57 BAB IV ANALISA DAN PERENCANAAN SISTEM INSTALASI LISTRIK 4.1. Sistem Instalasi Listrik Sistem instalasi listrik di gedung perkantoran Talavera Suite menggunakan sistem radial. Sumber utama untuk suplai listrik berasal dari PLN. Apabila PLN mati atau mengalami gangguan maka sumber untuk suplai listrik menggunakan 3 (tiga) buah diesel generator set sebesar 800 kva. Diesel generator set ini merupakan sumber tenaga listrik cadangan, dimana ketiga diesel generator set ini bekerja secara bersamaan dengan cara disinkronisasi sehingga dapat mensuplai tenaga listrik yang dibutuhkan. Sumber listrik dari PLN dihubungkan ke Panel Distribusi Tegangan Menengah (PDTM) yang berada di ruang trafo, PDTR dan PDTM di lantai basemen 1. Kemudian dihubungkan dengan 2 buah trafo penurun tegangan (step down) 20 kv/400 V dengan kapasitas masing-masing 1250 kva, yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah.
Dari trafo penurun tegangan (step down) kemudian dihubungkan ke Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR-1 dan PDTR-2), yang dilengkapi dengan Capasitor Bank dimasing-masing PDTR, yang berfungsi sebagai koreksi faktor daya. Tegangan rendah 400 V/220 V dari PDTR akan didistribusikan ke panel-panel lantai. Dalam perencanaan instalasi listrik di gedung perkantoran Talavera Suite tidak digunakan Panel Utama (PU), karena digunakan 2 buah busduct yang langsung terhubung ke PDTR dengan menggunakan kabel. Pada panel lantai ini terdapat beban listrik yang berupa penerangan dan kotak-kontak koridor serta unit-unit kantor atau tenant yang disewakan. Untuk kebutuhan suplai listrik pada beban-beban mekanikal langsung disuplai dari PDTR. 4.2. Analisa Perhitungan Beban Listrik 4.2.1. Perhitungan Beban Listrik Per Lantai Kebutuhan daya per lantai dapat ditentukan dengan menghitung jumlah beban yang terpasang pada masing-masing lantai. a. Beban Lantai Parkir Lantai Basemen 3 Selain sebagai lantai untuk parkir kendaraan bermotor di basemen 3 ini terdapat kantin dan ruang utiliti atau genset dengan luas 1541 m 2. 58
Tabel 4.1 Beban di lantai basemen 3 No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan parkir 1152 2. Penerangan jalan 2016 3. Penerangan lobby dan kotak-kontak 1212 4. AC dan exhaust fan 38280 5. Penerangan, kotak-kontak dan AC di 12224 ruang genset Total 54884 Lantai Basemen 2 Di lantai basemen 2 ini berfungsi sepenuhnya sebagai parkir kendaraan. Tabel 4.2 Beban di lantai basemen 2 No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan parkir 1224 2. Penerangan jalan 2016 3. Penerangan dan kotak-kontak lobby 976 4. AC dan exhaust fan 31500 Total 35716 59
Lantai Basemen 1 Di lantai basemen 1 terdapat ruang utiliti yaitu ruangan untuk trafo, panel distribusi tegangan menengah (PDTM) dan panel distribusi tegangan rendah (PDTR). Tabel 4.3 Beban di lantai basemen 1 No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan parkir 1260 2. Penerangan jalan 2088 3. Penerangan dan kotak-kontak lobby 1208 4. AC dan exhaust fan 30920 5. Penerangan, kotak-kontak dan AC di 9476 ruang utiliti Total 44952 b. Beban Lantai Unit Sewa Lantai 1 Tabel 4.4 Beban di lantai 1 No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan dan kotak-kontak lobby 12691 2. AC lobby 28870 3. Penerangan dan kotak-kontak unit A 7878 60
4. AC unit A 30000 5. Penerangan dan kotak-kontak Unit B 6538 6. AC unit B 22000 Total 107977 Lantai 2 Tabel 4.5 Beban di lantai 2 No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan dan kotak-kontak lobby 11773 2. AC lobby 26300 3. Penerangan dan kotak-kontak koridor 1401 4. AC koridor 7800 5. Penerangan dan kotak-kontak unit A 5144 6. AC unit A 15000 7. Penerangan dan kotak-kontak Unit B 6338 8. AC unit B 22000 Total 95756 Lantai Tipikal Tabel 4.6 Beban di lantai tipikal No. Nama Peralatan Beban (W) 1. Penerangan dan kotak-kontak koridor 8884 61
2. AC lobby 8790 3. Penerangan dan kotak-kontak unit A 5360 4. AC unit A 15000 5. Penerangan dan kotak-kontak unit B 3296 6. AC unit B 7500 7. Penerangan dan kotak-kontak Unit C 5306 8. AC unit C 18500 9. Penerangan dan kotak-kontak Unit D 4036 10. AC unit D 15000 11. Penerangan dan kotak-kontak Unit E 3496 12. AC unit E 11000 13. Penerangan dan kotak-kontak Unit F 3296 14. AC unit F 15000 Total 124464 4.2.2. Perhitungan Beban Listrik Per Panel Distribusi Kebutuhan daya gedung Talavera Suite disuplai dari 2 panel distribusi tegangan rendah (PDTR) yaitu: 62
PDTR-1 Tabel 4.7 Beban pada PDTR-1 Daya Faktor Normal Emergensi No. Nama Panel Beban (W) Kebutuhan (W) % (W) 1. P-11 124.464 0,8 99.571 100 99.571 2. P-12 124.464 0,8 99.571 100 99.571 3. P-13 124.464 0,8 99.571 100 99.571 4. P-14 124.464 0,8 99.571 100 99.571 5. P-15 124.464 0,8 99.571 100 99.571 6. P-16 124.464 0,8 99.571 100 99.571 7. P-17 124.464 0,8 99.571 100 99.571 8. P-18 124.464 0,8 99.571 100 99.571 9. P-ATAP 152.152 0,8 121.722 100 121.722 10. PU-BS 114.160 0,8 91.328 100 91.328 TOTAL 1.009.619 1.009.619 63
PDTR-2 Tabel 4.8 Beban pada PDTR-2 Daya Faktor Normal Emergensi No. Nama Panel Beban (W) Kebutuhan (W) % (W) 1. P-1 107.977 0,8 86.382 100 86.382 2. P-2 95.756 0,8 76.605 100 76.605 3. P-3 124.464 0,8 99.571 100 99.571 4. P-4 127.964 0,8 102.371 100 102.371 5. P-5 127.964 0,8 102.371 100 102.371 6. P-6 127.964 0,8 102.371 100 102.371 7. P-7 127.964 0,8 102.371 100 102.371 8. P-8 124.464 0,8 99.571 100 99.571 9. P-9 152.152 0,8 121.722 100 121.722 10. P-10 114.160 0,8 91.328 100 91.328 11. PU-K 230.356 0,8 184.285 100 184.285 12. PU-POMPA 46.586 0,9 41.927 100 41.927 13. P-RU 9.476 0,9 8.528 100 8.528 14. P-RG 12.224 0,9 11.002 100 11.002 TOTAL 1.230.405 1.230.405 64
Dari tabel 4.7 dan tabel 4.8 diatas didapat total kebutuhan daya untuk beban listrik seluruh gedung adalah 1.009.619 W + 1.230.405 W = 2.240.024 W. Jadi untuk perhitungannya sebagai berikut: Total beban : 2.240.024 W Cadangan (10 % dari total beban) : 2.464.026 W Faktor diversitas : 1,1 Total sambungan : 2.240.024 W Efisiensi (80 % dari total sambungan) : 2.800.030 VA Jadi total kebutuhan daya untuk mensuplai gedung perkantoran Talavera Suite adalah 2.800.030 VA. Untuk kapasitas transformator daya yang akan dipasang adalah 2 unit transformator step down masing-masing 1250 kva. Sebenarnya beban total ini melebihi estimasi atau perkiraan beban total saat pertama kali dalam merencanakan sistem instalasi listrik tetapi hal ini tidak akan menjadi masalah karena kedua transformator ini akan memenuhi kebutuhan daya gedung perkantoran Talavera Suite, diperkirakan beban tidak akan terpakai secara keseluruhan sebesar 2.800.030 VA. 65
4.3. Analisa Perhitungan Pemutus Arus (circuit breaker) dan Besar Penampang Kabel Untuk menentukan besar penampang kabel yang dibutuhkan maka yang harus diperhatikan adalah kemampuan hantar arus (KHA) dari kabel tersebut. Berdasarkan PUIL 2000 pasal 4.2.2.2 dinyatakan bahwa semua penghantar harus mempunyai KHA sekurang-kurangnya sama dengan arus yang mengalir melaluinya. Untuk menentukan besarnya penghantar pada saluran-saluran utama ditentukan dengan besarnya kapasitas daya terpasang pada panel-panel distribusi tersebut, tetapi dengan adanya faktor keserempakan kerja dari peralatan-peralatan yang bekerja tidak bersamaan maka untuk menentukan besarnya penghantar tersebut ditentukan dengan perkiraan kebutuhan maksimum sesuai dengan PUIL 2000 pasal 4.3.2. Pada perhitungan besar penampang untuk sirkit motor maka berdasarkan PUIL 2000 pasal 5.5.3 yang menyatakan bahwa penghantar sirkit akhir yang mensuplai dua motor atau lebih, tidak boleh mempunyai KHA kurang dari jumlah arus beban penuh semua motor itu ditambah dengan 25 % arus beban penuh motor terbesar dalam kelompok tersebut. Yang dimaksud motor terbesar adalah yang mempunyai arus beban tertinggi. 1. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel pada panel koridor di lantai tipikal dengan total beban 8884 W. 66
a. Kuat hantar arus pada circuit breaker yang ditentukan dengan mengambil data pada tabel 4.6 dan persamaan (2.2), sebagai berikut: Arus yang mengalir 16,8 A dan dikalikan 120% sebagai faktor keselamatan (safety factor), akan didapat 16,8 x 1,2 = 20.2 A, maka digunakan MCB sebesar 20 A untuk instalasi tiga fase. b. Besar penampang kabel Dengan panjang kabel yang digunakan 10 meter dan rugi tegangan yang diijinkan maksimum adalah 5%. Untuk mencari besar atau luas penampang kabel digunakan persamaan (2.6) dengan daya hantar untuk tembaga 56,2 x 10 6 m/ohm mm 2. 2 Ukuran kabel minimum yang tersedia dipasaran adalah ukuran 1,5 mm 2. Tetapi untuk instalasi tiga fase dengan MCB 20 A digunakan kabel NYY 4 x 4 mm 2 + BC 4 mm 2, bisa saja digunakan kabel 4 x 2,5 67
mm 2 tetapi untuk memenuhi standar dari perusahaan penulis bekerja hal itu tidak dilakukan. 2. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel pada panel P-8 (salah satu contoh untuk lantai tipikal) dengan total beban 124.464 W. a. Kuat hantar arus pada circuit breaker yang ditentukan dengan mengambil data pada tabel 4.6 dan persamaan (2.2) serta persamaan (2.4) sebagai berikut: Dengan mempertimbangkan faktor keselamatan (safety factor), maka arus yang didapat akan dikalikan 120% sehingga arusnya menjadi 236.4 x 1,2 = 283.7 A. Untuk arus 283.7 A, proteksinya digunakan MCCB 250-320 A dengan fasilitas proteksi yang lebih baik dari MCB. b. Besar penampang kabel Untuk menentukan penampang kabel yang digunakan, selain menggunakan rumus penulis juga menggunakan tabel ukuran kabel yang dikeluarkan perusahaan sendiri (sebagai standar) dan dari katalog-katalog kabel. 68
Berdasarkan perhitungan kuat hantar arus diatas, maka digunakan jenis kabel tembaga yaitu NYY 3(1 x 1c x 150 mm 2 ) + (1 x 1c x 150 mm 2 ) + BC 70 mm 2. (Sesuai lampiran standar kabel) 3. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel di panel PDTR-1 & PDTR-2 a. Beban di sisi sekunder transformator 1 step down 1250 kva yang terhubung ke PDTR-1 adalah: Digunakan pemutus arus (circuit breaker) jenis ACB 4 pole 2000 A, karena ACB 1899.7 A tidak terdapat dipasaran. ACB dipilih karena lebih tepat sebagai pengaman sumber listrik langsung dari transformator. Dan juga mempunyai fasilitas proteksi yang lebih lengkap untuk arus besar yang mengalir. Berdasarkan perhitungan diatas maka kabel yang digunakan adalah kabel jenis tembaga NYY. Untuk ukuran besar penampang kabel yang digunakan sesuai dengan standar kabel yang ditetapkan oleh perusahaan, yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm 2 ) + (4 x 1c x 300 mm 2 ) + BC 150 mm 2. 69
b. Beban didalam PDTR-1 yang terhubung ke Busduct B (yang menghubungkan dan memberi suplai daya listrik untuk lantai 11 sampai lantai atap). Dengan beban total = 1.009.619 W yang mengambil data dari tabel 4.7 dan persamaan (2.2) serta persamaan (2.4) adalah: Untuk pemutus arus (circuit breaker) yang digunakan juga ACB 2000 A. Dihubungkan dulu dengan kabel jenis tembaga yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm 2 ) + (4 x 1c x 300 mm 2 ) + BC 150 mm 2 sebelum dihubungkan ke busduct aluminium dengan kapasitas arus 2000 A. c. Beban di sisi sekunder transformator 2 step down 1250 kva yang terhubung ke PDTR-2 adalah: Digunakan pemutus arus (circuit breaker) jenis ACB 4 pole 2000 A, karena ACB 1899.7 A tidak terdapat dipasaran. ACB dipilih karena 70
lebih tepat sebagai pengaman sumber listrik langsung dari transformator. Dan juga mempunyai fasilitas proteksi yang lebih lengkap untuk arus besar yang mengalir. Berdasarkan perhitungan diatas maka kabel yang digunakan adalah kabel jenis tembaga NYY. Untuk ukuran besar penampang kabel yang digunakan sesuai dengan standar kabel yang ditetapkan oleh perusahaan, yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm 2 ) + (4 x 1c x 300 mm 2 ) + BC 150 mm 2. d. Beban didalam PDTR-2 yang terhubung ke Busduct A (yang menghubungkan dan memberi suplai daya listrik untuk lantai 1 sampai lantai 10). Dengan beban total = 1.230.405 W yang mengambil data dari tabel 4.8 dan persamaan (2.2) serta persamaan (2.4) adalah: Untuk pemutus arus (circuit breaker) yang digunakan juga ACB 2000 A, karena ACB yang digunakan tidak boleh besar dengan pemutus arus utama PDTR-2 dengan transformator 2 sebesar 2000 A. Hal ini dapat terjadi karena pembagian besar beban yang tidak seimbang antara PDTR-1 dan PDTR-2. Sama seperti di PDTR-1, dihubungkan dulu dengan kabel jenis tembaga yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm 2 ) + (4 71
x 1c x 300 mm 2 ) + BC 150 mm 2 sebelum dihubungkan ke busduct aluminium dengan kapasitas arus 2000 A. 4. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel di panel PDTM a. Kuat hantar arus pada panel PDTM dan besar penampang kabel yang menghubungkan PDTM ke gardu PLN adalah: Berdasarkan perhitungan kuat hantar arus didapat 140 A, maka digunakan kabel tembaga untuk tegangan menengah 20 kv yaitu N2XSEbY 3 x 185 mm 2. Kabel ini merupakan jenis kabel tanah yang akan ditanam didalam tanah untuk menghubungkan PDTM ke gardu PLN. b. Kuat hantar arus dan besar penampang kabel pada sisi keluaran panel PDTM yang terhubung ke sisi primer masing-masing transformator step down 1250 kva adalah: 72
Maka digunakan HRC Fuse 63 A sebagai pemutus arus, kapasitas 62,5 A tidak ada dipasaran maka dipilih kapasitas yang mendekati. Untuk kabel penghantarnya digunakan kabel N2XSY 3 x 95 mm 2 yang akan menghubungkan keluaran PDTM ke sisi transformator step down 1250 kva. 4.4. Analisa Perhitungan Jatuh Tegangan Berdasarkan PUIL 2000 pasal 4.2.3 menyatakan bahwa susut tegangan antara panel hubung bagi (PHB) utama dan setiap titik beban tidak boleh lebih dari 5% dari tegangan PHB utama, bila semua penghantar instalasi dilalui arus maksimum yang ditentukan berdasarkan pasal 4.2.3. Pada analisa perhitungan jatuh tegangan akan dibandingkan perhitungan jatuh tegangan berdasarkan persamaan (2.8) dengan persamaan (3.2). Penulis mengambil contoh untuk panel PU-POMPA yang terhubung langsung ke panel PDTR-2, didapat data sebagai berikut: Beban (P) : 46.586 W Panjang kabel (l) : 30 m (0,03 km) Jenis kabel : NYY 4 x 35 mm 2 + BC 25 mm Resistansi : 0,514 ohm/km Reaktansi : 0,097 ohm/km V : 380 V Cos φ : 0,8 2 73
Sin φ : 0,6 Daya hantar tembaga : 56,2 m/ohm mm 2 a. Perhitungan jatuh tegangan berdasarkan persamaan (2.8) Sehingga besar jatuh tegangan dalam % untuk saluran PDTR-2 ke PU- POMPA adalah: b. Perhitungan jatuh tegangan berdasarkan persamaan (3.2) V drop = 1,73 x I x ( R. Cos Q + X Sin Q ) x L = 1,73 x 88,5 x (0,514 x 0,8 + 0,097 x 0,6) x 0,03 = 2,15 V V drop = = 0,57% Jadi dengan menggunakan kedua persamaan untuk mencari jatuh tegangan diperoleh nilai yang hampir sama yaitu 0,5% untuk persamaan (2.8) dan 74
0,57% untuk persamaan (3.2). Nilai jatuh tegangan yang diperoleh tidak melebihi dari yang disyaratkan yaitu 5%, hal ini berarti telah memenuhi ketentuan yang berlaku. 4.5. Analisa Grounding Untuk menentukan kabel grounding kita dapat mengacu pada PUIL 2000 halaman 77 Tabel 3.16-1 Luas penampang nominal minimum penghantar pengaman. Jika besar penampang penghantar lebih besar dari 32 mm 2 maka penghantar untuk grounding adalah setengah dari besar penampang penghantar. Sebagai contoh untuk panel tipikal seperti P-8 besar penampang kabelnya adalah 150 mm 2, untuk kabel grounding adalah setengahnya maka digunakan jenis BC 70 mm 2. Sedangkan untuk besar penampang kurang dari atau sama dengan 16 mm maka untuk kabel grounding yang digunakan adalah sama dengan besar penampang penghantar. Contohnya seperti panel FB-K.8 dengan besar penampang kabel 4 mm 2 maka kabel grounding yang digunakan juga 4 mm 2. 4.6. Analisa Perbaikan Faktor Daya Pada suatu instalasi listrik gedung bertingkat dimana banyak terdapat bebanbeban antara lain, motor-motor, lampu flourescent / TL dengan ballast electronic, peralatan elektronik lainnya (seperti Komputer dll) maka akan menimbulkan beban induktif yang akan menyebabkan arus terbelakang (lagging) terhadap tegangan dengan sudut yang besar, sehingga nilai cos φ menjadi kecil, dan akan menyebabkan besarnya daya kvar yang merugikan. Untuk memperbaiki faktor daya cos φ direncanakan menggunakan kapasitor 2 75
bank. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk memperoleh kapasitor bank yang diperlukan: Beban total PDTR-2 sebagai daya aktif (P) : 1.362,087 kw Cos φ sebelum perbaikan : 0,8 (36,869 o ) Cos φ setelah perbaikan yang ingin dicapai : 0,95 (18,19 ) o Jika daya reaktif sebelum perbaikan Daya reaktif setelah perbaikan Daya reaktif koreksi : Q : Q 1 2 : Q = Q1 Q 2 Q1 = P x tan φ 1 = 1.362,087 x tan 36,869 = 1.021,5 kvar Q2 = P x tan φ 2 = 1.362,087 x tan 18.19 = 447.57 kvar o o Q = Q 1 Q 2 = 1.021,5 447,57 = 573,93 kvar Sesuai dengan perhitungan diatas maka kapasitor bank yang digunakan untuk PDTR-2 adalah 600 kvar. 76
77