan generator atau alternator. Engine sebagai perangkat pemutar sedangkan generator atau alternator sebagai perangkat pembangkit listrik. Generator adalah sumber tegangan listrik yang diperoleh melalui perubahan energi mekanik menjadi energi listrik. Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul ggl induksi. Generator Set berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik dalam bangunan – bangunan yang besar dan bersifat sebagai pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan bahan minyak diesel dalam skala kecil. Fungsi generator adalah sebagai pengganti sementara (emergency) untuk mendapatkan tenaga aliran listrik ketika PLN mengalami pemadaman.
33
Besar kecilnya mesin generator disesuaikan dengan kebutuhan beban. Mesin generator memerlukan alat pembakar yaitu minyak diesel yang harus dapat disimpan didalam ruang generator dan diluar ruang generator. Perputaran mesin yang dihasilkan daya listrik tidak dapat stabil, sehingga perlu adanya alat pengatur tegangan/stabilisator. Selain itu perlu adanya alat tambahan untuk menghidupkan secara otomatis jika aliran PLN padam. Atap ruangan sebaiknya tertutup rapat, paling baik dengan atap beton. Dinding dibuat dari tembok rangkap dan jika perlu diberi alat peredam suara, semuanya berfungsi mengurangi suara bising. Pondasi generator dibuat terpisah dengan pondasi bangunan dengan cara diberi lapisan ijuk dan pasir. Udara didalam ruang generator akan menjadi panas akibat dari mesin generator maka perlu ditambahkan ventilasi atau diberi bantuan alat exhaust untuk mengalirkan udara ke dalam ruang tersebut.
Gambar 2.16. Generator Set
