BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Jaringan Distribusi Jaringan distribusi tenaga listrik merupakan semua bagian dari sistem tenaga listrik yang menghubungkan sumber daya besar dengan rangkaian pelayanan pada konsumen. Sumber daya besar adalah pusat-pusat pembangkit listrik dengan kapasitas daya yang dihasilkan dalam satuan MW. Pembangkit listrik ini digolongkan atas jenis-jenis tenaga yang digunakan, seperti pembangkit yang menggunakan tenaga air, bahan minyak bumi, batu bara, panas surya, tenaga angin dan lain-lain. Fungsi utama dari sistem distribusi adalah untuk menyalurkan energi listrik dari sumber daya ke pemakai atau konsumen. Baik buruknya suatu sistem distribusi dinilai dari bermacammacam faktor, diantaranya menyangkut hal-hal sebagai berikut : a. Kontinuitas pelayanan b. Efisiensi c. Fleksibilitas d. Regulasi tegangan e. Harga sistem Dari kelima hal diatas, masalah-masalah yang dihadapi dalam suatu sistem jaringan distribusi adalah bagaimana menyalurkan tenaga listrik ke konsumen dengan cara sebaik-baiknya untuk saat tertentu dan juga untuk masa yang akan datang. Pada sistem distribusi, harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut : 7
8 a. Gangguan terhadap pelayanan (interruption) tidak boleh terlalu sering b. Gangguan terhadap pelayanan pada suatu daerah tidak boleh terlalu lama c. Regulasi tegangan tidak terlalu besar d. Biaya system operasional harus serendah mungkin e. Harus fleksibel (mudah menyesuaikan diri dengan keadaan yang terjadi, seperti pada sistem perubahan beban yang tidak menelan biaya yang tinggi). Jaringan distribusi pada umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu sebagai berikut : a. Jaringan Distribusi Primer Yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu induk sub tranmisi ke gardu distribusi. Jaringan ini merupakan jaringan tegangan menengah atau jaringan tegangan primer. b. Jaringan Distribusi Sekunder Yaitu jaringan tenaga listrik yang menyalurkan daya listrik dari gardu distribusi ke konsumen. Jaringan ini sering disebut jaringan tegangan rendah.
9 Gambar 2.1. Diagram Sistem Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Tegangan rendah adalah tegangan dengan nilai di bawah 1 kv yang digunakan untuk penyaluran daya dari gardu distribusi menuju pelanggan tegangan rendah. Penyalurannya dilakukan dengan menggunakan sistem tiga fasa empat kawat yang dilengkapi netral. Indonesia sendiri menggunakan tegangan rendah 380/220V dimana tegangan 380V merupakan besar tegangan antar fasa dan tegangan 220V merupakan tegangan fasa-netral. Untuk Saluran Kabel Udara Tegangan Rendah (SKUTR) Kabel yang digunakan adalah jenis XLPE yang lebih dikenal dengan nama LVTC ( Low Voltage Twisted Cable). Jenis kabel ini direntangkan di antara tiang
10 penyangga. Bagian utama adalah tiang, kabel dan suspension Clamp Bracket, yang berfungsi untuk menahan kabel pada tiang. Kabel jenis ini sekarang banyak digunakan dalam pemasangan jaringan tingkat rendah baru karena dianggap kontruksi jenis ini lebih handal. Fungsi dari Jaringan tegangan rendah untuk menyalurkan tenaga listrik dari Gardu Distribusi ke Konsumen tegangan rendah. Seperti kita ketahui bahwa jaringan tegangan rendah ini berlaku juga untuk penerapan pada sambungan rumah penghantar di bawah tanah atau di atas tanah termasuk peralatannya mulai dari titik penyambungan tiang JTR sampai alat pembatas dan pengukur perencanaan sistem ini harus dilakukan secara sistematik dengan pendekatan yang didasarkan pada peramalan beban untuk memperoleh suatu pola pelayanan yang optimal. 2.2. Panel LVMDP Panel LVMDP (Low Voltage Main Distribution Panel) pada dunia industri biasanya sering disebut panel induk, terdapat dua masukan sumber yaitu PLN dan juga dari Genset. Keluaran dari panel LVMDP ini didistribusikan ke Distribution Panel (DP), kemudian didistribusikan kembali ke Sub Distribution Panel (SDP) setelah itu baru dihubungkan ke beban. Dahulu sebuah proses kontrol pada panel LVMDP dilakukan oleh seorang operator, kemudian berkembang meggunakan kontrol relay. Kebutuhan berkembang dari tahun ke tahun sehingga produk-produk otomasi dapat ditemukan. Pada panel LVMDP ini, untuk mendapatkan sistem otomasi maka dikelompokkan menjadi tiga panel, yaitu :
11 1. Panel Automatic Main Failur (AMF) 2. Panel Automatic Transfer Switch (ATS) 3. Panel Capacitor Bank 2.2.1. Panel Automatic Main Failur (AMF) Panel AMF berfungsi untuk mengoperasionalkan (Start/Stop) Genset secara otomatis ataupun manual. Pada panel AMF terdapat module yang berfungsi menggantikan operator untuk memerintahkan Genset untuk beroperasi apabila supply utama dari PLN padam dan juga memerintahkan Genset untuk berhenti beroperasi apabila supply utama PLN kembali normal. 2.2.2. Panel Automatic Transfer Switch (ATS) Panel ATS berfungsi untuk memindahkan atau mentransfer beban dari supply utama PLN ke Genset pada saat PLN padam dan mengembalikan beban yang diambil alih Genset ke PLN, apabila supply PLN kembali normal. Untuk itu menganpa diperlikan panel ATS, agar semua pengontrol otomasi dapat terpenuhi. 2.2.3. Panel Capacitor Bank Panel Capacitor Bank berfungsi untuk memperbaiki faktor daya dari beban, karena pada umumnya beban-beban yang digunakan adalah beban induktif. Sebuah sumber listrik AC mengeluarkan energi listrik dalam bentuk energi aktif (dinyatakan dengan kw) dan energi reaktif
(dinyatakan dengan kvar). Penjumlahan secara vektor dari kedua data tersebut akan menghasilkan daya nyata (dinyatakan dengan kva). 12 2.3. Koponen Panel Listrik Untuk lebih mengenal fungsi dari panel listrik telebih dahulu mengenal komponen- komponen panel listrik dan harus memahami fungsi dari bagian-bagaian listrik itu sendiri. Berikut beberapa komponen panel listrik beserta fungsinya : a. Kontaktor Kontaktor adalah saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak yang bekerja apabila kumparan diberi energi listrik. Kontaktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Kontaktor dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik tanpa merusak. Beban-beban tersebut antara lain lampu, pemanas, transformator, kapasitor, dan motor listrik. Gambar 2.2. Konstruksi Kontaktor (http://www.wikipedia.com/ensiklopedia.bebas/kontaktor)
13 Sebuah kontaktor terdiri dari coil, beberapa kontak Normally Open (NO) dan beberapa Normally Close (NC). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Coil adalah lilitan yang ketika diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetik adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik. Kontaktor termasuk jenis saklar motor yang digerakkan oleh magnet seperti yang telah dijelaskan di atas. Apabila jepitan a dan b kumparan magnet diberi tegangan, maka magnet akan menarik jangkar sehingga kontak-kontak bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang harus dipasangkan dapat tegangan bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. Untuk beberapa keperluan digunakan juga kumparan arus (bukan tegangan), akan tetapi dari segi produksi lebih disukai kumparan tegangan karena besarnya tegangan umumnya sudah dinormalisasi. Menurut IEC (International Electrotechnical Commission) connector dari kontaktor diberi tanda-tanda seperti berikut : a, b : terminal coil kontaktor (connector dari magnetic coil) 1,3,5 : terminal kontak utama sebagai input (hubungan suplai dari rangkaian utama), 3 pole
14 2, 4, 6 : terminal kontak utama sebagai output (hubungan beban dari rangkaian utama) 13, 14 : kontak bantu Normally Open (NO) 21, 22 : kontak bantu Normally Closed (NC) 23, 24 : kontak bantu Normally Open (NO) 31, 32 : kontak bantu Normally Closed (NC) 33, 34 : kontak bantu Normally Open (NO) 41, 42 : kontak bantu Normally Closed (NC) Gambar 2.3. Penomoran Kontak-kontak Pada Kontaktor (Sumber : Edy.2011) b. Miniatur Circuit Breaker (MCB) Miniatur Circuit Breaker merupakan peralatan listrik yang digunakan untuk memutuskan rangkaian listrik bila terjadi gangguan beban lebih (over load) atau gangguan hubung singkat (short circuit).
15 (a) (b) Gambar 2.4. Konstruksi MCB (a) dan bagian-bagian MCB (b) (http://en.wikipedia.org/wiki/circuit_breaker) Keterangan gambar (b) : 1. Tuas Operasi Strip 5. Bimetal 2. Aktuator Mekanis 6. Sekrup Kalibrasi 3. Kontak Bergerak 7.Kumparan Magnetis 4. Terminal 8. Ruang Busur Api MCB dilengkapi dengan pengaman thermal over load dan pengaman arus hubung singkat. Pengaman thermal over load ini menggunakan prinsip dasar kerja bimetal, sedangkan pengaman arus
hubung singkatnya menggunakan prinsip dasar kerja elektromagnetik yang ditunjukan pada gambar dibawah ini. 16 Gambar 2.5. Prinsip Kerja Thermis (Sumber : Edy.2011) Gambar 2.6. Prinsip Kerja Magnetis (Sumber : Edy.2011) Pengaman thermis berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman elektromagnetik berfungsi untuk mengamankan jika
terjadi hubung singkat. Disamping itu MCB juga mempunyai beberapa tipe karakteristik seperti yang tersebut dibawah ini : 17 a. MCB dengan tipe karakteristik L b. MCB dengan tipe karakleristik G c. MCB dengan tipe karakteristik K d. MCB dengan tipe karakteristik U MCB dengan tipe karakteristik L biasanya dipergunakan hanya untuk beban-beban penerangan saja. Sedangkan untuk tipe-tipe G, K, dan U biasanya dipergunakan untuk beban berupa motor-motor listrik. MCB dengan tipe karakteristik L mempunyai waktu pemutusan lebih lambat dibandingkan dengan tipe karakteristik G, K, dan U. c. Moulded Case Circuit Breaker (MCCB) Moulded Case Circuit Breaker merupakan alat pengaman yang dalam proses operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pengaman yaitu pemutus sirkit tegangan menengah dan juga sebagai alat penghubung. MCCB banyak digunakan untuk memutuskan rangkaian listrik bila terjadi gangguan beban lebih (over load) atau gangguan hubung singkat (short circuit). MCCB dalam penggunaannya dapat disesuaikan dengan kondisi lapangan atau pengaman ini mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.
18 Gambar 2.7. Konstruksi MCCB (http://akirajunto.wordpress.com/the-ee-handblog-circuit-breaker) Dalam memilih circuit breaker hal-hal yang harus dipertimbangkan adalah : Karakteristik dari sistem dimana circuit breaker tersebut dipasang, yaitu dengan memperhatikan : Sistem tegangan Tegangan operasional dari circuit breaker harus lebih besar atau minimum sama dengan tegangan sistem. Frekuensi sistem Frekuensi pengenal dari circuit breaker harus sesuai dengan frekuensi sistem. Arus pengenal Arus pengenal dari circuit breaker harus disesuaikan dengan besarnya arus beban yang dilewatkan oleh kabel, dan harus lebih kecil dari arus ambang yang diijinkan lewat pada kabel.
19 Kapasitas pemutus Kapasitas pemutusan dari circuit breaker harus paling sedikit sama dengan arus hubung singkat prospektif yang mungkin akan terjadi pada suatu titik instalasi dimana circuit breaker tersebut dipasang. Jumlah pole dari circuit breaker. Jumlah pole dari circuit breaker sangat tergantung kepada sistem pembumian dari sistem. Kebutuhan akan kontinuitas pelayanan sumber daya listrik. Aturan-aturan dan standar proteksi yang berlaku seperti PUIL, SPLN dan IEC 60947-2. d. Thermal Overload Relay (TOR) Thermal Overload Relay atau relay beban lebih selalu dipasang seri dengan beban yang berfungsi sebagai pengaman beban lebih. Apabila terjadi kelebihan beban, hubungan singkat, atau gangguan lainnya yang mengakibatkan naiknya arus secara otomatis, relay ini akan bekerja memutuskan arus listrik dengan beban. Sehingga keamanan beban terjaga. Thermal overload relay memiliki kontak bantu NO dan NC. Kontak bantu NC dipergunakan sebagai pengontrol operasi dari kontaktor penghubung suplai daya ke kumparan motor. Apabila terjadi gangguan arus beban lebih pada saat motor beroperasi, maka kontak bantu NC akan membuka sehingga suplai daya akan terputus ke kontaktor dan akibatnya motor akan berhenti beroperasi.
20 Prinsip kerja dari suatu thermal overload relay adalah berdasarkan panas yang timbul karena adanya arus listrik yang mengalir melewati arus nominal motor. Energi panas tersebut akan diubah menjadi energi mekanik oleh logam bimetal. Akibatnya kontak NC akan terbuka sehingga operasi motor diamankan oleh pengaman TOR berhenti bekerja. Adapun kerja TOR ini tergantung kepada gangguan arus beban lebih yang terjadi dan lamanya gangguan berlangsung. Pada TOR terdapat selektor untuk memilih batasan nilai arus yang diinginkan yang biasanya disesuaikan dengan besar arus nominal beban yang akan dihubungkan. (a) (b) Gambar 2.8. Konstruksi TOR (a) dan Simbol Kontak-kontak TOR (b) (http://4nch4.blogspot.com/thermal-overload-relayl) e. Time Delay Relay (TDR) Time delay relay sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), TOR (Themal Overload Relay).
21 Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu. Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik. Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan memarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu. Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisian kapasitor. Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan (coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO. Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki coil sebagai contoh pada gambar di atas adalah TDR tipe H3BA dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki coil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki-kaki tersebut akan berbeda tergantung
dari jenis relay timer, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.8 (a) dan (b). 22 (a) (b) Gambar 2.9. Konstuksi TDR (a) dan Kontak-kontak TDR (b) (http://electric-mechanic.blogspot.com/timer.html) f. Push Button Switch Push button switch merupakan saklar tekan yang berfungsi untuk menghubungkan atau memisahkan bagian-bagian dari suatu instalasi listrik satu sama lain (suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button switch memiliki kontak NC (Normally Close) dan NO (Normally Open), yang mana bentuk fisik jenis push button switch dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 2.10. Konstruksi Push Button Switch (http://adamsun.en.made-in-china.com/push-button-switch)
23 Prinsip kerja push button swtich adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor-motor induksi untuk menjalankan dan mematikan motor pada industri-industri. g. Lampu Indikator Lampu indikator berfungsi untuk memberi tanda bagi operator bahwa panel dalam keadaan kerja/bertegangan atau tidak. Warna merah sebagai tanda panel dalam keadaan kerja, maka harus hati-hati. Sedangkan warna hijau bahwa panel dalam keadaan ON arus mengalir kerangkaian beban listrik. Lampu indikator ini juga berfungsi sebagai tanda tegangan kerja 3 phasa, dengan warna lampu merah, kuning dan hijau. Gambar 2.11. Konstruksi Lampu Indikator (http://semarang.indonetwork.co.id/lampu-indicator-panel)
24 h. Penghantar Listrik Penghantar merupakan suatu benda yang berbentuk logam atau non logam yang bersifat konduktor atau dapat mengalirkan arus listrik dari satu titik ke titik yang lain. Penghantar dapat berupa kabel atau kawat penghantar. Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya logam bersifat konduktif. Emas, perak, tembaga, alumunium, zink, besi berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar. Jadi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal harganya, maka secara ekonomis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan. Kabel ialah penghantar logam yang dilindungi dengan isolasi. Bila jumlah penghantar logam lebih dari satu maka keseluruhan kabel yang berisolasi dilengkapi lagi dengan selubung pelindung. Contohnya kabel listrik yang dipakai di rumah. Bila kabel tersebut dikupas maka akan kelihatan sebuah selubung (biasanya berwarna putih) yang membungkus beberapa inti kabel yang terisolasi (2 atau 3 inti) dimana masing-masing inti memiliki warna isolasi yang berbeda. Sedangkan kawat penghantar ialah penghantar yang juga logam tetapi tidak diberi isolasi. Contohnya ialah kawat grounding pada instalasi penangkal petir atau kawat penghantar pada sistem transmisi listrik tegangan menengah dan tinggi milik PLN. Menurut PUIL 2000 (Persyaratan Umum Instalasi Listrik tahun 2000) dalam lampiran C menjelaskan mengenai tata nama (nomenklatur) kabel sebagai berikut :
25 Penghantar : N : NA : Terbuat dari tembaga Terbuat dari allumunium Isolasi : Y : 2Y : Isolasi dari PVC (Poli Vinil Chlorid) Isolasi dari XLPE (Cross Linkage polyethiline) Selubung Dalam : G : 2G : K : KL : Selubung dari karet Selubung dari karet butil Selubung dari timah hitam Selubung aluminium dengan permukaan licin KWK : Selubung dari XLPE (Cross Linkage polyethiline) Y : 2Y : Z : Selubung dari PVC Selubung dari polytelin Selubung dari pita seng Perisai : B : Perisai dari pita baja F : Perisai dari baja pipih L : Perisai dari jalinan kawat baja Q : Perisai dari kawat baja berlapis seng R : Perisai kawat baja bulat 1 lapis (RR 2 lapis) Z: Perisai dari kawat baja yang mempunyai bentuk huruf Z. Sepiral : D : Sepiral anti tekan
26 Gb : Sepiral dari pita baja Selubung Luar : A : Selubung dari Yute Y : Selubung dari PVC Bentuk penghantar kabel : se : Sektor Pejal sm : Sektor Serabut re : Bulat Pejal rm : Bulat Serabut Dalam instalasi listrik perumahan, paling tidak ada 3 jenis kabel listrik yang paling umum digunakan yaitu kabel jenis NYA, NYM dan NYY. Kabel NYA Merupakan kabel berisolasi PVC dan berinti kawat tunggal. Warna isolasinya ada beberapa macam yaitu merah, kuning, biru dan hitam. Jenisnya adalah kabel udara (tidak untuk ditanam dalam tanah). Karena isolasinya hanya satu lapis, maka mudah luka karena gesekan, gigitan tikus atau gencetan. Dalam pemasangannya, kabel jenis ini harus dimasukkan dalam suatu conduit kabel. Dibawah ini merupakan gambaran bentuk fisik dari kabel NYA yang ditunjukkan Gambar 2.11.
27 Gambar 2.12. Konstruksi Kabel NYA (http://raftorigin.wordpress.com/architecture-article/kabellistrik) Kabel NYM Kabel jenis ini mempunyai isolasi luar jenis PVC berwarna putih (cara mengenalinya bisa dengan melihat warna yang khas putih ini) dengan selubung karet di dalamnya dan berinti kawat tunggal yang jumlahnya antara 2 sampai 4 inti dan masing-masing inti mempunyai isolasi PVC dengan warna berbeda. Jadi seperti beberapa kabel NYA yang dijadikan satu dan ditambahkan isolasi putih dan selubung karet. Kabel ini relatif lebih kuat karena adanya isolasi PVC dan selubung karet. Pemasangannya pada instalasi listrik dalam rumah bisa tanpa conduit, kecuali dalam tembok sebaiknya menggunakan conduit. Kabel ini dirancang bukan untuk penggunaan di bagian luar (outdoor). Tetapi penggunaan conduit sebagai pelindung bisa juga dipertimbangkan bila ingin dipasang di luar ruangan. Dibawah ini merupakan gambaran bentuk fisik dari kabel NYM yang ditunjukkan Gambar 2.12.
28 Gambar 2.13. Konstruksi Kabel NYM (http://raftorigin.wordpress.com/architecture-article/kabellistrik) Kabel NYY Warna khas kabel ini adalah hitam dengan isolasi PVC ganda sehingga lebih kuat. Karena lebih kuat dari tekanan gencetan dan air, pemasangannya bisa untuk outdoor, termasuk ditanam dalam tanah. Kabel untuk lampu taman dan di luar rumah sebaiknya menggunakan kabel jenis ini. Dibawah ini merupakan gambaran bentuk fisik dari kabel NYY yang ditunjukkan Gambar 2.13. Gambar 2.14. Konstruksi Kabel NYY (http://raftorigin.wordpress.com/architecture-article/kabellistrik)
29 Busbar Busbar adalah penghantar arus listrik yang terbuat dari tembaga. Busbar memiliki fungsi yang sama dengan kabel. Tetapi kapasitas hantar arus busbar lebih besar daripada kabel. Untuk arus diatas 250 A maka disarankan untuk memakai busbar. Pemakaian busbar ini untuk mempermudah pemasangan sambungan komponen-komponen lainnya pada panel. Apabila arus 250 A ke atas dan menggunakan kabel maka pemasangannya akan lebih sulit untuk sambungan ke penghantar lainnya. Hal ini dikarenakan pada busbar pada tiap bagian penampangnya terdapat lubang-lubang yang dapat dijadikan tempat penghubung dengan penghantar lainnya. Berdasarkan standar pada PUIL. maka dalam penggimaan busbar untuk tiap fasanya diberi warna yang berbeda: merah untuk fasa R kuning untuk fasa S hitam untuk fasa T biru untuk fasa N Untuk mendapatkan ukuran busbar yang sesuai ditentukan berdasarkan arus yang mengalir pada busbar tersebut dan harus sesuai dengan standar yang berlaku pada pabrik pembuatnya. Arus listrik nominal yang mengalir dapat dicari dengan menggunakan rumus (C. Sankaran 133):
30...(2.1) maka arus busbarnya menjadi:...(2.2) Dimana : I = Arus (Ampre) P = Daya nyata (Watt) V = Tegangan antar fasa Tabel 2.1. Pembebanan Penghantar untuk Alumunium Penampang Persegi Arus Bolak-Balik Sumber : Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000, Jakarta: StandarisasiNasional, 2000, p.236 Badan
Tabel 2.2. Pembebanan Penghantar untuk Tembaga Penampang Persegi Arus Bolak-Balik 31 Sumber : Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000, Jakarta: Badan Standarisasi Nasional, 2000, p.236
32 2.4. Ingress Protection (IP) Ingress Protection atau disingkat dengan IP yang kemudian diikuti oleh dua angka dan terkadang diikuti juga oleh sebuah atau dua huruf tambahan. Sebagaimana didefinisikan dalam standar internasional IEC 60529, dimana IP rating tersebut mengklasifikasikan derajat atau tingkat perlindungan yang diberikan dari suatu peralatan listrik, dalam hal ini membahas mengenai IP pada enclosure panel listrik. Penulisan IP diikuti dengan dua digit angka yang mempunyai pengertian sebagai berikut : a. Angka pertama (proteksi terhadap benda padat) mempunyai pengertian : 0 : Tidak ada proteksi. 1 : Tidak dapat dimasuki benda lebih besar daripada 50 mm. 2 : Tidak dapat dimasuki benda lebih besar daripada 12 mm. 3 : Tidak dapat dimasuki benda lebih besar daripada 2.5 mm. 4 : Tidak dapat dimasuki benda lebih besar daripada 1 mm. 5 : Tidak dapat dimasuki debu. 6 : Sama sekali tidak dapat dimasuki debu. b. Angka kedua (proteksi terhadap benda cair) mempunyai pengertian : 0 : Tidak ada proteksi. 1 : Tidak dapat dimasuki oleh air yang menetes dari atas. 2 : Tidak dapat dimasuki air yang datang dari atas hingga 15 dari sumbu vertikal. 3 : Tidak dapat dimasuki air yang datang dari atas hingga 60 dari sumbu vertikal.
33 4 : Tidak dapat dimasuki air yang datang dari segala arah (tetapi tidak mutlak).. 5 : Tidak dapat dimasuki air yang disemprot (tekanan rendah) dari segala arah (tetapi tidak mutlak). 6 : Tidak dapat dimasuki air yang disemprot (tekanan tinggi) dari segala arah. 7 : Terlindungi dari rendaman air hingga 1 meter. 8 : Terlindungi dari rendaman air secara menyeluruh. 2.5. Forms From merupakan pemisah didalam panel dengan menggunakan pembatas atau partisi. Pembatas ini biasanya terbuat dari bahan sheet metal ataupun bahan polycarbonate. Form ini mempunyai beberapa jenis yaitu sebagai berikut : a. Form 1 From 1 mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen dan busbar vertikal terpisah tetapi tidak untuk busbar horizontal. Antar komponen tidak ada pemisah atau pembatas. Pintu panel penuh. Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.15 dibawah ini.
34 Gambar 2.15. Form 1 Keterangan : A : Incoming unit B : Main busbars C : Distributios busbars D : Outgoing unit E : Terminal F : Box panel listrik (min. IP2x) b. From 2a From 2a mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen dan busbar vertikal ataupun horizontal terpisah Antar komponen tidak ada pemisah. Komponen dan terminal kabel terpisah. Terminal kabel dengan busbar tidak ada pemisah.
35 Pintu panel penuh. Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.16 dibawah ini. Keterangan : G : Partisi Gambar 2.16. Form 2a c. Form 2b From 2b mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen dan busbar vertikal terpisah. Komponen dan busbar horizontal terpisah. Atar komponen tidak ada pemisah. Terminal kabel dan komponen bisa dalam satu ruangan. Pintu panel penuh.
Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.17 dibawah ini. 36 Gambar 2.17. Form 2b d. From 3a From 3a mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen terpisah dari busbar horizontal dan vertikal. Masing-masing komponen terpisah dengan pintu masing-masing. Terminal kabel terpisah dari komponen. Masing-masing terminal kabel tidak ada pemisah. Busbar terpisah dari komponen. Terminal kabel dan busbar tidak ada pemisah. Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.18 dibawah ini.
37 Gambar 2.18. Form 3a e. Form 3b From 3b mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen terpisah dari busbar horizontal dan vertikal. Masing-masing komponen terpisah dengan pintu masing-masing. Terminal kabel terpisah dari komponen dan busbar. Masing-masing terminal kabel tidak ada pemisah. Busbar terpisah dari komponen dan terminal kabel. Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.19 dibawah ini.
38 Gambar 2.19. Form 3b f. Form 4a From 4a mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen terpisah dari busbar horizontal dan vertikal. Masing-masingg komponen terpisah dengan pintu masing-masing. Komponen dan terminal dalam satu kompartemen. Busbar terpisah dari komponen dan terminal kabel. Dari karakteristikk diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.20 dibawah ini.
39 Gambar 2.20. Form 4a g. Form 4b From 4b mempunyai karakteristik sebagai berikut : Komponen terpisah dari busbar horizontal dan vertikal. Masing-masing komponen terpisah dengan pintu masing-masing. Komponen dan terminal kabel terpisah. Masing-masing terminal kabel terpisah dengan selungkup masing-masing. Busbar terpisah dari komponen dan terminal kabel. Dari karakteristik diatas maka dapat digambarkan seperti Gambar 2.21 dibawah ini.
40 Gambar 2.21. Form 4b
41 2.6. Teori Listrik Dalam konduktor logam terdapat elektron-elektron yang bebas dan mudah untuk bergerak sedangkan pada konduktor elektrolit, muatan bebasnya berupa ion-ion positif dan negatif yang juga mudah bergerak. Bila dalam konduktor ada medan listrik, maka muatan muatan tersebut bergerak dan gerakan dari muatan-muatan ini yang dinamakan arus listrik. Arah arus listrik searah dengan gerakan muatan-muatan positif. Bila medan yang menyebabkan gerakan-gerakan muatan tersebut arahnya tetap akan dihasilkan arus bolak-balik secara harmonik yaitu arus bolak-balik (AC- Alternating Current). 2.6.1. Hukum Ohm Hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan dari suatu konduktor dapat diterangkan berdasarkan hukum OHM. Dalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor tersebut. Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai R. V i A V R B... (2.3)
42 Dimana : I VA - VB R = kuat arus = beda potensial titik A dan titik B = hambatan Besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam R = A l.... (2.4) Dimana : R = Hambatan (Ω) l = Panjang konduktor (m) A = Luas penampang (m 2 ) = Hambat jenis atau resistivitas (Ωm) Dari hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa : Hambatan berbanding lurus dengan panjang konduktor. Hambatan berbanding terbalik dengan luas penampang konduktor. Hambatan berbanding lurus dengan resistivitas atau hambat jenis dari konduktor tersebut. Harga dari hambat jenis/resistivitas anatara nol sampai tak terhingga. = 0 disebut sebagai penghantar sempurna (konduktor ideal). = ~ disebut penghantar jelek (isolator ideal). Hambatan suatu konduktor selain tergantung pada karakteristik dan geometrik benda juga tergantung pada temperatur. Sebenarnya lebih tepat dikatakan harga resistivitas suatu konduktor adalah tergantung pada temperatur.
43 2.6.2. Pengaruh Suhu Terhadap Penghantar Listrik Suhu sangat mempengaruhi penghantar listrik, karena semakin tinggi suhu pada penghantar, maka hambatan pada penghantar juga makin besar. Adanya koefisien suhu hambatan karena adanya pengaruh suhu terhadap listrik bahan ini disebabkan susunan atom-atom bahan. Bahan konduktor adalah bahan yang kutub atom-atomnya mudah teratur sesuai arus listrik yang melaluinya. Semakin teratur susunan atomatom bahan tersebut semakin baik sifat konduktornya. Susunan atomatom ini akan terganggu jika bahan dipanaskan. Semakin tinggi suhu bahan susunan atom-atomnya semakin teratur, sehingga hamabatan bahan semakin besar. Salah satu faktor luar atau eksternal yang sangat berpengaruh terhadap hambatan penghantar adalah suhu atau temperatur. Semakin tinggi temperatur suatu penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron bebas dalam penghantar tersebut. Getaran elektronelektron bebas inilah yang akan menghambat jalannya muatan listrik (arus listrik) dalam penghantar tersebut. Adapun hambatan jenis penghantar (ρ) akan berubah seiring dengan perubahan temperatur. Semakin tinggi temperatur penghantar, hambatan jenisnya akan semakin tinggi, dan sebaliknya. Perubahan hambatan jenis ini selanjutnya akan diikuti oleh perubahan hambatan total (R) penghantar itu sendiri. Hal tersebut dapat di lihat dari persamaan di bawah ini : ΔR = R 0 ( 1 + α. ΔT )... (2.5)
44 ΔT = t - t 0 Dimana : ΔR = Perubahan hambatan terhadap T (Ω) R 0 = Hambatam awal (Ω) α = Koefisien suhu tahanan ΔT = Perubahan suhu ( o C) t = Suhu akhir ( o C) t 0 = Suhu awal ( o C) Jika hambatan semakin besar maka akan memepengaruhi besar arus listrik yang masuk dalam rangkaian, karena :... (2.6)
45 Tabel 2.3. Kofisien Suhu Tahanan Sumber : http://www.academia.edu 2.7. Permasalahan Panel LVMDP Permasalahan panel tegangan rendah sangat bervariatif dan perlu pengangan secara khusus dan periodik. Berikut beberapa permasalahan yang biasanya terjadi pada panel tegangan rendah. 2.7.1. Voltage Unbalance Voltage Unbalance artinya tegangan yang tersedia di ketiga phasenya tidak sama, ini dapat terjadi di sistem distribusi dimana saja. Ini dapat menimbulkan permasalahan serius pada motor dan peralatanperalatan listrik dengan sistem induksi tiga phase. Memang kondisi
46 balance secara sempurna tidak akan pernah tercapai, namun harus diminimalkan. Kondisi unbalance lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban. Ketika beban satu phase dengan phase lain berbeda, maka saat itulah kondisi unbalance terjadi. Hal ini mungkin disebabkan oleh pendansi, type beban, atau jumlah beban berbeda satu phase dengan phase lain. Misal satu phase dengan beban motor satu phase, phase lain dengan heater dan satunya dengan beban lampu atau kapasitor. Berikut rumusan untuk menghitung persentase voltage unbalance. 2.7.2. Harmonisa Harmonisa adalah gelombang yang terdistorsi secara periodik yang terjadi pada gelombang tegangan, arus, atau daya terdiri dari gelombanggelombang sinus yang frekuensinya merupakan kelipatan bulat frekuensi sumber, sehingga bentuknya tidak sinusoidal. Peran harmonisa pada sistem tenaga listrik cukup besar, terutama pada alat-alat yang terdapat pada sistem tenaga. Harmonisa akan menimbulkan beberapa dampak seperti panas berlebih pada beberapa alat seperti generator dan transformator karena kecenderungan harmonisa mengalir ke tempat dengan impedansi yang lebih rendah. Terdapat dua jenis beban pada sistem ketenagalistirikan. Beban terdiri dari beban linier dan beban non linier. Beban disebut linier jika nilai arus berbanding secara linier dengan tegangan beban. Berarti bentuk gelombang arus akan sama dengan bentuk gelombang
47 tegangan. Beban disebut sebagai beban non linier jika bentuk gelombang arus tidak sama dengan bentuk gelombang tegangan (mengalami distorsi). Arus yang ditarik beban non linier tidak sinusoidal tetapi periodic. Bentuk gelombang tidak periodic tersebut dapat diuraikan berdasarkan komponen fundamental dan komponen harmonic. Beban non linier tersebut misalnya semi konduktor yang digunakan sebagai switching device. Beban non linier inilah yang berperan sebagai sumber harmonisa pada sistem kelistrikan. Harmonisa pada sistem tenaga listrik akan menyebabkan timbulnya rugi-rugi pada konduktor kabel atau kawat transmisi, generator sinkron, transformator, sistem proteksi, motor listrik dan peralatan listrik lainnya. 2.7.3. Arus Hubung Singkat (Short Circuit) Hubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal pada impedansi yang relatif rendah terjadi secara kebetulan atau disengaja antara dua titik yang mempunyai potensial yang berbeda. Hubung singkat terjadi akibat dari faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal dari gangguan adalah rusaknya peralatan listrik. Faktor eksternal adalah antara lain cuaca buruk, seperti badai, hujan, dingin; bencana, seperti gempa bumi, angin ribut, kecelakaan kendaraan, runtuhnya pohon, petir, aktivitas konstruksi, ulah manusia, dan lain-lain. Sebagian besar gangguan terjadi karena cuaca buruk, yaitu hujan atau badai dan pohon.
48 2.7.4. Overheating Sebagian besar sistem kelistrikan industri dan komersial semakin lebih aman dan lebih dapat diandalkan. Laporan terbaru dari AS, menganalisis data dari tahun 2001, memperkirakan bahwa 8,7% dari 47.785 kebakaran non-perumahan bangsa disebabkan oleh peralatan distribusi listrik. NETA Pemeliharaan Pengujian Spesifikasi dan NFPA standard 70B Rekomendasi Praktek untuk prosedur daftar Electrical Equipment Maintenance untuk menguji berbagai komponen sistem distribusi listrik. Pengujian thermographic ditutupi oleh ASTM E 1934 Standar Panduan untuk Memeriksa Peralatan Listrik dan Mekanikal dengan Infrared Thermography. Banyak pengujian yang bertujuan untuk mencegah kebakaran listrik juga kehandalan dan keamanan, sehingga program pengujian yang baik dapat memberikan semuanya. Bahkan, banyak perusahaan asuransi industri membutuhkan bukti program reguler pengujian listrik. Akar penyebab overheating pada sistem listrik biasanya dikarenakan oleh koneksi yang kendor, getaran atau stres termal yang berdampak pada koneksi dalam sistem distribusi tenaga listrik memburuk. Jika kondisi ini dibiarkan terus-menerus maka oksida akan membangun pada interface koneksi, menyebabkan resistensi meningkat. Pada akhirnya hal ini dapat mengakibatkan apa yang disebut koneksi bercahaya, yang dapat menghasilkan panas yang signifikan. Panas yang dihasilkan sangat terfokus dan dapat menyebabkan kegagalan isolasi atau kebakaran jika sumber bahan bakar yang mudah terbakar di dekatnya.
49 Ekstrim distorsi dan beban berat juga dapat menyebabkan overheating pada peralatan listrik, terutama dalam sistem distribusi yang lebih tua. Alat yang paling umum sebagai pengukuran untuk memeriksa overheating atau kecenderungan terhadap overheating yaitu Infrared Thermography. 2.7.5. Voltage Drop Voltage Drop atau jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Besarnya jatuh tegangan dinyatakan dalam besaran Volt. Jatuh tegangan secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Jatuh tegangan ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Jatuh tegangan V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar R semakin besar pula. Jatuh tegangan pada sistem DC dapat dihitung dengan persamaan 4.1 dibawah ini. Vdc = [2 I Rc L] / 1000...(2.7) Dimana : Vdc = Jatuh Tegangan (Voltage Drop) Tegangan DC (V) I Rc L = Arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A) = Resistansi dc kabel (Ω / km) = Panjang kabel (m)