INSTALASI LISTRIK
2.1 Pendahuluan
Dari masa ke masa seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan kemajuan
teknologi, manusia menghendaki kehidupan yang lebih nyaman. Bagi masyarakat modern,
energi listrik merupakan kebutuhan primer. Hal ini bisa kita lihat dalam kehidupan
sehari-hari energi listrik bermanfaat untuk kebutuhan rumah tangga, antara lain
penerangan lampu, pompa air, pendingin lemari es/freezer, pengkondisi udara dingin,
kompor listrik, mesin kopi panas, dispenser, setrika listrik, TV, dan sebagainya.
Hampir setiap bangunan membutuhkan energi listrik seperti sekolah/kampus,
perkantoran, rumah sakit, hotel, restoran, mall, supermarket, terminal, stasiun,
pelabuhan, bandara, stadion, industri, dan sebagainya. Namun, akibat listrik juga dapat
membahayakan manusia maupun lingkungannya seperti tersengat listrik atau kebakaran
karena listrik. Di Indonesia, penyedia energi listrik dikelola pengusaha ketenagalistrikan
(PT PLN), dan pelaksana instalasinya dikerjakan oleh instalatir.
Energi listrik dari pembangkit sampai ke pemakai/konsumen listrik disalurkan melalui
saluran transmisi dan distribusi yang disebut instalasi penyedia listrik. Sedangkan
saluran dari alat pembatas dan pengukur (APP) sampai ke beban disebut instalasi
pemanfaatan tenaga listrik.
Agar pemakai/konsumen listrik dapat memanfaatkan energi listrik dengan aman, nyaman
dan kontinyu, maka diperlukan instalasi listrik yang perencanaan maupun
pelaksanaannya memenuhi standar berdasarkan peraturan yang berlaku.
Buku ini akan membahas lebih lanjut tentang instalasi pemanfaatan tenaga listrik.
2.1.1 Sejarah Penyediaan Tenaga Listrik
Energi listrik adalah salah satu bentuk energi yang dapat berubah ke bentuk energi
lainnya. Sejarah tenaga listrik berawal pada Januari 1882, ketika beroperasinya pusat
tenaga listrik yang pertama di London, Inggris. Kemudian pada tahun yang sama, bulan
September juga beroperasi pusat tenaga listrik di New York, Amerika. Keduanya
menggunakan arus searah tegangan rendah, sehingga belum dapat mencukupi
kebutuhan kedua kota besar tersebut, dan dicari sistem yang lebih memadai.
Pada tahun 1885 seorang dari Prancis bernama Lucian Gauland dan John Gibbs dari
Inggris menjual hak patent generator arus bolak-balik kepada seorang pengusaha
bernama George Westinghouse. Selanjutnya dikembangkan generator arus bolak-balik
dengan tegangan tetap, pembuatan transformator dan akhirnya diperoleh sistem
jaringan arus bolak-balik sebagai transmisi dari pembangkit ke beban/pemakai.
Sejarah penyediaan tenaga listrik di Indonesia dimulai dengan selesai dibangunnya
pusat tenaga listrik di Gambir, Jakarta (Mei 1897), kemudian di Medan (1899), Surakarta
(1902), Bandung (1906), Surabaya (1912), dan Banjarmasin (1922).
Pusat-pusat tenaga listrik ini pada awalnya menggunakan tenaga thermis. Kemudian
disusul dengan pembuatan pusat-pusat listrik tenaga air : PLTA Giringan di Madiun
(1917), PLTA Tes di Bengkulu (1920), PLTA Plengan di Priangan (1922), PLTA Bengkok
dan PLTA Dago di Bandung (1923).
Sebelum perang dunia ke-2, pada umumnya pengusahaan listrik di Indonesia diolah
oleh perusahaan-perusahaan swasta, di antaranya yang terbesar adalah NIGEM
(Nederlands Indische Gas en Electriciteits Maatschappij) yang kemudian menjelma
menjadi OGEM (Overzese Gas en Electriciteits Maatschappij), ANIEM (Algemene
Nederlands Indhische Electriciteits Maatschappij), dan GEBEO (Gemeen Schappelijk
Electriciteits Bedrijk Bandung en Omsheken). Sedangkan Jawatan Tenaga Air (s’Lands Waterkroct Bedrijren, disingkat LWB)
membangun dan mengusahakan sebagian besar pusat-pusat listrik tenaga air di Jawa
Barat. Pada tahun 1958 pengelolaannya dialihkan ke negara pada Perusahaan Umum
Listrik Negara.
2.1.2 Peranan Tenaga Listrik
Di pusat pembangkit tenaga listrik, generator digerakkan oleh turbin dari bentuk energi
lainnya antara lain: dari air – PLTA; gas – PLTG; uap – PLTU; diesel – PLTD; panas bumi
– PLTP; nuklir – PLTN.
Energi listrik dari pusat pembangkitnya disalurkan melalui jaringan transmisi yang
jaraknya relatif jauh ke pemakai listrik/konsumen.
Konsumen listrik di Indonesia dengan sumber dari PLN atau perusahaan swasta lainnya
dapat dibedakan sebagai berikut.
- Konsumen Rumah Tangga
Kebutuhan daya listrik untuk rumah tangga antara 450VA sampai dengan 4.400VA.
Secara umum menggunakan sistem satu fasa dengan tegangan rendah 220V/
380V dan jumlahnya sangat banyak.
- Penerangan Jalan Umum (PJU)
Pada kota-kota besar penerangan jalan umum sangat diperlukan oleh karena
bebannya berupa lampu dengan masing-masing daya tiap lampu/tiang antara 50VA
sampai dengan 250VA bergantung pada jenis jalan yang diterangi, maka sistem
yang digunakan 1 fasa dengan tegangan rendah 220V/380V.
- Konsumen Pabrik
Jumlahnya tidak sebanyak konsumen rumah tangga, tetapi masing-masing pabrik
dayanya dalam orde kVA. Penggunaannya untuk pabrik yang kecil masih
menggunakan sistem satu fasa tegangan rendah (220V / 380V), namun untuk
pabrik-pabrik yang besar menggunakan sistem tiga fasa dan saluran masuknya
dengan jaringan tegangan menengah 20kV.
- Konsumen Komersial
Yang dimaksud konsumen komersial antara lain stasiun, terminal, KRL (Kereta
Rel Listrik), hotel-hotel berbintang, rumah sakit besar, kampus, stadion olahraga,
mall, hypermarket, apartemen. Rata-rata menggunakan sistem tiga fasa untuk
yang kapasitasnya kecil dengan tegangan rendah, sedangkan yang berkapasitas
besar dengan tegangan menengah.
2.1.3 Instalasi Penyediaan dan Pemanfaatan Tenaga Listrik
Instalasi dari pembangkitan sampai dengan alat pembatas/pengukur (APP) disebut
Instalasi Penyediaan Tenaga Listrik.
Dari mulai APP sampai titik akhir beban disebut Instalasi Pemanfaatan Tenaga Listrik.
Standarisasi daya tersambung yang disediakan oleh pengusaha ketenagalistrikan
(PT PLN) berupa daftar penyeragaman pembatasan dan pengukuran dengan daya
tersedia untuk tarif S-2, S-3, R-1, R-2, R-4, U-1, U-2, G-1, I-1, I-2, I-3, H-1 dan H-2 pada
jaringan distribusi tegangan rendah.
Sedangkan daya tersambung pada tegangan menengah dengan pembatas untuk tarif
S-4, SS-4, I-4, U-3, H-3 dan G-2
No Golongan Penjelasan Sistem Tarif Tegangan Batas Daya
- S – 1 Pemakai Sangat Kecil TR s/d 200 VA
- S – 2 Badan Sosial Kecil TR 250 VA s/d 2.200VA
- S – 3 Badan Sosial Sedang TR 2.201 VA s/d 200 kVA
- S – 4 Badan Sosial Besar TM 201 kVA ke atas
- SS – 4 Badan Sosial Besar Dikelola TM 201 kVA ke atas
Swasta untuk Komersial
- R – 1 Rumah Tangga Kecil TR 250 VA s/d 500 VA
- R – 2 Rumah Tangga Sedang TR 501 VA s/d 2.200 VA
- R – 3 Rumah Tangga Menengah TR 2.201 VA s/d 6.600 VA
- R – 4 Rumah Tangga Besar TR 6.601 VA ke atas
- U – 1 Usaha Kecil TR 250 VA s/d 2.200 VA
- U – 2 Usaha Sedang TR 2.201 VA s/d 200 kVA
- U – 3 Usaha Besar TM 201 kVA ke atas
- U – 4 Sambungan Sementara TR
- H – 1 Perhotelan Kecil TR 250 VA s/d 99 kVA
- H – 2 Perhotelan Sedang TR 100 kVA s/d 200 kVA
- H – 3 Perhotelan Besar TM 201 kVA ke atas
- I – 1 Industri Rumah Tangga TR 450 VA s/d 2.200 VA
- I – 2 Industri Kecil TR 2201 VA s/d 13,9 kVA
- I – 3 Industri Sedang TR 14 kVA s/d 200 kVA
- I – 4 Industri Menengah TM 201 Kva ke atas
- I – 5 Industri Besar TT 30.000 kVA ke atas
- G – 1 Gedung Pemerintahan TR 250 VA s/d 200 kVA
Kecil/Sedang
- G – 2 Gedung Pemerintahan Besar TM 201 Kva ke atas
- J Penerangan Umum TR
2.1.4 Jaringan Listrik
Pusat tenaga listrik pada umumnya terletak jauh dari pusat bebannya. Energi listrik
disalurkan melalui jaringan transmisi. Karena tegangan generator pembangkit umumnya
relatif rendah (6kV–24kV), maka tegangan ini dinaikkan dengan transformator daya ke
tegangan yang lebih tinggi antara 30kV–500kV. Tujuan peningkatan tegangan ini, selain
memperbesar daya hantar dari saluran (berbanding lurus dengan kuadrat tegangan),
juga untuk memperkecil rugi daya dan susut tegangan pada saluran.
39
Penurunan tegangan dari jaringan tegangan tinggi/ekstra tinggi sebelum ke konsumen
dilakukan dua kali. Yang pertama dilakukan di gardu induk (GI), menurunkan tegangan
dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV. Yang kedua dilakukan pada gardu
distribusi dari 150 kV ke 20 kV, atau dari 70 kV ke 20 kV. Saluran listrik dari sumber
pembangkit tenaga listrik sampai transformator terakhir sering disebut juga sebagai
saluran transmisi, sedangkan dari transformator terakhir sampai konsumen disebut
saluran distribusi atau saluran primer.
Ada dua macam saluran transmisi/distribusi PLN yaitu saluran udara (overhed lines)
dan saluran kabel bawah tanah (undergound cable). Kedua cara penyaluran tersebut
masing-masing mempunyai keuntungan dan kerugian. Dari segi keindahan, saluran
bawah tanah lebih disukai dan juga tidak mudah terganggu oleh cuaca buruk:hujan,
petir angin dan sebagainya. Namun saluran bawah tanah jauh lebih mahal dibanding
saluran udara, tidak cocok untuk daerah banjir karena bila terjadi gangguan/kerusakan,
perbaikannya lebih sulit.
Secara rinci keuntungan pemasangan saluran udara antara lain:
+ Biaya investasi untuk membangun suatu saluran udara jauh lebih murah
dibandingkan untuk saluran di bawah tanah.
+ Untuk daerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung batu-batuan, akan lebih
mudah dengan membuat lubang untuk tiang-tiang listrik.
+ Bila terjadi gangguan lebih mudah mencarinya dan lebih mudah memperbaikinya
jika dibandingkan untuk saluran bawah tanah.
Sedangkan keuntungan pemasangan saluran bawah tanah antara lain:
+ Biaya pemeliharaan saluran kabel bawah tanah relatif murah.
+ Sambungan bawah tanah relatif tidak terganggu oleh pengaruh-pengaruh cuaca:
hujan, angin, petir, salju, sabotase, pencurian kabel lebih sulit, gangguan layanglayang.
+ Saluran bawah tanah tidak mengganggu keindahan pandangan, tidak semrawut
seperti saluran udara.
Dari pertimbangan di atas, bahwa saluran udara lebih cocok dgunakan pada:
- saluran transmisi tegangan tinggi,
- daerah luar kota, misalnya di pegunungan atau daerah jarang penduduknya.
Sedangkan untuk saluran bawah tanah akan cocok digunakan pada:
- saluran transmisi tegangan rendah,
- kota-kota besar yang banyak penduduknya.
Akhir/ujung dari saluran transmisi adalah merupakan saluran masuk pelayanan ke dalam
suatu gedung/bangunan sebagai pengguna energi listrik. Adapun komponen/peralatan
utama kelistrikan pada gedung/bangunan tersebut terdiri dari:
- APP : Alat Pengukur dan Pembatas (milik pengusaha ketenagalistrikan)
- PHB : Papan Hubung Bagi
– Utama/MDP : Main Distribution Panel
– Cabang/SDP : Sub Distribution Panel
– Beban/SSDP : Sub-Sub Distribution Panel
- Penghantar:
– Kawat Penghantar (tidak berisolasi)
– Kabel (berisolasi)
- Beban:
– Penerangan : Lampu-Lampu Listrik
– Tenaga : Motor-Motor Listrik
Dalam perencanaan instalasi listrik pada suatu gedung/bangunan, berkas rancangan
instalasi listrik terdiri dari:
- Gambar Situasi
- Gambar Instalasi
- Diagram Garis Tunggal
- Gambar Rinci
2.1.5 Alat Pengukur dan Pembatas (APP)
Untuk mengetahui besarnya tenaga listrik yang digunakan oleh pemakai/pelanggan listrik
(untuk keperluan rumah tangga, sosial, usaha/bangunan komersial, gedung pemerintah
dan instansi), maka perlu dilakukan pengukuran dan pembatasan daya listrik.
APP merupakan bagian dari pekerjaan dan tanggung jawab pengusaha ketenagalistrikan
(PT PLN), sebagai dasar dalam pembuatan rekening listrik.
SLTR yang menghubungkan antara listrik penyambungan pada GD/TR merupakan
penghantar di bawah atau di atas tanah.
Seperti telah dijelaskan di muka bahwa pengukuran yang dimaksud adalah untuk
menentukan besarnya pemakaian daya dan energi listrik. Adapun alat ukur/instrumen
yang digunakan adalah alat pengukur: Kwh, KVARh, KVA maksimum, arus listrik dan
tegangan listrik.
Sistem pengukurannya ada dua macam, yaitu:
- Pengukuran primer atau juga disebut pengukuran langsung, terdiri dari pengukuran
primer satu fasa untuk pelanggan dengan daya di bawah 6.600 VA pada tegangan
220 V/380 V, dan pengukuran primer tiga fasa untuk pelanggan dengan daya di
atas 6.600 V sampai dengan 33.000 VA pada tegangan 220 V/380 V.
- Pengukuran sekunder tiga fasa atau disebut juga pengukuran tak langsung
(menggunakan trafo arus) digunakan pada pelanggan dengan daya 53 kVA sampai
dengan 197 kVA.
Sedangkan yang dimaksud dengan pembatasan adalah pembatasan untuk menentukan
batas pemakaian daya sesuai dengan daya tersambung. Alat pembatas yang digunakan
adalah:
- Pada sistem tegangan rendah sampai dengan 100 A digunakan MCB dan di atas
100 A digunakan MCCB; pelebur tegangan rendah; NFB yang bisa disetel.
- Pada sistem tegangan menengah biasanya digunakan pelebur tegangan menengah
atau rele.
Sesuai dengan DIN 43 856 cara penyambungan alat pengukur atau penghubung daya
dinotasikan dengan kode berupa angka 4 digit yang diikuti dengan angka 2 digit yang
menunjukkan penomoran sambungan.
- Digit pertama menunjukkan macam-macam penghitung
- Digit kedua menunjukkan bagian tambahan
- Digit ketiga menunjukkan sambungan luar
- Digit keempat menunjukkan penyambungan bagian tambahan
Sedangkan 2 digit berikutnya menunjukkan penomoran sambungan untuk tarif jam atau
untuk pengendalian piringan.
Berikut ini diuraikan arti dari masing-masing angka tersebut.
- Digit pertama menunjukkan macam-macam penghitung
1 : penghitung daya nyata arus bolak-balik satu fasa
2 : penghitung daya nyata arus bolak-balik dua fasa
3 : penghitung daya nyata arus bolak-balik tiga fasa, tiga kawat
4 : penghitung daya nyata arus bolak-balik tiga fasa, empat kawat
5 : penghitung daya nyata arus bolak-balik tiga fasa, tiga kawat dengan beda
fasa 60°
6 : penghitung daya nyata arus bolak-balik tiga fasa, tiga kawat dengan beda
fasa 90°
7 : penghitung daya nyata arus bolak-balik tiga fasa, empat kawat dengan beda
fasa 90°
- Digit kedua menunjukkan bagian tambahan
0 : tanpa bagian tambahan
1 : dengan bagian tambahan dobel tarif
2 : dengan bagian tambahan daya maksimum
3 : dengan bagian tambahan dobel tarif atau daya maksimum
4 : dengan bagian tambahan daya maksimum atau sakelar reset
5 : dengan bagian tambahan dobel tarif dan daya maksimum dan sakelar reset
- Digit ketiga menunjukkan sambungan luar
0 : untuk sambungan tetap
1 : untuk sambungan dengan trafo arus
2 : untuk sambungan dengan trafo arus dan tegangan
- Digit keempat menunjukkan penyambungan bagian tambahan
0 : tanpa bagian tambahan pada penghitung daya maksimum dengan piringan
putar
1 : satu kutub/fasa sambungan dalam
2 : sambungan luar
3 : satu kutub/fasa sambungan dalam dengan sambungan terbuka
4 : satu kutub/fasa sambungan dalam dengan sambungan hubung singkat
5 : sambungan luar dengan sambungan terbuka
6 : sambungan luar dengan sambungan hubung singkat
Sedangkan dua digit berikutnya adalah:
- Penomoran sambungan untuk tarif jam
00 : tanpa dengan sambungan
01 : dengan sakelar harian
02 : dengan sakelar maksimum
03 : dengan sakelar harian dan maksimum
04 : dengan sakelar harian dan mingguan
05 : dengan sakelar harian, maksimum dan mingguan
06 : dengan sakelar mingguan
- Penomoran sambungan untuk pengendali piringan
11 : dengan sebuah sakelar pemindah
12 : dengan dua sakelar pemindah
13 : dengan tiga sakelar pemindah
14 : dengan empat sakelar pemindah
Berikut ini adalah keterangan dari huruf/simbol pada gambar cara penyambungan alat
pengukur daya.
Z : sakelar/pemutus dobel tarif
d : sakelar harian yang digerakkan oleh pemutus dobel tarif
w : sakelar mingguan
M : pemutus maksimum
ML : putaran maksimum
MR : maksimum reset
mo : pemutus maksimum dengan sambungan terbuka
mk : pemutus maksimum dengan sambungan hubung singkat
2.1.6 Panel Hubung Bagi (PHB)
PHB adalah panel hubung bagi/papan hubung bagi/panel berbentuk lemari (cubicle),
yang dapat dibedakan sebagai berikut.
– Panel Utama/MDP : Main Distribution Panel
– Panel Cabang/SDP : Sub Distribution Panel
– Panel Beban/SSDP : Sub-sub Distribution Panel
Untuk PHB sistem tegangan rendah, hantaran utamanya merupakan kabel feeder dan
biasanya menggunakan NYFGBY.
Di dalam panel biasanya busbar/rel dibagi menjadi dua segmen yang saling berhubungan
dengan sakelar pemisah, yang satu mendapat saluran masuk dari APP (pengusaha
ketenagalistrikan) dan satunya lagi dari sumber listrik sendiri (genset).
Dari kedua busbar didistribusikan ke beban secara langsung atau melalui SDP dan
atau SSDP. Tujuan busbar dibagi menjadi dua segmen adalah jika sumber listrik dari
PLN mati akibat gangguan ataupun karena pemeliharaan, maka suplai ke beban tidak
akan terganggu dengan adanya sumber listrik sendiri (genset) sebagai cadangan.
Peralatan pengaman arus listrik untuk penghubung dan pemutus terdiri dari:
– Circuit Breaker (CB)
MCB (Miniatur Circuit Breaker)
MCCB (Mold Case Circuit Breaker)
NFB (No Fuse Circuit Breaker)
ACB (Air Circuit Breaker)
OCB (Oil Circuit Breaker)
VCB (Vacuum Circuit Breaker)
SF6CB (Sulfur Circuit Breaker)
– Sekering dan pemisah
Switch dan Disconnecting Switch (DS)
Peralatan tambahan dalam PHB antara lain:
– rele proteksi
– trafo tegangan, trafo arus
– alat-alat ukur besaran listrik: amperemeter, voltmeter, frekuensi meter, cos f meter
– lampu-lampu tanda
– dan lain-lain
Contoh gambar diagram satu garisnya bisa dilihat pada Gambar 2.11.
Untuk PHB sistem tegangan menengah, terdiri dari tiga cubicle yaitu satu cubicle incoming
dan cubicle outgoing.
Hantaran masuk merupakan kabel tegangan menengah dan biasanya dengan kabel
XLPE atau NZXSBY. Saluran daya tegangan menengah ditransfer melalui trafo distribusi
ke LVMDP (Low Voltage Main Distribution Panel). Pengaman arus listriknya terdiri dari
sekering dan LBS (Load Break Switch).