5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Distribusi sistem tenaga listrik adalah suatu sistem penyaluran tenaga listrik

dari pusat pembangkit sampai ke pusat beban (konsumen). Tegangan yang

dihasilkan oleh pusat pembangkit antara 11 - 24 kV. Dengan bantuan

transformator, tegangan tersebut dinaikkan menjadi 70 - 500 kV dan selanjutnya

disalurkan melalui jaringan saluran transmisi. Penaikan tegangan bertujuan agar

rugi-rugi daya listrik pada jaringan saluran transmisi tidak terlalu besar. Dimana

pada kondisi tersebut rugi-rugi daya adalah sebanding dengan kwadrat arus yang

mengalir (I kwadrat R). Maka, dengan daya yang sama bila nilai tegangannya

diperbesar arus yang mengalir semakin mengecil sehingga rugi-rugi daya juga

akan mengecil pula.[5]

Dari jaringan saluran transmisi, kemudian tegangan dialirkan menuju

saluran transmisi tegangan menengah sebesar 20 kV melalui gardu distribusi dan

trafo distribusi. Melalui trafo distribusi yang terdapat di berbagai pusat beban,

tegangan saluran distribusi primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah

220/380 Volt yang kemudian disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke

pelanggan. Saluran distribusi digunakan sebagai pendistribusian daya listrik dari

gardu induk distribusi menuju tiap beban konsumen. Beban konsumen dapat

berupa rumah tinggal, bangunan konvensional, dan industri.[5]

2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik Pada Gedung Bertingkat

Pada umumnya sistem instalasi listrik pada gedung di suplai dengan 2

sumber energi yaitu sumber listrik dari PLN dan sumber listrik dari Genset.

Sumber energi utama pada suatu gedung menggunakan sumber energi dari PLN,

sedangkan untuk sumber energi cadangan apabila terdapat gangguan pada sumber

energi utama adalah menggunakan sumber energi dari generator set.

6

Sistem distribusi merupakan bagian dari sistem instalasi listrik yang

berfungsi sebagai penyalur tegangan menengah menuju tegangan rendah

(220/380V) yang akan diterima oleh konsumen. Tegangan yang dibutuhkah oleh

sebuah bangunan ialah tegangan rendah, akan tetapi tegangan dari sumber enenrgi

utama PLN adalah tegangan menengah. Tegangan menengah diturunkan menjadi

tegangan rendah dengan bantuan transformator Step Down, yang kemudian

didistribusikan melalui panel distribusi tegangan rendah (PUTR). Selanjutnya

panel distribusi tegangan rendah ini didistribusikan menuju sub panel distribusi

(SDB) untuk mensuplai kebutuhan daya listrik pada gedung termasuk penerangan,

kotak kontak , AC, Elektronik, panel kontrol pompa, dll. Gambaran umum sistem

distribusi listrik pada gedung dapat dilihat pada Gambar 2.1.

`

PLN Panel MVMDP Panel LVMDP

Trafo Step Down

Genset

SDP

SDP

SDP

Gambar 2. 1 Distribusi Tenaga Listrik

2.2.1 Gardu Induk Tegangan Menengah

Gardu induk tegangan menengah atau kubikel 20 kV merupakan

perlengkapan sistem kelistrikan utama pada sistem instalasi listrik yang

disediakan oleh PLN dan menjadi tanggung jawab PLN. Gardu induk tegangan

menengah yang berada di sebuah gedung pada umumnya dibangun di area khusus

serta berbahan dari beton. Selanjutnya daya yang yang ada pada gardu tegangan

menengah akan disalurkan menuju ke Panel Tegangan Menengah (PTM) atau

kubikel pelanggan.

2.2.2 Transformator Penurun Tegangan

7

Transformator penurun tegangan (Step-down) merupakan bagian dari

jaringan distribusi pada gedung, berfungsi menurunkan tegangan rendah menjadi

380/220 V agar dapat digunakan oleh konsumen. Transformator Step Down

memiliki tegangan keluaran pada kumparan sekunder lebih rendah dibandingan

dengan tegangan masukan pada kumparan primer.[9] Transformator ini terhubung

dengan Panel Utama Tegangan Renda (PUTR) yang ada pada gedung. Pada

gambar 2.2 merupakan trafo Step-down yang ada pada gedung.

2.2.3 Panel Distribusi

Panel distribusi yang umum digunakan pada gedung bertingkat adalah

sebagai berikut:

A. Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTM)

B. Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR)

C. Panel Sub Distrisbusi

D. Panel Utilitas

2.2.3.1 Panel Distribusi Tegangan Menengah (PDTM)

Panel distribusi tegangan menengah (PDTM) merupakan panel pengendali

utama yang berfungsi sebagai penghubung dan pemutus antara tegangan

menengah (TM) di sisi pengguna. Daya listrik dari panel utama tegangan

menengah kemudian dialirkan ke Transformator step-down agar menjadi tegangan

Gambar 2. 2 Transformator Step Down

8

rendah yang siap digunakan oleh konsumen. Panel ini biasanya dilengkapi dengan

alat pelindung bagi komponen tenaga listrik berkenaan surja petir atau biasa

dikenal dengan sebutan Arrester. Alat pelindung ini berfungsi sebagai proteksi

pada sistem instalasi listrik dengan cara mengalirkan surja tegangan yang berlebih

menuju ke tanah. Cara kerja dari alat pelindung ini adalah apabila surja datang ke

gardu induk maka dengan otomatis arrester melepaskan muatan daya listrik dan

juga dapat meminimalis tegangan yang tidak beraturan yang akan mengenai

komponen pada gardu induk.[6]

Pada gambar 2.3 ditunjukkan panel distribusi tegangan menengah (PDTM)

yang ada di gedung.

2.2.3.2 Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR)

Panel Distribusi Tegangan Rendah (PDTR) digunakan untuk pendistribusian

aliran tegangan mengarah ke Panel sub distribusi dengan tegangan 220/380V.

Keluaran atau outgoing dari Panel sub distribusi akan didistribusikan menuju ke

Panel Beban agar dapat digunakan oleh pelanggan. Pada gambar 2.4 dibawah ini,

merupakan panel utama tegangan rendah.

Gambar 2. 3 Panel Utama Tegangan Menengah (kubikel 20kV)

9

2.2.3.3 Panel Sub Distribusi

Panel sub distribusi merupakan panel yang berisi kebutuhan daya total pada

satu lantai. Panel sub distribusi bertujuan untuk mempermudah dalam

pemeliharaan jika tedapat kerusakan pada panel distribusi tiap lantai. Jadi, tidak

perlu mematikan panel distribusi lain apabila terdapat kerusakan pada lantai

tersebut.

2.2.3.4 Panel Utilitas

Panel utilitas ini merupakan panel khusus yang berisi peralatan penunjang

sebuah bangunan. Panel ini berfungsi sebagai suplai daya bagi perlatan penunjang

seperti panel elektronik yang berisi sistem tata suara, telepon, CCTV, MATV

maupun fire alarm. Panel gondola, panel lift, panel pompa dan panel penerangan

luar.

2.3 Pencahayaan Buatan

Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang berasal dari sumber cahaya

buatan manusia yang dikenal dengan lampu atau luminer. Perkembangan

teknologi sumber cahaya buatan memberikan kualitas pencahayaan buatan yang

memenuhi kebutuhan manusia. Pada kehidupan sehari-hari apabila waktu malam

hari maupun cuaca yang tidak baik, pencahayaan buatan atau lampu sangat

dibutuhkan.[7]

Pada dasarnya untuk menentukkan jumlah titik lampu pada suatu tempat

atau ruangan dapat ditentukkan dengan cara mengetahui ukuran ruang, fungsi

Gambar 2. 4 Panel PUTR

10

ruang, warna dinding ruang serta tipe armatur yang digunakan. Tabel tingkat

pencahayaan rata-rata sesuai dengan ketentuan SNI ditampilkan pada Gambar

2.5.[8]

11

Berikut ini persamaan perhitungan untuk menentukan banyak titik lampu

N = 𝐸 ×𝐴Ø × 𝐿𝐿𝐹 × 𝐶𝑈 (2.1)

Dimana :N = Banyaknya titik lampu

E = Kuat/target penerangan (Lux)

A = Luas ruang

Ø = Lumen lampu

LLF = Faktor rugi cahaya (0,7-0,8)

CU = Faktor pemanfaatan (50-60%)

2.4 Komponen Pada Sistem Ditribusi

2.4.1 Kabel/Penghantar

Menurut PUIL 2000 PASAL 7.1.1 tentang persyaratan umum penghantar,

menerangkan bahwa “semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan

Gambar 2. 5 Tingkat pencahayaan sesuai dengan SNI

12

yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa

dan diuji menurut standart penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi

yang berwenang.”[1]

Kabel/Penghantar merupakan suatu benda yang dapat mengalirkan arus

terdiri dari isolator dan konduktor. Isolator adalah pelindung kabel yang terbuat

dari karet ataupun plastik, sedangkan konduktor terbuat dari serabut tembaga atau

tembaga pejal. Kabel yang digunakan pada instalasi gedung dapat melalui saluran

tanah dan udara.

Berikut ini merupakan beberapa jenis kabel yang biasa digunakan:

2.4.1.1 Kabel NYA

Penghantar jenis NYA ini dipasang melalui saluran udara, berinti tunggal,

dilapisi dengan isolasi PVC. Kabel ini biasa digunakan pada instalasi penerangan

dengan kode warna isolasi merah, kuning, biru ataupun hitam sesuai dengan

peraturan pada PUIL.

2.4.1.2 Kabel NYM

Penghantar NYM ini memiliki inti kabel 2, 3 atau 4, mempunyai 2 lapisan

isolasi, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dibandingkan dengan

penghantar NYA. Penghantar ini dapat digunakan dalam kondisi lingkungan

basah atau kering tetapi tidak boleh di tanam, dengan kode warna putih atau abu-

abu.

Gambar 2. 6 Penghantar NYA Dengan Beberapa Isolasi

13

Gambar 2. 7 Potongan Penghantar NYM

2.4.1.3 Kabel NYY

Kabel NYY berinti 2, 3 atau 4, dengan kode warna hitam dan memiliki

insulasi yang lebih aman dibandingkan dengan penghantar jenis NYM.

Pemasangan penghantar ini dapat ditanam dan digunakan pada penerangan dan

stop kontak.

2.4.1.4 Kabel NYFGbY

Penghantar NYFGbY dipergunakan untuk instalasi listrik tegangan

menengah yang dapat menghubungkan antar panel. Penghantar ini dapat dipasang

bawah tanah, ruangan, salura-saluran dan pada tempat-tempat terbuka.

Gambar 2. 8 Potongan Penghantar NYY

Gambar 2. 9 Penghantar NYFGbY

14

2.4.1.5 Kabel BCC

Bentuk fisik dari kabel Bare Copper Conductor (BCC) yaitu penghantar ini

tidak diisulasi dan dapat digunakan untuk saluran udara dan kabel tanah. Kabel

BCC ini sering dipergunakan untuk instalasi penyalur petir dan pentanahan.

2.4.2 Pemilihan Luas Penampang Penghantar

Sesuai dengan standart PUIL 2000, luas penampang kabel instalasi

penerangan yang terpasang tidak boleh kurang dari 1,5 mm2, sedangkan untuk

instalasi kotak kontak yang terpasang minimal berdiameter 2,5 mm2.[1]

Berikut ini merupakan rumus-rumus matematis yang digunakan untuk

perhitungan skedul beban, kabel dan pemutus arus (Circuit Breaker).

Persamaan perhitungan besarnya arus listrik per fasa untuk listrik 1 fasa:

In = 𝑃𝑉.𝑐𝑜𝑠∅ (2.2)

Persamaan perhitungan besarnya arus listrik per fasa untuk listrik 3 fasa:

I n= 𝑃𝑉𝐿𝐿√3.𝑐𝑜𝑠∅ (2.3)

Dimana: I = Arus Listrik (Ampere)

P = Daya Beban Listrik (Watt)

VLL = Tegangan Listrik PLN (380V)

𝑐𝑜𝑠∅ = Faktor Daya Listrik Setelah didapat besarnya arus nominal, selalnjutnya dicari KHA minimal

penghantar yang akan digunakan. Berikut merupakan persamaan untuk

menghitung KHA minimal kabel:

IKHA = In X 125% (2.4)

Berikut ini merupakan tabel KHA dan beberapa jenis kabel instalasi sesuai

dengan standart PUIL 2011:

Gambar 2. 10 Kabel BCC

15

Gambar 2. 11 Tabel KHA PUIL 2011

16

17

18

19

Gambar 2. 12 Definisi kabel instalasi PUIL 2011

20

2.4.3 Pengaman

Peralatan yang tersambung di dalam suatu rangakaian instalasi listrik dapat

mengalami beberapa gangguan seperti terjadinya hubung sungkat, beban ataupun

arus lebih. Dibutuhkan sebuah pengaman proteksi untuk menghalau terjadinya

gangguan tersebut.

Circuit breaker (CB) merupakan suatu gawai proteksi atau pengaman arus

yang berfungsi sebagai pemutus dan penghubung rangkaian dilengkapi dengan

fasilitas switching. Circuit breaker (CB) terdiri dari MCB, MCCB dan ACB.

MCB (Miniature Circuit Breaker) berfungsi sebagai pemutus arus otomatis.

Pengaman MCB akan memutus arus berlebih yang mengalir pada rangkaian

kelistrikan secara otomatis. Penentuan kapasitas MCB dapat mengacu pada

ketentuan PUIL dengan kapasitas beragam mulai dari 2 A hingga 32 A pada

sistem 3 fasa.

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) memiliki fungsi dan cara kerja

sama seperti MCB, perbedaan terletak pada kapasitas arus yang dapat mengalir

pada sistem 3 fasa yang lebih besar dimulai dari nilai 40 A hingga 1000 A.

ACB (Air Circuit Breaker) dapat digunakan pada jaringan tegangan

menengah maupun jaringan tegangan rendah dengan menggunakan udara (air)

sebagai peredam busur api. Cara kerja ACB yaitu tegangan yang mengalir pada

ACB akan mentrigger togle mekanik sehingga dapat bekerja secara NC (normally

close). ACB tidak dapat bekerja ketika tidak ada tegangan yang mengalir sehingga

akan mengunci mekanik dari ACB atau MCCB. Nilai kapasitas ACB sangat besar

dengan nilai 1250 A hingga 3200 A.

21

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Dasar Teori2.2 Sistem Distribusi Tenaga Listrik Pada Gedung Bertingkat2.2.1 Gardu Induk Tegangan Menengah2.2.2 Transformator Penurun Tegangan2.2.3 Panel Distribusi

2.3 Pencahayaan Buatan2.4 Komponen Pada Sistem Ditribusi2.4.1 Kabel/Penghantar2.4.2 Pemilihan Luas Penampang Penghantar2.4.3 Pengaman