BAB IV ANALISA DAN PERENCANAAN SISTEM INSTALASI LISTRIK

57
BAB IV
ANALISA DAN PERENCANAAN
SISTEM INSTALASI LISTRIK
4.1. Sistem Instalasi Listrik
Sistem instalasi listrik di gedung perkantoran Talavera Suite menggunakan
sistem radial. Sumber utama untuk suplai listrik berasal dari PLN. Apabila PLN mati
atau mengalami gangguan maka sumber untuk suplai listrik menggunakan 3 (tiga)
buah diesel generator set sebesar 800 kVA. Diesel generator set ini merupakan
sumber tenaga listrik cadangan, dimana ketiga diesel generator set ini bekerja secara
bersamaan dengan cara disinkronisasi sehingga dapat mensuplai tenaga listrik yang
dibutuhkan.
Sumber listrik dari PLN dihubungkan ke Panel Distribusi Tegangan
Menengah (PDTM) yang berada di ruang trafo, PDTR dan PDTM di lantai basemen
1. Kemudian dihubungkan dengan 2 buah trafo penurun tegangan (step down) 20
kV/400 V dengan kapasitas masing-masing 1250 kVA, yang berfungsi untuk
menurunkan tegangan menengah menjadi tegangan rendah.
Dari trafo penurun tegangan (step down) kemudian dihubungkan ke Panel
Distribusi Tegangan Rendah (PDTR-1 dan PDTR-2), yang dilengkapi dengan
Capasitor Bank dimasing-masing PDTR, yang berfungsi sebagai koreksi faktor daya.
Tegangan rendah 400 V/220 V dari PDTR akan didistribusikan ke panel-panel lantai.
Dalam perencanaan instalasi listrik di gedung perkantoran Talavera Suite tidak
digunakan Panel Utama (PU), karena digunakan 2 buah busduct yang langsung
terhubung ke PDTR dengan menggunakan kabel. Pada panel lantai ini terdapat beban
listrik yang berupa penerangan dan kotak-kontak koridor serta unit-unit kantor atau
tenant yang disewakan. Untuk kebutuhan suplai listrik pada beban-beban mekanikal
langsung disuplai dari PDTR.
4.2. Analisa Perhitungan Beban Listrik
4.2.1. Perhitungan Beban Listrik Per Lantai
Kebutuhan daya per lantai dapat ditentukan dengan menghitung jumlah beban
yang terpasang pada masing-masing lantai.
a. Beban Lantai Parkir
•
Lantai Basemen 3
Selain sebagai lantai untuk parkir kendaraan bermotor di basemen 3
ini terdapat kantin dan ruang utiliti atau genset dengan luas 1541 m2.
58
Tabel 4.1 Beban di lantai basemen 3
No.
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan parkir
1152
2.
Penerangan jalan
2016
3.
Penerangan lobby dan kotak-kontak
1212
4.
AC dan exhaust fan
38280
5.
Penerangan, kotak-kontak dan AC di
12224
ruang genset
Total
•
54884
Lantai Basemen 2
Di lantai basemen 2 ini berfungsi sepenuhnya sebagai parkir
kendaraan.
Tabel 4.2 Beban di lantai basemen 2
No.
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan parkir
1224
2.
Penerangan jalan
2016
3.
Penerangan dan kotak-kontak lobby
976
4.
AC dan exhaust fan
31500
Total
35716
59
•
Lantai Basemen 1
Di lantai basemen 1 terdapat ruang utiliti yaitu ruangan untuk trafo,
panel distribusi tegangan menengah (PDTM) dan panel distribusi
tegangan rendah (PDTR).
Tabel 4.3 Beban di lantai basemen 1
No.
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan parkir
1260
2.
Penerangan jalan
2088
3.
Penerangan dan kotak-kontak lobby
1208
4.
AC dan exhaust fan
30920
5.
Penerangan, kotak-kontak dan AC di
9476
ruang utiliti
Total
44952
b. Beban Lantai Unit Sewa
•
Lantai 1
Tabel 4.4 Beban di lantai 1
No.
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan dan kotak-kontak lobby
12691
2.
AC lobby
28870
3.
Penerangan dan kotak-kontak unit A
7878
60
•
4.
AC unit A
30000
5.
Penerangan dan kotak-kontak Unit B
6538
6.
AC unit B
22000
Total
107977
Lantai 2
Tabel 4.5 Beban di lantai 2
No.
•
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan dan kotak-kontak lobby
11773
2.
AC lobby
26300
3.
Penerangan dan kotak-kontak koridor
1401
4.
AC koridor
7800
5.
Penerangan dan kotak-kontak unit A
5144
6.
AC unit A
15000
7.
Penerangan dan kotak-kontak Unit B
6338
8.
AC unit B
22000
Total
95756
Lantai Tipikal
Tabel 4.6 Beban di lantai tipikal
No.
Nama Peralatan
Beban (W)
1.
Penerangan dan kotak-kontak koridor
8884
61
2.
AC lobby
8790
3.
Penerangan dan kotak-kontak unit A
5360
4.
AC unit A
15000
5.
Penerangan dan kotak-kontak unit B
3296
6.
AC unit B
7500
7.
Penerangan dan kotak-kontak Unit C
5306
8.
AC unit C
18500
9.
Penerangan dan kotak-kontak Unit D
4036
10.
AC unit D
15000
11.
Penerangan dan kotak-kontak Unit E
3496
12.
AC unit E
11000
13.
Penerangan dan kotak-kontak Unit F
3296
14.
AC unit F
15000
Total
124464
4.2.2. Perhitungan Beban Listrik Per Panel Distribusi
Kebutuhan daya gedung Talavera Suite disuplai dari 2 panel distribusi
tegangan rendah (PDTR) yaitu:
62
•
PDTR-1
Tabel 4.7 Beban pada PDTR-1
Daya
Faktor
No.
Nama Panel
Normal
Emergensi
Beban (W)
Kebutuhan
(W)
%
(W)
1.
P-11
124.464
0,8
99.571
100
99.571
2.
P-12
124.464
0,8
99.571
100
99.571
3.
P-13
124.464
0,8
99.571
100
99.571
4.
P-14
124.464
0,8
99.571
100
99.571
5.
P-15
124.464
0,8
99.571
100
99.571
6.
P-16
124.464
0,8
99.571
100
99.571
7.
P-17
124.464
0,8
99.571
100
99.571
8.
P-18
124.464
0,8
99.571
100
99.571
9.
P-ATAP
152.152
0,8
121.722
100
121.722
10.
PU-BS
114.160
0,8
91.328
100
91.328
TOTAL
1.009.619
63
1.009.619
•
PDTR-2
Tabel 4.8 Beban pada PDTR-2
Daya
Faktor
No.
Nama Panel
Beban (W)
Kebutuhan
Normal
(W)
Emergensi
%
(W)
1.
P-1
107.977
0,8
86.382 100
86.382
2.
P-2
95.756
0,8
76.605 100
76.605
3.
P-3
124.464
0,8
99.571 100
99.571
4.
P-4
127.964
0,8
102.371 100
102.371
5.
P-5
127.964
0,8
102.371 100
102.371
6.
P-6
127.964
0,8
102.371 100
102.371
7.
P-7
127.964
0,8
102.371 100
102.371
8.
P-8
124.464
0,8
99.571 100
99.571
9.
P-9
152.152
0,8
121.722 100
121.722
10.
P-10
114.160
0,8
91.328 100
91.328
11.
PU-K
230.356
0,8
184.285 100
184.285
12.
PU-POMPA
46.586
0,9
41.927 100
41.927
13.
P-RU
9.476
0,9
8.528 100
8.528
14.
P-RG
12.224
0,9
11.002 100
11.002
TOTAL
1.230.405
64
1.230.405
Dari tabel 4.7 dan tabel 4.8 diatas didapat total kebutuhan daya untuk beban listrik
seluruh gedung adalah 1.009.619 W + 1.230.405 W = 2.240.024 W. Jadi untuk
perhitungannya sebagai berikut:
Total beban
:
2.240.024 W
Cadangan (10 % dari total beban)
:
2.464.026 W
Faktor diversitas
:
1,1
Total sambungan
:
2.240.024 W
Efisiensi (80 % dari total sambungan)
:
2.800.030 VA
Jadi total kebutuhan daya untuk mensuplai gedung perkantoran Talavera Suite adalah
2.800.030 VA. Untuk kapasitas transformator daya yang akan dipasang adalah 2 unit
transformator step down masing-masing 1250 kVA. Sebenarnya beban total ini
melebihi estimasi atau perkiraan beban total saat pertama kali dalam merencanakan
sistem instalasi listrik tetapi hal ini tidak akan menjadi masalah karena kedua
transformator ini akan memenuhi kebutuhan daya gedung perkantoran Talavera Suite,
diperkirakan beban tidak akan terpakai secara keseluruhan sebesar 2.800.030 VA.
65
4.3. Analisa Perhitungan Pemutus Arus (circuit breaker) dan Besar Penampang
Kabel
Untuk menentukan besar penampang kabel yang dibutuhkan maka yang harus
diperhatikan adalah kemampuan hantar arus (KHA) dari kabel tersebut. Berdasarkan
PUIL 2000 pasal 4.2.2.2 dinyatakan bahwa semua penghantar harus mempunyai
KHA sekurang-kurangnya sama dengan arus yang mengalir melaluinya.
Untuk menentukan besarnya penghantar pada saluran-saluran utama
ditentukan dengan besarnya kapasitas daya terpasang pada panel-panel distribusi
tersebut, tetapi dengan adanya faktor keserempakan kerja dari peralatan-peralatan
yang bekerja tidak bersamaan maka untuk menentukan besarnya penghantar tersebut
ditentukan dengan perkiraan kebutuhan maksimum sesuai dengan PUIL 2000 pasal
4.3.2.
Pada perhitungan besar penampang untuk sirkit motor maka berdasarkan
PUIL 2000 pasal 5.5.3 yang menyatakan bahwa penghantar sirkit akhir yang
mensuplai dua motor atau lebih, tidak boleh mempunyai KHA kurang dari jumlah
arus beban penuh semua motor itu ditambah dengan 25 % arus beban penuh motor
terbesar dalam kelompok tersebut. Yang dimaksud motor terbesar adalah yang
mempunyai arus beban tertinggi.
1. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel pada
panel koridor di lantai tipikal dengan total beban 8884 W.
66
a. Kuat hantar arus pada circuit breaker yang ditentukan dengan
mengambil data pada tabel 4.6 dan persamaan (2.2), sebagai berikut:
Arus yang mengalir 16,8 A dan dikalikan 120% sebagai faktor
keselamatan (safety factor), akan didapat 16,8 x 1,2 = 20.2 A, maka
digunakan MCB sebesar 20 A untuk instalasi tiga fase.
b. Besar penampang kabel
Dengan panjang kabel yang digunakan 10 meter dan rugi tegangan
yang diijinkan maksimum adalah 5% . Untuk mencari besar atau luas
penampang kabel digunakan persamaan (2.6) dengan daya hantar
untuk tembaga 56,2 x 106 m/ohm mm2.
2
Ukuran kabel minimum yang tersedia dipasaran adalah ukuran 1,5
mm2. Tetapi untuk instalasi tiga fase dengan MCB 20 A digunakan
kabel NYY 4 x 4 mm2 + BC 4 mm2, bisa saja digunakan kabel 4 x 2,5
67
mm2 tetapi untuk memenuhi standar dari perusahaan penulis bekerja
hal itu tidak dilakukan.
2. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel pada
panel P-8 (salah satu contoh untuk lantai tipikal) dengan total beban 124.464
W.
a. Kuat hantar arus pada circuit breaker yang ditentukan dengan
mengambil data pada tabel 4.6 dan persamaan (2.2) serta persamaan
(2.4) sebagai berikut:
Dengan mempertimbangkan faktor keselamatan (safety factor), maka
arus yang didapat akan dikalikan 120% sehingga arusnya menjadi
236.4 x 1,2 = 283.7 A. Untuk arus 283.7 A, proteksinya digunakan
MCCB 250-320 A dengan fasilitas proteksi yang lebih baik dari MCB.
b. Besar penampang kabel
Untuk menentukan penampang kabel yang digunakan, selain
menggunakan rumus penulis juga menggunakan tabel ukuran kabel
yang dikeluarkan perusahaan sendiri (sebagai standar) dan dari
katalog-katalog kabel.
68
Berdasarkan perhitungan kuat hantar arus diatas, maka digunakan jenis
kabel tembaga yaitu NYY 3(1 x 1c x 150 mm2) + (1 x 1c x 150 mm2)
+ BC 70 mm2. (Sesuai lampiran standar kabel)
3. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel di
panel PDTR-1 & PDTR-2
a. Beban di sisi sekunder transformator 1 step down 1250 kVA yang
terhubung ke PDTR-1 adalah:
Digunakan pemutus arus (circuit breaker) jenis ACB 4 pole 2000 A,
karena ACB 1899.7 A tidak terdapat dipasaran. ACB dipilih karena
lebih
tepat
sebagai
pengaman
sumber
listrik
langsung
dari
transformator. Dan juga mempunyai fasilitas proteksi yang lebih
lengkap untuk arus besar yang mengalir.
Berdasarkan perhitungan diatas maka kabel yang digunakan adalah
kabel jenis tembaga NYY. Untuk ukuran besar penampang kabel yang
digunakan sesuai dengan standar kabel yang ditetapkan oleh
perusahaan, yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm2) + (4 x 1c x 300 mm2) +
BC 150 mm2.
69
b. Beban didalam PDTR-1 yang terhubung ke Busduct B (yang
menghubungkan dan memberi suplai daya listrik untuk lantai 11
sampai lantai atap). Dengan beban total = 1.009.619 W yang
mengambil data dari tabel 4.7 dan persamaan (2.2) serta persamaan
(2.4) adalah:
Untuk pemutus arus (circuit breaker) yang digunakan juga ACB 2000
A. Dihubungkan dulu dengan kabel jenis tembaga yaitu NYY 3(4 x 1c
x 300 mm2) + (4 x 1c x 300 mm2) + BC 150 mm2 sebelum
dihubungkan ke busduct aluminium dengan kapasitas arus 2000 A.
c. Beban di sisi sekunder transformator 2 step down 1250 kVA yang
terhubung ke PDTR-2 adalah:
Digunakan pemutus arus (circuit breaker) jenis ACB 4 pole 2000 A,
karena ACB 1899.7 A tidak terdapat dipasaran. ACB dipilih karena
70
lebih
tepat
sebagai
pengaman
sumber
listrik
langsung
dari
transformator. Dan juga mempunyai fasilitas proteksi yang lebih
lengkap untuk arus besar yang mengalir.
Berdasarkan perhitungan diatas maka kabel yang digunakan adalah
kabel jenis tembaga NYY. Untuk ukuran besar penampang kabel yang
digunakan sesuai dengan standar kabel yang ditetapkan oleh
perusahaan, yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm2) + (4 x 1c x 300 mm2) +
BC 150 mm2.
d. Beban didalam PDTR-2 yang terhubung ke Busduct A (yang
menghubungkan dan memberi suplai daya listrik untuk lantai 1 sampai
lantai 10). Dengan beban total = 1.230.405 W yang mengambil data
dari tabel 4.8 dan persamaan (2.2) serta persamaan (2.4) adalah:
Untuk pemutus arus (circuit breaker) yang digunakan juga ACB 2000
A, karena ACB yang digunakan tidak boleh besar dengan pemutus
arus utama PDTR-2 dengan transformator 2 sebesar 2000 A. Hal ini
dapat terjadi karena pembagian besar beban yang tidak seimbang
antara PDTR-1 dan PDTR-2. Sama seperti di PDTR-1, dihubungkan
dulu dengan kabel jenis tembaga yaitu NYY 3(4 x 1c x 300 mm2) + (4
71
x 1c x 300 mm2) + BC 150 mm2 sebelum dihubungkan ke busduct
aluminium dengan kapasitas arus 2000 A.
4. Perhitungan pemutus arus (circuit breaker) dan besar penampang kabel di
panel PDTM
a. Kuat hantar arus pada panel PDTM dan besar penampang kabel yang
menghubungkan PDTM ke gardu PLN adalah:
Berdasarkan perhitungan kuat hantar arus didapat 140 A, maka digunakan
kabel tembaga untuk tegangan menengah 20 kV yaitu N2XSEbY 3 x 185
mm2. Kabel ini merupakan jenis kabel tanah yang akan ditanam didalam
tanah untuk menghubungkan PDTM ke gardu PLN.
b. Kuat hantar arus dan besar penampang kabel pada sisi keluaran panel
PDTM yang terhubung ke sisi primer masing-masing transformator step
down 1250 kVA adalah:
72
Maka digunakan HRC Fuse 63 A sebagai pemutus arus, kapasitas 62,5 A
tidak ada dipasaran maka dipilih kapasitas yang mendekati. Untuk kabel
penghantarnya digunakan kabel N2XSY 3 x 95 mm2 yang akan
menghubungkan keluaran PDTM ke sisi transformator step down 1250
kVA.
4.4.
Analisa Perhitungan Jatuh Tegangan
Berdasarkan PUIL 2000 pasal 4.2.3 menyatakan bahwa susut tegangan antara
panel hubung bagi (PHB) utama dan setiap titik beban tidak boleh lebih dari
5% dari tegangan PHB utama, bila semua penghantar instalasi dilalui arus
maksimum yang ditentukan berdasarkan pasal 4.2.3.
Pada analisa perhitungan jatuh tegangan akan dibandingkan perhitungan jatuh
tegangan berdasarkan persamaan (2.8) dengan persamaan (3.2). Penulis
mengambil contoh untuk panel PU-POMPA yang terhubung langsung ke
panel PDTR-2, didapat data sebagai berikut:
Beban (P)
:
46.586 W
Panjang kabel (l)
:
30 m (0,03 km)
Jenis kabel
:
NYY 4 x 35 mm2 + BC 25 mm2
Resistansi
:
0,514 ohm/km
Reaktansi
:
0,097 ohm/km
V
:
380 V
Cos φ
:
0,8
73
Sin φ
:
Daya hantar tembaga :
0,6
56,2 m/ohm mm2
a. Perhitungan jatuh tegangan berdasarkan persamaan (2.8)
Sehingga besar jatuh tegangan dalam % untuk saluran PDTR-2 ke PUPOMPA adalah:
b. Perhitungan jatuh tegangan berdasarkan persamaan (3.2)
V drop
= 1,73 x I x ( R. Cos Q + X Sin Q ) x L
= 1,73 x 88,5 x (0,514 x 0,8 + 0,097 x 0,6) x 0,03
= 2,15 V
V drop
=
= 0,57%
Jadi dengan menggunakan kedua persamaan untuk mencari jatuh tegangan
diperoleh nilai yang hampir sama yaitu 0,5% untuk persamaan (2.8) dan
74
0,57% untuk persamaan (3.2). Nilai jatuh tegangan yang diperoleh tidak
melebihi dari yang disyaratkan yaitu 5%, hal ini berarti telah memenuhi
ketentuan yang berlaku.
4.5.
Analisa Grounding
Untuk menentukan kabel grounding kita dapat mengacu pada PUIL 2000
halaman 77 Tabel 3.16-1 ‘Luas penampang nominal minimum penghantar
pengaman’. Jika besar penampang penghantar lebih besar dari 32 mm2 maka
penghantar untuk grounding adalah setengah dari besar penampang
penghantar. Sebagai contoh untuk panel tipikal seperti P-8 besar penampang
kabelnya adalah 150 mm2, untuk kabel grounding adalah setengahnya maka
digunakan jenis BC 70 mm2.
Sedangkan untuk besar penampang kurang dari atau sama dengan 16 mm2
maka untuk kabel grounding yang digunakan adalah sama dengan besar
penampang penghantar. Contohnya seperti panel FB-K.8 dengan besar
penampang kabel 4 mm2 maka kabel grounding yang digunakan juga 4 mm2.
4.6.
Analisa Perbaikan Faktor Daya
Pada suatu instalasi listrik gedung bertingkat dimana banyak terdapat bebanbeban antara lain, motor-motor, lampu flourescent / TL dengan ballast
electronic, peralatan elektronik lainnya (seperti Komputer dll) maka akan
menimbulkan beban induktif yang akan menyebabkan arus terbelakang
(lagging) terhadap tegangan dengan sudut yang besar, sehingga nilai cos φ
menjadi kecil, dan akan menyebabkan besarnya daya kVAR yang merugikan.
Untuk memperbaiki faktor daya cos φ direncanakan menggunakan kapasitor
75
bank. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk memperoleh kapasitor
bank yang diperlukan:
Beban total PDTR-2 sebagai daya aktif (P) : 1.362,087 kW
Cos φ sebelum perbaikan
: 0,8 (36,869o)
Cos φ setelah perbaikan yang ingin dicapai : 0,95 (18,19o)
Jika daya reaktif sebelum perbaikan
: Q1
Daya reaktif setelah perbaikan
: Q2
Daya reaktif koreksi
: Q = Q1 – Q2
Q1
= P x tan φ 1
= 1.362,087 x tan 36,869o
= 1.021,5 kVAR
Q2
= P x tan φ 2
= 1.362,087 x tan 18.19o
= 447.57 kVAR
Q
= Q1 – Q2
= 1.021,5 – 447,57
= 573,93 kVAR
Sesuai dengan perhitungan diatas maka kapasitor bank yang digunakan untuk
PDTR-2 adalah 600 kVAR.
76
77