PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PANEL DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH
1. TUJUAN 1.1 Tujuan Instruksional Umum
Setelah mempelajari materi ini mahasiswa diharapkan dapat merencanakan, memasang, dan memperbaiki panel distribusi dan instalasi listrik tegangan rendah. 1.2 Tujuan Instruksional Khusus
a. Mahasiswa diharapkan dapat melakukan perhitungan beban listrik. listrik. b. Mahasiswa diharapkan dapat membuat single line diagram panel. c. Mahasiswa diharapkan dapat membuat wiring diagram. d. Mahasiswa trampil merakit pengawatan panel distribusi listrik. e. Mahasiswa mampu mengatasi trouble shooting pada panel. 2. DASAR TEORI 2.1 Komponen Panel Distribusi Tenaga Listrik
Panel distribusi tenaga listrik berfungsi sebagai sistem pendistribusian tenaga listrik yang dihasilkan oleh sumber PLN dan atau diesel generator set. Panel distribusi terdiri dari berbagai peralatan listrik yang difabrikasi / diinstalasi diinstalasi menjadi rangkaian kontrol dan proteksi terhadap sumber tegangan dan beban, dengan komponen / peralatan listrik sebagai berikut : 2.1.1. Box Panel / Almari Panel
Rumah panel yaitu tempat / almari panel distribusi listrik yang di dalamnya terpasang peralatan listrik. Berdasarkan lokasi instalasi dan kondisi lingkungan sekitar, almari panel ini harus di desain agar dapat memberikan perlindungan terhadap benda asing / debu dan air, dengan menentukan tingkat perlindungannya IP (DIN 40 050, IEC Publ. 144). Kode IP disertai dua angka, angka pertama menunjukkan perlindungan terhadap sentuhan dan benda padat, angka kedua menunjukkan perlindungan terhadap benda cair. 2.1.2.Indikator dan Metering
Pada panel dibutuhkan peralatan / instrument yang dipasang untuk melakukan monitoring kelistrikan yang ada. Suatu panel distribusi d istribusi listrik umumnya dipasang metering yang standart yaitu : Ampere meter, Voltmeter, Kw meter, Frekuensi meter, Cos phi meter, dan untuk panel pan el
1
generator set yang bekerja paralel digunakan Zero volt meter, Double volt meter, dan synkronoskop, dan juga dilengkapi dengan indikator lampu (pilot lamp). Dalam pemasangan Ampere meter, Kw meter, Cos phi meter dibutuhkanCurrent Transformer (CT) yang bekerja dengan perbandingan arus sekunder 5 A. untuk pemggunaan volt meter digunakan Vss (Volt selector switch) untuk mengatur pembacaan sesuai kebutuhan (mis. : phase – netral atau phase – phase). 2.1.3. Circuit Breaker
Panel distribusi membutuhkan peralatan listrik yang berfungsi sebagai pengaman terhadap terjadinya gangguan yang disebabkan oleh hubung singkat (short circuit) dan pembebanan yang melebihi kapasitas arus yang terjadi secara cepat (over loading), keandalan dari suatu breaker ditentukan dari kecepatan memutus jika terjadi gangguan dan kemampuan untuk menahan arus hubung singkat secara cepat. Dalam panel distribusi tegangan rendah terdiri dari bermacam – macam breaker sesuai dengan kapasitasnya yaitu antara lain : miniature circuit breaker (MCB), moulded circuit breaker (MCCB), no fuse breaker (NFB), NT fuse, air blast circuit breaker (ACB), yang mempunyai berbagai kutub dari satu sampai empat kutub. Dalam mamilih kutub circuit breaker, hal – hal yang harus dipertimbangkan adalah :
Karakteristik sistem dimana circuit breaker tersebut dipasang. Kebutuhan akan kontinuitas pelayanan sumber daya listrik. Aturan dan standar proteksi yang berlaku.
Karakteristik sistem 1. Sistem Tegangan Tegangan operasional dari CB harus lebih besar atau minimum sama dengan tegangan sistem. 2. Frekuensi sistem Frekuensi pengenal CB harus sesuai dengan frekuensi sistem. 3. Arus pengenal Arus pengenal CB harus disesuaikan dengan arus beban yang dilewatkan oleh kabel dan harus dari arus ambang yang diijinkan pada kabel. 4. Kapasitas pemutusan Kapasitas pemutusan CB paling sedikit sama dengan arus h ubung singkat prospektif yang mungkin terjadi. 5. Jumlah pole Jumlah pole dari CB tergantung dari sistem pembumiannya. Kebutuhan kontinuitas sumber daya
2
Dalam memilih CB harus diperhatikan : 1. Diskriminasi total dari dua CB yang ditempatkan secara seri. 2. Diskriminasi terbatas (sebagian), diskriminasi hanya dijamin sampai tingkat arus gangguan tertentu. Aturan dan standar proteksi Aturan instalasi listrik yang berlaku seperti PUIL, BKI harus diikuti. Standar yang diacu baik local atau internasional seperti SPLN, IEC 60947-2 harus diperhatikan. Penanaman tipe MCB beragam, tergantung pada pabrik pembuat, data pemakaian yang perlu ada lah karakteristik tiap MCB untuk disesuaikan dengan kebutuhan sistem. Berikut ini contoh klasifikasi MCB (Instalasi Listrik II – Muhaimin ) : 1. MCB tipe Z (rating dan breaking capacity kecil) Digunakan untuk pengaman rangkaian semikonduktor dan trafo – trafo tegangan yang peka. 2. MCB tipe K (rating dan breaking capacity ke cil) Digunakan untuk pengaman alat – alat rumah tangga (home appliance). 3. MCB tipe G ( rating besar) untuk pengaman motor. 4. MCB tipe L untuk pemgaman kabel atau jaringan. 5. MCB tipe H untuk pengaman instalasi penerangan bangunan. 2.1.4. ELCB
Prinsip prinsip pengaman ini berdasarkan pada arus bocor yang terjadi. Arus bocor ini berdasarkan standar, umumnya tidak lebih dari 30 mA, alasan penetapan ini berdasarkan pada resistansi tubuh bila dikenai tegangan. Komponen ini tidak memiliki pengaman thermal dan magnetis, sehingga ELCB harus diamankan terhadap hubung singkat dan beban lebih oleh MCB di sisi atasnya. ELCB mempunyai mekanisme trip tersendiri dan juga d apat dioperasikan secara manual seperti saklar. Alat ini digunakan jika pengamanan arus bocor dibutuhkan pada sekelompok circuit yang maksimum terdiri dari 4 circuit. Pengaman lain Modul Vigi (MG) merupakan kombinasi MCB dan ELCB dipakai ketika pengamanan penuh terhadap hubung singkat, beba n lebih, dan arus bocor dibutuhkan pada circuit tunggal. Modul Vigi (MG) merupakan pendeteksi arus bocor seba gai alat bantu MCB atau disebut juga relay arus bocor. Alat ini tidak memiliki mekanisme trip namun mengirimkan perintah secara mekanis ke MCB. Digunakan pada bangunan komersial dan aplikasi industri jika hubungan singkat tinggi dan MCB harus dipasang dengan baik. 2.1.5. Push Button
Adalah peralatan listrik yang berfungsi sebagai saklar impuls yang b erfungsi dalam rangkaian listrik Push button ada dua macam, yaitu push button on dengan warna hijau yang bekerja 3
dengan normally open dan push button off yang berwarna merah yang bekerja normally close pada rangkaian kontrol. 2.1.6. Kontaktor
Adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk memutus atau menghubungkan rangkaian listrik. Kontaktor terdiri dari 3 bagian pokok, yaitu : kontak utama, kontak bantu, dan koil magnetic. Prinsip kerja kontaktor berdasarkan induksi elektromagnetik dimana koil magnetic kontaktor tersebut di supply sumber tegangan listrik AC / DC, pada kumparan tembaga tersebut terjadi induksi elektromagnetik sehingga dapat menarik bahan ferro magnetic yang ada di dekatnya (prinsip magnet buatan). Kapasitas penghubung dan pemutus suatu kontaktor dapat dilihat dari data teknik dari suatu kontaktor itu sendiri, jadi jika suatu kontaktor menghubungkan arus listrik yang melebihi kemampuan hantar arusnya (KHA) maka kontaktor tersebut akan leleh dan mengakibatkan hubung singkat. 2.1.7. Rell tembaga / Bus bar
Adalah tembaga batangan yang berfungsi untuk memberikan sistem distribusi listrik yang ada pada panel. Sebelum menentukan penampang bus bar / rel tembaga maka harus diperhitungkan / ditentukan berapa kemampuan hantaran arus (KHA) yang mengalir pada rel tembaga tersebut. Maka setelah itu ditentukan penampangnya. Busbar dapat mempunyai KHA yang lebih besar dari nominalnya jika busbar tersebut dicat dan diberi warna, sehingga dilapisi dengan cat, adapun warna standar yang dipakai sistem PLN, yaitu :
Warna merah Warna kuning Warna hitam Warna biru Warna kuning dan hijau
adalah fasa L1 adalah fasa L2 adalah fasa L3 adalah netral (N) adalah grounding (PE)
2.1.8. Kabel daya / kontrol kabel
Adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk pengh antar / konduktor listrik yang berfungsi untuk mendistribusikan listrik dari suatu sumber ke suatu beban. Kabel mempunyai luas penampang yang berbeda-beda tergantung dari kemampuan hantaran arus (KHA) yang digunakan. Perencanaan pemasangan power kabel / kontrol kabel harus mempertimbangkan terhadap suhu ruang dan pemasangan di udara atau di dalam tanah (underground). Jenis penghantar yang selama ini dipakai untuk kabel tegangan rendah / kabel di bawah tegan gan kerja 1 kV dengan isolasi PVC.
4
Jenis kabel yang digunakan antara lain :
1. NYY, jenis ini dapat digunakan sebagai kabel tenaga untuk instalasi industri dan dalam lemari hubung bagi. Apabila diperkirakan tidak akan ada gangguan mekanis, kabel ini dapat juga ditanam dalam tanah asal diberi perlindungan secukupnya. 2. NYM, jenis kabel ini untuk instalasi penerangan dimana dalam pemasangannya tidak merusak isolasi PVC nya, tapi kabel jenis ini tidak boleh ditanam dalam tanah karena alasan keamanan dimana isolasinya tidak untuk kabel tanam. 3. NYA, kabel inti tunggal dengan kawat tembaga berisolasi PVC seperti NYY. 4. NYAF, berupa kabel inti tunggal dengan kawat tembaga berisolasi PVC fleksibel. 5. BC (Bore Copper), digunakan untuk pentanahan berupa kabel tanpa isolasi, biasanya disambung dengan elektrode yang ditanam dalam tanah. 2.2. Perhitungan dan perencanaan penentuan spesifikasi komponen panel
Instalasi yang aman harus memenuhi ketentuan : 1. KHA pengaman > I beban nominal 2. KHA peralatan instalasi dan penghantar > KHA pengaman Penentuan KHA penghantar dan pengaman (dengan menggunakan voltage drop) : 1 fasa : In =
3 fasa : In =
5
Dengan perolehan nilai ln diatas dapat ditentukan nilai Isn sehingga diperoleh nilai KHA pengaman yang digunakan. Jenis pengaman disesuaikan dengan beban yang terpasang. Penentuan I max beban tergantung faktor pengali, mis. : - beban penerangan : 2 - beban motor : 5 (umumnya tertera pada name plate peralatan) Tiap tipe MCB juga memilki faktor pengali, mis. : - Tipe L : 3,1 - Tipe G : 7,5 - Tipe H : 8 (perhatikan kurva karakteristik MCB dan brosur, lihat lampiran) Mis. beban penerangan digunakanMCB tipe L, maka terpenuhi : Isn x 3,1 > In x 2
Pemilihan penghantar dilakukan dengan acuan KHA dan kondisi lingkungan atau tempat pemasangan. Besarnya diameter kabel harus memberikan nilai KHA yang lebih besar dari KHA pengaman.
3. PERALATAN DAN KOMPONEN
Peralatan dan komponen yang dipakai dalam percobaan ini untuk setiap panel distribusi adalah sebagai berikut : 1. Box panel (almari panel) ukuran 50 x 40 x 20 cm 2. MCB 3 fase 220 / 380 V 3. MCB 1 fase 220 / 380 V 4. Kontaktor 25 Ampere 5. Auxiliary contact 6. Push button ON, 220 V 7. Push button OFF, 220 V 8. Volt meter 0-500 V 9. Volt selector switch 10. Terminal strip 11. Pilot lamp 12. kontrol kabel 13. Rell tembaga 14. Isolator 15. Tool box 16. Multi tester
1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 32 buah 2 buah 1m 50 cm 6 biji 1 buah 1 buah
4. PROSEDUR KERJA
1. Membuat single line diagram , yang meliputi : Diagram PHB lengkap dengan keterangan mengenai ukuran dan besaran nominal dari hasil perhitungan beban listrik yang akan dipasang. 2. Membuat keterangan mengenai jenis dan beban listrik yang akan terpasang dan pembagiannya pada beban tiga atau satu fasenya pada single line diagram. 3. Menentukan jenis hantaran yang kan dipakai kemudian memeriksakan pada instruktur untuk mendapatkan persetujuan dan membuat gambar pelengkap panel distribusi yaitu : a. Gambar susunan komponen – komponen listrik busbar. b. Ganbar konstruksi panel dengan rail,isolator-isolator, terminal untuk kabel c. Gambar detail untuk satu kawat lokasi (gambar dengan pengawatan panel) d. Gambar susunan komponen-komponen untuk pintu panel. e. Gambar untuk sambungan kawat dengan pintu ( wiring diagram pintu panel) f. Gambar konstruksi pintu panel dan rencana pengukurannya. g. Fabrikasi panel (melakukan pekerjaan pengawatan) dengan semua detail gambar dam cara pemasangannya dan memakai standar warna sebagai berikut : - Warna kawat merah : untuk fasa L1 - Warna kawat kuning : untuk fasa L2 - Warna kawat hitam : untuk fasa L3 6
- Warna kawat biru : untuk hantran netral (N) - Warna kawat kuning hijau : untuk proteksi earth 5. PERHITUNGAN BEBAN 1). Electric Cooker 3 fase , 4 KW, cos φ = 0,76, η = 0,8. Jarak dari panel 7 m.
I sn = 10 A S = P / cosφ = 4/0,8 = 5 KVA S1 + S2 + S3 = S/3 = 5/3 = 1,67 KVA
Menggunakan MCB NC45 φ 3 katub pemakaian di perumahan.
2). Mesin cuci 1 fase 1,2 KW , cos φ = 0,8 , η = 0,85 , jarak dari panel 15 m.
I sn = 10 A S = P / cosφ = 1,2/0,8 = 1,5 KVA
Menggunakan MCB NC45φ 1 kutub, pemakaian di perumahan
3). Lampu TL 2 x 40 Watt, jarak dari panel 12 m, cos φ=0,8 , η=0,8
S = P / cosφ = 0,08/0,8 = 0,1 KVA 4). Lampu pijar 100 Watt 7
S = P / cosφ = 0,02/1 = 0,02 KVA In total = 0,57 A + 0,909 A = 1,479 A Isn = 2 A
Menggunakan MCB NC45 φ 1 katup pemakaian di perumahan
JENIS KABEL Jenis kabel yang ada dalam kabel distribusi adalah NYA 1000volt dengan kuat arus maksimal 0 dalam pipa 30 C. 1. Mesin cuci 1 fasa In = 8,021 A Dilihat dari data teknik NYA, didapat penampang nominal 2,5 re sehingga pada kabel NYA yang berada di luar panel distribusi adalah 3 x 2,5 mm = 7,5 mm. 2. Electric cooker 3 fasa In = 9,99 A Dilihat dari data teknik NYA, didapat penampang nominal 2,5 re sehingga pada kabel NYA yang berada di luar panel distribusi adalah 5 x 2,5 = 12,5 mm. 3. Lampu TL 2×40 watt 1 fasa In = 0,568A 4. Lampu pijar 100 watt 1 fasa In = 0,568A. 6. RANGKAIAN PERCOBAAN
8
Gambar.4.1 Diagram Garis Tunggal
Gambar.4.2.Rangkaian Kontrol 9
7. TABEL DATA HASIL PERCOBAAN A. Pengukuran Tanpa Tegangan No. Hubungan Instalasi Semua MCB OFF 1 L1 terhadap N L2 terhadap N 2 L3 terhadap N 3 L1 terhadap PE 4 L2 terhadap PE 5 L3 terhadap PE 6 N terhadap PE 7 Semua MCB ON L1 terhadap N 8 L2 terhadap N 9 10 L3 terhadap N 11 L1 terhadap PE 12 L2 terhadap PE 13 L3 terhadap PE 14 N terhadap PE
Hasil Pengukuran
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Keterangan :
0 = Tidak ada hubungan 1 = ada hubungan B. Pengukuran Dengan Teganagan No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
10
Hubungan Instalasi L1 terhadap N L2 terhadap N L3 terhadap N L1 terhadap PE L2 terhadap PE L3 terhadap PE N terhadap PE L1 terhadap L2 L1 terhadap L3 L2 terhadap L3 Electric Cooker 3 Phase
Hasil Pengukuran 217 217 218 216 215 219 1 376 378 376
L1 terhadap N
216
L2 terhadap N
217 217
12
L3 terhadap N Mesin Cuci 1 Phase
215
13
L1 terhadap N Lampu TL 2 x 40 Watt
215
14
L2 terhadap N 2 Lampu Pijar 100 Watt L3 terhadap N
215
8. ANALISA DATA
Dari table hasil pengukuran tanpa tegangan baik ketika MCB OFF maupun ON semua hubungan instalasi menunjukan tidak ada hubungan , hal ini berarti semua instalasi telah terpasang dengan baik dan tidak ada yang terjadi hubungan singkat antar instalasi sehingga instalasi aman untuk digunakan. Sedangkan pada pengukuran dengan tegangan tegangan antara fase dengan N maupun PE menunjukkan angka yang relative sama yaitu rata-rata sebesar 217 volt . dan tegangan antar fase rata-rata sebesar 376 volt. Dan antara N dengan PE hampir tidak ada tegangan atau tegangannya sangat kecil yaitu 1 volt. 9. KESIMPULAN
Untuk membuat panel distribusi terlebih dahulu yang dilakukan yaitu membuat perencanaannya yang meliputi, perhitungan beban yang terpasang , pemilihan MCB sesuai dengan beban, pembuatan diagram garis tunggal, serta pembuatan diagram pengawatannya, jika semua instalasi sudah terpasang maka yang harus dilakuakn adalah melakukan pengujian terhadap instalasi apakah ada instalasi yang tidak terpasang dengan baik atau terjadi trouble shooting, yang dapat menyebabkan terjadinya hubungan singkat ( short ). 10. DAFTAR PUSTAKA
11
Watkins A.J Motor Calculation , Victoria Th 1979 Arnold Edward. Electrical Instalation Calculation, Birmingham, Th 1980 Setiawan E, Ir.Instalasi Listrik Arus Kuat jilid 3 . Th 1985 Hermagasantos Z. Ir. Msc. Aplikasi Instalasi Listrik . Bandung Th 1995 Herten. Van . Noordhoff Gronige. Netherland Th 1978 Muhaimin. Instalasi listrik 1. Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung
12
