BAB III TEORI DASAR. 3.2.Sistem Distribusi.

Transkripsi

1 15 BAB III TEORI DASAR 3.1. Umum Sistem distribusi listrik merupakan bagian dari system tenaga listrik. Sistem distribusi listrik bertujuan menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik atau pembangkit sampai konsumen atau pelanggan melalui jaringan distribusi. Proses penyaluran tenaga listrik dari pembangkit ke pelanggan memerlukan perencanaan dan penanganan teknis yang serius, hal ini dikarenakan adanya berbagai persoalan teknis yang ada pada jaringan distribusi. Sistem distribusi tenaga listrik untuk beban memiliki kondisi dan persyaratanpersyaratan tertentu, maka sarana penyampaiannya pun dikehendaki memenuhi persyaratan tertentu pula. Kondisi dan persyaratan yang di maksudkan tersebut antara lain : Setiap peralatan listrik dirancang memiliki rating tegangan, frekuensi dan daya nominal tertentu. Letak titik sumber (pembangkit) dengan titik beban tidak selalu berdekatan. Pada pengoperasian peralatan listrik perlu dijamin keamanan bagi peralatan, bagi manusia pengguna dan bagi lingkungannya. Dalam upaya antisipasi ketiga hal tersebut, maka untuk system penyampaian tenaga listrik dituntut beberapa kriteria : Diperlukan saluran daya (tenaga) listrik yang efektif ekonomis dan efisien. Diperlukan tersedianya daya (tenaga) listrik dengan kapasitas yang cukup / memenuhi, tegangan dan frekwensi yang stabil pada harga nominal tertentu, sesuai dengan design peralatan. Singkatnya diperlukan penyedian daya dengan kwalitas yang baik. Diperlukan sarana system pengaman yang baik, sesuai dengan persyaratan pengaman (cepat kerja, peka, efektif, handal, dan ekonomis. 3.2.Sistem Distribusi

2 16 Jaringan distribusi pada sistim tenaga listrik merupakan salah satu bagian pada penyaluran tenaga lisirik dari gardu induk sampai konsumen tenaga listrik. Menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban (konsumen) dengan mutu yang memadai merupakan fungsi dari sistem distribusi tenaga listrik. Jaringan distnibusi dapat dibagi menjadi dua bagian antara lain: 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 sekunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga ke sisi primer trafo distribusi. Sistem distribusi primer berfungsi untuk menyalurkan energi listrik dari gardu distribusi ke pusat-pusat beban. Sistem ini berupa kabel udara, saluran udara, maupun kabel tanah sesuai dengan tingkat keandalan yang diinginkan dan kondisi serta situasi lingkungan. Ada bermacam-macam bentuk rangkaian jaringan distribusi primer. a. Jaringan distribusi radial b. Jaringan distribusi ring (loop) c. Jaringan distribusi jaring-jaring (NET) d. Jaringan distribusi spindle e. Jaringan radial interkoneksi Distribusi Sekunder Distribusi sekunder adalah jaringan daya listrik uang termasuk dalam kategori tegangan rendah (system 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi sekunder bermula dari sisi sekunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan.

3 17 Sistem jaringan distribusi sekunder ini dislurkan kepada pelanggan melalui kawat berisolasi. Sistem distribusi sekunder berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari gardu distribusi ke beban. Pada sistem distribusi sekunder bentuk saluran yang paling banyak digunakan ialah sistem radial. Sistem ini biasanya disebut sistem tegangan rendah yang langsung dihubungkan ke konsumen/pemakai tenaga listrik. Ada bermacam-macam sistem tegangan distribusi sekunder menurut standar; (1) EEI : (Edison Electric Institut), (2) NEMA (National Electrical Manufactures Association). Faktor utama yang perlu diperhatikan adalah besar tegangan yang diterima oleh beban apakah mendekati nilai nominal sehingga peralatan/beban dapat dioperasikan secara optimal. Ditinjau dari cara pengawatannya saluran distribusi AC dibedakan atas beberapa macam tipe dan cara pengawatan juga bergantung pada jumlah fasanya, yaitu: a. Sistem satu fasa dua kawat 120 Volt b. Sistem satu fasa tiga kawat 120/240 Volt c. Sistem tiga fasa empat kawat 120/208 Volt d. Sistem tiga fasa empat kawat 120/240 Volt e. Sistem tiga fasa tiga kawat 240 Volt f. Sistem tiga fasa tiga kawat 480 Volt g. Sistem tiga fasa empat kawat 240/416 Volt h. Sistem tiga fasa empat kawat 265/460 Volt i. Sistem tiga fasa empat kawat 220/380 Volt

4 Transformator Transformator atau trafo adalah suatu peralatan listrik yang dapat memindahkan energi listrik dan mengubah energi listrik arus bolak-balik dari satu level ke level tegangan yang lain dengan frekuensi yang sama melalui kinerja satu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis dengan disekat (dilaminasi) isolasi dan dua buah kumparan yaitu, kumparan primer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini pada umumnya tidak terhubung langsung secara listrik. Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetik bersama yang terdapat dalam inti. Salah satu dari kedua kumparan transformator tadi dihubungkan ke sumber daya listrik bolak-balik dan kumparan kedua (serta ketiga jika ada) akan mensuplai daya ke beban. Kumparan transformator yang terhubung ke sumber daya dinamakan kumparan primer sedangkan yang terhubung ke beban dinamakan kumparan sekunder, jika terdapat kumparan ketiga dinamakan kumparan tersier. Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan. Misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh. Penggunaan transformator yang sangat sederhana, dan andal merupakan salah satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolak balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan, dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik terjadi kerugian daya aktif sebesar I²R (watt), kerugian ini akan banyak berkurang apabila tegangan dinaikkan. Dengan demikian saluran-saluran tenaga listrik senantiasa mempergunakan tegangan yang tinggi.

5 19 Tegangan yang paling tinggi di Indonesia pada saat ini adalah 500 kv. Hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi I²Rt (kwh) yang terjadi dalam waktu tertentu. Dan menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator yang biasanya Gambar 1.1 Transformator berkisar antara 6-20 kv pada awal saluran transmisi, dan menurunkannya pada ujung saluran itu ketegangan yang lebih rendah, dilakukan dengan transformator. Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga Jenis-jenis Transformator Step Up Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh Step Down Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

6 Auto Transformator Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder. Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali) Transformator Center Tap (CT) Dalam sistem kelistrikan Trafo arus ( CT ) / Current Transformer di gunakan untuk pengukuran arus listrik. Current transformer hampir sama dengan VT trafo tegangan atau sering di sebut dengan Potential Transformer, keduanya di kenal dengan instrument transformer. Di saat Arus terlalu tinggi dalam jaringan maka di perlukan current transformer untuk converter pembacaan pada alat ukur jadi yang di gunakan progresif arus imbas dari hantaran dari sebuah rangkaian listrik bolak balik atau AC. Sebuah trafo arus menghasilkan conversi arus yang akurat untuk pembacaan alat ukur atau sensor safety device. Trafo arus digunakan untuk pengukuran arus listrik dan pemantauan pengoperasian jaringan listrik untuk 200 ampere keatas. Current transfomer biasanya di gambarkan dengan rasio arus primer ke sekunder dan sering kali current transformer di pasang sebagai Stack untuk berbagai keperluan sebagai contoh untuk perlinduangan perangkat dan metering. Di saat current transformer di pasang dan dalam hantaran juga ada srus kerja jangan sampai melepas rangkaian current transformer, pada terminalnya atau

7 21 dengan kata lain jangan sampai pada current transformer tersebut terjadian rangkaian teruka karena akan mengakibatkan rusak nya current transformer dan yang lebih bahaya lagi adalah current transformer akan menimbulkan tegangan yang sangat tinggi kisaranya sampai dengan ribuan volt dan ini sangat berbahaya bagi oporator atau teknisi yang mengerjakan pekerjaan tersebut Panel Distribusi Panel Distribusi atau dapat juga disebut dengan PHB (Peralatan Hubung Bagi) pada dasarnya berperan untuk mendistribusikan beban kepanel-panel yang lebih kecil kapasitasnya. Bila dibahasa indonesiakan Panel Distribusi Tegangan Menengah (PDTM) atau juga disebut MVMDB (Medium Voltage Main distribution Board) dan kalau Untuk tegangan Rendahnya disebut LVMDB (Low Voltage Main Distribution Board) Medium Voltage Main Distribution Panel (MVMDP)

8 22 Panel tegangan menengah atau sering disebut juga panel kubikel ada yang disediaan oleh PLN, dan biasanya menjadi tanggung jawab PLN, yang disebut Gambar 3.2. Panel tegangan menengah dengan kubikel PLN, yang menghubungkan jaringan tegangan menengah PLN dengan kubikel gedung. Panel ini terdiri dari 3 macam, yaitu kubikel incoming, metering dan kubikel outgoing. Panel tegangan menengah yang lainnya biasanya disebut dengan kubikel pelanggan, yang menghubungan dari panel tegangan menengah ( kubikel PLN) dengan Trafo Low Voltage Main Distribution Panel (LVMDP) Fungsi dari low voltage main distribution panel (LVMDP) adalah sebagai panel penerima daya/power dari transformer (trafo) dan mendistribusikan power tersebut lebih lanjut ke panel low voltage sub distribution (LVSDP), menggunakan Air Circuit Breaker atau Moulded Case Circuit Breakers, panel sub distribusi akan mendistribusikan power tersebut ke peralatan electrical sedangkan fungsi low voltage sub distribution (LVSDP) adalah mendistribusikan power tersebut ke peralatan elektrikal Komponen panel distribusi Panel Distribusi terdiri atas beberapa komponen yang pada umumnya sama untuk semua jenis panel distribusi. Komponen-komponen tersebut adalah 1) Busbar

9 23 Busbar adalah batang konduktor yabg terbuat dari alumunium atau tembaga berbentuk persegi panjang. Fungsi busbar adalah untuk mempermudah wiring di dalam panel dengan mengelompokkan masing-masing fasa kedalam batang busbar. Menurut standar PUIL pengelompokkan warna busbar adalah sebagai berikut : Warna merah untuk fasa R Warna kuning untuk fasa S Warna hitam untuk fasa T Warna biru untuk fasa N Gambar 3.3. Busbar 2) Pengaman Salah satu factor teknis yang perlu diperhatikan dalam penyediaan penyaluran daya listrik adalah kwalitas daya. Faktor ini meliputi stabilitas tegangan, kontinuitas pelayanan, kehandalan pengaman, kapasitas daya yang sesuai kebutuhan, dan lain sebagainya. Dalam hal kehandalan pengamanan, tidak berarti penyediaan daya yang baik adalah daya yang tidak pernah mengalami gangguan. Sebaliknya, pengaman yang baik adalah yang langsung merespon atau trip ketika terjadi gangguan. Jenis gangguan yang paling sering terjadi dalam keadaan system berjalan normal adalah gangguan arus lebih atau biasa disebut beban lebih. Jenis gangguan lain yang juga sering terjadi adalah gangguan arus hubung singkat atau short circuit.

10 24 3) Sekering (Fuse) Fuse berfungsi untuk mengamankan system instalasi dari kemungkinan terjadinya hubung singkat atau beban lebih. Bekerja berdasarkan besar arus yang melewatinya, jadi ketika besarnya arus lewat melebihi nilai tertera pada badan fuse, maka bagian dalam fuse yang menghubungkan kedua terminal langsung lebur atau meleleh. Untuk membedakannya dari Circuit Breaker, sekering memiliki ciri spesifikasi sebagai berikut: Bekerja langsung apabila batasan arus dalam rangkaian terlewati. Tidak mampu menghubungkan kembali rangkaian secara otomatis setelah terjadi gangguan. Kapasitas pemutusan arus short circuit sampai dengan 120 kva dalam waktu dibawah 1 detik. Bekerja pada fasa tunggal, tidak bisa untuk 3 fasa. 4) 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. 5) Circuit Breaker Fungsi dari komponen ini adalah untuk memutuskan atau menghubungkan rangkaina pada saat berbeban atau tidak berbeban serta akan membuka dalam keadaan terjadi gangguan arus lebih atau arus hubung singkat. Dengan demikian berbeda dengan saklar biasa, circuit breaker dapat berfungsi sebagai saklar dalam kondisi normal maupun tidak, serta dapat memutus arus lebih dan arus hubung singkat. Circuit breaker dapat dipasang untuk dua tujuan dasar, yaitu : 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.

11 25 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). (3.1) b) Instalasi 3 Phasa I = 3 x VA VL, Untuk listrik Tiga fase (VL = 380 V). (3.2) 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.. (3.3) b) Instalasi 3 Phasa I = P 3 x VL x Cos ϴ, untuk listrik tiga fase... (3.4) Dimana : I = Arus Listrik (Ampere)

12 26 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) = 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 pengaman yang digunakan sebagai pemutus rangkaian, baik arus nominal maupun arus gangguan. MCB merupakan kombinasi fungsi fuse dan fungsi pemutus arus. MCB dapat digunakan sebagai pengganti fuse yang dapat juga untuk mendeteksi arus lebih. Rating arus tersedia 1A 125A dan memiliki karakteristik arus trip yang tetap. MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit satu fasa dan tiga fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu : a. Dapat memutuskan rangkaian tiga fasa walaupun terjadi hubung singkat pada salah satu fasanya.

13 27 b. Dapat digunakan kembali setelah rangkaian diperbaiki akibat hubung singkat atau beban lebih. c. Mempunyai respon yang baik apabila terjadi hubung singkat atau beban lebih. Pada MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara thermis dan elektromagnetis, pengaman termis berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat. Pengaman thermis pada MCB memiliki prinsip yang sama dengan thermal overload yaitu menggunakan dua buah logam yang digabungkan (bimetal), pengamanan secara thermis memiliki kelambatan, ini bergantung pada besarnya arus yang harus diamankan, sedangkan pengaman elektromagnetik menggunakan sebuah kumparan yang dapat menarik sebuah angker dari besi lunak. MCB dibuat hanya memiliki satu kutub untuk pengaman satu fasa, sedangkan un- tuk pengaman tiga fasa biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan, sehingga apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka kutub yang lainnya juga akan ikut terputus. Berdasarkan penggunaan dan daerah kerjanya, MCB dapat digolongkan menjadi 5 jenis ciri yaitu: a. Tipe Z (rating dan breaking capacity kecil) Digunakan untuk pengaman rangkaian semikonduktor dan trafo-trafo yang sen- sitif terhadap tegangan. b. Tipe K (rating dan breaking capacity kecil) Digunakan untuk mengamankan alat-alat rumah tangga. c. Tipe G (rating besar) untuk pengaman motor. d. Tipe L (rating besar) untuk pengaman kabel atau jaringan. e. Tipe H untuk pengaman instalasi penerangan bangunan Gambar 3.4. Miniatur circuit breaker

14 28 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.. Gambar 3.5. Moulded case circuit breaker c) ACB (Air Circuit Breaker) ACB adalah pengaman yang digunakan sebagai pemutus arus rangkaian, baik arus nominal maupun arus gangguan, hamper sama dengan MCCB tetapi menggunakan udara. Rating arus yang tersedia 800 A 6300 A dan memiliki karakteristik arus trip yang dapat di atur sesuai kebutuhan. Berikut adalah sistem operasi pada ACB; 1. MN/UVR/UVT = Under Voltage Release Sistim Operasi: Bila UVT diisi tegangan maka coil akan bekerja menarik toogle mekaniknya, sehingga ACB/MCCB bisa bekerja secara Normal Close (ON)/Open (OFF) tanpa ada hambatan. Bila tegangan dilepas maka toogle mekanik akan kembali normal melepas togle dan menekan/mengunci sistim mekanik pada air circuit breaker, sehingga air circuit breaker akan trip (bila posisi sebelumnya ON) atau akan mengunci sistim mekanik ACB/MCCB sehingga tidak bisa dioperasikan ON/OFF baiksecara Auto maupun Manual bila UVT terpasang.

15 29 2. XF = Closing Release Sistim Operasi : Bila diisi tegangan maka akan bekerja menekan/mendorong togle mekanik ACB sehingga ACB akan Close/ON (pemasangan pararel dengantombol mekanik ON), Setelah ACB/MCCB ON/Close maka Closing Release coil harus dilepas tegangannya agar toggle kembali diposisi semula dan tidak mengunci sistim OFF/Open, ini biasa di lakukan dengan cara menginterlock salah satucable control yang menuju ke coil melalui Auxiliary Contact yang tersedia (NC) sehingga sewaktu ACB sudah Close/ON, sistim ke Coil terputus dan XF tidak bekerja lagi. 3. MX = Shunt Trip Sistim Operasi : Sistim kerja persis sama dengan biasanya barangnya juga sama/satu macam. Hanya sedikit perbedaannya adalah terletak pada fungsi dan letak pemasangannya. Fungsi MX adalah untuk membuka ACB/Open, pada saat diisi tegangan, coil akan mendorong togle mekanik yang menekan sistim mekanik OFF pada ACB sehingga ACB/MCCB akan OFF/Open. Pemasangan biasanya pararel dengan tombol mekanik OFF pada ACB. Karena sistim kerja hanya sesaat maka wiring cable harus dilewatkan dulu melalui Auxiliary Contact NO (terbuka/open contact pada saat CB Off/Open. Dan harus Contact pada saat ACB pada posisi ON/Close. 4. OF/SD = Auxiliary Contact Sistim Operasi : Hanya berupa Switch On/Off NO (Normally Open/kondisi normal terbuka/lepas), NC (Normally Close/kondisi normal berhubungan/sambung) dan C (Common/basis yang bisa dihubungkan dengan NO/NC) SDE = Auxiliary Trip Sistim Operasi Pada prinsipnya sama dengan hanya saja auxiliary jenis ini hanya akan bekerja/ posisi

16 30 switch berubah akibat terjadinya Trip Overload/ OverCurrent/ Fault lainnya. Fungsi auxiliary ini adalah untuk memberikan proteksi tambahan agar bila terjadi fault/ semacamnya maka motor ACB/MCCB, MN,MX,XF akan secara automatis tidak dapat difungsikan kecuali di reset secara manual atau melalui Remote Reset. 5. MCH = Gear Motor Sistim Operasi : Berupa Sistim mekanik dan Motor yang berfungsi untuk menyiapkan spring mekanik dalam keadaan siap untuk dioperasikan ON (Close) atau OFF (Open). Biasanya sudah dilengkapi dengan fasilitas pemutus tegangan bila kondisi motor sudah selesai tugasnya, maka motor tidak akan bekerja lagi. Fasilitas lain yang tersedia adalah biasanya Motor MCCB/ACB setelah melakukan reset/ Energize, maka motor akan berhenti sendiri, tetapi kadang-kadang dilengkapi dengan fasilitas tambahan NO, sehingga apabila Motor selesai Energize maka akan keluar tegangan pula (Aux NO) yang bisa dimanfaatkan lagi untuk Closing/Open Gambar 3.6. Air circuit breaker

17 Penghantar Penghantar merupakan salah satu sarana dalam instalasi listrik karena penghantar dapat menghantarkan arus ke beban yang terpasang. Oleh karena itu perlu diketahui secara pasti berapa besar beban yang terpasang agar ukuran penghantar memadai Luas Penampang Penghantar Sesuai PUIL 2011 pasal ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan luas penampang penghantar : a. Suhu minimum yang di izinkan b. Susut tegangan yang di izinkan c. Stress elektromagnetis yang mungkin terjadi karena hubung pendek. d. Stress mekanis yang mungkin dialami penghantar. e. Impedans 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 I = VA Vp, Untuk listrik satu fase (Vp = 220 V). (3.5) b) Instalasi 3 Phasa I = 3 x VA VL, Untuk listrik Tiga fase (VL = 380 V)... (3.6) 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

18 32 I = P Vp x Cos ϴ, Untuk listrik satu fase (3.7) b) Instalasi 3 Phasa I = P 3 x VL x Cos ϴ, Untuk listrik Tiga fase (3.8) 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) Gambar 3.7. Tabel Kabel

19 33 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 a) Instalasi Tiga phasa. (3.8) Dimana : A y l I : Luas penampang penghantar yang diperlukan (mm2) : Daya hantar jenis pengantar Untuk tembaga = (56,2 x 10 6 ) dalam (Ohm.m) -1 Untuk alumunium = (33 x 10 6 ) dalam (Ohm.m) -1 : Panjang penghantar (meter) : Kuat arus yang mengalir (Ampere) Macam Penghantar Penggunaan penghantar harus sesuai dengan konstruksi penghantar dan peruntukan untuk dihubungkan dengan peralatan listrik. Ada dua macam penghantar listrik yaitu : a. Kawat Penghantar tanpa isolasi (telanjang) yang dibuat dari tembaga (Cu) atau alumunium (Al), contoh BC,BCC,ACSR b. Kabel

20 34 Penghantar yang terbungkus isolasi, ada yang berinti tunggal atau banyak, ada yang kaku, ada yang dipasang di udara atau tanah, dan masing-masing sesuai dengan kondisi pemasangannya. Macam-macam kabel : a. Kabel NYFGBY Kabel jenis ini biasanya digunakan untuk sirkuit power distribusi, baik pada lokasi kering ataupun lembab/basah. Dengan adanya pelindung kawat dan pita baja yang galvanisasi, kabel ini memungkinkan ditanam langsung dalam tanah tanpa pelindung tambahan. Isolasi dibuat tanpa warna dan tiga urat dibedakan dengan non strip, strip 1, strip 2. Kabel ini mempunyai selubung PVC warna merah dengan penampang luar mencapai 57 mm. Gambar 3.8 Kabel NYFGBY Keterangan : 1. Konduktor : Tembaga 2. Isolasi : PVC 3. Filler : PVC 4. Perisai : Kawat baja dan spiral pita yang berlapis seng 5. Perisai : Kawat baja dan spiral pita yang berlapis seng 6. Pelindung Luar : PVC terektrusi b. Kabel NYY Kabel ini dirancang untuk instalasi tetap dalam tanah yang harus diberikan pelindung khusus (misalnya: duct, pipa baja, PVC atau besi baja). Instalasi ini bisa ditempatkan di luar atau di dalam bangunan baik pada kondisi basah ataupun kering.

21 35 Kabel jenis ini mempunyai selubung PVC warna hitam, terdiri dari 1-4 urat dengan penampang luar mencapai 56 mm. Penggunaan kabel NYY diatur dalam PUIL 2011 pasal Gambar 3.9 Kabel NYY Keterangan : 1. Konduktor : Tembaga 2. Isolasi : PVC 3. Filler : PVC 4. Pelindung Luar : PVC c. Kabel NYM Kabel ini hanya direkomendasikan khusus untuk instalasi tetap di dalam bangunan yang penempatannya bisa di dalam atau di luar plester tembok ataupun dalam pipa pada ruangan kering atau lembab. Kabel ini tidak di ijinkan untuk dipasang di luar rumah yang langsung terkena panas dan hujan ataupun ditanam langsung dalam tanah. Penggunaan kabel instalasi berselubung ini diatur dalam PUIL 2011 pasal Gambar 3.10 Kabel NYM Keterangan :

22 36 1. Konduktor : Tembaga 2. Isolasi : PVC 3. Filler : PVC 4. Pelindung Luar : PVC d. Kabel NYA Kabel jenis ini dirancang dan direkomendasikan untuk digunakan pada instalasi tetap dalam kotak distribusi atau rangkaian pada panel. Pemasangan kabel ini hanya diperbolehkan untuk tempat kering dan tidak direkomendasikan bila dipasang pada tempat yang basah atau langsung terkena cuaca. Gambar 3.11 Kabel NYA Keterangan : 1. Konduktor : Tembaga 2. Isolasi : PVC e. Kabel NYAF Kabel jenis ini fleksibel dan dirancang untuk instalasi di dalam pipa, duct atau dalam kotak distribusi. Karena sifatnya yang fleksibel, kabel ini sangat cocok untuk tempat yang mempunyai belokan yang tajam. Kabel dengan ukuran kurang dari 1,5 mm2 hanya diperbolehkan digunakan di dalam peralatan ataupun papan pengontrol dan tidak di perbolehkan di pasang untuk instalasi tetap. f. 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).

23 37 g. Twisted Cable Saluran Rumah (Service Entrace) Kabel jenis ini khusus digunakan untuk saluran jaringan distribusi ke konsumen. Dengan adanya bahan penghantar dari tembaga jenis setengah keras atau keras, maka kabel ini memungkinkan dapat digantung antar tiang tanpa penunjang khusus. Zat karbon hitam yang terdapat pada isolasi sangat memungkinkan ketahanannya terhadap cuaca tropis. h. Twisted Cable Jaringan Distribusi Tegangan Rendah (TR) Kabel jenis ini khusus digunakan untuk jaringan distribusi tegangan rendah yang jauh lebih praktis dari pada hantaran telanjang. Dengan adanya penunjang yang sekaligus sebagai netral, kabel ini memungkinkan untuk ditegangkan. Sesuai kebutuhan kabel ini bisa di lengkapi dengan saluran penerangan jalan biasanya terdiri dari dua urat 16 mm2 alumunium. i. N2XSY Kabel jenis ini digunakan untuk jaringan distribusi tegangan menengah. Dengan konduktor yang terbuat dari tembaga. Oleh karena itu jenis-jenis kabel tersebut dinyatakan dalam singkatan huruf dan angka. c. Busduct Busduct merupakan penghantar listrik selain kabel. Busduct penghantar listrik yang terdiri lempengan busbar yang terbuat dari allumunium atau tembaga, yang tersusun tiap fasanya R,S,T,N ( 4 way) dan ground. Beberapa contoh penggunaan busduct sbb: a. Main power dari trafo ke panel tegangan rendah b. Main power dari genset ke panel kontrol genset c. Power dari panel tegangan rendah ke panel distribusi d. Power dari panel distribusi ke panel sub distribusi Perbedaan busduct yang digunakan pada tegangan low, medium, dan high voltage adalah sebagai berikut: a. Busduct tegangan rendah Biasanya jadi satu kesatuan dalam satu dimensi R,S,T.N.G dan di gunakan sebagai penyalur daya dari traformer ke panel utama,dari panel utama ke

24 38 panel distribusi, dari panel distribusi ke sub panel, dari genset ke panel control genset. Bekerja pada tegangan V arus hingga 6000A. b. Busduct tegangan menengah Busduct ini dimana busbar tersusun pada satu box yang dimensinya cukup besar. Isolator antara phasa to phasa dengan roll isolator dan terpisah antara phasa to phasa 5-10 cm. Dari sytem sama saja bahkan sampai pemasangannya pun sama seperti busduct tegangan rendah, perbedaannya pada penyambungannya system solder/patrie/las alumunium. Bekerja pada tegangan V, busduct jenis ini biasa di pakai pada pembangkit skala kecil dari trafo ke panel dan trasformer tegangan tinggi ke trasformer stepdown v ke V atau V. c. Busduct tegangan tinggi Busduct jenis ini biasanya type segreted dimana phasa nya berdiri sendiri dari generator. Pembangkit ke transformer step down bekerja pada tegangan V. Sistem penyambungannya menggunakan soldir/patri/las allumunium Gambar Busduct 3.7.Automatic Main Failure (AMF) AMF adalah singkatan dari kata Automatic Main Failure. AMF berfungsi untuk menyalakan mesin genset jika beban yang di layani kehilangan sumber energi listrik utama/pln. Sistem AMF yang sering kita temukan adalah kombinasi untuk pertukaran sumber baik dari genset ke pln maupun sebaliknya, bilamana suatu saat sumber listrik dari PLN tiba-tiba padam, maka AMF bertugas untuk menjalankan diesel genset sekaligus memberikan proteksi terhadap sistem genset, baik proteksi terhadap unit mesin/engine yang

25 39 berupa pengamanan terhadap gangguan rendahnya tekanan minyak pelumas (Low Oil Pressure) maupun kondisi temperatur mesin serta media pendinginannya, dan juga baik berupa pengamanan terhadap beban pemakaian yang berlebih maupun perlindungan terhadap karakterlistrik lain seperti tegangan maupun frequensi genset, apabila parameter yang diamankan melebihi batasannormal/setting maka tugas Automatic Transfer Switch (ATS) adalah melepas hubungan arus listrik ke beban sedangkan AMF bertugas untuk memberhentikan kerja mesin. AMF terdiri dari: a. Reverse current relay b. Over current relay c. Auto syncronising d. Auto load sharing e. Auto load balancing f. Auto load monitoring g. Over speed 3.8. Automatic Transfer Switch (ATS) ATS adalah singkatan dari Automatic Transfer Switch, yaitu proses pemindahan penyulang dari penyulang/sumber listrik yang satu ke sumber listrik yang lain secara bergantian sesuai perintah pemrograman, automatic transfer switch adalah pengembangan dari COS atau yang biasa disebut secara jelas sebagai Change Over Switch, beda keduanya adalah terletak pada sistim kerjanya, untuk automatic transfer switch kendali kerja dilakukan secara otomatis, sedangkan change over switch dikendalikan atau dioperasikan secara manual. Dalam Pengoperasiannya ATS tidak bisa dipisahkan dengan AMF. Automatic transfer switch bertugas memindahkan sambungan dari sebelumnya yang tersambung dengan pln dipindahkan secara otomatis ke sisi generator sehingga aliran listrik bisa tersambung ke sisi pengguna. Apabila kemudian pln kembali normal, selanjutnya ATS bertugas untuk mengembalikan jalurnya dengan memindahkan switch kembali ke sisi utama dan untuk kemudian disusul dengan tugas AMF untuk memberhentikan kerja mesin diesel tersebut, demikian seterusnya semua sistim kontrol dikendalikan secara otomatis berjalan dengan sendirinya.

26 Voltmeter Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat. Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetik tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi Amperemeter Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter. Ampermeter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambahkan dengan hambatan shunt. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya Frekuensi Meter Frekuensi Meter adalah alat untuk mengukur frekuensi. Frekuensi yang diukur merupakan frekuensi tunggal dan digunakan untuk monitoring perubahan frekuensi listrik dari PLN Sekering Sekering adalah alat pengaman listrik yang paling familiar dan sering kita jumpai. Fuse terpasang dalam rangkaiaan listrik tersusun secara seri, sehingga jika terlewati arus yang melebihi kapasitas kerja dari fuse tersebut, maka fuse akan terbakar dan memutus arus yang ada dalam rangkaian tersebut. Element penghantar yang terdapat dalam fuse tersebut akan

27 41 meleleh, dan memutus rangkaian listrik tersebut sebagai pengaman terhadap komponenkomponen lain dalam rangkaian listrik tersebut dari bahaya arus besar Pentanahan Sistem pentanahan 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. Prinsip kerja system pentanahan adalah mengalirkan arus induksi dan efek-efek yang timbul ke dalam tanah. 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 2011 pada halaman 362 tabel 54.3 Luas penampang penghantar proteksi tidak boleh kurang dari nilai yang tercantum pada tabel Jika penerapan tabel 54.3 menghasilkan ukuran yang tidak standar, maka dipergunakan penghantar yang mempunyai luas penampang standar terdekat. Luas Penampang Penghantar Fasa Instalasi S (mm2) Luas Penampang Minimum Penghantar Proteksi yang berkaitan SP (mm2) S 16 S 16<S S>32 S/2 Sumber : Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2011 hal. 362 tabel 54.3

28 Sistem Pengaman Genset Sistem pengaman harus dapat bekerja cepat dan tepat dalam mengisolir gangguan agar tidak terjadi kerusakan fatal. Proteksi pada mesin generator ada dua macam yaitu : a. Pengaman alarm Bertujuan memberitahukan kepada operator bahwa ada sesuatu yang tidak normal dalam operasi mesin generator dan agar operator segera bertindak. b. Pengaman trip Berfungsi untuk menghindarkan mesin generator dari kemungkinan kerusakan karena ada sistem yang berfungsi tidak normal maka mesin akan stop secara otomatis. Jenis pengaman trip antara lain : Putaran lebih (over speed) Temperatur air pendingin tinggi Tekanan minyak pelumas rendah Emergency stop Reverse power Sistem Instalasi Penyalur Petir 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

29 43 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.