BAB III LANDASAN TEORI 3.1 Elektrikal Listrik sangat membahayakan dan dapat membuat kebakaran serta membahayakan jiwa orang apabila jaringan listrik tersebut tidak baik. Sekitar 60% kasus kebakaran gedung disebabkan oleh korsleting listrik. Beberapa kejadian fatal tersebut timbul karena kurangnya kesadaran masyarakat akan bahayanya kebakaran akibat listrik. Banyak sekali kejadian orang yang tersengat listrik atau luka bakar dan bahkan sengatan listrik yang tidak fatal dapat menyebabkan kecelakaan atau luka permanen. Bahaya listrik tidak bisa dideteksi dengan kasat mata dan orang awam. 3.1.1 Audit Elektrikal Audit Elektrikal sangat berguna untuk mengetahui keadaan dan kondisi kelistrikan secara sistim, jaringan dan juga penggunaannya, sehingga didapat pengetahuan mengenai kualitas dari jaringan listrik tersebut apakah dalam kondisi aman dan terproteksi atau tidak. Dan memastikan bahwa semua instalasi dan peralatan listrik pada kondisi baik, aman dan sesuai standar dan peraturan yang berlaku. Audit Elektrikal dapat mendeteksi timbulnya kebakaran akibat gedung pada instalasi listrik, panel, penangkal petir, grounding dan peralatan listrik serta mengevaluasi keandalan sistem kelistrikan yang terpasang. 12
13 Batasan Audit Thermography Elektrikal: Genset Trafo KWH Meter PLN Panel Listrik dan Panel Kontrol Kapasitor Bank Kabel Listrik 3.1.2 Penyebab Kondisi Tidak Aman Adapun yang menyebabkan kondisi instalasi listrik menjadi tidak aman adalah sebagai berikut: Kabel terlalu kecil daripada beban terpasang akhirnya panas dan terbakar. Proteksi tidak berfungsi ketika terjadi korsleting listrik sehingga kabel dapat terbakar. Sambungan kabel tidak sempurna, ketika ada arus sambungan kabel akan panas dan jika dibiarkan terlalu lama dapat menyebabkan kabel terbakar. Terminasi kabel panel kendor. Peralatan listrik rusak dapat menyebabkan korsleting listrik dan terjadi kebakaran. Tegangan dibawah standar yang sudah ditetapkan.
14 3.1.3 Penyebab Listrik Tidak Handal Adapun yang menyebabkan instalasi listrik menjadi tidak handal adalah sebagai berikut: Genset bermasalah dan kapasitas terlalu kecil. Sambungan daya PLN terlalu rendah. Tegangan listrik tidak normal. Sistem grounding tidak baik. Penangkal petir tidak baik. Sistem proteksi tidak baik. Sistem distribusi listrik tidak baik. 3.1.4 Penyebab Pemborosan Akibat Listrik Adapun di bawah ini hal-hal yang menyebabkan pemborosan listrik yaitu: Power faktor di bawah 0.85, sehingga dikenakan denda biaya kvarh. Tegangan harmonik yang tinggi, dapat menyebabkan penambahan beban trafo atau genset. Tegangan listrik yang rendah, dapat membuat peralatan listrik menjadi cepat rusak dan rugi-rugi daya menjadi semakin besar. Sistem operasi peralatan listrik yang kurang baik.
15 3.1.5 Prosedur Audit Elektrikal Di bawah ini merupakan blok diagram prosedur audit elektrikal: Gambar 3.1 Blok Diagram Prosedur Audit Elektrikal 3.1.6 Uraian Kerja Audit Elektrikal Keselamatan Berikut ini adalah uraian kerja audit elektrikal keselamatan. Tabel 3.1 Uraian Kerja Audit Elektrikal Keselamatan No Item Audit Tujuan Data Instrumen Pengukuran Mendeteksi 1 Temperatur Panel, kemungkinan akan Photo Visual dan Thermography Kabel, Terminal terjadi kebakaran Thermography Infra Red kabel, dan peralatan akibat listrik 2 Mengecek kondisi fisik Instalasi listrik dan tata letak perangkat listrik Untuk mengetahui apakah instalasi listrik masih layak pakai dan sesuai dengan kaidah kelistrikan Photo Visual Camera 3 Pengukuran arus beban listrik tiap Sebagai bahan analisa jika terjadi panas Data pengukuran arus dan Tang Ampere panel diatas normal tegangan
16 3.2 Infra Merah (Infra Red) Mata kita adalah sebuah detektor yang dirancang untuk melihat cahaya tampak (visible radiations). Terdapat jenis-jenis lain dari cahaya atau radiasi yang tidak mampu dilihat oleh mata manusia. Mata manusia hanya mampu melihat sedikit bagian dari spektrum elektromagnetik yang lebar. Mata manusia tidak mampu melihat sinar ultra violet dan sinar infra red. Spektrum cahaya Infra merah berada antara cahaya terlihat dan cahaya gelombang pendek (microwave) seperti ditunjukkan pada gambar 3.2. Dan sumber utama dari cahaya infra merah adalah panas atau radiasi termal. Gambar 3.2 Spektrum cahaya Setiap benda yang memiliki temperatur diatas 0 K (-273 C) akan menghasilkan cahaya infra merah, termasuk benda-benda yang kita anggap dingin seperti es, makin hangat suatu benda maka makin besar radiasi sinar infra merahnya.
17 3.2.1 Kamera Infra Merah Sinar infra merah yang datang ke kamera akan difokuskan oleh susunan optik dan diteruskan ke detektor infra merah. Sinar Infra merah dari detektor akan diteruskan ke sensor elektronik yang kemudian akan merubahnya menjadi gambar infra merah (thermal imaging). Dan gambar infra merah ini kemudian ditampilkan pada layar LCD yang bisa dilihat oleh mata manusia. Sedangkan Infra red Thermography adalah suatu teknologi untuk merubah gambar infra merah menjadi besaran radiometric yang memungkinkan kita untuk membaca suhu setiap titik pada gambar. 3.2.2 Keuntungan Menggunakan Kamera Infra Merah Kamera infra merah bisa mengambil titik-titik temperatur hingga 307.000 titik setiap kali pengukuran, tergantung resolusi dari kameranya. Sehingga tidak akan ada titik yang tidak terdeteksi. Bandingkan jika kita menggunakan termometer infra merah biasa, maka hanya akan didapatkan satu titik suhu per kali pengukuran. Titik panas yang memiliki temperatur diatas normal mengindikasikan adanya suatu masalah. Masalah itu bisa saja merupakan tanda-tanda dari kerusakan sekaligus juga tingkat kerusakannya, atau hanya sekedar penyimpangan yang jika dibiarkan akan menimbulkan kegagalan pada komponen peralatan. Keuntungan lain dari kamera infra merah adalah kecepatan pengukurannya dengan tingkat akurasi yang tinggi. Dibutuhkan waktu hanya
18 beberapa menit untuk melakukan pengukuran dengan penggunaan alat yang mudah. 3.2.3 Jenis Kamera Infra Merah Jenis kamera infra merah yang digunakan dalam audit kelistrikan di Bank Permata adalah FLIR tipe T seri 335. Kamera merek FLIR dibuat oleh pabrikan Belanda dan merupakan salah satu dari dua merk kamera infra merah paling terkenal didunia, yang lainnya adalah FLUKE dari Amerika. Gambar dari Kamera FLIR T seri 335 bisa dilihat pada gambar 3.3. Gambar 3.3 Kamera Infra Merah FLIR T-335 3.2.4 Variabel Pengukuran Beberapa variabel yang umum digunakan dalam membaca gambar hasil bidikan kamera infra merah adalah sebagai berikut:
19 Maksimum Temperatur: adalah temperatur paling tinggi yang terdeteksi pada subjek pengukuran, misalnya panel listrik. Minimum Temperatur: adalah temperature paling rendah yang terdeteksi pada subyek pengukuran, misalnya panel listrik. Emissivity: adalah karakteristik suatu benda yang berhubungan dengan kemampuannya untuk memancarkan energi panas. Setiap benda mempunya angka emissivity yang berbeda-beda, karena angka variable ini ditentukan oleh jenis material penyusunnya. Besaran Emissivity bisa dirubah-rubah pada kamera infra merah. Karena Panel listrik terdiri dari kabel dan mcb yang terbuat dari plastik, maka angka emissivity yang dipilih adalah 0.95 (sesuai untuk plastik) RAT (Reflected Apparent Temperature): adalah besarnya temperature dari benda-benda yang memantulkan sinar infra merah. Pada panel benda yang memantulkan sinar infra merah adalah alumunium yang digunakan sebagai kotak pelindung Panel listrik. Distance: adalah besarnya jarak antara kamera dan objek pengukuran pada saat pengambilan gambar. Relative Humidity: adalah kelembaban relatif dari udara disekitar objek pengukuran. Atmospheric Temperature: temperatur udara di sekitar objek pengukuran. Temperature Rating: selisih antara temperatur tertinggi dan terendah.
20 3.3 Thermography Thermography atau thermal imaging adalah suatu teknik dimana energi infra merah yang tidak terlihat secara kasat mata, dipancarkan oleh objek kemudian diubah menjadi gambar panas secara visual. Infra red Thermography dapat dianggap sebagai pemetaan panas tanpa sentuhan dan analisa pola panas pada permukaan objek. Peralatan Audit Infra red Thermography merupakan kamera yang berfungsi untuk mengukur temperatur benda untuk mendeteksi adanya problem atau masalah, seperti pada sambungan kabel instalasi listrik, dinding boiler, pipapipa uap panas, kebocoran dari area HVAC dengan menampilkan gambar infra merah dari benda yang diukur yang mencantumkan besar nilai temperaturnya, yang akan langsung tersimpan pada memori eksternal yang ada pada alat tersebut. Berikut merupakan gambar dari alat kamera thermography : (a) (b) Gambar 3.4 Tampak depan alat Thermography (a) Tampak samping alat Thermography (b)
21 Berikut merupakan proses dan hasil pengambilan gambar dari alat kamera thermography: (a) (b) Gambar 3.5 Proses pengambilan gambar (a) Hasil gambar (b) 3.3.1 Kegunaan Thermography Thermography juga dapat digunakan sebagai cara untuk menginspeksi peralatan listrik atau mekanis untuk menentukan ketidaknormalan fungsi dengan memperoleh pola panasnya. Metode Inspeksi ini didasarkan pada kenyataan sebagian besar komponen di dalam suatu sistem yang akan menunjukkan kenaikan atau penurunan temperatur jika terjadi malfungsi. Peningkatan temperatur dalam rangkaian listrik mungkin disebabkan oleh koneksi kendor atau sekring yang mengalami beban lebih. Dengan Thermography kita dapat mengamati pola panas pada saat komponen sistem beroperasi, kerusakan atau gangguan dapat dilokalisir dan keparahannya dapat
22 langsung dievaluasi. Kontak secara fisik terhadap sistem tidak lagi diperlukan, inspeksi dengan Thermography dapat dilakukan dalam kondisi beroperasi penuh tanpa menghasilkan kerugian operasi atau menghentikan operasi tersebut. 3.3.2 Aplikasi Teknologi Infra Merah untuk Gedung/Bangunan a. Untuk mengetahui kondisi thermal insulation of wall b. Untuk mengetahui kondisi thermal insulation of surface c. Untuk mengetahui titik-titik losses dan Air Conditioning d. Untuk mengetahui titik-titik terjadi Thermal Bridges e. Untuk mengetahui kondisi lembab dan moisture penetrations f. Untuk mengetahui kondisi baik atau kerusakan water proofing g. Untuk mendeteksi seluruh kondisi electrical equipments, losses energi listrik, life time material dan titik potensial terjadinya kebakaran h. Untuk mendeteksi seluruh kondisi mechanical equipments seperti pompa, genset, chiller/ahu, plumbing, lift, escalator dll. i. Untuk building diagnostic: - Diagnosa pembungkus/pengamanan suatu bangunan dengan mengukur panas/dingin yang hilang. - Mendeteksi adanya celah-celah pada penyekat. - Mendeteksi kondisi kantung air dibawah membrane atap dan menentukan luas area water proofing yang rusak. - Menganalisa/monitor losses dan efisiensi HVAC sistem.
23 - Mendiagnosa area kerusakan atap yang diakibatkan oleh air secara cepat dan akurat. - Menentukan penggantian water proofing. - Untuk data kebenaran masalah. 3.3.3 Keuntungan Investigasi dengan Infra Merah Thermal Imaging Radiometers a. Dapat menunjukan kelemahan dan kehandalan peralatan/sistem. b. Dapat mengetahui/memprediksi kondisi dini kerusakan yang akan terjadi pada peralatan. c. Dapat melihat kondisi peralatan yang tidak dapat diraba dan dilihat oleh mata manusia. d. Sangat membantu para teknisi maintenance untuk menentukan prioritas perbaikan suatu peralatan/instalasi. e. Dari hasil data investigasi infra merah maka dapat dibuat perencanaan waktu perbaikan, penggantian suku cadang, overhoule dan jumlah teknisi yang dibutuhkan untuk perbaikan. f. Akan menghasilkan suatu sistem perawatan/perbaikan yang lebih tepat dan terarah. g. Dapat memperkecil timbulnya kerusakan dan kerugian serta bahaya kebakaran yang disebabkan oleh kondisi peralatan/instalasi yang tidak sesuai dengan standar teknik dan keselamatan, dan peralatan yang rusak serta harus sudah diganti.
24 h. Dapat membantu menekan loss energi listrik yang timbul sebagai akibat kebocoran daya listrik pada sambungan antara peralatan, penghantar dan rangkaian listrik. i. Dapat menciptakan rasa aman kepada pemakai peralatan/instalasi dan pengelola gedungkarena kehandalan peralatan/instalasi sudah diketahui dengan pasti. j. Menaikkan waktu produksi, menurunkan down time, meningkatkan efisiensi perawatan, meningkatkan life time peralatan dan keselamatan. k. Dapat memprediksi gejala dini dan titik potensial yang akan menyebabkan terjadinya kebakaran yang ditimbulkan oleh peralatan/instalasi listrik. l. Meningkatkan mutu penampilan/citra perusahaan pada pemakai jasa/konsumen. 3.4 Dasar Teori Audit Elektrikal 3.4.1 Perhitungan Daya P S Q Φ = Daya Guna (Watt) = Daya Semu/Daya Pembangkit (KVA) = Daya Reaktif (KVAR) = Sudut fasa (Derajat) Gambar 3.6 Segitiga Daya
25 3.4.2 Daya Guna (P) Daya guna adalah daya yang benar-benar terpakai oleh konsumen dan terukur pada kwh meter. Untuk menghitung daya guna satu fasa dapat menggunakan rumus: P 1 = V p x I x Cos θ... (3.1) Untuk menghitung daya guna tiga fasa dapat menggunakan rumus: P 3 = 3 x V L x Cos θ... (3.2) Dari rumus 3.1 dan 3.2 maka: P 3 Φ = P 1 Φ... (3.3) Dimana: P = Daya Guna (Watt) V p = Tegangan fasa (220 Volt) V L = Tegangan L-L (380 Volt) I = Arus listrik (Ampere) Cos θ = Faktor Daya 3.4.3 Daya Semu (S) Daya Semu adalah daya yang ditanggung oleh pembangkit listrik yang dipengaruhi oleh pemakaian daya konsumen dan kondisi faktor daya pada jaringan listrik. Untuk menghitung daya semu satu fasa dapat ditentukan dengan rumus : S 1 = V p x I... (3.4)
26 Untuk menghitung daya semu tiga fasa dapat ditentukan dengan rumus : S 3 = 3 x V L x I... (3.5) Dimana: S = Daya Semu (KVA) V p = Tegangan fase (220 Volt) V L = Tegangan L L (380 Volt) I = Arus Listrik (Ampere) 3.4.5 Daya Reaktif (Q) Daya Reaktif adalah daya yang timbul akibat faktor daya rendah atau jelek. Daya reaktif ini merupakan kerugian dan harus di minimalis dengan menggunakan kapasitor bank. Untuk menghitung daya reaktif satu fasa dapat menggunakan rumus: Q 1 = P 1 x Tan θ... (3.5) Untuk menghitung daya reaktif satu fasa dapat menggunakan rumus: Q 3 = P 3 x Tan θ... (3.6) Dimana: Q P = Daya Reaktif (KVAR) = Daya Guna (KW) Tan θ = Tangen sudut fasa Untuk perhitungan kapasitor bank bisa menggunakan rumus: Q = P x 0,8... (3.7)
27 3.4.6 Perbaikan Faktor Daya Dengan Kapasitor Bank Q = P x K... (3.8) Dimana : Q = Besarnya kapasitor bank untuk kompensasi beban reaktif (KVAR) P = Total daya aktual (KW) K = Faktor pengali perbaikan faktor daya 3.4.7 Perhitungan Faktor Daya Faktor daya atau Cos θ adalah benda sudut fasa tegangan dan arus listrik. Pengeseran sudut fasa ini disebabkan karena perubahan beban dan sifat beban itu sendiri. Sifat beban ada yang induktif (Trafo, Balast, UPS, Drive) dan kapasitif (Kapasitor) Gambar 3.7 Pergeseran sudut fasa Untuk mengetahui faktor daya adalah dengan metode pengukuran langsung, dengan asumsi atau dengan menggunakan rekening listrik. Faktor daya atau Cos θ idealnya mendekati 1. PLN membatasi nilai minimum faktor daya adalah 0,85. Jika kurang dari nilai tersebut maka konsumen didenda untuk membayar biaya kvarh atau biaya beban reaktif.
28 3.4.8 Perhitungan Kapasitor Bank Cara menghitung kapasitor bank adalah: KVAR = P x K... (3.9) Dimana: KVAR = Daya reaktif (KVAR) P K = Daya terukur atau actual load (KW) = Faktor pengali perbaikan cos θ