5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Instalasi Instalasi listrik adalah suatu bagian penting yang terdapat dalam sebuah bangunan gedung, yang berfungsi sebagai penunjang kenyamanan penghuninya. Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen. Sedangkan Sistem Instalasi adalah cara pemasangan penyalur tenaga listrik, dimana pemasangannya harus sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan di dalam Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000). Maksud dan tujuan Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini ialah : - Agar pengusahaan instalasi listrik terselenggara dengan baik. - Keamanan instalasi listrik beserta perlengkapannya. - Perlindungan terhadap lingkungan. - Melindungi manusia terhadap bahaya sentuhan dan kejutan arus listrik - Menjaga gedung serta isinya dari bahaya kebakaran akibat gangguan listrik - Menjaga tenaga listrik yang aman dan efisien. 2.2 Beban Listrik Beban listrik dalam bahasa Inggris disebut sebagai Electrical Load, atau dalam teks berbahasa Inggris langsung disebut sebagai Load saja, dengan konteks langsung mengacu pada beban listrik. Definisi Beban Listrik adalah: 1. Suatu peralatan yang terkoneksi dengan sistem daya sehingga mengkonsumsi energi listrik.
29
Embed
BAB II LANDASAN TEORI - modul.mercubuana.ac.id ELEKTRO/Laporan... · Instalasi listrik adalah suatu bagian penting yang terdapat dalam sebuah bangunan ... Plumbing / sanitair (pompa
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Instalasi
Instalasi listrik adalah suatu bagian penting yang terdapat dalam sebuah
bangunan gedung, yang berfungsi sebagai penunjang kenyamanan penghuninya. Sistem
Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berguna untuk
menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai
ke konsumen. Sedangkan Sistem Instalasi adalah cara pemasangan penyalur tenaga
listrik, dimana pemasangannya harus sesuai dengan peraturan yang telah ditetapkan di
dalam Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000).
Maksud dan tujuan Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini ialah :
- Agar pengusahaan instalasi listrik terselenggara dengan baik.
- Keamanan instalasi listrik beserta perlengkapannya.
- Perlindungan terhadap lingkungan.
- Melindungi manusia terhadap bahaya sentuhan dan kejutan arus listrik
- Menjaga gedung serta isinya dari bahaya kebakaran akibat gangguan listrik
- Menjaga tenaga listrik yang aman dan efisien.
2.2 Beban Listrik
Beban listrik dalam bahasa Inggris disebut sebagai Electrical Load, atau dalam
teks berbahasa Inggris langsung disebut sebagai Load saja, dengan konteks langsung
mengacu pada beban listrik.
Definisi Beban Listrik adalah:
1. Suatu peralatan yang terkoneksi dengan sistem daya sehingga mengkonsumsi
energi listrik.
6
2. Total daya aktif dan/atau reaktif yang dikonsumsi oleh suatu peralatan yang
terkoneksi ke sistem daya.
3. Daya keluaran suatu sistem pembangkitan (power plant).
4. Bagian dari suatu sistem daya yang secara eksplisit tidak direpresentasikan model
sistem, namun berlaku sebagai single power-consuming device.
2.2.1 Jenis Beban Listrik
Jenis beban listrik tergantung jenis dan kefungsian bangunan seperti
perkantoran, perhotelan, apartemen, rumah sakit, mall/departemen store, industri/pabrik
dan lain – lain. Jenisnya dikategorikan sebagai berikut :
- Penerangan
- Stop kontak
- Mesin transportasi dalam bangunan seperti elevator, escalator, lift maupun
travellator.
- Pompa-pompa distribusi air bersih dan sistem pengolahan
- Pompa-pompa pemadam kebakaran
- Mesin-mesin Chiller AC, FCU, VRF dan peralatan ventilasi mekanis.
- Pompa mesin-mesin proses
- Pemanas listrik
- Peralatan lain seperti :
Kitchen equipment untuk suatu dapur yang besar
Laundry equipment
Crane
Peralatan komunikasi dan kontrol
Dan lain-lain
7
2.2.2 Total Beban Listrik
Perhitungan total beban listrik diperlukan untuk menentukan besar-besaran
komponen distribusi listrik, transformator, penyulang maupun besaran peralatan listrik
terkait.
Hal - hal yang berkaitan dengan total beban listrik antara lain :
1. Setiap jenis beban listrik mempunyai ciri operasi yang berbeda satu terhadap lainnya.
Perbedaan terdapat pada fluktuasi beroperasi (waktu beroperasi dan lama
beroperasi), besaran / kapasitas saat beroperasi dan lain-lain.
Sebagai contoh :
- Lampu penerangan perkantoran ; menyala hampir penuh disaat jam kantor,
sedangkan diruangan yang lain sesuai kebutuhan.
- Mesin-mesin AC ; beban meningkat dari kecil ke besar mengikuti kenaikan
suhu luar, jumlah orang dan peralatan kerja yang mengeluarkan panas, beban ini
akan mencapai puncak sekitar pukul 14.00 – 15.00.
- Peralatan pompa air :
Perkantoran; beban merata walaupun tidak hidup penuh sepanjang jam
kantor, waktu pemakaian ± 8 jam.
Perhotelan (Business Hotel); beban mencapai puncak pada saat mandi pagi
dan setelah jam kantor, selain waktu tersebut beban merata walaupun tidak
sepanjang hari. Secara rata-rata waktu pemakaian ± 12 jam.
- Peralatan pompa kebakaran ; beroperasi hanya pada saat percobaan/latihan dan
terjadi kebakaran.
- Peralatan pompa STP ; beroperasi secara merata untuk perkantoran dan hotel.
- Peralatan transportasi dalam gedung ; beroperasi penuh pada saat jam kantor
dan akan mencapai puncak (dengan suatu faktor kerja/demand factor tertentu
8
sesuai jumlah elevator) pada saat jam masuk/pulang kerja serta pada saat
istirahat siang.
- Dan lain-lain.
2. Demand, adalah istilah asing yang digunakan untuk menunjukan besaran beban
listrik atau kebutuhan beban listrik. Definisi Demand adalah jumlah besaran (rating)
daya listrik setiap peralatan yang menghasilkan jumlah total beban terpasang atau
Total Connected Load.
Operasional setiap jenis peralatan/jenis beban tidak berada pada kondisi
penuh/puncak pada saat bersamaan, sehingga hasil sesaat dari penjumlahan demand
load selalu lebih kecil dari besarnya Connected Load.
Kombinasi-kombinasi dan rasio-rasio beban/pembebanan dapat diuraikan sebagai
berikut :
a. Demand; Beban listrik pada terminal penerimaan, rata-rata untuk suatu
periode/interval waktu tertentu (15 menit, 30 menit, 1 jam), dinyatakan dalam
Kilo Watt, Kilo Volt Ampere, Ampere.
b. Peak Load; Maksimum beban yang diserap atau diproduksi oleh satu unit atau
group unit dalam suatu kurun waktu, berupa beban sesaat maksimum atau
maksimum beban rata-rata untuk waktu tertentu.
c. Demand Factor; Rasio dari Maximum Demand suatu sistem terhadap Total
Connected Load dari sistem tersebut.
d. Diversity Factor; Rasio jumlah dari beberapa Individual Maximum Demand dari
bermacam-macam sub divisi sistem terhadap Maximum Demand keseluruhan
sistem.
9
e. Load Factor; Rasio dari beban rata-rata dalam suatu kurun waktu tertentu
terhadap peak load yang dicapai pada periode waktu tersebut.
f. Coincedent Demand; Setiap demand yang timbul serentak dengan demand yang
lainnya, disebut juga jumlah dari setiap set Coincedent Demand.
g. Coincident Factor; Rasio dari jumlah (total) maximum demand kelompok beban
terhadap jumlah individual power demand yang dilayani dari satu titik
pelayanan yang sama. Coincedent Factor adalah kebalikan dari Diversity
Factor.
Beberapa contoh penggunaan istilah-istilah diatas antara lain :
- Jumlah dari beban-beban Connected Load dari suatu penyulang dikalikan
dengan demand factor dari beban ini diperoleh maximum demand yang harus
dilayani oleh penyulang ini.
- Jumlah beberapa Individual Maximum Demand dari sirkit yang dilayani sebuah
transformator atau panel board dibagi Diversity Factor dari sirkit yang
bersangkutan, akan menghasilkan Maximum Demand dari load center
transformator yang bersangkutan.
- Jumlah dari beberapa Individual Maximum Demand pada sirkit-sirkit dari
sebuah transformator, dibagi oleh Diversity Factor sirkit tersebut, akan
menghasilkan Maximum Demand pada transformator itu.
- Jumlah maximum demand pada seluruh transformator distribusi, dibagi oleh
Diversity Factor dari beban-beban transformator, akan menghasilkan pada
penyulang primer.
Pada tabel lampiran 1, untuk jenis bangunan perkantoran dan hotel terkait jenis
beban tertentu yang beroperasi dalam bangunan, dapat ditemukan besaran-
besaran : Demand Factor, waktu beroperasi variasi beban prosentase terhadap
10
maximum demand, range waktu saat beban puncak/Peak Load dan Diversity
Factor. Jika besaran diatas diketahui dapat dihitung beberapa hal antara lain :
a. Besarnya Individual Maximum Demand panel atau penyulang yang
melayani beban tersebut, digunakan untuk menentukan kapasitas daya pada
panel board dan penyulang tersebut.
b. Besarnya Maximum Demand dari panel/Load Center atau transformator
yang melayani kumpulan beban listrik, digunakan untuk menentukan
besarnya sambungan sumber daya listrik PLN, jika hanya menggunakan 1
(satu) transformator atau alternatif sumber daya listrik lain.
c. Apabila sistem dilayani oleh beberapa transformator, maka dapat ditentukan
Maximum Demand secara menyeluruh dengan menggunakan Diversity
Factor tertentu, selanjutnya dapat ditentukan besar sambungan sumber daya
listriknya.
d. Kurva beban harian, digunakan untuk melakukan perhitungan perkiraan
biaya pemakaian energi listrik dan studi banding alternatif sumber daya
listrik/pembangkit.
2.2.3 Klasifikasi Pelayanan Beban Listrik
Prioritas pelayanan sumber daya listrik untuk masing-masing beban listrik
memiliki perbedaan sesuai kefungsian dan dapat dikategorikan sebagai berikut :
1. Prioritas Tinggi (High Priority) ; Beban listrik yang tidak boleh mengalami
pemutusan sumber daya listrik. Selain dilayani oleh sumber daya listrik normal
(PLN atau Diesel Genset), juga dilengkapi dengan Uninteruptable Power
Supply/UPS dan Battery.
11
2. Prioritas; Beban listrik yang jika mengalami pemutusan sumber daya listrik hanya
waktu yang tidak terlalu lama. Selain dilayani oleh sumber daya listrik normal
(PLN), juga dilengkapi dengan standby power supply (Diesel Genset).
3. Non-Prioritas ; Beban listrik yang masih diperbolehkan mengalami pemutusan
sumber daya listrik dalam waktu yang relatif lebih lama (hanya dilayani dari
sumber daya listrik PLN atau sumber daya alternatif, jika tidak ada PLN).
Tabel lampiran 2, merupakan prosentase prioritas pelayanan sumber listrik serta
pertimbangan dilakukan klasifikasi beban listrik dengan contoh gedung kantor dan
hotel. Prioritas dan prosentase pelayanan sumber daya listrik yang disebut pada tabel
ini, digunakan untuk menentukan besarnya Connected Load dan Demand Load dari
sumber daya listrik normal (PLN) dan sumber daya listrik cadangan (stand-by) maupun
Luas Penampang Penghantar Fasa Instalasi Minimum Penghantar SP (mm2)
Uninterupted Power Supply (UPS), sebagai suatu minimum kebutuhan seperti terlihat
pada tabel lampiran 3 (Estimasi Perhitungan Beban Listrik/Skedul Beban Listrik.
2.3 Komponen Instalasi Listrik
Komponen instalasi listrik merupakan perlengkapan yang paling pokok dalam
suatu rangkaian instalasi listrik. Komponen instalasi listrik harus mengikuti dan
memenuhi persyaratan sebagai berikut :
- Keandalan, menjamin kelangsungan kerja instalasi listrik pada kondisi normal.
- Keamanan, komponen instalasi yang dipasang dapat menjamin keamanan sistem
instalasi listrik.
- Kontinuitas, komponen dapat bekerja secara terus menerus pada kondisi normal.
12
2.3.1 Penghantar / kabel
Kabel adalah media untuk menyalurkan energi listrik yang terdiri dari isolator
dan konduktor. Isolator adalah bahan pembungkus kabel yang biasanya terbuat dari
karet atau plastik, sedangkan konduktor adalah penghantar arus terbuat dari serabut
tembaga ataupun tembaga pejal.
Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA (kemampuan
hantar arus), karena parameter hantaran listrik ditentukan dalam satuan Ampere.
Kemampuan hantar arus ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam
kabel listrik.
2.3.1.1 Dasar Perancangan Kabel Instalasi Listrik
1. Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik merupakan objek yang menjadi pokok dalam penentuan kabel
instalasi listrik. Untuk menghitung kuat arus listrik yang melewati kabel, harus
dibedakan antara instalasi fasa satu dan fasa tiga.
a. Instalasi fasa satu
Rumus yang digunakan untuk menghitung kuat arus listrik untuk instalasi fasa satu
adalah :
VxCos
PI ……………………………………………...……….. 2.1
Dimana :
I = Kuat arus listrik maksimum yang boleh dilewatkan (Ampere)
P = Daya beban terpasang (W)
V = Tegangan terpasang (Volt)
Cos φ = Faktor daya
13
b. Instalasi fasa tiga
Rumus yang digunakan untuk menghitung kuat arus listrik untuk instalasi fasa tiga
adalah :
VxCosx
PI
3 ……………………………………...…………….. 2.2
Dimana :
I = Kuat arus listrik maksimum yang boleh dilewatkan (Ampere)
P = Daya beban terpasang (W)
V = Tegangan terpasang (Volt)
Cos φ = Faktor daya
2. Luas Penampang Kabel Instalasi
Untuk menentukan kabel instalasi listrik adalah dengan menghitung luas
penampang kabel instalasi listrik.
a. Instalasi fasa satu
Rumus yang digunakan untuk menghitung luas penampang kabel pada instalasi
listrik fasa satu adalah :
xu
xLxIxCosA
2 …………………………………..…….………. 2.3
Dimana :
A = Luas penampang minimum kabel (mm)
L = Panjang kabel (Meter)
I = Kuat arus yang melewati kabel (A)
γ = Hantaran jenis tembaga (ohm meter)
u = Rugi – rugi tegangan (volt)
Cos φ = Faktor daya
14
b. Instalasi fasa tiga
Rumus yang digunakan untuk menghitung luas penampang kabel pada instalasi
listrik fasa tiga adalah :
xu
LxIxCosxA
3 ………………..………….……………………. 2.4
Dimana :
A = Luas penampang minimum kabel (mm)
L = Panjang kabel (Meter)
I = Kuat arus yang melewati kabel (A)
γ = Hantaran jenis tembaga (ohm meter)
u = Rugi – rugi tegangan (volt)
Cos φ = Faktor daya
2.3.1.2 Prosedur Perancangan Kabel Instalasi Listrik
1. Menaksir Pembebanan
Merancang jaringan listrik suatu gedung terlebih dahulu harus
dilakukan penaksiran atas beban total seluruh gedung. Kelompok
pembebanan listrik dalam suatu bangunan umum adalah sebagai berikut :
a. Pencahayaan listrik
b. Stop kontak untuk peralatan rumah tangga maupun motor – motor kecil.
c. Ventilasi gedung dan Air Conditioning (AC)
d. Plumbing / sanitair (pompa air dan lain – lain)
e. Transportasi vertical (lift)
f. Peralatan khusus (laboratorium, komputer)
g. Sistem keamanan (pemadam kebakaran, dll)
15
2. Menghitung Daya Listrik
Beban – beban yang ada dalam suatu bangunan ditentukan, untuk
menghitung daya listrik sebagai berikut :
- Daya pada masing – masing beban
- Daya setiap ruangan
- Daya total keseluruhan beban
3. Menghitung Kuat Arus Listrik
Menghitung kuat arus listrik untuk masing – masing titik beban dengan
menggunakan persamaan (2.1) dan (2.2).
4. Menentukan Jenis kabel Instalasi Listrik
Perhitungan kuat arus listrik digunakan untuk menentukan jenis kabel yang
paling sesuai. Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut :
a. Jenis kabel
Berdasarkan penggunaannya, kabel dibedakan menjadi beberapa jenis antara lain;
1. Kabel instalasi
Digunakan untuk instalasi dalam gedung untuk beban – beban yang
bertegangan rendah, seperti : lampu, peralatan elektronik, dan lain – lain.
2. Kabel kontrol
Digunakan untuk instalasi dalam gedung, switching station, industrial plant,
dimana resiko kecelakaan mekanisnya kecil.
3. Power cable
16
Digunakan untuk instalasi dalam gedung maupun dalam tanah. Berdasarkan
tegangan maksimum yang dapat ditahan, kabel dibagi menjadi 4 jenis antara
lain :
- Low Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 0,6 – 1 kV).
- Medium Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 3,6 – 6 kV).
- High Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan 6 – 10 kV).
- Extra High Voltage (Beroperasi pada daerah tegangan sampai 170 kV).
Sedangkan berdasarkan jenis isolasi dan bahan penghantarnya, kabel terdiri dari
beberapa macam antara lain :
1. Kabel NYA
Kabel jenis ini direkomendasikan untuk digunakan pada instalasi tetap
dalam pipa kabel atau terbuka pada kondisi kering. Pemakaian tegangan mencapai
450 V/750 V dan ukuran yang tersedia 1,5 mm2 - 400 mm2. Jenis bahan yang
digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan dan isolasi dengan
PVC terekstrusi.
Gambar 2.1. Kabel NYA
2. Kabel NYM
KabelNYM adalah kabel standar dengan inti penghantar tembaga yang
ianilkan, mempunyai isolasi PVC dan berselubung PVC. Kabel ini
direkomendasikan untuk instalasi tetap di dalam pipa penghantar yang diplester
atau kawat yang memanjang dilokasi kering. Pemakaian tegangan 300 V/500 V
dan ukuran yang tersedia 1,5 mm2 - 35 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah
17
konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan, isolasi dengan PVC terekstrusi dan
pelindung luar dengan PVC terekstrusi.
Gambar 2.2. Kabel NYM
3. Kabel NYY
Kabel ini direkomendasikan untuk instalasi dalam dan luar ruangan atau
diletakkan ditanah dimana tidak ada kemungkinan kerusakan mekanik yang
menjalar. Pemakaian tegangan mencapai 600V/1000V.
Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang di-anil-kan,
isolasi dengan PVC terekstrusi dan pelindung luar dengan PVC terekstrusi.
Ukuran yang tersedia antara lain :
- 1 inti : 1,5 mm2 - 500 mm2
- 2 inti : 1,5 mm2 - 150 mm2
- 3 inti : 1,5 mm2 - 400 mm2
- 4 inti : 1,5 mm2 - 400 mm2
- 5 inti : 1,5 mm2 - 50 mm2
Gambar 2.3. Kabel NYY
4. Kabel NYFGbY
18
Kabel NYFGbY adalah jenis kabel dengan inti tembaga yang
menggunakan isolasi PVC, dengan pelindung bagian dalam PVC yang dilengkapi
kawat baja datar dan pita dengan pelindung terluar PVC. Spesifikasi ukuran
tegangan tegangan berkisar antara 600/1000 V. Kabel ini direkomendasikan untuk
instalasi yang langsung ditanam dalam dan luar ruang. Pemakaian tegangan
mencapai 600 V/1000 V.
Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor dengan tembaga yang di-
anil-kan, isolasi dengan PVC terekstrusi, pelindung dalam dengan PVC
terekstrusi, armour dengan kawat baja datar dan pita, pelindung luar dengan PVC
terekstrusi. Ukuran yang tersedia antara lain :
- 2 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2
- 3 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2
- 4 inti : 1,5 mm2 - 300 mm2
- 5 inti : 1,5 mm2 - 50 mm2
Gambar 2.4. Kabel NYFGbY
5. Kabel NYAF
Kabel NYAF adalah jenis kabel yang mempunyai inti atau penghantar
temabaga serabut dengan selubung PVC. Digunakan untuk instalasi permanen
dalam pipa penghantar yang diplester.
Kabel jenis ini fleksibel dan dirancang untuk instalasi permanen dalam pipa
penghantar yang diplester atau kawat yang memanjang di lokasi kering, karena
19
sifatnya yang fleksibel kabel ini sangat cocok untuk tempat yang mempunyai
belokan yang tajam. Pemakaian tegangan mencapai 450 V/750 V dan ukuran
yang tersedia 1,5 mm2 - 240 mm2. Jenis bahan yang digunakan adalah konduktor
dari tembaga yang flexible dan isolasi dari PVC terekstrusi.
Gambar 2.5. Kabel NYAF
6. Kabel NYMHY
Kabel jenis fleksibel yang digunakan untuk koneksi dalam ruang atau
penggunaan yang mudah dibawa. Pemakaian tegangan mencapai 350 V / 500 V
dan ukuran yang tersedia 0,75 mm2 – 2,5 mm2. Jenis bahan yang digunakan
adalah konduktor dari tembaga yang flexible dan isolasi dari PVC terekstrusi.
Gambar 2.6. Kabel NYMHY
7. Kabel NYYHY
Kabel yang digunakan untuk penghubung yang flexible dan kabel kontrol
untuk tegangan mekanik yang berat dengan momen bebas tanpa tegangan tarik
dalam keadaan kering dan basah seperti pengkabelan untuk pengukuran dan
controling dalam mesin-mesin instalasi, jaringan instalasi pabrik, sabuk
pemindah, AC dan pabrik pengelasan. Pemakaian tegangan 450 V/750 V. Jenis
bahan yang digunakan adalah konduktor dari tembaga yang di-anil-kan, isolasi
20
dari PVC terekstrusi dan pelindung luar dari PVC terekstrusi. Ukuran yang
tersedia antara lain :
- 2 s/d 16 inti : 0,75 mm2 - 35 mm2
- 19 s/d 61 inti : 0,75 mm2 - 61 mm2
Gambar 2.7. Kabel NYYHY
8. Hantaran Tembaga Telanjang (BC)
Untuk saluran distribusi udara yang direntangkan diantara tiang-tiang dan
isolator-isolator yang khusus dirancang untuk itu. Disamping itu juga bisa
digunakan untuk hantaran pertanahan (grounding).
Gambar 2.8. Kabel BC
9. Kabel N2XSEFGbY
Kabel N2XSEFGbY adalah jenis kabel dengan tiga inti tembaga atau