Sistem suplai tegangan rendah di Indonesia: 230/400 V, sambungan pelanggan, dan batas tanggung jawab

Di sebuah laundry komersial yang baru buka, pemilik usaha mendapati mesin washer-extractor pertamanya berputar lamban dan pembatas di APP (alat pembatas dan pengukur) memutus setiap kali mesin kedua ikut berjalan. Teknisi yang dipanggil mengukur tegangan di terminal mesin: hanya 198 V fasa-netral, di bawah 207 V yang merupakan batas bawah toleransi di terminal suplai, padahal terminal mesin masih harus menanggung susut instalasi. Setelah ditelusuri dengan mengukur juga di awal instalasi, dua masalah ternyata bertumpuk: kabel suplai dari APP ke PHB (papan hubung bagi) pelanggan terlalu kecil sehingga tegangan turun di sepanjang kabel itu, dan daya tersambung yang dikontrakkan tidak mencukupi untuk dua mesin berjalan bersamaan. Kasus seperti ini berulang karena ada celah pemahaman: antara apa yang dikirim jaringan, apa yang diterima pelanggan, dan di mana batas tanggung jawab masing-masing pihak dimulai.

Banyak buku referensi kelistrikan masih mencantumkan tegangan 220/380 V, sementara PUIL 2020 merujuk IEC 60038 yang menetapkan 230/400 V. Pemilik usaha laundry dan bengkel industri ringan perlu memahami apa yang menjadi milik operator jaringan (PLN), apa yang menjadi tanggung jawab mereka sendiri, dan bagaimana pembumian sisi pelanggan dimulai sejak titik sambungan. Bab sistem tiga fasa membahas teori tegangan fasa, urutan fasa, dan daya; uraian di sini membahas sistem nyata yang masuk ke bangunan. Sistem pembumian TN, TT, dan IT beserta jalur arus gangguannya dibahas pada bab sistem pembumian TN, TT, dan IT; di sini hanya dijelaskan sistem yang diterima dari jaringan dan titik pemisahan konduktor PEN.

Batas pembahasan

Pembahasan mencakup sistem suplai dari keluaran trafo distribusi sampai awal instalasi pelanggan: tegangan nominal dan toleransinya, jenis sambungan, APP, pembumian yang diterima dari jaringan, kWh prabayar, dan kualitas suplai. Perancangan instalasi di dalam bangunan, kebutuhan maksimum, dan pemilihan pengaman tidak dibahas. Jaringan distribusi publik berada di luar cakupan PUIL 2020 (Bagian 1, 11.4), sehingga ketentuan sisi operator jaringan dirujuk dari regulasi dan standar perusahaannya, dengan keyakinan yang dicatat di peta sumber. Uraian ini bahan belajar, bukan instruksi kerja: pengukuran bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, dan pekerjaan pada konduktor dilakukan setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan. Semua angka contoh adalah ilustrasi.

Dari gardu ke bangunan: tegangan nominal 230/400 V dan toleransinya

Trafo distribusi di gardu tiang atau gardu beton mengubah tegangan menengah (umumnya 20 kV) menjadi tegangan rendah yang disalurkan ke pelanggan lewat kabel udara atau kabel tanah. Keluaran tegangan rendahnya terhubung bintang dengan titik netral dibumikan, bertegangan nominal 400 V antarfasa dan 230 V fasa-netral, pada frekuensi 50 Hz. Nilai ini ditetapkan IEC 60038. PUIL 2020 Bagian 1, 132.2.3, tidak menulis angkanya sendiri, tetapi meminta perancang mengetahui tegangan dan toleransinya, kedip dan pemutusan, frekuensi, arus maksimum yang diizinkan, impedansi lingkar gangguan bumi di hulu, dan arus hubung pendek prospektif dari operator jaringan, dengan rujukan IEC 60038. Bagian 3, 313.1.1, memuat daftar serupa, ditambah kebutuhan maksimum dan gawai proteksi arus lebih di awal instalasi, sebagai karakteristik suplai eksternal yang harus dipastikan.

Menurut IEC 60038, tegangan di terminal suplai dalam kondisi operasi normal dianjurkan tidak menyimpang lebih dari ±10 % dari nominal, yaitu 207–253 V fasa-netral dan 360–440 V antarfasa, seperti diuraikan pada bab arus bolak-balik. Operator jaringan memiliki standar perusahaan sendiri: salinan sekunder SPLN 1:1995 yang dibaca editor menetapkan 230/400 V dengan variasi tegangan pelayanan +5 % dan −10 %, sehingga batas atasnya 241,5 V (keyakinan sedang, teks resmi belum diverifikasi). Rentang ini adalah batas sistem distribusi di terminal suplai, bukan toleransi peralatan pelanggan. Perlengkapan listrik mesin dirancang bekerja benar pada 0,9–1,1 kali tegangan nominal di terminalnya (IEC 60204-1, klausul 4.3.2, sekunder), sedangkan tegangan di terminal itu masih berkurang oleh susut tegangan instalasi, yang menurut PUIL 2020 Bagian 2, 2.2.3.1, dibatasi 4 %. Bila suplai berada di batas bawah 207 V, susut 4 % menurunkan tegangan di mesin menjadi sekitar 199 V, di bawah rentang itu, sehingga ruang untuk susut instalasi hanya ada bila tegangan suplai di atas batas bawahnya.

Angka 220/380 V dalam buku lama atau label peralatan lama bukan tegangan nominal yang berlaku; salinan sekunder SPLN 1:1995 menyebut sistem 220/380 V harus menyesuaikan ke 230/400 V. Selisih 220 V dan 230 V (sekitar 4,5 %) tampak kecil, tetapi daya elemen pemanas resistif naik sebanding kuadrat tegangan, sekitar 9 %, sedangkan daya motor ditentukan beban mekanisnya. Tegangan 220 V masih di dalam rentang 207–253 V, sehingga peralatan 230 V tetap bekerja padanya. Yang perlu diperiksa kebalikannya: peralatan berlabel 220 V dapat menerima 253 V, sekitar 15 % di atas labelnya, sehingga label diverifikasi sebelum menilai kecukupan suplai.

Sambungan satu fasa dan tiga fasa: daya tersambung dan pembatas

Pelanggan disambungkan dalam dua konfigurasi dasar: satu fasa dua kawat (fasa dan netral) atau tiga fasa empat kawat (tiga fasa dan netral). PUIL 2020 Bagian 3 menggambarkannya sebagai susunan fase tunggal 2-kawat dan trifase 4-kawat, dengan konduktor keempat berupa netral atau PEN. Sambungan satu fasa bertegangan 230 V dan cocok untuk usaha kecil yang semua bebannya satu fasa. Motor tiga fasa memerlukan sambungan tiga fasa, yang menyediakan 400 V antarfasa dan 230 V fasa-netral, dan laundry komersial dengan beberapa mesin besar hampir selalu memakainya.

Daya tersambung adalah besaran yang disepakati antara pelanggan dan operator jaringan, dinyatakan dalam volt-ampere (VA) atau kilovolt-ampere (kVA). Besaran ini diwujudkan sebagai arus maksimum melalui titik sambungan, yang dibatasi gawai pembatas pada APP; buku ajar korpus menyebut pembatas tegangan rendah berupa MCB (miniature circuit-breaker) untuk arus sampai sekitar 100 A atau MCCB. Pembatas disegel operator jaringan, dan arus pengenalnya menentukan batas atas arus yang dapat dipakai secara kontinu; melampauinya secara berkelanjutan membuat pembatas memutus suplai, dengan waktu yang makin singkat bila kelebihannya makin besar. Pada sambungan tiga fasa, setiap kutub pembatas melindungi satu fasa, sehingga yang menentukan adalah arus fasa terberat, bukan jumlah daya.

Hubungan daya tersambung, tegangan, dan arus pengenal pembatas untuk sambungan satu fasa dan tiga fasa:

$$S_\text{1f} = U_0 \, I_\text{p}, \qquad S_\text{3f} = \sqrt{3} \, U \, I_\text{p} \approx 3 \, U_0 \, I_\text{p}$$

dengan $S$ daya semu yang dapat dilewatkan (VA), $U_0$ tegangan fasa-netral (V), $U$ tegangan antarfasa (V), dan $I_\text{p}$ arus pengenal pembatas per fasa (A). Rumus berlaku untuk tegangan nominal dan, pada tiga fasa, beban seimbang; pada beban tidak seimbang fasa terberat mencapai $I_\text{p}$ sebelum jumlah daya mencapai $S_\text{3f}$. Faktor daya tidak masuk dalam daya tersambung: pembatas membatasi arus, sehingga beban berfaktor daya rendah lebih cepat mencapai batas untuk daya aktif yang sama, seperti disinggung pada bab daya AC. Angka VA pada label golongan daya ditetapkan operator jaringan dan belum tentu sama persis dengan hasil kali 230 V dan arus pembatas; pemeriksaan teknis memakai arus pengenal pembatas yang terpasang.

APP/kWh meter: letak, batas kepemilikan, dan larangan membuka segel

APP terdiri atas kWh meter sebagai alat pengukur dan MCB pembatas sebagai gawai pembatas. Buku ajar korpus menyebutnya bagian dari tanggung jawab operator jaringan dan dasar pembuatan rekening, lalu merangkum aturan pemasangan operator (SPLN): di bagian depan bangunan, terlindung dari hujan langsung dan sinar matahari, register sekitar 1,5 m dari tanah, dan disegel setelah komisioning pada terminal meter, pembatas, dan kotak APP (keyakinan sedang, SPLN tidak dibaca langsung).

Batas kepemilikan antara jaringan operator dan instalasi pelanggan terletak pada terminal keluar APP. Gambar 790.29 PUIL 2020 memperlihatkan pembagian itu: saluran masuk dan MCB di dalam APP milik operator jaringan, sedangkan instalasi milik langganan disediakan pelanggan mulai dari terminal meter. APP beserta kWh meter, pembatas, dan selungkupnya milik dan tanggung jawab operator jaringan; semua konduktor dan peralatan dari terminal keluarnya ke dalam bangunan, termasuk PHB utama (istilah PUIL 2020 juga PSDK), milik dan tanggung jawab pelanggan. PUIL 2020 411.4.1 menyatakan hal serupa untuk pembumian: bila diperoleh dari sistem publik, kondisi di luar instalasi menjadi tanggung jawab perusahaan jaringan suplai.

Larangan membuka segel APP bukan aturan administratif belaka. Di dalam APP terdapat konduktor bertegangan di hulu semua pengaman sisi pelanggan, dan sisi masukan meter hanya dilindungi pengaman jaringan yang berarus pengenal besar; sentuhan atau hubung pendek oleh perkakas dapat berakibat fatal. Titik ini tergolong kategori ukur CAT IV, yaitu sumber instalasi di hulu pemutus utama, yang dibahas pada bab keselamatan alat ukur. Selain itu, operator jaringan menertibkan pemakaian melalui program penertiban pemakaian tenaga listrik (P2TL), yang menurut Kementerian ESDM kini tertuang dalam Peraturan Direksi PLN Nomor 0028.P/DIR/2023; isi peraturan itu tidak dibaca editor. Satu artikel jurnal tentang peraturan sebelumnya menggolongkan pelanggaran menurut pengaruhnya pada batas daya dan pengukuran energi (sekunder).

Apabila segel rusak atau hilang, pemilik melaporkannya kepada operator jaringan dan mendokumentasikan kondisinya sebelum tindakan apa pun. Teknisi bekerja dari terminal keluar APP ke arah beban dan tidak menyentuh sisi masukan APP tanpa wewenang resmi. Pemutusan untuk pekerjaan instalasi di hilir PHB dilakukan pada sakelar utama PHB, lalu diverifikasi bebas tegangan. Sakelar itu tidak membebaskan kabel dari APP ke PHB dan terminal masuk PHB; ruas ini bebas tegangan hanya bila pembatas APP dimatikan atau operator jaringan memutus dari sisi jaringan, lalu diverifikasi, sedangkan sisi masukan APP tetap bertegangan.

Sistem pembumian dari jaringan dan titik pemisahan PEN

Jaringan distribusi tegangan rendah umumnya menyalurkan fungsi netral dan proteksi dalam satu konduktor sampai titik sambungan. Konduktor itu disebut PEN (protective earth and neutral), dan Gambar 31B2 PUIL 2020 Bagian 3 menggambarkannya pada ruas distribusi. PEN dibumikan di sumber, yaitu elektrode pembumian gardu, dan menurut catatan 411.4.1 dibumikan pada sejumlah titik untuk mengurangi risiko PEN putus. PEN membentuk referensi potensial dan jalur balik arus gangguan yang diperlukan untuk bekerjanya pengaman arus lebih.

Di awal instalasi, PEN dipisah menjadi konduktor netral (N) berwarna biru dan konduktor proteksi (PE) berwarna hijau-kuning. Dari titik ini ke arah instalasi, sistemnya TN-C-S, sesuai PUIL 2020 Bagian 3, 312.2.1, Gambar 31B2, "PEN terpisah menjadi PE dan N di awal instalasi (lazim di Indonesia)"; Gambar 31B3 memperlihatkan susunan satu fasa dua kawat. Klausul 411.4 menyebut TN-C-S sebagai sistem TN yang umumnya berlaku di Indonesia, dan Tabel G.1 menyebut netral dihubungkan dengan konduktor proteksi di PSDK atau meter kWh konsumen, serta dibumikan. Karena itu, titik pemisahan berada di dalam meter kWh atau di terminal masuk PHB utama. Di titik itulah pembumian instalasi pelanggan disambungkan; 411.4.2 menganjurkan konduktor proteksi dibumikan saat memasuki setiap gedung.

Setelah titik pemisahan, N dan PE tidak boleh disambungkan kembali. PUIL 2020 411.4.3 melarang TN-C dan melarang PEN dipakai sesudah PSDK kecuali untuk sirkit masuk, 444.4.3.2 mewajibkan TN-S di hilir awal instalasi pada gedung baru, dan ketentuan pemisahan dalam IEC 60364-5-54 melarang kedua konduktor disatukan lagi. Bila disambung lagi, sebagian arus netral kembali lewat PE, rangka logam, dan pipa yang terikat, sehingga konduktor proteksi membawa arus operasi. Bila titik sambung ulang berada di sisi beban RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS), sebagian arus netral yang sudah melewati RCD kembali lewat PE di luar RCD, dan RCD dapat memutus tanpa gangguan. Elektrode pembumian pelanggan tidak membentuk sistem yang berdiri sendiri; ia menjadi pembumian tambahan PE yang terhubung ke PEN jaringan, seperti catatan Gambar 31B2. Rinciannya, termasuk bahaya PEN putus, dibahas pada bab sistem pembumian TN, TT, dan IT dan bab pembumian, konduktor proteksi, dan ikatan ekuipotensial.

kWh prabayar dan aturan PUIL 2020 790.29

kWh meter prabayar mengharuskan pelanggan membeli energi sebelum memakainya, berbeda dengan meter pascabayar yang ditagihkan setelah pemakaian. Bagi instalasi, perbedaan pentingnya ada pada susunan terminal di dalam meter. PUIL 2020 Bagian 7-790, 790.29, mengatur hubungan terminal meter kWh prabayar operator jaringan fase tunggal ke PSDK pelanggan. Klausul ini tidak menyebut meter prabayar tiga fasa.

Menurut 790.29, terminal untuk kabel instalasi milik langganan harus berjenis baut tekan dan menerima konduktor tembaga 4–10 mm², dan terminal pembumian harus tersambung secara listrik dengan terminal netral dan pelat dasar meter. Gambar 790.29 memperlihatkan terminal L1, L2, G, N1, dan N2, dengan MCB operator jaringan di antara L1 dan L2; Catatan 1 meminta terminal G dihubungkan dengan sistem pembumian instalasi konsumen. Karena konduktor pembumian dan netral sudah dihubungkan di meter, Catatan 2 menetapkan netral dan PE tidak boleh dihubungkan lagi di PSDK (panel) pelanggan. Pada pelanggan pascabayar, titik ikat itu dapat berada di PHB utama, dan daftar penyebab tidak laik operasi dalam buku ajar korpus mencatat N dan PE yang tidak diikat di PHB utama sistem TN-C-S sebagai temuan. Pemasang yang terbiasa dengan instalasi pascabayar karena itu memeriksa jenis meter lebih dulu.

Klausul 790.29 menyarankan kabel instalasi milik langganan NYM tembaga minimum 3 × 4 mm², dengan inti biru untuk netral, loreng hijau-kuning untuk PE, dan hitam, cokelat, atau abu-abu untuk fasa. Kata "sebaiknya" menjadikannya rekomendasi, sejalan dengan rentang terminal meter 4–10 mm². Kabel tetap harus memenuhi kemampuan hantar arus terhadap arus pengenal pembatas yang melindunginya (PUIL 2020 433.1) dan batas susut tegangan, yang dibahas pada bab kemampuan hantar arus dan bab susut tegangan; kabel yang lebih kecil dari rekomendasi dicatat dan dinilai dengan kedua kriteria itu.

Penjelasan editor atas Catatan 2: bila N dan PE disambung lagi di PHB, arus netral mendapat dua jalur paralel ke terminal G, dan PE serta logam terikat membawa sebagian arus beban. Bila titik sambung ulang berada di sisi beban RCD, arus netral yang sudah melewati RCD sebagian kembali lewat PE di luar RCD, sehingga RCD melihat selisih arus dan dapat memutus tanpa gangguan; pada letak yang sama sebagian arus gangguan ke PE kembali lewat netral melalui RCD, sehingga kepekaannya berkurang. Bila titik itu di hulu semua RCD, RCD tidak terpengaruh, tetapi PE tetap membawa arus operasi. Pemilihan RCD dibahas pada bab RCD.

Kualitas suplai: tegangan turun, tegangan lebih, kedip, dan padam

PUIL 2020 Bagian 1 meminta proteksi dari kerusakan akibat tegangan kurang dan pemulihan tegangan sesudahnya (131.6.3), serta tindakan pencegahan bila pemutusan suplai dapat menimbulkan bahaya (131.7). Mengenali jenis gangguan membantu memilah apa yang dilaporkan, ditangani di instalasi, atau diantisipasi.

Tegangan turun (undervoltage) adalah tegangan suplai di bawah batas bawah toleransi (207 V fasa-netral) secara berkelanjutan. Penyebab lazim di sisi jaringan: beban jaringan terlalu besar, sambungan jaringan beresistansi tinggi, atau jarak jauh dari gardu. Motor yang dibebani mendekati penuh menarik arus lebih besar untuk mempertahankan daya keluaran, sehingga panasnya naik dan umurnya memendek.

Tegangan lebih (overvoltage) adalah tegangan di atas batas atas toleransi secara berkepanjangan. Penyebab lazim: beban jaringan turun tajam, penyadap (tap) trafo tidak sesuai, atau pergeseran titik netral akibat netral atau PEN putus, yang dibahas pada bab beban tak seimbang. Tegangan lebih memperpendek umur elemen pemanas dan lampu serta membebani varistor dan catu daya elektronik, seperti dihitung pada bab arus bolak-balik. Tegangan lebih transien akibat petir dan penyakelaran dibahas pada bab tegangan lebih, proteksi surja, dan proteksi petir.

Kedip tegangan (voltage dip) adalah penurunan tegangan efektif sesaat yang kemudian pulih; rak ini memakai definisi sumber sekunder yang merujuk EN 50160, yaitu turun di bawah 90 % selama 10 ms sampai satu menit. Penyebab lazim: pengasutan motor besar di jaringan atau instalasi sendiri, dan hubung pendek di jaringan, termasuk akibat petir, sampai pengaman jaringan memutusnya. Motor yang melambat menarik arus besar untuk mempercepat kembali saat tegangan pulih, dan arus itu dapat membuat pembatas bekerja. Kedip jarang dan singkat bagian dari operasi normal jaringan; kedip yang sering dan dalam dipilah dulu dengan uji dua titik, yaitu membandingkan tegangan di awal instalasi dan di mesin pada beban kecil dan jam sibuk, yang dibahas pada bab diagnosis instalasi.

Padam (supply interruption) adalah hilangnya tegangan sepenuhnya. Padam terencana untuk pemeliharaan biasanya diberitahukan, sedangkan padam tidak terencana dilaporkan ke operator jaringan. Pada laundry, saat padam di tengah siklus kunci pintu washer-extractor umumnya tetap menahan pintu sampai drum berhenti, sesuai rancangan kunci mesin; drum peras yang dicontohkan pada bab tombol, lampu indikator, dan stop darurat memerlukan sekitar 63 s untuk berhenti bebas. Pintu tidak dibuka paksa, dan pembukaan darurat mengikuti manual mesin setelah drum berhenti. Saat suplai kembali, mesin tidak boleh menyala sendiri; kendali penahan diri dan larangan reset otomatis dibahas pada bab proteksi motor.

Apa yang wajar dilaporkan

Permen ESDM 27/2017 tentang tingkat mutu pelayanan operator jaringan mencantumkan tegangan rendah di titik pemakaian dan frekuensi sebagai indikator, tetapi naskah yang dicek editor tidak memberi angka toleransinya. Besarannya ditetapkan Direktur Jenderal setiap awal tahun atas usulan operator jaringan dan diumumkan di unit pelayanan setiap awal triwulan, sehingga angka yang berlaku dicari di sana, bukan di peraturan itu sendiri. Perubahan keduanya, Permen ESDM 2/2025, mengaitkan kompensasi kepada konsumen dengan lama dan jumlah gangguan serta layanan lain, bukan dengan tegangan. Yang wajar dilaporkan: padam tidak terencana; tegangan di awal instalasi yang berulang dan berkelanjutan di luar rentang tabel di atas, bukan lonjakan sesaat; kedip yang sering muncul di awal instalasi tanpa beban sendiri yang menyala; dan ketidakseimbangan tegangan antarfasa di awal instalasi yang memanaskan motor, dengan ukuran dan anjuran pada bab beban tak seimbang. Tegangan diukur di awal instalasi, yaitu terminal masuk PHB utama tanpa membuka tutup bersegel APP, oleh personel kompeten dengan alat CAT IV dan APD. Catatannya memuat waktu, nilai terukur, dan kondisi beban, supaya operator jaringan dapat menentukan apakah masalah ada di jaringan atau di instalasi.

Contoh kerja: memeriksa kecukupan daya tersambung untuk laundry dengan dua washer-extractor dan satu pengering

Angka bertanda "(ilustrasi)" bukan angka regulasi atau nilai resmi operator jaringan dan diganti data pelat nama serta data sambungan sebenarnya.

Data (ilustrasi). Kedua washer-extractor tidak berpemanas listrik (air panas dari pemanas terpisah yang tidak memakai listrik) dan pengering berpemanas gas, sehingga beban listriknya motor dan kendali. Kolom daya adalah daya masukan listrik; bila pelat nama memberi daya keluaran poros, daya masukan diperoleh dengan membaginya dengan efisiensi, seperti pada bab daya AC. Sambungan tiga fasa 400/230 V dengan pembatas 16 A per fasa (ilustrasi).

Langkah 1: daya semu tiap peralatan. Alasan: pembatas membatasi arus, dan arus sebanding dengan daya semu, $S = P/\cos\varphi$, bukan daya aktif.

Langkah 2: kebutuhan maksimum kelompok motor. Tidak semua motor berbeban penuh bersamaan. Untuk instalasi bukan rumah, PUIL 2020 Bagian 2, 2.3.2.3, menentukan kebutuhan maksimum setiap fasa dari Tabel 2.3-2; untuk kelompok motor pada toko dan kompleks perdagangan, nilainya beban penuh motor terbesar, ditambah 75 % motor terbesar kedua, ditambah 50 % motor lainnya. Cara memakai tabel itu untuk seluruh instalasi dibahas pada bab perencanaan instalasi. Keempat beban tiga fasa dianggap seimbang, sehingga aturan itu diterapkan pada arus fasanya. Penerangan dan kendali dihitung penuh (kelompok pencahayaan), dan karena satu fasa, hanya membebani satu kutub pembatas.

$$I_\text{pengering} = \frac{3\,889}{692{,}8} = 5{,}61\ \text{A}, \qquad I_\text{WE} = \frac{2\,588}{692{,}8} = 3{,}74\ \text{A}, \qquad I_\text{pompa} = \frac{463}{692{,}8} = 0{,}67\ \text{A}$$

Langkah 3: arus fasa terberat.

$$I_\text{D} = 5{,}61 + 0{,}75 \times 3{,}74 + 0{,}5 \times (3{,}74 + 0{,}67) \approx 10{,}6\ \text{A}, \qquad I_\text{1f} = \frac{500}{230} \approx 2{,}2\ \text{A}, \qquad I_\text{fasa,maks} \approx 12{,}8\ \text{A}$$

Arus dijumlahkan tanpa sudut fasa, sehingga hasilnya berada di sisi aman.

Langkah 4: membandingkan dengan pembatas. Alasan: pembatas bekerja per fasa. Arus 12,8 A di bawah 16 A dengan margin $(16 - 12{,}8)/16 = 20$ %. Bila semua motor berbeban penuh bersamaan, kelompok tiga fasa menarik $9\,528/692{,}8 \approx 13{,}8$ A dan fasa terberat sekitar 15,9 A, hampir tepat 16 A; pengasutan satu motor lagi, yang arusnya beberapa kali arus pengenal selama akselerasi, dapat membuat pembatas memutus. Pembatas 16 A tiga fasa memberi $\sqrt{3} \times 400 \times 16 = 11\,085$ VA, sekitar 11,1 kVA (ilustrasi); label daya tersambung resmi untuk pembatas yang sama ditetapkan operator jaringan dan dapat berbeda.

Langkah 5: kesimpulan dan verifikasi lapangan. Dengan data dan Tabel 2.3-2 di atas, pembatas 16 A per fasa (ilustrasi) mencukupi, dengan syarat beban satu fasa tambahan dibagi ke fasa lain dan kedua washer-extractor tidak diasut serempak. Verifikasi lapangan mencakup pengukuran tegangan di awal instalasi saat jam sibuk (tidak di bawah 207 V), pengukuran arus fasa terberat dengan tang ampere pada jam yang sama, pemeriksaan kemampuan hantar arus kabel APP ke PHB terhadap arus pengenal pembatas, dan pemeriksaan pemutus utama PHB terhadap pembatas. Rekomendasi kabel 3 × 4 mm² dari 790.29 tidak dipakai karena sambungannya tiga fasa. Pengukuran bertegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan ketentuan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Pengukuran di awal instalasi dilakukan personel kompeten dengan alat CAT IV dan APD, tanpa membuka tutup bersegel APP.

Contoh 1: faktor daya dan pembatas kantin rumah sakit. Kantin sebuah rumah sakit bersambungan satu fasa dengan pembatas 25 A, sehingga $S_\text{1f} = 230 \times 25 = 5\,750$ VA. Pada jam makan, bebannya 4.400 W (angka latihan).

$$\cos\varphi = 0{,}75: \ I = \frac{4\,400}{0{,}75 \times 230} = 25{,}5\ \text{A}, \qquad \cos\varphi = 0{,}95: \ I = \frac{4\,400}{0{,}95 \times 230} = 20{,}1\ \text{A}$$

Daya aktifnya sama, tetapi pada faktor daya 0,75 arus melewati 25 A dan pembatas dapat memutus, sedangkan pada 0,95 tersisa margin sekitar 19 %. Data pelat nama beban motor, seperti kompresor lemari pendingin, ditinjau lebih dulu. Pembatas dan segel APP tidak disentuh (kondisi berhenti butir 2); penambahan daya tersambung diajukan kepada operator jaringan.

Contoh 2: beban satu fasa menumpuk di laundry hotel. Laundry hotel bersambungan tiga fasa dengan pembatas 25 A per fasa, sehingga $S_\text{3f} = \sqrt{3} \times 400 \times 25 = 17\,321$ VA. Mesin tiga fasa menarik 8,0 A per fasa, dan setrika serta penerangan 4.600 VA semuanya di L1 (angka latihan).

$$I_\text{L1} = 8{,}0 + \frac{4\,600}{230} = 28{,}0\ \text{A}$$

Jumlah daya hanya sekitar 10,1 kVA, 58 % dari $S_\text{3f}$, tetapi kutub L1 sudah melewati 25 A. Setelah beban satu fasa dibagi 2.300 VA di L1 dan masing-masing 1.150 VA di L2 dan L3, arus fasanya 18,0; 13,0; dan 13,0 A.

Contoh 3: suplai dalam toleransi, mesin di bawah rentang. Di awal instalasi laundry rumah sakit terukur 214 V pada jam sibuk, di dalam 207 sampai 253 V. Susut instalasi ke washer-extractor 8 V, atau 3,5 % dari 230 V, di bawah 4 % (angka latihan). Tegangan di mesin $214 - 8 = 206$ V, di bawah $0{,}9 \times 230 = 207$ V, batas bawah rentang perlengkapan listrik mesin. Kedua batas dipenuhi, tetapi mesin tetap kekurangan tegangan. Laporan ke operator jaringan tidak berdasar karena suplai di dalam toleransi; dengan susut yang sama, mesin baru mendapat 207 V bila suplai sekurangnya 215 V. Ruang perbaikannya ada pada susut instalasi, yang dibahas pada bab susut tegangan.

Contoh 4: kedip di awal instalasi hotel. Perekam di awal instalasi sebuah hotel mencatat tegangan turun ke 195 V selama 0,15 s, lalu pulih, tanpa beban sendiri yang diasut (angka latihan). Karena $195/230 = 84{,}8$ %, di bawah 90 %, dan durasinya di antara 10 ms dan satu menit, kejadian itu kedip, dan asalnya jaringan. Satu kedip singkat bagian operasi normal; bila sering, waktu, nilai, dan kondisi beban setiap kejadian dicatat lalu dilaporkan. Mesin yang berhenti tidak boleh menyala sendiri saat tegangan pulih.

Kondisi berhenti

1. Konduktor bertegangan terbuka atau tidak berselubung ditemukan antara APP dan PHB utama: area diamankan, orang dijauhkan, dan operator jaringan dihubungi. Sakelar utama PHB tidak membebaskan ruas ini karena ruas itu berada di hulunya.
2. Segel APP rusak, terbakar, atau telah dilepas: APP tidak disentuh, kondisinya didokumentasikan, dan operator jaringan dihubungi sebelum pekerjaan di sisi masukan.
3. Bau terbakar, percikan, asap, atau panas berlebih dari APP, kabel masuk, atau PHB utama: beban diputus dari PHB bila dapat dilakukan tanpa mendekati sumber panas, dan operator jaringan dihubungi untuk bagian di hulu APP.
4. Tegangan masih terukur pada konduktor yang seharusnya bebas tegangan setelah pemutus dimatikan: pekerjaan dihentikan sampai sumber lain atau kesalahan sambungan ditemukan, dan verifikasi bebas tegangan diulang menurut Bab 2 · Keselamatan.
5. Orang merasakan kesemutan dari rangka mesin, pipa, atau lantai, atau pola tegangan fasa-netral yang bergeser sudah terukur di awal instalasi, yang dapat berarti PEN putus di sisi jaringan: orang dijauhkan, instalasi dikeluarkan dari operasi, dan operator jaringan dihubungi.

Pengukuran untuk memeriksa keadaan di atas hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai titiknya, yaitu CAT IV di awal instalasi, dan APD.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Tegangan 220 V masih berlaku." 220/380 V adalah nilai lama; yang berlaku 230/400 V menurut IEC 60038 yang dirujuk PUIL 2020. Peralatan berlabel 220 V yang dioperasikan pada 230 V bekerja sekitar 4,5 % di atas labelnya, dan batas atas toleransi 253 V sekitar 15 % di atasnya; label peralatan lama karena itu diverifikasi sebelum dihubungkan.

"N dan PE boleh disambung lagi di PHB untuk kWh prabayar." Ini kesalahan yang berbahaya. PUIL 2020 790.29 Catatan 2 melarangnya untuk meter prabayar satu fasa, karena titik ikatnya sudah ada di dalam meter. Penyambungan ulang membuat PE membawa arus netral dan mengganggu fungsi RCD.

"APP boleh dibuka untuk pekerjaan darurat." Tidak ada situasi darurat teknis yang membenarkan pelanggan atau teknisi yang tidak berwenang membuka segel APP. Dalam kebakaran atau banjir, tindakan yang benar adalah memutus di PHB utama atau meminta operator jaringan memutus dari sisi jaringan.

"Daya tersambung sama dengan daya aktif maksimum yang dapat dipakai." Daya tersambung adalah daya semu (VA), bukan daya aktif (W). Instalasi berfaktor daya rendah memakai kapasitas arus yang besar untuk kerja yang lebih kecil, dan instalasi tak seimbang mencapai batas pada satu fasa lebih dulu.

Hubungan dengan bab lain

Dasar tegangan, arus, dan daya ada pada Bab 1, dan kedudukan PUIL 2020, IEC 60038, serta regulasi pada bab membaca norma kelistrikan. Toleransi ±10 % diuraikan pada bab arus bolak-balik, daya semu dan faktor daya pada bab daya AC, teori tiga fasa pada bab sistem tiga fasa, netral putus dan ketidakseimbangan pada bab beban tak seimbang, dan trafo pada bab transformator. Kategori ukur di awal instalasi dibahas pada bab keselamatan alat ukur, arus asut pada bab metode pengasutan motor, pemilahan tegangan rendah dan kedip pada bab diagnosis instalasi, dan larangan menyala sendiri setelah suplai kembali pada bab proteksi motor. Karakteristik suplai yang dijelaskan di sini dipakai pada bab-bab sesudahnya: perencanaan instalasi, sistem pembumian TN, TT, dan IT, RCD, proteksi arus lebih, kemampuan hantar arus, susut tegangan, pembumian dan ikatan ekuipotensial, tegangan lebih, genset, studi kasus instalasi laundry, dan pemeriksaan instalasi dan SLO.

Latihan dan pembahasan

1. (Hitung) Sebuah bengkel kecil memiliki sambungan tiga fasa dengan MCB pembatas berarus pengenal 20 A per fasa (ilustrasi). Hitung daya tersambung dalam VA dan kVA, dan nyatakan asumsi tegangan yang dipakai.
2. (Tafsir) Personel kompeten dengan alat CAT IV dan APD mengukur tegangan fasa-netral di terminal masuk PHB utama dan mendapatkan 201 V selama beberapa hari. Apakah nilai ini masih dalam toleransi? Apa tindakan yang tepat bagi pemilik dan teknisi?
3. (Hitung) Sebuah pengering berdaya masukan 4.000 W tiga fasa dengan faktor daya 0,88 (ilustrasi) akan dipasang. Hitung daya semunya dan arusnya pada 400 V antarfasa.
4. (Tafsir) Instalasi laundry satu fasa memakai kWh meter prabayar. Teknisi menemukan N dan PE dihubungkan bersama di PHB utama dengan alasan "untuk keamanan". Jelaskan mengapa ini salah menurut PUIL 2020 dan apa risiko teknisnya.
5. (Tafsir) Sebutkan tiga informasi yang harus didokumentasikan sebelum melaporkan masalah kualitas tegangan kepada operator jaringan. Mengapa lokasi pengukuran penting?
6. (Hitung) Laundry memiliki beban tiga fasa seimbang dengan jumlah daya semu 15.000 VA; kebutuhan maksimum per fasa menurut Tabel 2.3-2 setara 75 % dari jumlah itu (ilustrasi). Hitung daya semu puncak dan arus fasanya pada 400 V. Apakah pembatas 20 A per fasa memadai?

Kunci jawaban beralasan

1. $S_\text{3f} = \sqrt{3}\,U\,I_\text{p} = 1{,}732 \times 400 \times 20 = 13\,856$ VA, sekitar 13,9 kVA. Asumsi: tegangan antarfasa nominal 400 V (IEC 60038) dan beban seimbang sehingga ketiga fasa mencapai 20 A bersamaan. Label daya tersambung resmi ditetapkan operator jaringan dan dapat berbeda.
2. Batas bawah fasa-netral $230 \times (1 - 0{,}10) = 207$ V, sama menurut IEC 60038 dan salinan sekunder SPLN 1:1995. Tegangan 201 V di bawahnya, diukur di awal instalasi dan berulang, sehingga wajar dilaporkan. Tindakan: (1) teknisi mencatat nilai, waktu, dan kondisi beban, sebaiknya juga pada beban kecil untuk memisahkan susut sisi suplai; (2) pemilik melaporkannya dengan data itu; (3) sementara menunggu, beban motor dikurangi atau dijadwalkan supaya motor tidak bekerja dengan arus berlebih.
3. $S = 4\,000/0{,}88 = 4\,545$ VA; $I = 4\,545/(1{,}732 \times 400) = 4\,545/692{,}8 \approx 6{,}56$ A pada tegangan nominal dan beban penuh. Nilai ini dasar pemilihan pengaman arus lebih mesin, dengan memperhitungkan arus asut. Bila 4.000 W daya keluaran poros, arusnya lebih besar karena daya masukan sama dengan daya keluaran dibagi efisiensi.
4. PUIL 2020 790.29 menyatakan terminal pembumian meter prabayar satu fasa sudah tersambung ke terminal netral, dan Catatan 2 melarang netral dan PE dihubungkan lagi di PSDK pelanggan. Sambungan di PHB membuat dua jalur paralel untuk arus netral, sehingga PE dan logam terikat membawa arus beban. Bila sambungan itu berada di sisi beban RCD, RCD dapat memutus tanpa gangguan karena sebagian arus netral kembali lewat PE di luar RCD, dan kepekaannya berkurang karena sebagian arus gangguan kembali lewat netral melalui RCD. "Keamanan" yang dimaksud sudah disediakan titik ikat di meter.
5. (1) Nilai tegangan terukur, fasa-netral atau antarfasa; (2) waktu dan tanggal; (3) kondisi beban. Tegangan di awal instalasi mencerminkan suplai jaringan, sedangkan tegangan di terminal mesin sudah dikurangi susut kabel instalasi sendiri, yang menurut PUIL 2020 2.2.3.1 dibatasi 4 %. Laporan dari terminal mesin saja dapat menyalahkan jaringan, padahal sumbernya kabel instalasi yang terlalu kecil atau panjang, seperti pada pembuka bab.
6. $S = 15\,000 \times 0{,}75 = 11\,250$ VA; $I = 11\,250/692{,}8 \approx 16{,}2$ A, di bawah 20 A, sehingga pembatas memadai dengan margin $(20 - 16{,}2)/20 \approx 19$ %. Margin itu terbatas: penambahan beban, kebutuhan maksimum yang lebih tinggi, atau beban satu fasa yang tidak terbagi rata dapat membuat satu fasa mencapai 20 A lebih dulu, sehingga angka ini diverifikasi dengan pengukuran arus fasa pada jam sibuk.

Referensi