BAB III METODOLOGI DAN DESAIN SISTEM DISTRIBUSI LISTRIK

BAB III METODOLOGI DAN DESAIN SISTEM DISTRIBUSI LISTRIK 3.1 METODOLOGI DAN DESAIN SISTEM DISTRIBUSI LISTRIK Perancangan distribusi energi listrik adalah dengan menetapkan dan menggambarkan diagram satu garis panel, Tujuan dari diagram satu garis panel adalah deskripsi rencana isi sistem proteksi yang ada di dalam panel, deskripsi rencana kabel yang akan menghubungkan panel dengan beban maupun deskripsi jenis penghantar yang akan digunakan antar panel atau transformator. Perancangan diagram sistem distribusi kelistrikan gedung dimulai dengan merancang sistem dari sisi beban (load).beban dapat berupa jenis elektrikal seperti beban penerangan, beban stop kontak, beban AC, Beban Ventilasi udara, beban motor, dan lain sebagainya. Beban juga ada dari jenis beban elektronik dan biasa diatur khusus dalam diagram rencana satu garis tersendiri. Beban elektronik meliputi : sistem alarm kebakaran (Fire Alarm System), sistem suara (Sound System), sistem telepon, sistem kamera keamanan (CCTV), sistem televisi kabel (MATV) dan lain sebagainya. 30

31 3.1.1 Panel Beban dan Panel Utama Distribusi (MDB) Panel beban adalah panel yang langsung berhubungan dengan equipment seperti lampu, AC, Pompa, Lift dsb. Sedangkan Panel utama distribusi (MDB) adalah panel yang berisi panel-panel beban. Langkah-langkah yang perlu diambil dalam merancang diagram rencana panel distribusi adalah : 1. Membuat diagram satu garis yang menghubungkan panel distribusi dengan beban. a. Beban dirancang dalam satuan watt, karena di Indonesia untuk acuanenergi yang tertera pada armatur biasanya dalam satuan watt. Sehinggabisa memudahkan dalam suplai material. b. Beban diusahakan diatur seimbang pada masing-masing tarikan fasa R, fasa S, dan fasa T agar tidak banyak arus mengalir ke kawat netral. 2. Menentukan kabel untuk masing-masing tarikan ke beban. a. Tarikan ke beban yang berupa instalasi penerangan harus menggunakankabel tembaga minimal 1,5 mm2 (PUIL 2000). Pada umumnya paraperancang merekomendasikan kabel NYM 3 1,5 mm2 untuk instalasipenerangan pada gedung bertingkat. Tiga kawat dalam tiap tarikantersebut adalah untuk keperluan kabel fasa, kabel netral dan kabelpentanahan. b. Kabel pentanahan di gedung bertingkat adalah untuk proteksi internalarus lebih terutama peluang kemungkinan tersambar petir yang besarkarena ketinggiannya.tarikan ke beban yang berupa instalasi stop kontak minimal harusmenggunakan kabel tembaga minimal 2,5 mm2.sedangkan untuk menghitung besar penampang bisa dilihat pada rumushitungan besar penampang kabel di bawah.beban yang tidak besar atau kurang dari 1500 watt dapat diparareldalam satu tarikan kabel. 3. Menentukan proteksi arus lebih untuk masing-masing tarikan kabel. a. Ampere frame MCB yang biasa diproduksi di pabrik adalah MCB 4A, MCB 6A, MCB 10A, MCB 16A, MCB 20A, MCB 25A, MCB 35A,MCB 50A, MCB 63A, dll. b. Besar rating dapat dihitung dengan rumus hitungan pembahasan.

32 4. Menentukan busbar untuk panel. a. Busbar dapat dihitung dengan cara yang mirip mencari penampangkabel yaitu menghitung arus nominalnya dahulu. b. Busbar yang diproduksi oleh pabrik adalah sesuai dengan tabel standarbusbar yang ada di PUIL 2000 (dapat dilihat di lampiran). 5. Menentukan proteksi incoming panel. Dalam perancangan panel ruangan, sesuai dengan pernyataan dalam PUIL 2000 tentang batasan aplikasi panel distribusi yaitu bahwa pada setiap penghantar keluar ke beban setidaknya dipasang satu proteksi arus dan dalam satu ruangan harus ada saklar putus hubung. 6. Menentukan besar penampang grounding panel. Proteksi arus lebih dapat berupa saklar hubung putus seperti: MCB,MCCB atau ACB, dengan tujuan utama adalah: 1. Pengisolasian terhadap gangguan ruangan agar gangguan tidak jugaberdampak ke Area lain. 2. Pengisolasian ketika pemeliharaan atau ketika ada pelayanan kerusakan atau penambahan instalasi di dalam ruangan. Hal ini sesuai dengan PUIL 2000 yang menyatakan bahwa saklar putus hubung ini sudah seharusnya dilengkapi proteksi terhadap arus lebih dan untuk besar saklar putus hubung ini adalah minimal memiliki ketahanan sama besar dengan arus hubung pendek yang mungkin terjadi dalam rangkaian yang diamankan. Kabel instalasi ke beban penerangan harus selalu dari jenis tembaga saja.namun jika kabel itu untuk kabel feeder atau berupa kabel berpenampang lebihbesar, bisa menggunakan jenis tembaga atau menggunakan jenis aluminium. A. Busbar Untuk menghitung besar luas penampang busbar panel dapat menggunakan Tabel seperti pada tabel mencari besar luas penampang kabel tembaga yaitu:

33 Tabel 3.1 Tabel Ukuran Rel Tembaga B. Kabel Grounding = 50%..(3.6) Dengan, A GND = Luas penampang kabel grounding panel (mm2) A FEEDER = Luas penampang kabel pada sirkit akhir (mm2) Jadi kabel Grounding yang digunakan untuk instalasi kabel PDTM ke Panel CPGS adalah BC 120 mm2 = 50% x 240mm2 ~ BC 120mm2 3.1.2 Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR) Beban panel-panel distribusi seperti lighting panel, Power Panel & VAC Panel kemudian dijumlahkan dan dikumpulkan di Panel Distribusi Tegangan

34 Rendah (PDTR) ini. Dari panel PDTR inilah dapat diketahui seberapabesar kapasitas beban keseluruhan yang diperlukan oleh gedung. Langkah yang perlu diambil dalam merancang diagram panel induk tegangan rendah (PDTR) ini adalah: 1. Membuat diagram satu garis yang berisi rincian beban-beban panel distribusidari lantai-lantai yang ada dalam gedung, panel suplai darurat (panel emergency). 2. Menentukan kabel feeder untuk masing-masing konduktor penghubung panel. 3. Menentukan proteksi arus lebih untuk masing-masing kabel feeder tersebut. 4. Menentukan busbar untuk panel. 5. Menentukan saklar incoming panel. 6. Menentukan besar penampang grounding. Karena panel PDTR adalah panel induk tegangan rendah dari beberapa atausemua panel subdistribusi yang ada maka pengaman arus lebih di dalam panelpdtr biasanya memiliki rating yang tinggi. Dan sebagai pengaman arus lebih yangdi dalam panel PDTR ini bisa digunakan MCCB atau ACB. 3.1.3 Kapasitor Pemasangan kapasitor (capacitor bank) sebagai perbaikan faktor daya (cos φ) dapat dihitung sebagai berikut : Gambar 3.1 Sketsa vektor sudut daya

35 Di mana : Q = P x K...... (3.7) Dengan, Q = Besarnya kapasitor Bank untuk kompensasi beban reaktif ( kvar ) P = Total Daya aktual ( KW ) K = Faktor pengali perbaikan faktor daya ( Cos ɸ awal diharapkan Faktor pengali Lihat tabel ) Cos ɸ Tabel 3.2 Pengali Power Factor/ Cos ɸ 3.1.4 Kinerja Kapasitor Bank Untuk memastikan seberapa besar kinerja Capacitor Bank bisa dilakukan dengan cara :

36 1. Melihat muncul tidaknya biaya KVARH pada rekening PLN. Jika muncul biaya maka capacitor Bank tidak efektif 2. Melihat langsung penunjukan Cos ϴ pada display power factor controler. ( > 0,85 ) 3. Pengukuran arus capacitor (Amper) pada masing masing phase capacitor Ic = Qc / ( 1,73 x VL ) (3.8 ) Contoh : Capacitor Bank 200 kvar, ( 50 KVAR x 4 step. ) Ic = 50.000/ (1,73 x 400 ) = 72,2 A Seiring dengan waktu nilai Qc dan Ic ini akan menurun. Pada jangka waktu 7-10 tahun umumnya capacitor bank sudah tidak efektif 3.1.5 Trafo Penurun Tegangan (Step Down Transformer) Transformator distribusi merupakan suatu penghubung antara jaringan tegangan menengah yang terhubung dengan pemutus tenaga 20 kv dan keluaran dari transformator menjadi tegangan rendah 380/220 V. Tahapan yang dilakukan untuk menentukan rancangan transformator adalah : 1. Menentukan kapasitas transformator 2. Menentukan jenis pendingin transformator. 3. Menentukan impedansi transformator 4. Menentukan tipe belitan transformator Berdasarkan perhitungan beban listrik, kapasitas transformator yang direncanakan untuk proyek Hotel Bonero Living Quarter Jawa Timur adalah : Kapasitas : 1 x 1000 kva Tegangan primer : 20 kv

37 Tegangan Sekunder : 380/220 V Phase : 3 Frequensi : 50 Hz Type : Oil Gambar 3.2 Trafo Oil Type A. Menghitung perkiraan kapasitas transformator Untuk menentukan kapasitas transformator dapat menggunakan hasilhitungan penjumlahan beban terpasang di gedung dibagi dengan perkiraan powerfactor di Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR). =... (3.9) Dengan, Kapasitas transformer = Total kapasitas transformator (watt) Cos φ = Faktor daya yang diperkirakan terjadi. P = Total daya beban terpasang (watt) B. Menentukan jenis pendingin transformator Jenis pendingin transformator ada dua macam yaitu : cair dan udara. Untuk jenis pendingin yang cairan (liquid) adalah askarel, sinthetic nonflammableliquid dan oli mineral.

38 Jika transformator berkapasitas lebih dari 500 kva maka sebaiknya jenis pendinginnya adalah cairan (liquid). Dan pada umumnya pabrik cenderung membuat transformator pendingin cairan dengan bahan oli. Sedangkan transformator dengan pendingin udara (dengan fan) biasa dikenal dengan nama trafo kering. Pemilihan antara trafo cairan dengan trafo kering juga berdasarkan tempat lokasi yang akan digunakan sebagai lokasi transformator. Tingkat kemungkinan dari sambaran petir karena tidak memiliki sistem proteksi penangkal petir yang sempurna, kondisi lingkungan yang buruk (berdebu), tingkat kelembaban yang tinggi, persentase keasaman dan tingkat oksidasi yang membuat korosif yang tinggi maka sebaiknya sistem memakai transformator oil dan tidak dianjurkan untuk memakai trafo kering pada gedung bertingkat tersebut. Tetapi jika kondisi cukup baik dan tidak ada kemungkinan sambaran petir maka lebih baik menggunakan transformator kering karena lebih murah.untuk penentuan antara trafo kering dan trafo cair juga dapat dilihat pada lampiran di belakang. C. Menentukan tipe belitan transformator Golongan hubungan menandakan bagaimana sebuah transformator kumparankumparannya saling dihubungkan. Untuk penetapan golongan hubungan ini dipergunakan tiga jenis tanda atau kode, yaitu: a. Tanda hubungan untuk sisi tegangan tinggi terdiri atas kode huruf kapital : I,D,Y dan Z. b. Tanda hubungan untuk sisi tegangan rendah terdiri atas kode huruf kecil : i, d,y dan z. c. Angka jam yang menyatakan bagaimana kumparan-kumparan pada sisitegangan rendah terletak terhadap sisi tegangan tinggi menyatakan pergeseranfasa tegangan tinggi dan fasa tegangan rendah yang dinyatakan dalan urutanjam dan arah jam (dimana tiap jam bergeser 300). Kemudian untuk kemudahan dari banyaknya kombinasi golongan hubungan pada transformator tersebut, pabrik-pabrik pada umumnya telah membatasi

39 jumlah yang dianggap baku.golongan yang biasa digunakan dan dianjurkan adalah Yy0, Yd5, Dy5 dan Yz5. Gambar 3.3 Pengaturan belitan trafo tiga fasa Di Indonesia, gedung yang menggunakan trafo umumnya memasang trafotipe belitan Dyn5. Maksudnya transformator menggunakan sistem 3 phase dengan tegangan sekunder yang akan mendahului tegangan primer sebesar 5 30º = 150º, dengan konfigurasi lilitan delta pada sisi primer dan lilitan bintang yang memiliki netral pada sisi sekunder. 3.1.6 Suplai Tenaga Listrik Darurat ( Generator Set) Untuk menentukan suplai darurat dari generator set dalam gedung, sebaiknya melalui tahapan berikut: 1. Menentukan kapasitas generator set Untuk menentukan kapasitas dapat langsung dilihat dari jumlah beban yang ada di Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR) atau jumlah kapasitas trafo step down yang dipasang. 2. Menentukan tegangan yang akan disuplai Tegangan yang dipakai sebaiknya tegangan rendah juga dan akan masuk melalui incoming Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR). 3. Menentukan penghantar yang akan dipakai Penghantar bisa menggunakan busduct ataupun dengan kabel feeder. Adapun cara untuk menghitungnya adalah sama dengan cara menghitung kabel feeder di panel sistem distribusi.

40 4. Menentukan proteksi yang akan dipakai. Adapun data Generator Set yang terpasang adalah 800 kva. Data spesifikasi umum Diesel Generator Set yang di gunakan : Daya : 800 kva Tegangan : 380 V Phase : 3 Phase 4 pole Frequency : 50 Hz Putaran : 1.500 rpm Type : Open 3.1.7 Sistem Operasi Generator Set Gambar 3.4 Diesel Generator Set Open Type Ketika tiba tiba PLN padam maka kontrol AMF akan memanggil genset tersebut untuk hidup Genset akan masuk menghidupkan CPGS dan memasok power ke PDTR Sekitar 11 detik kondisi genset normal, kemudian kontrol ATS mengoper ACB, dari ACB PLN ke ACB Genset di PDTR. Dengan demikian listrik dipasok oleh genset Ketika tiba tiba PLN masuk lagi maka kontrol AMF akan membaca sekitar 7 detik, setelah power PLN benar benar normal

41 maka control ATS akan mengoper ACB dari ACB Genset ke ACB PLN pada panel PDTR Disini beban sudah di pasok sumber listrik dari PLN kembali Proses perpindahan beban dari genset ke PLN sendiri sekitar 1 detik Setelah ACB genset lepas maka genset akan rundown dan akhirnya mati Ketika tiba tiba PLN padam dan ganset gagal start otomatis, maka sistem genset dapat dioperasikan secara manual, baik secara individu maupun secara syncrone paralel. Genset gagal start biasanya disebabkan antara lain : - Aki ngedrop - Solar habis - AMF rusak - Fuel filter mampet 3.1.8 Kabel Instalasi Generator Set Penghantar ini berfungsi menyalurkan daya listrik tegangan rendah dari Panel PDTR ke Panel CPGS dan dari CPGS ke unit genset Adapun gambar single line system pengkabelan dari PDTR ke CPGS dan CPGS ke unit Genset, terdapat pada gambar 4.10 Dari PDTR ke CPGS, NYY 11 x (1 x 240 mm2) Dari CPGS ke unit Genset, NYY 11 x (1 x 240 mm2)

42 Gambar 3.5 Single Line system Pengkabelan Genset 3.1.9 Panel Kontrol Genset Panel Kontrol Genset berfungsi untuk : Menghidupkan dan mematikan genset baik secara otomatis, manual atau emergency Indicator kwalitas sumber listrik (tegangan arus, frequency, dll) Panel Kontrol Genset juga dilengkapi dengan : Automatic Main Failuer ( AMF ) yaitu kontrol star dan stop otomatis ketika PLN Padam Control synchrone genset yaitu kontrol paralel paralel genset ketika PLN padam

43 Forward syncrone genset yaitu syncron Genset dengan PLN ketika PLN akan dipadamkan Back syncrone genset yaitu syncrone antara Genset dengan pln ketika PLN masuk kembali Kontrol Load Sharing yaitu kontrol pembagian beban genset agar genset kecil tidak terbebani berlebih Kontrol Load shading, yaitu mematikan beban non prioritas ketika genset over load Sistem proteksi power revers, Over Current, Over load, under voltage, dan lain lain Gambar 3.6 Panel Kontrol Genset 3.2 OBYEK RANCANGAN Gambar 3.7 Rancangan ilustrasi gedung

44 Hotel Bonero Living Quarter Jawa Timur ini akan digunakan sebagai tempat penginapan & Parkir,kolam renang dan sport center. Lantai 1 difungsikan untuk tempat kitchen dan office serta terdapat ruang control dan ruang panel, di dalam power house terdapat peralatan utama seperti generatorset, trafo, panel utama. Panel utama tersebut akan mendistribusikan daya ke panel masing-masing lantai. Tabel 3.3 Luasan dan Fungsi masing-masing lantai No. Lantai Luas (m2) Fungsi 1 Lantai 1 6069.30 Ruang Kontrol, Ruang Pompa, Musholla, Toilet,R.kitchen,R.Laundry,Barber Shop, Pre Function,Toilet Publik,Office & admin, R.Karaoke, Restaurant, Library, Lounge, Resepsionis,Gym & Fitness,Tangga, General Storage, Loker Male & Female, R.Tidur Staff, Staff Canteen, Meeting Room, R.Medical 2 Lantai 2 5264.43 Kamar hotel, R. Panel, Toilet, Linen, Tangga darurat, Coriddor, Room Boy, Prepation Room, Lobby Lift 3 Pos jaga 7.00 Pos Jaga 4 Gardu PLN 25.00 Gardu PLN 5 Site Plan 9301.15 Parkir Area Parkir,Taman, dan Kolam Renang, warehouse, R Power House

45 Gambar 3.8 Denah lokasi gedung 3.3 DIAGRAM UTAMA DISTRIBUSI ENERGI LISTRIK Tahapan ini adalah tahapan dimana semua unsur pendistribusian utama energi listrik di deskripsikan. Tujuan pertama dari perancangan diagram utama distribusi energi listrik adalah sebagai pemisahan dan sarana pengecekan penempatan posisi lantai panel-panel, genset, transformator dan gardu induk berada. Tahapan perancangan diagram utama distribusi energi listrik yaitu: 1. Menggambar Site Plan dan denah secara keseluruhan. 2. Menaruh semua letak panel-panel yang akan digunakan, letak trafo ataupun letak gardu induk. 3. Melakukan pengecekan pada diagram Hotel. Pada umumnya gambar Hotel bertingkat, minimal sudah mencakup item berikut : a. Gardu induk /gardu PLN b. Panel utama tegangan menengah / PDTM c. Transformator penurun tegangan (step down transformer)

46 d. Panel Distribusi Tegangan Rendah /PDTR e. Generator set f. Panel utama distribusi / MDB dan Panel beban Gambar 3.9 Blok Diagram Sistem Elektrikal Hotel Bonero Living Quarter