Panel Distribusi Listrik

Panel Distribusi Listrik

Untuk mengalirkan energi listrik dari pusat atau gardu induk step down (GI Step down)  ke beban Listrik (konsumen) harus melewati panel daya dan panel distribusi listrik. Panel daya adalah tempat untuk menyalurkan dan mendistribusikan energi listrik dari gardu listrik step down ke panel-panel distribusinya. Sedangkan yang dimaksud panel distribusi listrik adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan energi listrik dari panel daya ke beban (konsumen) baik untuk instalasi tenaga maupun untuk instalasi penerangan. Perhatikan gambar diagram satu garis panel daya dan panel distribusi listrik dibawah ini.

 

Gambar 1. Diagram satu garis Panel Daya dan Panel distribusi listrik 

Panel daya maupun panel distribusi daya merupakan keharusan, hal tersebut akan memudahkan: 

a)         Pembagian energi listrik secara merata dan tepat 

b)         Pengamanan instalasi dan pemakaian listrik 

c)          Pemeriksaan, perbaikan atau pemeliharaan

Untuk itu didalam pembuatan panel harus diperhatikan hal-hal yang penting agar: 

a)         Mudah dilayani dan aman 

b)         Dipasang pada tempat yang mudah dicapai 

c)          Di depan panel ruangannya harus bebas 

d)         Panel tidak boleh di tempatkan pada tempat yang lembab

Perlu diketahui juga dalam pemasangan instalasi panel ditribusi listrik harus memperhatikan persyaratan sesuai dengan PUIL. 

a)         Semua penghantar/kabel harus disusun rapi 

b)         Semua komponen harus dipasang rapi 

c)          Semua bagian yang bertegangan harus terlindung 

d)         Semua komponen terpasang dengan kuat 

e)         Jika tejadi gangguan tidak akan meluas 

f)           Mudah diperluas/dikembangkan jika diperlukan 

g)         Mempunyai keandalan yang tinggi

Konstruksi Panel Distribusi

Konstruksi Panel Distribusi

Ada beberapa komponen yang dipasang pada panel distribusi listrik antara lain: Saklar utama/pemisah, Pembatas arus Miniatur Circuit Breaker (MCB), Earth Leak Circuit Breaker (ELCB), Saklar Terminal, rel omega, busbar, yang semuanya berada didalampanel distribusi listrk. Rangka bagian depan, atas  bawah dan bagian belakang tertutup rapat, sehinga petugas pelayanan akan terlindung dari bahaya sentuh bagian-bagian aktif. Untuk panel distribusi listrik tertutup pasangan dalam biasanya pada bagian depan terpasang alat ukur, tombol dan saklar. Perhatikan Gambar 2. 

 Gambar 2. Panel daya tertutup oleh lemari

Sedangkan konstruksi panel Distribusi  pasangan luar harus memenuhi hal-hal sebagai berikut: 

a)         Rangka terbuat dari bahan yang tahan cuaca luar 

b)         Lubang ventilasi harus dilindungi, agar binatang atau benda-benda kecil serta air yang jatuh tidak mudah jatuh didalamnya. 

c)          Semua komponen di dalam panel, yang hanya dapat dilayanai dengan jalan membuka tutup yang terkunci (ayat 610 c 11 sub 3) 

d)         Rangka panel harus terbuat dari bahan yang tidak dapat terbakar, tahan lembab dan kokoh (610 A1) 

   Gambar 3. Panel harus kuat dan kokoh  

 

a).Konstruksi Panel pada ruang lembab

Harus berbentuk LEMARI ATAU KOTAK TERTUTUP dengan bahan yang memadai (ayat 821 A5),   Saluran kabel ditutup dengan paking kedap air 

b).    Konstruksi Panel pada ruang berdebu: 

harus dari jenis TERTUTUP DAN KEDAP DEBU (ayat 823 A2) 

c).Konstruksi Panel pada ruang dengan bahan debu gas korosif:

 rangka dari bahan bahan TAHAN KOROSI ATAU DILINDUNGI  sehingga cukup bebas dari korosi dan tertutup RAPAT (ayat 824 A1) 

d).Konstruksi Panel pada perusahaan kasar 

berupa LEMARI HUBUNG BAGI YANG TERTUTUP DAN TAHAN KERUSAKAN MEKANIS (ayat 830  A1) , Jika PHB terbuat dari  bahan  dan konstruksi biasa harus diberi perlindungan sehingga tahan gangguan mekanis (ayat 610 B 2) 

e).Konstruksi Panel pada ruang/tempat pekerjaan pembangunan, 

Lemari hubung bagi harus diberi perlindungan terhadap PERCIKAN AIR (ayat 845 A6), Perhatikan gambar sebagai berikut,     

Penempatan Panel Distribusi

Penempatan Panel Distribusi

Berdasarkan peraturan (PUIL1987) penempatan kotak hubung bagi adalah: 

a)Mudah dicapai 

b)Setinggi-tingginya 1,5 meter dari lantai untuk rumah 

c)Setinggi-tingginya 1,2 meter dari lantai untuk tempat umum 

d) Panel  distribusi dilarang dipasang pada kamar mandi, kamar kecil, diatas kompor (PUIL 640  b 6) 

e) Ditempat-tempat untuk pekerjaan kasar dengan adanya gangguan mekanis panel hubung bagi konstruksinya harus kuat atau diberi perlindungan terhadap mekanis. Panel yang kokoh dengan pengaman untuk bagian yang bertegangan dan terdapat beberapa pengaman ELCB, MCB, lihat gambar berikut ini:

Gambar 5. Panel dengan dilengkapi pengaman ELCB

Sedangkan gambar berikut ini contoh Panel yang mempunyai pengaman beberapa kelompok dan harus ada daftar nomor untuk tiap kelompok untuk melayani tiap ruangan atau beban dan nomor alat pengaman yang dilayani, sehingga mudah dalampelaksanaan pemeliharaan dan pengujian. Lihatlah konstruksi panel yang dilengkapi daftar nomor berikut ini: Nomor kelompok

Gambar 6. Panel dilengkapi dengan daftar nomor pengaman

Gambar 7. Panel yang dilengkapi dengan alat ukur pandangan dari dalam.

Fungsi dan Spesifikasi Beban dan Komponen Panel

Fungsi & spesifikasi Beban dan Komponen Panel

A). Fungsi & Spesisifikasi Beban Panel

Pada sebuah industri yang mempunyai beberapa bengkel panel daya mapun panel distribusi listrik yang melayani beban listrikpenerangan, yang berupa lampu-lampu penerangan maupunbeban-beban listrik tenaga yang berupa motor-motor listrik sebagai penggerak mesin.

Menurut PUIL Panel harus dipasang sakelar apabila:

a)     Saluran itu mendistribusikan daya kepada dua motor atau lebih dari dua peralatan listrik tegangan rendah. Kecuali motor-motor/peralatan itu tidak dalam satu ruangan dan daya masing-masing tidak melebihi 1,5 KW

b)     Saluran dihubungkan lebih dari 2 kotak-kontak yang masing-masing memiliki KHA nominal lebih dari 16 A

c)      Saluran sama dengan atau 100 A per fasa Sebaiknya dalam satu panel yang melayani untuk beban penerangan dan instalasi tenaga terdapat pemisah saluran. Hal ini dimaksudkan agar gangguan pada mesin tidak mempengaruhi penerangan ditempat itu atau sebaliknya. 

Gambar skema dapat diperhatikan  dibawah ini:

Gambar 8. Diagram satu garis panel penerangan dan Tenaga

 

B).   FUNGSI DAN SPESIFIKASI KOMPONEN PANEL

Telah kita ketahui panel berfungsi untuk membagi daya instalasi. Disuatu industri pada umumnya perlengkapan hubung baginya dibagi atas panel untuk penerangan dan panel untuk tenaga (motor-motor). Dan pada umumnya panel tenaga diberi pengamantegangan nol. Dengan terpisahnya panel penerangan dan tenaga, maka jika terjadi ganguan dari panel tenaga tidak mempengaruhi penerangan. Perhatikan Gambar diagram sebagai berikut:

Gambar 9. Diagram instalasi panel tenaga dan penerangan terpisah

Untuk instalasi yang lebih besar dipasang perlengkapan hubung bagi (panel) utama yang memberi suplai kepada dua panel utama lainnya yaitu panel tenaga dan panel penerangan. Perlengkapan panel ini juga dilengkapi dengan saklar utama. Dalam penentuan komponen atau peralatan dalam panel seperti  saklar, pengaman, penghantar dan lainya harus disesuaikan dengan peraturan yang berlaku (PUIL).

Sebagai pengaman lainnya panel harus dihubung tanahkan yang berfungsi untuk memperkecil tegangan sentuh listrik bila terjadi kebocoran isolasi. Besar penampang penghantar harus disesuaikan PUIL. Guna mengetahui besar tegangan antar fasa, arus dan lainnya dapat dengan mudah diketahui maka panel dilengkapi dengan instrumen pengukur, misalnya Volt meter, ampere meter, lampu indikator.

Hukum Ohm

Hukum Ohm

Kita hubungkan sebuah tahanan pada suatu tegangan dan membentuk suatu rangkaian arus tertutup, maka melalui tahanan tersebut mengalir arus yang besarnya tertentu. Besar kecilnya arus tergantung pada tahanan dan tegangan yang terpasang.

Penjelasan tentang hubungan antara tegangan, kuat arus dan tahanan pada suatu rangkaian arus diperlihatkan oleh percobaan berikut :

Percobaan :

a) Pengukuran kuat arus pada bermacam-macam tegangan (2V, 4V, 6V) dan besarnya tahanan konstan (10W).

Gambar 2.1       Arus pada bermacam-macam tegangan

Perhatikan : Kuat arus I berbanding langsung dengan tegangan U

Percobaan :

b) Pengukuran kuat arus pada bermacam-macam tahanan (10W, 20W, 30W).dan besarnya tegangan konstan (6V).

Gambar 2.2       Arus pada bermacam-macam tegangan

Perhatikan : Kuat arus I  berbanding terbalik dengan tahananR

Secara umum berlaku :

Kuat arus I adalah :   a) berbanding langsung dengan tegangan U

                                    b) berbanding terbalik dengan tahananR

Hal tersebut diringkas kedalam suatu formula, maka kita peroleh hukum Ohm.

Dalam hal ini digunakan satuan Volt, Ampere dan Ohm.

1.1.      Grafik tegangan fungsi arus

Kita tempatkan tegangan termasuk juga arusnya kedalam suatu sistim koordinat yang bersudut siku-siku (pada sumbu horisontal tegangan U sebagai besaran yang diubah-ubah dan pada sumbu vertikal arus I yang sesuai sebagai besaran yang berubah) dan titik ini satu sama lain saling dihubungkan, maka kita dapatkan grafik tegangan fungsi arus.

Untuk percobaan a) yang dilaksanakan dengan tahanan R = 10 W diperoleh grafik sebagai berikut :

Pada tahanan yang tetap konstan maka grafiknya lurus seperti diperlihatkan pada gambar.

Contoh :

1.  Suatu kompor listrik untuk 220 V menyerap arus sebesar 5,5 A.       Berapa besarnya tahanan kompor listrik ?

     Diketahui :             U = 220 V;     I = 5,5 A

     Ditanyakan :          R
    Jawaban :     

 
         

2.  Pada suatu tahanan tertulis data 4 kW dan 20 mA.

     Berapa besarnya tegangan maksimum yang boleh terpasang ?

     Diketahui :             R = 4 kW = 4000 W

                                    I   = 20 mA = 0,02 A

     Ditanyakan :          U

     Jawaban :              U = I . R           U = 4000 W . 0,02 A = 80 V

3.  Pada gambar 2.4 ditunjukkan grafik tegangan fungsi arus untuk tiga buah tahanan. Berapa besarnya nilai-nilai tahanan tersebut ?

Jawaban :

     Grafik a :    Untuk U = 10 V besarnya arus I = 20 mA = 0,02 A

      
 Grafik b :    Untuk U = 40 V besarnya arus I = 20 mA = 0,02 A

Grafik c :         Untuk U = 30 V besarnya arus I = 5 mA = 0,005 A

2.         Rangkaian seri tahanan

Suatu rangkaian seri tahanan terbentuk, jika untuk tegangan yang terpasang pada semua tahanan berturut-turut mengalir arus yang sama.

Gambar 2.5     Rangkaian seri tahanan

Penjelasan tentang tegangan, arus dan tahanan untuk rangkaian seri dapat diperhatikan pada percobaan berikut ini :

a).Percobaan :

Pengukuran arus I dengan memasang alat pengukur arus didepan, diantara dan dibelakang tahanan.

Gambar 2.6 Arus pada rangkaian seri

Pada rangkaian seri kuat arus di semua tahanan besarnya sama.

Disini pada rangkaian arus tak satupun tempat bagi elektron-elektron untuk dapat keluar. Yaitu arus yang tidak pernah digunakan !

2.1.      Pembagi tegangan tanpa beban

Pembagi tegangan terdiri atas dua tahanan (R₁, R₂) yang terhubung seri, Dengan bantuannya maka tegangan terpasang (U) dapat terbagi kedalam dua tegangan (U₁, U₂).

Gambar 2.10     Pembagi tegangan tanpa beban

Disini tahanan R₁ dan R₂ berturut-turut dialiri oleh arus Iyang sama, untuk rangkaian seri tahanan tersebut berlaku :

Selanjutnya tahanan total R_total :

Persamaan tersebut hanya berlaku, jika melalui kedua tahanan mengalir arus yang sama, berarti bahwa pada “tap” pembagi tegangan tidak ada arus yang diambil (pembagi tegangan tidak berbeban).

Melalui pemilihan R₁ dan R₂ yang sesuai, seluruh nilai tegangan dapat disetel antara nol dan tegangan total U.

Untuk rangkaian pembagi tegangan dapat juga menggunakan suatu tahanan dengan “tap” yang variable (dapat berubah), biasa disebut potensiometer.

2.2.      Tahanan depan

Dengan bantuan tahanan yang terpasang seri pada beban, maka tegangan pada beban dapat diperbesar. Tahanan semacam ini disebut tahanan depan.

Contoh :

Sebuah lampu pijar 1,5V/0,2A melalui tahanan depan harus dihubungkan ke tegangan yang tersedia U = 4,5 V.

Berapa besarnya tahanan depan yang harus terpasang agar data nominal lampu pijar terpenuhi ?

                        Gambar 2.12     Rangkaian arus dengan tahanan depan

Tahanan depan harus menyerap tegangan sebesar :

                        U_d = U - U_L;        U_d = 4,5 V - 1,5 V = 3 V

Arus nominal lampu I = 0,2 A mengalir juga melalui tahanan depan dan disini menimbulkan tegangan jatuh U_d = 3 V.

Dengan hukum Ohm tahanan depan dapat ditentukan sebagai berikut :

Tahanan depan dapat mereduksi kelebihan tegangan, didalam tahanan tersebut terjadi panas.

Tahanan depan digunakan untuk menurunkan tegangan dan dengan demikian menurunkan kuat arus putaran motor, lampu, alat ukur dan sebagainya.

Oleh karena itu tahanan depan harus mampu dialiri sebesar arus nominal beban, jika tidak maka tahanan terbakar.

Dengan tahanan depan, suatu tegangan tidak dapat diturunkan hingga nol seperti pada pembagi tegangan, disini untuk maksud tersebut tahanan depan harus memiliki nilai tahanan yang tak terhingga besarnya.

2.3.      Tegangan jatuh pada penghantar

Percobaan :

a)       Sebuah lampu pijar dihubung ke tegangan sumber (misal akumulator) melalui ampermeter dengan menggunakan kawat yang panjang dan dengan diameter kecil.

Sebelum dan sesudah lampu dihidupkan, tegangan pada ujung awal dan ujung akhir penghantar diperbandingkan.

Gambar 2.13     Tegangan jatuh pada penghantar

Perhatikan: Sebelum lampu dihidupkan tegangan pada ujung awal dan ujung akhir penghantar sama besarnya.

Setelah lampu dihidupkan tegangan pada ujung akhir penghantar berkurang dibanding pada ujung awal penghantar.

Penyebab berkurangnya tegangan tersebut terletak padategangan jatuh (simbol formula U_a) didalam penghantar masuk dan keluar.

Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat.

b)  Percobaan a) diulang dengan menambahkan lampu pijar yang lain serta penghantarnya diperpanjang lagi.

Perhatikan: Setelah kedua lampu dihidupkan maka tegangan jatuh U_a semakin berkurang, demikian pula pada perpanjangan penghantar.

Penyebab semakin berkurangnya tegangan jatuh disebabkan oleh semakin besarnya arus dan semakin besarnya tahanan penghantar.

Tegangan jatuh U_a pada penghantar semakin besar,

jika arus I didalam penghantar makin besar dan

jika tahanan penghantar R_L makin besar.

U_a = I . R_L

U_a  Tegangan jatuh dalam V

R_L  Tahanan penghantardalam W

I     Arus penghantar dalam A

Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar, dia menurunkan tegangan pada beban yang bisa jadi hingga berada dibawah tegangan nominal yang dibutuhkan.

Atas dasar hal tersebut maka tegangan jatuh yang diijinkan untuk instalasi arus kuat hingga 1000 V ditetapkan dalam prosent dari tegangan kerjanya (simbol formula u_a). Pada pengukuran penghantar perlu memperhatikan tegangan jatuh yang diijinkan.

Saluran masuk rumah hingga kWh meter  u_a = 0,5 %

kWh meter hingga lampu pijar dan peralatan        u_a = 1,5 %

kWh meter hingga motor                                          u_a = 3,0 %

Contoh :

Melalui penghantar alumunium dengan luas penampang 6 mm² dan panjang 40 m untuk satu jalur mengalir 20 A. Penghantar terhubung pada tegangan 220 V. Berapa besarnya tegangan jatuh dalam V dan dalam prosent dari tegangan jala-jala?

Diketahui :     A = 6 mm² ;     l = 40 m;     I = 20 A;      U = 220 V

Ditanyakan :   U_a,  u_a

Jawaban :      U_a = I . R_L ;     U_a = 20 A . 0,371 W = 7,42 V