Modul Pembelajaran Kelistrikan Gedung

1. Pengetahuan Umum Kelistrikan Gedung

1.1 Pengantar Sistem Kelistrikan Gedung

Sistem kelistrikan pada gedung bertingkat merupakan infrastruktur vital yang dirancang untuk menyuplai energi listrik secara terus-menerus, aman, dan andal. Berbeda dengan rumah tinggal yang mendapat suplai tegangan rendah (TR) langsung dari PLN, gedung bertingkat umumnya berlangganan Tegangan Menengah (TM) 20 kV karena kebutuhan daya yang sangat besar (bisa mencapai hitungan Mega Watt).

Tiga Pilar Utama Perancangan:

✅ Keandalan (Reliability): Menjamin ketersediaan listrik tanpa gangguan (misal: backup Genset & UPS).
✅ Keamanan (Safety): Proteksi terhadap bahaya setrum, kebakaran, dan kerusakan alat (Grounding & Breaker).
✅ Efisiensi (Efficiency): Penggunaan energi yang optimal dan minim rugi-rugi daya (Koreksi Faktor Daya/Capacitor Bank).

1.2 Alur Distribusi Daya (PLN ke Beban)

Perjalanan listrik dari sumber PLN hingga menyalakan lampu di ruangan memiliki tahapan sebagai berikut:

Gardu Induk PLN & Jaringan TM

Listrik dikirim melalui kabel bawah tanah atau udara bertegangan 20.000 Volt (20 kV) menuju gedung pelanggan.

Panel MVMDP (Medium Voltage Main Distribution Panel)

Titik serah terima antara PLN dan Gedung. Berfungsi sebagai pemutus utama dan proteksi tegangan menengah.

Transformator (Step-Down)

Menurunkan tegangan dari 20 kV menjadi 380/220 Volt (Tegangan Rendah) agar bisa digunakan peralatan elektronik.

Panel LVMDP (Low Voltage Main Distribution Panel)

Pusat pembagi utama tegangan rendah. Di sini juga Genset masuk melalui sistem ATS (Automatic Transfer Switch) jika PLN padam.

Panel Sub-Distribusi (SDP) & Panel Lantai

Listrik dibagi per lantai atau per zona (misal: Panel AC, Panel Penerangan, Panel Pompa).

Beban Akhir (Final Load)

Stopkontak, Lampu, AC, Lift, Pompa, Komputer, dll.

1.3 Parameter Listrik & Segitiga Daya

Pemahaman teknis parameter listrik sangat penting:

Tegangan (V - Volt): Tekanan yang mendorong elektron. Jika drop (Voltage Drop) > 5%, alat bisa rusak.
Arus (I - Ampere): Jumlah elektron yang mengalir. Kabel yang terlalu kecil untuk arus besar akan panas.
Frekuensi (Hz): Di Indonesia 50Hz. Genset yang tidak stabil (rpm naik turun) akan merusak alat sensitif.

Konsep Segitiga Daya (Power Triangle)

S (Daya Semu - kVA): Kapasitas total trafo/genset.
S = V x I
P (Daya Nyata - kW): Daya yang diubah menjadi kerja (cahaya/gerak).
P = S x Cos φ
Q (Daya Reaktif - kVAR): Daya untuk medan magnet (rugi-rugi).
*Cos φ (Faktor Daya) idealnya mendekati 1.0 (0.85 - 0.95).

1.4 Klasifikasi Beban Gedung

Dalam manajemen energi gedung, beban dibagi berdasarkan prioritas suplai:

Kategori	Sumber Daya	Contoh Peralatan
1. Critical / UPS Load	PLN + Genset + UPS (Baterai) Tidak boleh kedip 0 detik.	Server data center, peralatan operasi RS, komputer kasir, sistem security.
2. Essential Load	PLN + Genset Boleh mati saat jeda starter genset (±10-15 detik).	Lift kebakaran, pompa hydrant, penerangan darurat, stopkontak koridor.
3. Normal Load	PLN Saja Akan mati total jika PLN padam (Load Shedding).	AC Chiller sentral, penerangan taman, pemanas air, peralatan umum non-urgent.

2. Kabel Listrik (Masteri Lengkap)

2.1 Identifikasi Warna (PUIL 2011)

Untuk sistem 3 Fasa di Indonesia, identifikasi warna kabel sangat krusial untuk keamanan:

L1
Coklat

L2
Hitam

L3
Abu-abu

Netral (N)
Biru

Ground (PE)
Kuning-Hijau

Catatan: Standar lama (PUIL 2000) menggunakan Merah-Kuning-Hitam untuk R-S-T. Hati-hati saat renovasi gedung tua!

2.2 Membaca Kode Kabel (Nomenklatur)

Nama kabel seperti "NYY" atau "NYFGBY" adalah kode standar VDE (Jerman) yang menjelaskan konstruksinya:

N Kabel standar inti Tembaga (Copper).

NA Kabel standar inti Aluminium.

Y Isolasi bahan PVC (Polivinil Klorida).

2X Isolasi bahan XLPE (Cross-Linked Polyethylene) - Tahan panas tinggi.

S Shield/Pelindung Tembaga.

F Perisai Kawat Baja Pipih (Flat Steel Wire).

Gb Perisai Pita Baja Spiral (Steel Tape Helix).

R Perisai Kawat Baja Bulat (Round Steel Wire).

2.3 Jenis Kabel & Penggunaan

Tipe	Deskripsi Fisik	Aplikasi Gedung
NYA	Tunggal, isolasi PVC lapis satu. Warna Merah/Hitam/Kuning/Biru.	Wajib dalam pipa (conduit). Untuk instalasi lampu & stopkontak dalam dinding. Tidak boleh kena air langsung.
NYM	Multi-core (isi 2/3/4), selubung luar PVC Putih.	Instalasi indoor (di atas plafon), boleh tanpa pipa (klem). Tidak tahan matahari langsung (outdoor).
NYY	Multi-core, selubung luar PVC Hitam tebal (tahan UV).	Instalasi Outdoor, Taman, Feeder antar panel. Boleh ditanam langsung (aman), tapi disarankan pakai pipa.
NYFGBY	Armoured (Perisai Baja). Sangat berat & kaku. Hitam.	Ditanam langsung di tanah tanpa pelindung tambahan (Direct Burial). Tahan benturan cangkul & beban kendaraan. Feeder Utama LVMDP.
FRC	Fire Resistant Cable. Isolasi Mica Tape + XLPE. Orange.	Tahan api s.d 3 jam. Wajib untuk: Pompa Hydrant, Pressurized Fan, Lift Kebakaran.
N2XSY	Kabel Tegangan Menengah (20kV). Tembaga + XLPE + Screen Tembaga. Merah.	Kabel Incoming dari Gardu PLN ke Trafo Gedung. Membutuhkan terminasi khusus (Indoor/Outdoor Termination Kit).

2.4 Tabel Kuat Hantar Arus (KHA) & Sizing

Tabel referensi KHA untuk kabel Tembaga (Cu) tipe NYY berdasarkan standar PUIL/SNI (IEC 60364-5-52).
Ketentuan: Suhu Udara 30°C vs Suhu Tanah 20°C. *Breaker/Pengaman dianjurkan tidak melebihi KHA kabel terpasang.

Ukuran Kabel (mm²)	KHA Terus Menerus (Ampere)		Rek. Breaker (MCB/MCCB)	Aplikasi Umum
Ukuran Kabel (mm²)	Di Udara (Tray/Conduit)	Di Tanah (Ditanam Langsung)	Rek. Breaker (MCB/MCCB)	Aplikasi Umum
1.5 mm²	18 A	26 A	6A - 10A	Lampu Penerangan
2.5 mm²	25 A	34 A	16A - 20A	Stopkontak Biasa
4 mm²	34 A	44 A	25A - 32A	AC Split / Water Heater
6 mm²	43 A	56 A	32A - 40A	Kompor Listrik / AC Besar
10 mm²	60 A	75 A	50A - 63A	Panel Utama Rumah
16 mm²	80 A	98 A	63A - 80A	Feeder Sub-Panel
25 mm²	106 A	128 A	80A - 100A	Feeder Gedung Kecil
35 mm²	131 A	157 A	100A - 125A	Feeder Lift / Pompa
50 mm²	159 A	190 A	125A - 160A	LVMDP Utama
70 mm²	202 A	242 A	160A - 200A	Induk Industri Kecil
95 mm²	244 A	293 A	225A - 250A	Gedung Menengah
120 mm²	282 A	339 A	250A - 300A	Power Utama
150 mm²	324 A	387 A	300A - 350A	Trafo > 200 kVA
185 mm²	371 A	443 A	350A - 400A	Trafo > 250 kVA
240 mm²	436 A	523 A	400A - 500A	Trafo > 315 kVA
300 mm²	498 A	602 A	500A - 630A	Trafo Besar / Busbar

⚠️ Perhatikan Voltage Drop (Jatuh Tegangan)

Untuk instalasi dengan jarak jauh (>50 meter), tegangan ujung akan turun karena hambatan dalam kabel.

Aturan: Drop tegangan maksimal yang diizinkan adalah 5%.
Kasus: Kabel yang secara Tabel KHA (Ampere) cukup, bisa jadi tidak layak jika jaraknya jauh.
Solusi: Naikkan ukuran kabel (Upsizing) satu atau dua tingkat di atasnya (misal dari 16mm² menjadi 25mm²) untuk mengkompensasi jarak.

2.5 Sistem Pendukung Kabel (Support System)

Cable Tray

Plat besi berlubang (Perforated). Untuk kabel kontrol atau power kecil. Membantu sirkulasi udara.

Cable Ladder

Bentuk tangga. Sangat kuat. Untuk kabel feeder besar (NYY/NYFGBY). Sirkulasi udara maksimal.

Conduit

Pipa (PVC High Impact / Galvanis). Melindungi kabel dari gesekan fisik dan kerapian instalasi dinding/plafon.

3. Transformator (Materi Lengkap)

3.1 Definisi & Fungsi Utama

Transformator (Trafo) distribusi adalah jantung sistem kelistrikan gedung. Berfungsi sebagai Step-Down Transformer yang menurunkan tegangan menengah 20.000 Volt (20 kV) dari PLN menjadi tegangan rendah 400/230 Volt yang aman digunakan oleh peralatan elektronik. Trafo bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik (Hukum Faraday).

3.2 Konstruksi & Komponen Vital

Bagian Utama (Internal)

1. Inti Besi (Core) Terbuat dari lapisan plat besi silikon tipis yang dilaminasi untuk jalan fluks magnet dan meminimalkan arus eddy (rugi-rugi besi).

2. Kumparan (Winding) Lilitan konduktor (Tembaga/Aluminium). Terdiri dari sisi Primer (Tegangan Tinggi 20kV) dan Sekunder (Tegangan Rendah 380V).

3. Minyak Trafo / Isolasi Berfungsi ganda sebagai isolator listrik antar kumparan dan media pendingin untuk menyerap panas.

Aksesoris Vital (Eksternal)

4. Bushing Isolator keramik/epoxy tempat terminal kabel masuk/keluar. Bushing Primer bentuknya lebih panjang/besar dibanding Sekunder.

5. Tap Changer Alat pengubah rasio lilitan untuk menstabilkan tegangan output. Umumnya tipe Off-Load (Diputar saat mati).

6. Breather (Silica Gel) Tabung berisi butiran penyerap kelembaban udara yang masuk ke trafo saat "bernapas" akibat pemuaian oli.

3.3 Klasifikasi & Macam-Macam Transformator

A. Berdasarkan Media Isolasi (Paling Umum)

1. Trafo Basah (Oil Immersed)

Outdoor / Indoor

Kumparan direndam sepenuhnya dalam tangki berisi oli mineral sebagai isolator & pendingin.

Pendinginan: ONAN (Oil Natural Air Natural).
Plus: Murah, umur panjang, tahan overload.
Minus: Risiko bocor/terbakar, perlu maintenance oli.

2. Trafo Kering (Cast Resin)

Indoor Only

Kumparan dicor dengan resin epoksi padat. Tidak menggunakan minyak sama sekali.

Pendinginan: AN (Air Natural) atau AF (Air Forced/Kipas).
Plus: Tahan api, bebas perawatan oli, bersih.
Minus: Mahal, sensitif debu, tidak tahan overload.

B. Berdasarkan Konstruksi Tangki (Khusus Trafo Oil)

1. Hermetically Sealed (Tertutup Rapat)

Tipe paling populer untuk gedung modern. Tangki tertutup sempurna (di-las) tanpa celah udara. Oli tidak bersentuhan dengan udara luar sehingga tidak terjadi oksidasi.
Ciri: Sirip pendingin bergelombang (Fin Wall) yang elastis.

2. Conservator Type (Tangki Cadangan)

Memiliki tabung kecil tambahan di atas trafo untuk menampung pemuaian oli. Oli "bernapas" kontak dengan udara melalui silica gel.
Ciri: Ada tabung di atas body trafo & tabung kaca Silica Gel.

C. Berdasarkan Fungsi & Lilitan

Jenis	Fungsi Utama
Step-Down	Menurunkan tegangan (20kV -> 380V). Ini adalah trafo distribusi utama gedung.
Step-Up	Menaikkan tegangan. Jarang ada di gedung, biasa di pembangkit listrik.
Isolation Transformer	Rasio 1:1 (380V -> 380V). Untuk memblokir harmonisa atau grounding noise (Data Center/RS).
Auto-Transformer	Satu lilitan saja. Fisik kecil. Biasa dipakai untuk Starter Motor (Soft starter).

3.4 Hubungan Belitan (Vector Group)

Standar: Dyn5 atau Dyn11.

D (Delta) - Primer

Sisi 20kV terhubung segitiga. Meredam harmonisa dan menyeimbangkan beban.

yn (Star + Neutral) - Sekunder

Sisi 380V terhubung bintang. Wajib ada titik Netral untuk suplai beban 1 fasa (220V) dan grounding.

3.5 Proteksi Trafo

DGPT2 / RIS

(Khusus Trafo Basah Hermetik) Alat proteksi terpadu yang mendeteksi: 1. Gas (Akibat korsleting internal). 2. Pressure (Tekanan oli berlebih). 3. Temperature (Suhu oli tinggi).
Aksi: Alarm -> Trip.

Temp. Control

(Khusus Trafo Kering) Menggunakan sensor PT100 di kumparan.
- Suhu 130°C: Kipas nyala.
- Suhu 150°C: Trip (Mati).

3.6 Pengujian & Perawatan (Testing)

1. Insulation Resistance (Megger)

Mengukur tahanan isolasi (GΩ). Memastikan tidak ada kebocoran arus antar fasa atau ke body.

2. TTR (Turn Ratio)

Mengukur rasio lilitan. Memastikan tidak ada kumparan yang short (hubung singkat) di dalam.

3. Breakdown Voltage (BDV)

Tes tegangan tembus oli (Khusus Trafo Basah). Oli yang bagus > 30kV/2.5mm. Jika rendah, perlu treatment (purifikasi).

4. Thermography

Scan suhu terminal/bushing saat berbeban. Mendeteksi koneksi kendor (hotspot).

5. DGA (Dissolved Gas Analysis)

"Cek Darah Trafo" - Metode paling akurat untuk diagnosa internal. Mengambil sampel oli untuk dianalisa kandungan gas terlarutnya (Hidrogen, Metana, Asetilen, dll) di laboratorium.
Setiap jenis gas mengindikasikan jenis kerusakan spesifik: • Asetilen (C₂H₂): Indikasi Arcing (Loncatan Api). • Hidrogen (H₂): Indikasi Partial Discharge (Corona). • Etilena (C₂H₄): Indikasi Overheating (Panas Berlebih).

4. Panel MV 20 kV (Materi Lengkap)

4.1 Definisi & Teknologi (Standard SM6)

MVMDP (Medium Voltage Main Distribution Panel) di Indonesia umumnya mengacu pada standar **Kubikel SM6** (Schneider Modular). Ini adalah tipe kubikel modular yang paling banyak digunakan di gedung bertingkat.

Konsep Modular SM6

Panel terdiri dari beberapa unit (modul) yang disusun berdampingan sesuai kebutuhan (Misal: IM + IM + CM + QM). Mudah diperluas di masa depan.

Teknologi Hybrid (AIS + Gas)

Busbar: Isolasi Udara (AIS).
Switch (LBS): Dalam tabung gas SF6.
Kelebihan: Kombinasi antara keamanan isolasi gas untuk pemutus, namun tetap ekonomis dengan busbar udara.

4.2 Tipe Unit SM6 (Kode Fungsi)

Berikut adalah kode unit standar pada seri SM6 yang wajib dihafal teknisi:

Kode Unit	Kepanjangan	Fungsi dalam Rangkaian SM6
IM	Incoming Manual	Saklar Masuk. Berisi LBS polos. Menghubungkan kabel PLN ke Busbar Panel Gedung.
CM	Cubicle Metering	Unit Ukur. Berisi VT (Voltage Transformer) & CT untuk pembacaan kWh Meter PLN.
QM	Q-Switch Combination	Proteksi Trafo Kecil. LBS + Fuse. Digunakan jika trafo gedung < 1000 kVA (misal 630kVA). Fuse putus saat short.
DM	Double Isolation Breaker	Proteksi Trafo Besar. Berisi VCB/SF6 Breaker + Relay Sepam. Wajib untuk trafo > 1000 kVA.

4.3 Komponen Vital Kubikel SM6

Sepam Relay (Protection): (Unit DM) Komputer digital panel depan yang memonitor arus. Memerintahkan Tripping coil saat gangguan.
VPIS (Voltage Presence): 3 Lampu indikator (L1, L2, L3). Jika berkedip artinya ada tegangan masuk. Jangan buka pintu kabel jika ini nyala!
Manometer Gas SF6: Indikator tekanan gas dalam tabung LBS.
✅ Hijau: Aman/Normal.
❌ Merah: Bocor/Low Pressure (Jangan dioperasikan!).
Heater Element: Pemanas anti-kondensasi. Menjaga kelembaban panel agar tidak terjadi "Flashover" (loncatan api) akibat embun.

4.4 Sistem Interlock Mekanis (Safety)

Kubikel didesain anti-bodoh (fool-proof) untuk mencegah kecelakaan fatal:

✅ Pintu Panel hanya bisa dibuka jika Earthing Switch sudah masuk (ON).

✅ Earthing Switch hanya bisa dimasukkan jika LBS/Breaker sudah mati (OFF).

✅ LBS/Breaker tidak bisa di-ON kan jika Pintu terbuka atau Earthing masih masuk.

4.5 SOP Manuver (Switching)

MEMATIKAN (De-energize)

Tarik tuas Open LBS/VCB (Posisi 0).
Pastikan lampu indikator mati.
Masukkan tuas Close Earthing (Posisi 1) untuk membuang sisa muatan.
Buka pintu panel untuk maintenance.

MENYALAKAN (Energize)

Tutup pintu panel & kunci.
Tarik tuas Open Earthing (Posisi 0).
Kokang (Charge) per mekanis (jika tipe VCB).
Masukkan tuas Close LBS/VCB (Posisi 1).

4b. Panel Lainnya (PKG, Sinkron, LVMDP, Capacitor Bank)

4b.1 Panel PKG (ATS & AMF)

Pengertian

Panel yang mengintegrasikan ATS (Automatic Transfer Switch) dan AMF (Automatic Mains Failure). Sistem otomatis ini mengendalikan perpindahan sumber listrik antara PLN dan Genset tanpa operator.

Fungsi Utama

Mendeteksi padamnya PLN, menyalakan genset otomatis, dan memindahkan beban. Meminimalisir downtime dan melindungi peralatan gedung.

Detail Operasional & Komponen

Cara Pengoperasian:

Panel biasanya memiliki mode Auto dan Manual.

Mode Auto: AMF memantau tegangan PLN. Jika drop/mati, genset diperintahkan start (delay ±10s). Setelah stabil, ATS memindahkan beban ke genset. Saat PLN kembali, ATS pindah ke PLN dan genset cooling down.
Mode Manual: Operator menekan tombol Start/Stop genset dan tombol Transfer Switch secara manual. Berguna untuk pemanasan/maintenance.

Komponen Internal:

Modul AMF: Otak digital (Deepsea/ComAp) untuk logika kontrol.
ATS Switch: Bisa berupa Motorized COS (Change Over Switch), sepasang Kontaktor (Interlock), atau Motorized Breaker (ACB/MCCB).
Battery Charger: Menjaga aki genset selalu penuh (24V/12V) saat standby.
Relay Proteksi: Phase failure, Over/Under Voltage relay.

⚡ Lihat Rangkaian Diagram Alur Daya ▾

Sumber PLN

Tegangan utama masuk ke panel.

AMF Modul (Otak)

Mendeteksi tegangan hilang -> Perintah Start Genset.

Genset (Backup)

Mesin menyala, tegangan stabil siap diambil.

ATS Switch (Eksekutor)

Breaker PLN buka -> Breaker Genset tutup (Pindah posisi).

Beban Gedung

Listrik menyala kembali menggunakan Genset.

4b.2 Panel Sinkron (Synchronizing)

Definisi & Fungsi

Digunakan untuk menyelaraskan dua atau lebih genset agar bekerja secara paralel (bersamaan). Tujuannya untuk menambah kapasitas daya total dan efisiensi bahan bakar (genset ke-2 mati jika beban rendah).

⚠️ Syarat Mutlak Sinkron:

1. Tegangan Sama 2. Frekuensi Sama 3. Fasa Sama

Detail Operasional & Komponen

Cara Kerja: Panel memantau parameter genset. Genset pertama masuk busbar (Dead Bus Closing). Genset kedua menyesuaikan speed (Hz) dan voltage (V) agar sama dengan busbar sebelum breaker menutup (Synchronizing).

Komponen Kunci:

Modul Sinkron: Mengatur governor/AVR engine.
Synchroscope: Indikator visual putaran fasa.
Load Share Module: Membagi beban kW/kVAR rata antar genset.
Motorized Breaker: Eksekusi penutupan cepat.

4b.3 Panel LVMDP (Induk Tegangan Rendah)

Distribusi Daya Utama

Pusat pembagian listrik dari Trafo Step-Down. Di sini terdapat proteksi utama (ACB) sebelum listrik dipecah ke lantai-lantai.

Main Breaker (ACB):

Air Circuit Breaker (1000A - 6300A). Memiliki proteksi Short Circuit, Overload, Ground Fault yang bisa di-setting (Micrologic).

⬇️

BUS

Busbar Tembaga:

Rel penghantar arus besar. Diberi warna R(Merah), S(Kuning), T(Hitam), N(Biru), PE(Hijau-Kuning).

⬇️

OUT

Distribution Breaker (MCCB):

Ke Panel Lantai / Chiller / Lift. Kapasitas lebih kecil dari ACB.

Komponen Proteksi & Metering

UVT (Under Voltage Trip):
Coil yang melepas breaker otomatis jika tegangan PLN hilang. Mencegah "power swing" saat PLN menyala kembali tiba-tiba.
Earth Fault Relay (EFR):
Mendeteksi kebocoran arus ke tanah (Korsleting body/ground). Menggunakan sensor ZCT (Zero Current Transformer).
Power Meter Digital:
Memantau V, A, Hz, kW, kVAR, kVA, PF, dan THD (Harmonisa). Terhubung lewat CT (Current Transformer).
Pilot Lamp & Fuse Control:
Indikator R-S-T menyala dan pengaman sirkuit kontrol panel.

4b.4 Panel Capacitor Bank

Fungsi Utama

Memperbaiki Faktor Daya (Cos φ) mendekati 1.0. Menghilangkan denda kVARh dari PLN, menstabilkan tegangan drop, dan mengoptimalkan kapasitas kabel/trafo.

Cara Kerja & Komponen

PF Regulator (Controller): Membaca Cos φ. Jika rendah (misal 0.7), ia memerintahkan kontaktor aktif bertahap.
Capacitor (kVAR): Tabung penyimpan muatan listrik.
Reactor: Peredam harmonisa (wajib jika banyak beban inverter).
Discharge Resistor: Membuang muatan sisa saat mati (Safety).

Contoh Perhitungan Kapasitor (Lengkap)

Studi Kasus

Soal:

Sebuah gedung memiliki beban aktif P = 100 kW dengan Faktor Daya awal Cos φ1 = 0.70. Target Faktor Daya yang diinginkan adalah Cos φ2 = 0.95. Hitung kapasitas Capacitor Bank (Qc) yang diperlukan!

Langkah 1: Hitung Sudut & Tan Awal (φ1)

Cos φ1 = 0.70
φ1 = arccos(0.70) = 45.57°
Tan φ1 = tan(45.57°) = 1.020

Langkah 2: Hitung Sudut & Tan Target (φ2)

Cos φ2 = 0.95
φ2 = arccos(0.95) = 18.19°
Tan φ2 = tan(18.19°) = 0.329

Langkah 3: Hitung Daya Reaktif (Q)

Rumus: Q = P x Tan φ
Q1 (Awal) = 100 x 1.020 = 102 kVAR
Q2 (Target) = 100 x 0.329 = 32.9 kVAR

Total Kebutuhan Kapasitor (Qc)

Qc = Q1 - Q2

69.1 kVAR

Saran: Pasang Bank 70 kVAR (misal: step 5, 10, 15, 20, 20)

5. Generator Set (Materi Lengkap)

5.1 Anatomi & Komponen Utama

Genset (Generator Set) adalah gabungan dua mesin utama:

1. Prime Mover (Mesin Diesel)

Sistem Bahan Bakar: Tangki solar harian (Daily Tank), Filter Solar (Water Separator), Injector Pump.
Sistem Pelumasan: Carter oli, Pompa oli, Filter oli.
Sistem Pendingin: Radiator, Water Pump, Fan Belt.
Sistem Udara: Turbocharger, Air Filter.

2. Alternator (Generator Listrik)

Stator & Rotor: Bagian diam dan bergerak yang menghasilkan ggl induksi.
AVR (Automatic Voltage Regulator): Komponen elektronik vital yang menjaga tegangan output tetap stabil (380V) meski beban naik-turun.
Exciter: Pembangkit medan magnet awal.

5.2 Klasifikasi & Jenis Genset

A. Berdasarkan Fisik (Enclosure)

1. Open Type (Terbuka)

Mesin telanjang tanpa box. Suara sangat bising (>90dB).
Aplikasi: Wajib diletakkan di dalam Ruang Genset khusus (Power House) yang kedap suara (Soundproofing).

2. Silent Type (Tertutup)

Dilengkapi casing besi & busa peredam. Suara lebih halus (70-75dB).
Aplikasi: Bisa diletakkan outdoor, area perkantoran, atau event.

B. Berdasarkan Bahan Bakar

1. Genset Diesel (Solar)

Paling standar untuk gedung. Torsi besar, bahan bakar aman (tidak mudah meledak), sparepart mudah. Sedikit berisik & asap hitam.

2. Genset Bensin (Gasoline)

Ukuran kecil (< 10 kVA). Untuk ruko/rumah. Tidak cocok untuk operasional durasi lama (cepat panas).

3. Genset Gas (LPG/CNG)

Emisi bersih, suara halus. Mahal & instalasi pipa gas rumit.

5.3 Mode Operasi (Panel Kontrol)

Pada modul kontrol digital (seperti DeepSea/ComAp), terdapat 2 mode utama:

MANUAL MODE

Digunakan untuk:

Warming Up (Pemanasan) mingguan (5-10 menit).
Test run tanpa beban.
Maintenance (Ganti oli/perbaikan).

AUTO MODE (Standby)

Kondisi normal operasional:

Modul AMF memantau tegangan PLN.
Jika PLN padam, Genset start otomatis.
Jika PLN hidup kembali, Genset stop otomatis (Cooling down).

5.4 SOP Pengoperasian Sederhana

A. Sebelum Start (Pre-Check)

Cek Level Oli (Pastikan di garis batas stick).
Cek Level Air Radiator.
Cek Level Bahan Bakar (Solar).
Cek Tegangan Baterai/Aki (Minimal 24V untuk sistem 24V).
Pastikan Breaker Genset posisi OFF (jika test manual).

B. Manual Start & Stop

Tekan tombol mode MANUAL (Gambar Tangan).
Tekan tombol START (Warna Hijau / I).
Biarkan running 5-10 menit untuk sirkulasi.
Untuk matikan: Tekan tombol STOP (Warna Merah / O).
Mesin akan masuk mode Cooling Down (running pelan) sebelum mati total.

DARURAT

Jika terjadi suara kasar/asap tebal/kebakaran, segera tekan tombol jamur EMERGENCY STOP. Mesin akan mati seketika (tanpa cooling down).

5.5 Sistem Sinkronisasi (Paralleling)

Jika satu genset tidak cukup, dua genset atau lebih dapat digabungkan (sinkron). Syarat mutlak sinkronisasi:

1. Tegangan Sama (Voltage) 2. Frekuensi Sama (Hz) 3. Urutan Fasa Sama (R-S-T) 4. Sudut Fasa Sama

5.6 Jadwal Perawatan (Preventive Maintenance)

Perawatan rutin berbasis Jam Kerja (Running Hours) atau Kalender (mana yang tercapai lebih dulu):

Periode	Detail Pekerjaan
Harian (Daily)	Cek visual kebocoran (Oli, Solar, Air). Cek level Oli & Air Radiator. Cek tegangan Floating Charger Aki (Normal: 26-27V). Buang air di Water Separator (Filter Solar).
Mingguan (Weekly)	Warming Up: Start Manual 10-15 menit tanpa beban. Cek kekencangan Fan Belt. Cek kebersihan ruang genset (debu di radiator).
6 Bulan / 250 Jam (Service A)	Ganti Oli Mesin. Ganti Filter Oli. Ganti Filter Solar (Atas & Bawah). Ganti Filter Air (jika ada). Cek air aki & tambah jika kurang.
1 Tahun / 1000 Jam (Service B)	Semua item Service A. Ganti Filter Udara. Stel Klep (Valve Clearance). Kuras & Ganti Air Radiator (Coolant). Cek kekencangan baut mounting & terminal kabel.

5.7 Troubleshooting Lanjutan

🚫 Fail to Start (Gagal Hidup)

Aki Lemah: Cek tegangan saat cranking. Jika drop < 18V, ganti aki.
Solar Masuk Angin: Pompa priming pump manual sampai keras.
Solenoid Fuel Rusak: Tidak membuka jalur solar ke mesin.
Emergency Stop Tertekan: Pastikan tombol jamur sudah diputar release.

⚠️ Mesin Hunting (RPM Naik Turun)

Filter Solar Kotor: Aliran bahan bakar tersendat. Ganti filter.
Udara di Sistem Solar: Ada kebocoran pipa/selang solar (masuk angin).
Actuator/Governor: Perlu kalibrasi ulang gain & stability.

🔥 Engine Overheat

Radiator Buntu: Sirip radiator tertutup debu/kotoran. Cuci steam (hati-hati).
Fan Belt Putus: Kipas tidak berputar.
Thermostat Macet: Air tidak bersirkulasi ke radiator.
Water Pump Rusak: Impeller pompa habis/korosi.

⚡ No Voltage (Tegangan 0V)

Sekering AVR Putus: Cek fuse di modul AVR.
Rotating Diode Jebol: Cek diode di bagian rotor exciter.
Loss of Residual Magnetism: Genset terlalu lama mati. Perlu dipancing baterai 12V ke terminal Exciter (F+ F-).

💨 Diagnosa Warna Asap

Asap Hitam Pekat: Pembakaran tidak sempurna. Cek Filter Udara (buntu) atau Injector (nozzle kencing/bocor). Bisa juga karena Overload.
Asap Putih/Biru: Oli mesin ikut terbakar. Indikasi Ring Piston aus atau Seal Klep bocor. Mesin perlu overhaul (turun mesin).

🛢️ Low Oil Pressure Trip

Level Oli Rendah: Cek dipstick, tambah jika kurang.
Sensor Rusak: Switch tekanan oli error (common problem). Cek dengan multimeter.
Pompa Oli Lemah: Masalah internal mesin yang serius.
Filter Oli Buntu: Sirkulasi terhambat.

🔋 Masalah Pengisian Aki (Charging)

Dinamo Ampere (Alternator DC): Fan belt kendor atau carbon brush habis. Aki tekor saat mesin jalan.
Battery Charger Panel: Modul charger di panel rusak. Aki tekor saat standby.
Aki Drop/Soak: Sel aki rusak (tidak bisa menyimpan setrum). Ganti baru.

🔄 ATS Gagal Transfer (Genset Jalan tapi Lampu Mati)

Timer (TDR) Belum Trigger: Tunggu waktu warming up (biasanya 10-30 detik).
Motorize Breaker Macet: Mekanik ACB/MCCB macet. Perlu maintenance/lubrikasi.
Tegangan Belum Stabil: Modul proteksi memblokir transfer karena Hz/Volt belum stabil.

6. Pentanahan (Materi Lengkap)

6.1 Konsep Dasar & Tujuan

Sistem pentanahan (Grounding/Earthing) adalah penghubungan bagian konduktif terbuka (BKT) peralatan listrik ke massa bumi. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan pada bagian yang tidak dialiri arus saat kondisi normal, namun dapat bertegangan saat terjadi gangguan isolasi.

Proteksi Keselamatan (Human Safety)

Mencegah terjadinya Tegangan Sentuh (Touch Voltage) yang mematikan pada body peralatan saat terjadi kebocoran arus (short-body).

Proteksi Sistem (System Protection)

Menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus gangguan ke bumi, sehingga relai proteksi (ELCB/GPAS) dapat mendeteksi dan memutus arus dengan cepat.

6.2 Jenis Elektroda Pentanahan

Komponen yang ditanam dalam tanah untuk melepas arus. Pemilihan tergantung kondisi tanah:

1. Rod Grounding (Batang)

Batang Tembaga (Copper Rod) pejal atau besi lapis tembaga (Bonded). Ditanam tegak lurus ke dalam tanah (Deep Driving). Paling umum untuk gedung.

2. Plate (Plat)

Plat tembaga persegi ditanam vertikal. Digunakan jika tanah keras/batu sulit ditembus rod, atau area sempit.

3. Mesh / Grid

Jaring kawat tembaga digelar horizontal di bawah tanah. Standar untuk Gardu Induk untuk meratakan gradien tegangan langkah.

6.3 Tipe Sistem Distribusi (IEC 60364)

TN-S (Terra Neutral - Separate)

Konduktor Netral (N) dan Protective Earth (PE) terpisah total mulai dari sumber (Trafo/Genset) hingga beban.
Keunggulan: Sangat stabil, minim noise (gangguan frekuensi), paling aman untuk Data Center & Rumah Sakit.

TN-C-S (Terra Neutral - Combined - Separate)

Kabel N dan PE digabung (PEN) dari Trafo PLN sampai ke Panel Utama Gedung (LVMDP), kemudian dipisah di titik tersebut.
Aplikasi: Standar instalasi gedung komersial di Indonesia karena hemat kabel feeder utama namun tetap aman di sisi beban.

TT (Terra Terra)

Sumber listrik (Trafo PLN) dibumikan, dan BKT peralatan pelanggan dibumikan secara lokal (terpisah, tanpa kabel PE dari PLN).
Aplikasi: Umum di perumahan / pelanggan TR. Wajib menggunakan ELCB/RCD karena arus gangguan ke tanah relatif kecil (tahanan tanah tinggi).

6.4 Standar Nilai Tahanan (Resistansi)

Semakin kecil nilai Ohm, semakin baik kemampuan tanah menyerap arus gangguan.

Maks 5 Ohm

PUIL 2011 / SNI

Untuk instalasi listrik umum & proteksi petir konvensional.

< 1 Ohm

Standar Khusus IT/Medis

Wajib untuk Server, Alat Medis, Instrumen Presisi, & Lightning Protection Modern.

Faktor yang mempengaruhi Nilai Tahanan:

Jenis Tanah: Tanah rawa/liat (bagus) vs Tanah berbatu/pasir (buruk).
Kelembaban: Semakin basah tanah, tahanan semakin kecil.
Kandungan Mineral: Garam mineral membantu konduktivitas.
Temperatur: Suhu beku meningkatkan tahanan.

6.5 Metode Pengukuran (3-Point Method)

Standard pengukuran menggunakan Earth Tester Digital dengan metode Fall of Potential. Metode ini membutuhkan dua rod bantu.

Terminal E
(Earth)

Rod Utama
(Yang Diukur)

Terminal P
(Potential)

Rod Bantu 1

Jarak 62% (±10-20m)

Terminal C
(Current)

Rod Bantu 2

Jarak 100% (±20-40m)

Prosedur Pengukuran:

Lepaskan koneksi kabel grounding dari panel ke rod utama (Isolasi rod).
Hubungkan kabel Hijau alat ke Rod Utama (E).
Tancapkan Rod Bar Bantu 1 (P) sejauh ±10-20 meter dari E.
Tancapkan Rod Bar Bantu 2 (C) sejauh ±20-40 meter dari E (Segaris lurus).
Tekan tombol TEST pada alat ukur. Baca nilai resistansi.

6.6 Equipotential Bonding (Penyamaan Potensial)

Bonding adalah proses menghubungkan secara listrik semua bagian logam yang terbuka agar memiliki potensial yang sama (V=0 terhadap bumi). Ini mencegah loncatan bunga api (Side Flashing) saat terjadi sambaran petir.

Bagian yang WAJIB di-Bonding ke Main Grounding Bar:

✅ Pipa Air Bersih (Besi/Galvanis)
✅ Pipa Gas Metal
✅ Rangka Baja Struktur Gedung
✅ Railing Tangga Besi
✅ Cable Tray / Ladder
✅ Ducting AC Central

6.7 Solusi Jika Tahanan Tanah Tinggi (> 5 Ohm)

Seringkali saat pengukuran awal, nilai resistansi masih buruk (misal 20 Ohm) karena kondisi tanah kering atau berbatu. Berikut teknik menurunkannya:

1. Paralel Rod (Multiple Rods)

Menanam batang grounding tambahan dan menghubungkannya secara paralel dengan batang pertama.
Rumus kasar: 2 rod paralel akan menurunkan tahanan sekitar 40%.
Jarak antar rod minimal harus 1x panjang rod agar efektif.

2. Deep Driving (Memperdalam)

Menyambung batang rod menjadi lebih panjang (misal dari 2.4m menjadi 6m atau 12m) untuk mencapai lapisan tanah yang lebih lembab (Water Table).

3. Chemical Treatment (Bentonite/GEM)

Mengganti tanah di sekeliling rod dengan material konduktif khusus seperti Bentonite atau GEM (Ground Enhancement Material). Bahan ini menyerap air, menahan kelembaban, dan memperluas area kontak rod dengan tanah.

4. Grounding Mesh / Grid

Membuat anyaman kawat tembaga di bawah tanah. Metode paling mahal tapi paling efektif untuk tanah berbatu atau area sempit yang butuh nilai sangat kecil (Data Center).

6.8 Teknik Koneksi (Exothermic Welding vs Clamp)

Sambungan di dalam tanah adalah titik terlemah karena korosi. Pemilihan metode sambungan sangat krusial.

1. Exothermic Welding (Cadweld)

Proses pengelasan kimia menggunakan bubuk mesiu (copper oxide & aluminium) dalam cetakan grafit (molding). Menghasilkan sambungan molekular permanen.

✅ Kelebihan: Menyatu sempurna, tidak akan korosi, kapasitas arus sama dengan kabel utuh, bebas perawatan selamanya.
❌ Kekurangan: Membutuhkan alat khusus (molding) dan keahlian. Sekali jadi permanen (tidak bisa dilepas).
Standar Wajib untuk Gedung Tinggi & High Voltage.

2. Mechanical Clamp (Klem Jepit)

Menggunakan baut dan klem kuningan (brass) untuk menjepit kabel ke rod.

✅ Kelebihan: Murah, mudah dipasang, alat sederhana (kunci pas), bisa dilepas-pasang untuk pengukuran ulang.
❌ Kekurangan: Bisa kendor karena getaran/pemuaian, rawan korosi di celah baut yang menyebabkan nilai tahanan naik seiring waktu.
Hanya untuk Bak Kontrol (Test Box) atau Rumah Tinggal.

6.9 Aksesoris Pendukung Grounding

1. Earth Pit (Bak Kontrol)

Kotak inspeksi (Beton/PVC Heavy Duty) yang ditanam rata tanah. Berfungsi sebagai titik ukur (Test Joint) agar sambungan rod tidak tertimbun mati tanah/semen.

2. Main Earth Terminal (MET)

Busbar tembaga utama di ruang panel (LVMDP). Titik kumpul seluruh kabel grounding dari beban gedung sebelum lari ke tanah.

3. BCC (Bare Copper Conductor)

Kabel tembaga murni tanpa isolasi (Telanjang). Digunakan untuk menghubungkan antar rod di dalam tanah agar awet (tidak ada isolasi yang getas).

6.10 Tips Pemeliharaan (Maintenance)

📅 Jadwal Ukur: Lakukan pengukuran ulang minimal 1 tahun sekali, idealnya saat musim kemarau (kondisi tanah terburuk/kering).
👁️ Cek Visual: Buka tutup Earth Pit, bersihkan lumpur/tanah yang menimbun klem. Pastikan klem tidak korosi (berkarat hijau/putih).
🔧 Kencangkan Baut: Jika menggunakan sistem clamp, baut wajib dikencangkan ulang (re-torque) setiap tahun karena siklus panas-dingin tanah bisa melonggarkan sambungan.
💧 Treatment Darurat: Jika nilai tahanan naik drastis saat kemarau panjang, siram area sekitar rod dengan air garam pekat sebagai solusi sementara sebelum perbaikan permanen.

7. Studi Kasus & Contoh Perhitungan

Kasus 1: Menentukan Kapasitas Trafo Rumah Sakit

Basic Calculation

Soal:

Sebuah Gedung Rumah Sakit (5 Lantai) memiliki rincian beban sebagai berikut:
1. Penerangan & Stopkontak Umum: 50 kW
2. HVAC & Tata Udara Ruang OK/ICU: 250 kW
3. Alat Medis (CT Scan/MRI/X-Ray) & Lift Pasien: 40 kW
Diketahui Faktor Daya (Cos φ) rata-rata adalah 0.8. Tentukan kapasitas Trafo yang aman jika Safety Factor yang diinginkan adalah 20%!

Penyelesaian:

Hitung Total Daya Aktif (P):
P total = 50 + 250 + 40 = 340 kW
Konversi ke Daya Semu (S) dalam kVA:
Rumus: S = P / Cos φ
S = 340 / 0.8 = 425 kVA
Tambahkan Safety Factor (Cadangan 20%):
Kapasitas = 425 kVA + (20% x 425)
Kapasitas = 425 x 1.2 = 510 kVA
Pemilihan Trafo di Pasaran:
Ukuran standar trafo: 400, 500, 630, 800 kVA.
Karena butuh 510 kVA, maka kita pilih ukuran diatasnya yaitu: Trafo 630 kVA.

Kasus 2: Analisa Voltage Drop Kabel

Cable Sizing

Soal:

Panel Pompa Hydrant (30 kW, 3 Phase 380V) terletak 200 meter dari panel utama (LVMDP). Teknisi berencana menggunakan kabel NYY 16mm².
Arus Nominal (In) = 57 Ampere.
Resistansi Kabel 16mm² = 1.38 Ohm/km.
Apakah kabel ini layak dipakai jika toleransi drop tegangan maksimal 5%?

Penyelesaian:

Hitung Batas Drop Tegangan (5%):
V drop max = 5% x 380V = 19 Volt. (Tegangan di ujung tidak boleh kurang dari 361V).
Hitung Drop Tegangan Aktual (Rumus Pendekatan):
Rumus: ΔV = √3 x I x R x L
- I = 57 Ampere
- R = 1.38 Ohm/km = 0.00138 Ohm/meter
- L = 200 Meter
ΔV = 1.732 x 57 x 0.00138 x 200
ΔV = 27.2 Volt
Kesimpulan:
Drop Aktual (27.2 V) > Drop Max (19 V).
TIDAK LAYAK (NOT OK). Kabel 16mm² terlalu kecil meskipun KHA-nya masuk (KHA 16mm² tanah = 98A).
Solusi:
Naikkan ukuran kabel ke 25mm² atau 35mm² untuk memperkecil hambatan (R).

Kasus 3: Estimasi Bahan Bakar Genset

Operational Cost

Soal:

Gedung menggunakan Genset kapasitas 1000 kVA. Saat PLN padam, beban aktual gedung terukur 600 kVA (60% loading).
Berapa liter solar yang harus disiapkan untuk operasional selama 12 jam?
(Gunakan faktor ketetapan konsumsi solar spesifik k = 0.21 liter/kVA/jam).

Penyelesaian:

Pahami Rumus Praktis:
Konsumsi (Liter/Jam) = k x kVA Terpakai
*k variatif antara 0.21 - 0.24 tergantung efisiensi mesin. Kita pakai 0.21.
Hitung Konsumsi per Jam:
Solar = 0.21 x 600 kVA
Solar = 126 Liter/Jam
Hitung Total 12 Jam:
Total = 126 Liter x 12 Jam
Total = 1,512 Liter
Tips Lapangan: Pastikan tangki harian (Daily Tank) cukup. Jika kapasitas tangki harian hanya 1000 Liter, maka teknisi harus mengisi ulang di jam ke-7 atau ke-8.

Kasus 4: Menurunkan Tahanan Grounding

Troubleshooting

Soal:

Setelah menanam 1 batang Rod sedalam 3 meter, hasil ukur menunjukkan 20 Ohm. Padahal standar yang diminta adalah < 5 Ohm.
Berapa batang rod tambahan (paralel) yang kira-kira dibutuhkan?

Analisa Logika (Rule of Thumb):

Menambah rod secara paralel tidak membagi nilai tahanan secara linear (misal 2 rod tidak menjadi 10 Ohm persis), karena ada faktor "Mutual Resistance" jika jaraknya berdekatan.
Estimasi Pengurangan:
- 1 Rod = 100% (20 Ohm)
- 2 Rods (Paralel) = ±60% (12 Ohm)
- 3 Rods (Paralel) = ±40% (8 Ohm)
- 4 Rods (Paralel) = ±33% (6.6 Ohm)
- 5 Rods (Paralel) = ±25% (5 Ohm)
Kesimpulan Lapangan:
Anda membutuhkan setidaknya 4 sampai 5 batang rod tambahan yang diparalel dengan jarak antar rod minimal 3-5 meter.
Alternatively, gunakan metode Chemical (Bentonite) pada 2-3 rod saja mungkin sudah cukup.