Desain Penerangan Jalan Umum Berdasarkan Konsep Kehandalan dan Keselamatan Ketengalistrikan Wahid Pinto Nugroho. S.T. M.T, Arkarnis Arif.S.T Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan. Kementerian Energi Sumber daya Mineral H.R Rasuna Said Blox X-2 Kav. 7-8, Jakarta, Indonesia *E-mail:
[email protected] / arif.arkanis@
[email protected] gmail.com
Abstrak Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) adalah salah satu instalasi listrik vital yang penggunaan nya bertujuan untuk keselamatan pengendara kendaraan bermotor dari terjadinya kecelakaan akibat keterbatasan mata manusia dalam melihat di malam hari. Jik a ditinjau dari faktor keselamatan ketenagalistrikan instalasi ini sendiri membutuhkan persyaratan keselamatan yang tinggi karena di tempatkan pada area terbuka yang banyak dilalui manusia. Dewasa ini dalam penggunaan nya, lampu PJU banyak dipasang dengan metode terukur pada sebuah sistem yang terdiri dari lebih satu tiang maupun lampu dengan sistem instalasi parallel dengan jarak titik 1 dan 2 dengan jarak antara 30 sampai dengan 50 meter dan mengikuti alur jalan raya. Dalam inspeksi kecelakaan terhadap beberapa instlasi PJU termasuk didalamnya jalan Guntur (pasar Rumput), Jalan Mangga Besar (kawasan Pertokoan Mangga 2) ditemukan bahwa intalasi tersebut hanya dilengkapi dengan proteksi Gawai Proteksi Arus Lebih (GPAL) untuk memproteksi arus lebih maupun arus short circuit , ketiadaan pengunaan Gawai Proteksi Arus Sisa (GPAS) membuat instalasi ini tidak mampu memproteksi arus sisa dengan nominal yang kecil disebapkan oleh pengaruh cuaca maupun umur umur peralatan dimana instalasi tetap beroperasi dan menyala namun membahayakan manusia yang bersentuhan langsung dengan Bagian Konduktor Terbuka (BKT) tiang lampu PJU tersebut. Tujuan penulisan makalah ini diharapkan dapat memberikan informasi dan meningkatkan pemahaman dalam pemanfaatan energi listrik untuk pencahayan Penerangan Jalan Umum yang aman bagi mahluk hidup dan memenuhi aspek konservasi energi.
Keywords: Keywords:Gawai Proteksi Arus Lebih, Gawai Proteksi Arus Sisa, Iluminasi, Luminasi
I. Pendahuluan Di Indonesia, belum ada regulasi teknis terkait desain baku terhadap keselamatan pada instalasi Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU). Regulasi yang tersedia hanya merupakan ketentuan tentang perencanaan, pemasangan dan penempatan/penataan lampu penerangan jalan dikawasan perkotaan yang dikeluarkan melalui SNI 7391-2008 – Spesifikasi Penerangan Jalan di kawasan perkotaan, dimana dimana isi standar tersebut sama sekali tidak dibahas mengenai masalah proteksi terhadap makluk hidup sebagai perwujudan dari keselamatan Ketenagalistrika (k2) Untuk regulasi teknis terkait keselamatan ketenagalistrikan, dalam hal ini kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral c.q Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan juga sudah mengeluarkan SNI 0225:2011 tentang Persyartan Umum instalasi listrik (PUIL 2011) tentang desain, pemasangan dan verifikasi instalasi listrik yang disuplai pada voltase voltase nominal sampai dengan 100 V a.b atau 1500 V a.s.
yang dimaksudkan untuk menetapkan keselamatan manusia, ternak dan harta benda terhadap bahaya dan kerusakan yang dapat timbul pada pemakaian secara wajar, namun pada bagian ruang lingkup 11.3, secara khusus dituliskan bahwa PUIL tidak berlaku untuk instalasi pencahayan jalan umum yang merupakan grid publik. Berdasarkan imformasi diatas penulis mencoba membuat kajian ilmiah yang secara spesifik membahas tentang proteksi instalasi listrik yang mungkin dapat diterapkan pada instalasi voltase rendah 231 Volt lampu PJU terkait desain sistem proteksi, pemilihan komponen proteksi dan pemeliharaannya. Output dari kajian ini diharapkan dapat menjadi referensi teknis dalam membuat persyaratan spesifikasi teknis bagi pemerintah maupun stakeholders stakeholders bidang ketenagalistrikan yang khususnya bergerak dalam jasa pengadaan dan pemasangan lampu Penerangan Jalan umum
sehingga kehandalan dan kecelakan yang diakibatkan oleh instalasi PJU tersebut tidak terjadi lagi dikemudian hari. II. Tinjauan Pustaka 1. Jalan Jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bagunan pelengkap dan perlengkapanya yang diperuntukan bagi lalu lintas yang berada pada permukaan tanah, dibawah permukaan tanah dana tau air,rrrJalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan, termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu lintas yang berada pada permukaan tanah, di bawah permukaan tanah dan atau air, kecuali jalan kereta api, jalan lori dan jalan kabel. Terdapat beberapa jenis jalan yaitu :
Gambar 2 bentuk lengan tiang tiang la mpu jalan (SNI 7391-2008)
Untuk menentukan sudut kemeiringan stang ornament, agar titik penerangan mengarah ke tengah-tengah jalan, maka: T= √h2 =c 2 Sehingga ; Cos ᵩ =
a. Jalan Arteri b. Jalan Kolektor c. Jalan Loka 2.
Struktur rumah lampu penerangan Jalan Umum Luminer yang lazim digunakan saat ini pada pada penerangan jalan umum adalah jenis luminer yang terdiri dari 2 bagian yaitu: 1. Bagian Refletor cahaya 2. Bagian armature lampu
Gambar 3; Sudut kemiringan stang ornament terhadap lebar jalan (SNI 7391-2008)
Gambar 1 contoh luminer lampu jalan (SNI 7391-2008)
3. Tiang lampu penerangan Jalan Tiang merupakan komponen yang digunakan untuk menopang lampu. Beberapa jenis tiang yang digunakan adalah tiang besi dan tiang octagonal. Berdasarkan bentuk lengan nya (stang ornamen), tiang lampu jalan dapat dibagi menjadi 3, berikut contoh nya.
Dimana h :Tinggi tiang t :jarak lampu ke tengah-tengah jalan c :jarak horizontal lampu-tengah jalan W1 :tiang ke ujung lampu W2 :jarak horizontal lampu ke ujung Jalan 4. Kabel Tanah Lin listrik dengan konduktor berinsulasi yang ditanam langsung dalam tanah, atau terletak dalam talang, pipa atau palung kabel. Nomenklatur kabel yang biasa dikenal di pasar adalah:
- NYA (kabel inti tunggal berinsulasi PVC nirselubung). Suhu maksimum PVC: 70 oC. - NYM (kabel multiinti berinsulasi dan berselubung PVC) - NYY (kabel multiinti berinsulasi dan berselubung PVC dengan voltase pengenal sampai dengan 1 kV)
Konduktor Tembaga PVC Insulasi PVC Filter PVC Sheating
6. Gawai Proteksi Arus Sisa (GPAS) gawai sakelar mekanis yang didesain untuk menghubungkan, menghantarkan dan memutuskan arus pada kondisi pelayanan normal dan untuk menyebabkab terbukanya kontak ketika arus sisa mencapai nilai tertentu pada kondisi yang ditentukan. GPAS terdiri dari 2 jenis pengenal proteksi sebagai berikut: a. Untuk proteksi terhadap kejut listrik Dipilih GPAS jenis umum dengan arus operasi sisa pengenal 30 mA (untuk kondisi kering) atau 10 mA (untuk kondisi basah). Dapat dipilih dari jenis RCCB atau RCBO. b. Untuk proteksi terhadap efek termal (kebakaran akibat listrik) Dipilih GPAS jenis tunda (jenis S) dengan arus operasi sisa pengenal 100 mA atau 300 mA. Dapat dipilih dari jenis RCCB atau RCBO.
Gambar 4 kabel tanah NYY (keselamatan pemasangan instlasi listrik voltase rendah rumah tangga: 2016)
5. Gawai proteksi Arus lebih (GPAL) Berdasarkan Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2011) GPAL adalah gawai yang disediakan untuk memutuskan suatu sirkit listrik jika arus konduktor di sirkit tersebut melebihi nilai yang dipratentukan untuk durasi yang ditentukan overcurrent protective device IEV 826-14-14
Gambar 6 bentuk dan symbol GPAS (SNI 0225:2011)
Gambar 7 pemasangan GPAS pada instalasi T-T (SNI 0225:2011)
7.
Gambar 5 bentuk dan symbol GPAS (SNI 0225:2011)
Lampu Sodium Tekanan Tinggi Lampu sodium tekanan tinggi bekerja dengan melepaskan elektron electron didalam tabung lampu dengan besarnya tekanan kira-kira 1/3 armosper (250 mm merkuri)
4.2 Desain kontruksi angkur tiang.
Gambar 8 lampu Sodium Tinggi Tinggi (http://www.philips.co.id ) jenis rencana lampu yang digunakan menggunakan daya 250 Watt seperti gambar 7, berdasarkan data sheet spesifikasi nya sebagaiberikut: Jenis : SON-T Daya : 150 Watt Efesiensi Cahaya : 104 Lumen Frrekuensi : 15.300 Lumen Warna Lampu : Kuning
III.
Metodelogi
Pada makalah ini dilakukan perhitungan, permodelan dan pembuatan desain instalasi Penerangan Jalan Umum Berdasarkan yang memenuhi konsep Kehandalan dan Keselamatan ketengalistrikan.
IV.
Hasil dan Analisa Contoh desain layout Lampu Penerangan
4.1 Jalan Umum Untuk mendesain lay out sebuah lampu jalan perlu dilakukan perhitungan tinggi tiang lampu, menetukan sudut kemiringan ornament, menghitung intensitas cahaya, menghitung titik iluminasi dan menghitung daya lampu serta membuat konsep desain proteksi PJU. (Detail desain dapat dilihat pada lampiran 1)
Gambar 10 Desain kontruksi angkur lampu jalan (SNI 7391-2008)
Desain angkur lampu jalan seperti ini akan memberikan nilai pembumian 1 set instalasi tiang tersebut kecil sehingga bagian konduktor aktif dapat melakukan ptoteksi mandiri dari kemungkinan bahaya yang disebapkan oleh arus bocor serta surja petir. 4.3 Desain luminasi cahaya Untuk menetukan sudut kemeiringan stang ornament dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: T=√ ℎ2 + 2 √ +c 2 = 6 +3,92 = 7,15 M Sehingga ; Cos ᵩ =
= 7, = 0,839
ᵩ
= Cos-1 0,839=32,90 nilai 32,90 dijadikan sebagai acuan untuk menentukan kemiringan stan ornament. sebagai perbandingan dengan stang ornament yang panjangnya 3 meter. =√ 6 + 32 = 6,7 M Sehingga ; Cos ᵩ =
ᵩ Gambar 9 contoh desain layout Penerangan jalan Umum 24 titik (150 Watt)
= 7, = 0,895
= Cos-1 0,895=26,40
= 1242 cd menghitung iluminasi pada titik ujung jalan Jarak lampu ke ujung jalan (r)
r = = 62
+5,92=8,41 M 22 . = EB = cos = , , 12,52 lux Sebagai perbandingan ornament 3 meter
72 ,2
dengan
+ 52=7,81 M 22 EB = cos = . = 7, 7,
panjang
stang
r = =√ 62 Gambar 11 Desain kontruksi angkur lampu jalan (Asnal effendi, Asep suryana; juli 2013)
15,64 lux
Table 1. Perbandingan tinggi terhadap sudut kemiringan Stang Ornament (Asnal effendi, Asep suryana; juli 2013)
Perhitungan kuat cahaya perlu dilakukan untuk menentukan besarnya nilai intensitas cahaya dibandingkan dengan besarnya daya bola lampu. Berdasarkan SNI 7391-2008 tentang spesifikasi penerangan jalan dikawan perkotaan: tabel 3, kualitas pencahayan normal untuk desai jalan arteri baik primer maupu sekunder rata-rata E ( lux ) adalah sebesar 11-20 lux. Perkiraan daya bola lampu dapat dihiyung dengan metode:
Gambar 12 Iluminasi di ujung jalan (Asnal effendi, Asep suryana; juli 2013)
dari hasil perhitungan untuk lebar bahu jalan 8 meter dengan ketinggian tiang 8 meter, daya lampu yang cocok dipakai 150 Watt.
4.2 Desain Proteksi instalasi listrik Perhitungan rating kapasitas pemutusan gawai proteksi arus sisa terhadap masing-masing lampu pada tiang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
. = 22..
I b =
1 + = 4 dimana : K =
Փ = KxP . sehingga: i Besarnya K (efesiensi cahaya) rata-rata sodium sebesar 104 lumen/watt. dengan daya (P) 15 watt dan besar nya sudut ruang = 4
. maka i= . = .,
72 7,7
= 0,54 A Berdasarkan pengamatan dilapangan bahwa gawai proteksi arus lebih yang tersedia dengan ukuran paling kecil adalah 2 A, maka penggunaan yang disarankan adalah sama dengan atau lebih k ecil dari 2 A tersebut.
Perhitungan rating kapasitas pemutusan gawai proteksi arus lebih terhadap keseluruhan sistem 3 pasa pada panel sakelar dan kendali (PSDK)
lampu PJU dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: P = 150 watt x 24 lampu = 3600 Watt arus untuk masing-masing fasa I b =
.
=
22..
= 13,09 A maka rating aruspengaman per fasa
pada tubuh manusia dengan lamanya arus tersebut mengalir. Pemilihan komponen proteksi GPAS didasarkan oleh tinggkat sensifitas nya yang lebih tinggi dari GPAL, serta bekerja berdasarkan perbandingan jumlah arus yang masuk dan arus balik.
Desain single line diagram proteksi dan koneksi beban per fasa. (detail desai dijelaskan pada lampiran 2.
x 125% √. = x 125% √..
I rating =
= 6,8 x 125% = 8,5 A Berdasarkan pengamatan dilapangan bahwa gawai proteksi arus lebih yang tersedia dengan ukuran 8,5 A tidak tersedia, nominal diatasnya hanya 10 A. penggunaan yang disarankan adalah sama dengan atau lebih besar dan GPAL 10 A dirasa yang paling cocok. Pemilihan proteksi arus sisa pada instalasi Desain single line diagram.
Gambar 14 contoh desain layout Penerangan jalan Umum 24 titik (150 Watt)
4.3 Perkiraan pemakaian perbulan Berdasarkan gambar single line diagram lampiran 2, instalasi PJU ini didesain menyala selama 13 jam perhari dari mulai jam 18:00 WIB sampai dengan 07:00 WIB dengan perhitungan pembayaran kWh perbulan nya. sedangkan untuk besaran nilai rupiah/kWh nya mengacu pada permen ESDM nomor 28 tahun 2016 instalasi PJU dengan daya diatas 3.500VA s.d 200 kVA masuk kedalam kategori (S-2/TR) dengan nominal adalah sebesar Rp 900. Ptotal = 3600 Watt = 3,6 KW lama nyala = 13 jam rerata hari perbulan = 30 hari nominal rupiah per kWh = 900
Gambar 13 Efek tersengat listrik pada manusia IEC TS 60479-1 2005-07
Berdasarkan kurva diatas rating GPAS yang harus dipilih adalah 30 mA sebagai batas rating pemutusan diambil berdasarkan ketahanan manusia terhadap dari sengatan listrik yang mengalir pada tubuh manusia berdasarkan besaran arus yang mengalir
Ptotal x lama nyala x rerata jumlah hari perbulan x golongan tarif PJU. Rupiah perbulan = 3,6x13x30x900 = Rp 1.263.000
V.
Kesimpulan
a. Tiang yang dipakai adalah jenis tiang standar dengan sumber pencahayaan ganda dengan ketinggian 8 meter serta sudut kemiringan stang ornament 20,6 0 b. Rencana lampu yang digunakan adalah jenis SON-T 150 watt, 15300 lumen dengan kuat penyebaran cahaya pada sisi terluar adalah sebesar 15,64 lux. c. Jenis instalasi yang digunakan adalah Tera-Tera (T-T) dengan sistem 3 fasa 4 kawat. d. Berdasarkan gambar single line diagram, koneksi polaritas fasa ke beban dibuat secara berurutan antara tiap fasa nya sehingga kehandalan menjadi lebih baik bila terjadi gangguan fasa ke tanah. e. Penambahan komponen proteksi GPAS adalah bagian memproteksi makluk hidup dari bahaya sengatan listrik yang disebapkan arus bocor pada BKT instalasi penerangan PJU. f. Jumlah tagihan rata-rata perbulan untuk instalasi lampu PJU 480 meter dengan 24 buah beban lampu 150 watt adalah sebesar Rp 1.263.000,
VI.
Daftar Pustaka
a) KESDM, Permen ESDM no 36 tahun 2014 tentang pemberlakuan wajib SNI 0225:2011 tentang Persyartan Umum instalasi listrik (PUIL 2011) b) KESDM permen ESDM nomor 28 tahun 2016 tentang tarif tenaga listrik yang disediakan oleh PT Perusahan Listrik Negara (persero) c) KPU-Pera SNI 7391-2008 – Spesifikasi Penerangan Jalan di kawasan perkotaan, d) IEC TS 60479-1 2005-07 Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects. e) Asnal Effendi, Asep Suryana, 2013, Evaluasi sistem Pencahayan Lampu Jalan di Kecamatan Sungai Bahar f) Engga, Unggul, Hadi, Analisis Teknis dan Ekonomis Penerapan Penerangan Jalan Umum Solar Cell Untuk Kebutuhan Penerangan di Jalan Tol Darmo Surabaya.
Lampiran 1: Contoh desain layout penerangan jalan umum dan skema koneksi terkait kehandalan penyalaan lampu jalan
Lampiran 2: Contoh desain panel control, pembagi dan proteksi sismtem instalasi penerangan jalan umum
