STUDI KEMAMPUAN PANEL

## LVMDP
TERHADAP

## PEMBEBANAN
M. Saleh Al Amin
Program Study Teknik Elektro  Universitas PGRI Palembang e-mail : saleh.pgri@gmail.com
ABSTRAK Panel  LVMDP  merupakan  peralatan  listrik  yang  terdiri  dari  beberapa  komponen listrik,  yang  berfungsi  sebagai  pembagi  utama  saluran  distribusi  tegangan  rendah  ke  setiap saluran  beban,  sebagai  pembatas  daya  utama,  dan  pengaman  pada  rangkaian  utama  sistem distribusi tegangan rendah. Komponen-komponen yang terdapat pada panel LVMDP ini antara lain,  MCCB  utama,  MCCB  salauran  setiap  beban  atau  cabang,  Selector    Switch,  Contactor, KWh meter, ACB, UVT, OVT, OCR, EFR, RPR, GFCI, RCD, TOR, Busbar tembaga, CT, Alat ukur  arus,  tegangan,  frekwensi,  Faktor  kerja,  Synkronous  meter,  Capacitor  Bank,  Pushbutton, Pilot  Lamp,  dan  peralatan  penunjang  lainnya,  seperti  terminal,  dan  lainnya.  Komponen  utama yang  sangat  berperan  dalam  penyaluran  daya  suatu  panel  LVMDP  dalam  keadaan  normal adalah MCCB, yang dapat memikul seluruh beban panel dalam keadaan steady state. MCCB ini akan ditunjang oleh komponen-komponen lainnya apabila terjadi gangguan, seperti bila terjadi hubung  singkat,  yang  terjadi  setelah  MCCB.  Bila  terjadi  gangguan  sebelum  MCCB,  maka komponen  yang  akan  bekerja  adalah  UVT  atau  OVT,  dan  seterusnya,  sehingga  bila  terjadi gangguan  maka  MCCB  akan  di  backup  oleh  komponen  penunjang.    Tetapi  bila  terjadi kegagalan  pada  komponen  penunjang,  maka  MCCB  harus  dapat  berfungsi  sebagai  proteksi terhadap panel LVMDP secara keseluruhan, baik dari gangguan beban lebih, maupun gangguan hubung  singkat,  tetapi  MCCB  tidak  dapat  menanggulangi  gangguan  di  luar  kemampuannya. Dengan  demikian  kemampuan  MCCB  untuk  melindungi  panel  LVMDP  dari  gangguan  beban lebih dan hubung singkat, tertera pada nameplate MCCB tersebut.

## Kata kunci  : LVMDP, kemampuan MCCB
ABSTRACT In  today's  highly  competitive  industry,  manufacturing  and  production  industries are  required  to  always  be  ready  and  reliable  in  the  availability  of  products  offered  to consumers.  This  is  absolutely  absolute  because  ultimately  it  involves  consumer  satisfaction  as the  final  part  of  a  business  chain.  One  of  the  factors  that  plays  an  important  role  in  the industrial  world  is  the  facilities  and  facilities,  facilities  and  facilities  including  production machinery,  buildings,  materials,  and  other  supporting  facilities.  In  this  case  the  production machine  is  a  vital  part  in  a  work  /  manufacturing  location,  where  the  production  machine generally uses an electric motor as a driver in operating it.  One type of electric motor that is widely  used  is  the  type  of  commutator  induction  motor,  because  according  to  their  needs, namely for high speed, such as drilling machines, planers, mixers, which are the driving force of workshop  and  production  equipment,  which  are  often  used  in  frame  making  workshops, workshops  lathe,  and  other  workshop.  On  continuous  operation,  only  a  few  seconds  of operation  will  stop,  the  motor  coil  will  heat  up,  which  means  expansion of  the  coil  wire.  This will  result  in  changes  in  motor  impedance,  so  that  the  motor  rotation  will  also  change.  The provisional  guess  of  the  test  is  that  there  is  a  expansion  of  coil  wire  due  to  heating,  which results in an increase in motor impedance, so that the motor rotation will decrease
Keywords : LVMDP, MCCB

## PENDAHULUAN
MCCB merupakan komponen utama yang sangat berperan dalam penyaluran daya suatu panel  LVMDP,  yang  harus  dapat  memikul  seluruh  beban  panel  dalam  keadaan  steady  state
maupun  gangguan.  MCCB  yang  dipasang  pada  panel  LVMDP  juga  harus  mampu  untuk menahan  arus  hubung  singkat  terbesar  untuk  seluruh  rangkaian  beban  panel  untuk  jangka waktu tertentu.
Tetapi  pada  umumnya  MCCB  yang  dipasang  pada  panel  LVMDP  tidak memperhitungkan  kemampuan  MCCB  untuk  menahan  arus  hubung  singkat  pada  rangkaian bebannya,  sehingga  sering  terjadi  kerusakan  MCCB  pada  panel  LVMDP  pada  saat  terjadi hubung singkat di rangkaian bebannya.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Panel LVMDP
LVMDP adalah  kependekan  dari Low  Voltage  Main  Distribution Panel , berarti panel LVMDP  ini  bekerja  pada  tegangan  rendah  dan  berfungsi  sebagai  pembagi  utama daya untuk seluruh instalasi feeder yang dilayaninya.
MCCB Utama MCCB PANEL  LVMDP Beban -2 Beban -3 Panel  PP-4 Panel  PP-5 Panel  PP-6 SPARE SPARE Beban 1A Beban 1B Beban 1C Spare Panel  PP-1 Panel  PP-2 Panel  PP-3 Beban 2A Beban 2B Beban 2C Spare Beban 3A Beban 3B Beban 3C Spare RSTNG Busbar Incoming Beban -1
Gambar 1. Wiring Diagram Panel LVMDP sederhana.
(a) (b)
Gambar 2.  Komponen LVMDP (a) di dalam panel  (b) di luar panel
Dari  Gambar  1,  suatu  wiring  sistem  kelistrikan  panel  LVMDP,  komponen  utama  yang harus  dapat  memikul  bebannya  adalah  MCCB  utama,  kemudian  busbar,  dan  MCCB  cabang. MCCB  cabang  harus  dapat  memikul  setiap  beban  yang  terdapat  pada  cabang  pelayanannya
(feeder).    Sedangkan  MCCB  utama  harus  mampu  memikul  seluruh  beban  pada  sistem kelistrikan yang dilayaninya.
Sedangkan  busbar  merupakan  komponen  pasif  bagian  dari  suatu  panel  LVMDP,  juga harus  mampu  memikul  seluruh  beban  yang  dilayani  oleh  panel  LVMDP  tersebut.  Yang merupakan  komponen  pasif  lainnya  pada  suatu  panel  adalah  kabel  penghubung  antar komponen,  dan  schoon  cable,  tetapi  kabel  penghubung  dan  schoon  cable  tersebut  telah dilakukan perhitungan tersendiri yang juga harus dapat memikul arus yang melaluinya.

## MCCB
Merupakan  singkatan  dari  Moulded  Case  Circuit  Breaker,  adalah  komponen  aktif  yang dapat  membatasi  arus  yang  melaluinya,  dan  juga  sebagai  pemutus  rangkaian.  Ada  beberapa kapasitas  MCCB  yang  digunakan  pada  suatu  panel,  yaitu  kapasitas  tetap  dan  kapasitas bervariasi.
Untuk  MCCB  dengan  kapasitas  tetap,  maka  MCCB  tersebut  akan  bekerja  hanya  pada kapasitas  yang  tertera  pada  nameplate  MCCB  tersebut,  sedangkan  untuk  MCCB  dengan kapasitas  yang  bervariasi,  maka  kapasitas  kerja  MCCB  dapat  di  setting  sesuai  dengan  nilai antara yang tertera pada nameplate MCCB tersebut.
Gambar 4.  Contoh sebuah MCCB
Disamping  adanya  kapasitas  arus  normal  pada  MCCB,  terdapat  juga  kapasitas  arus hubung  singkat  yang  harus  terpenuhi  pada  sebuah  MCCB,  dimana  kapasitas  arus  hubung singkat  tersebut  merupakan  besaran  arus  maksimum  kejut  sesaat  yang  masih  mampu  dipikul oleh MCCB sebelum terjadi pemutusan rangkaian. Besarnya kapasitas arus hubung singkat ini juga akan tertera pada nameplate MCCB.
Dalam pengoperasian MCCB, pada saat terjadi pemutusan rangkaian, sama seperti MCB, dapat  dihubungkan  kembali  atau  dapat  ditutup  rangkaianannya  dengan  cara  manual,  yaitu dengan  tuas,  dan  dengan  menggunakan  otomatisasi  dengan  meggunakan  sistem  motorize. Sistem motorize ini juga dapat diopoerasikan secara manual dengan menggunakan pushbutton.

## ATS (Automatic Transfer Switch).
Penggunaan  ATS  pada  panel  LVMDP  dapat  dilakukan  apabila  digunakan  sumber incoming lebih dari satu, seperti digunakan generator set (Genset) dan sistem Uninteruptable Power Suplay (UPS), yang dipasang pada sisi incoming LVMDP.

## KAPASITAS MCCB
Kapasitas  MCCB  adalah  total  arus  yang  dapat  melewati  sebuah MCCB  tanpa adanya hambatan dan masalah. Besarnya arus yang  merupakan kapasitas dari sebuah MCCB tersebut adalah :
I kMCCB =  I bT + I RJ ……………………………………….(1)
Dimana :
I kMCCB =  Kapasitas minimal arus MCCB, Ampere.
I bT
=  Arus beban tortal, Ampere.
I RJ =  Arus yang disebabkan oleh rugi-rugi daya di jaringan, Ampere.
Dalam hal ini diasumsikan rugi-rugi daya sebesar 10 %.
Sedangkan kemampuan arus hubung singkat suatu MCCB, harus berada di atas arus gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi dalam jaringan pelayanannya, yaitu :
I f MCCB > I ftJ …………………………..………………….(2)
Dimana :
I fMCCB =  Kapasitas arus hubung singkat MCCB, Ampere.
I ftJ =  Arus hubung singkat pada jaringan pelayanan, Ampere.

## 1.  Arus Beban.
a.  Arus beban setiap feeder (cabang).
Arus beban untuk setiap feeder (cabang), dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
) cos( .  V P I bf bf  ……………………………………………(3)
Dimana :
I bf =  Arus yang mengalir di saluran beban setiap feeder (cabang), Ampere.
P bf =  Daya beban per fasa tiap feeder (cabang), Watt.
V  =  Tegangan kerja beban per fasa, Volt.
cos(  ) =  Faktor kerja beban.
b.  Arus beban total.
Arus beban total, dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
  n n bf bT I I
1 ) ( ……………………………………………..(4)
Dimana :
I bT =  Arus total yang harus dilayani MCCB, Ampere.
I bf(n) =  Arus beban per fasa tiap feeder (cabang), Ampere.

## 2.  Arus Hubung Singkat.
Untuk  menentukan  kapasitas  arus  hubung  singkat  suatu  MCCB,  digunakan  standar arus  hubung  singkat  fasa-fasa  yang  akan  melalui  MCCB  tersebut  pada  saat  gangguan. Diambil  arus  hubung  singkat  fasa-fasa,  karena  arus  hubung  singkat  ini  yang  merupakan arus  hubung  singkat  terbesar  yang  mungkin  terjadi  pada  panel  terdekat  dari  pelayanan panel LVMDP. Maka dari itu untuk gangguan dengan nilai arus terbesar adalah gangguan fasa-fasa, sehingga besarnya arus gangguan adalah sebagai berikut :
I f (2fasa) = 2 1 Z Z V f  …………………………….………….(5)
Dimana :
I f (2fasa) =  Arus gangguan 2 fasa, Ampere.
V f
=  Tegangan saat gangguan, Volt.
Z 1 =  Impedasi urutan positip, Ohm.
Z 2 =  Impedasi urutan negatip, Ohm.
Impedansi  urutan  positip  sama  dengan  negatip,  dapat  ditentukan  dari  saluran  dan  beban yang dilayani, dengan mengabaikan reaktansi saluran dan beban.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  dilaksanakan  di  Stadion  Bumi  Sriwijaya  Palembang,  pada  saat  dilakukan perencanaan peningkatan pencahayaan lapangan, tribun, dan landscape stadion Bumi Sriwijaya Palembang tahun 2017.
1.  Kebutuhan data pendukung.
a.  Data daya beban tiap feeder.
b.  Data impedansi urutan positip feeder dan beban.
c.  Faktor kerja sistem.
d.  Tegangan sistem.
e.  Data sheet MCCB.

## 2.  Menentukan Impedansi setiap feeder.
Impedansi  setiap  feeder  merupakan  total  impedansi  seri  saluran  dan  seri  dengan impedansi paralel total beban. Untuk Stadion Bumi Sriwijaya memiliki lima (5) feeder beban yang  masing-masing  bermuara  pada  sebuah  panel  SDP,  yaitu  panel  SDP-1  sampai  dengan SDP-4 melayani masing-masing 60 buah lampu floodlight 2.000 watt, 380 volt, dan panel SDP- 5  yang  melayani  beban  sistem  kelistrikan  stadion.  Maka  impedansi  setiap  feeder  dapat ditentukan sebagai berikut :
Incoming
Panel LVMDP Panel SDP Feeder cabang Saluran beban
Beban Gamb Gambar 5.  Diagram satu garis setiap feeder. Dari gambar 5 : Z f = Z fc + Z sb + Z b ………………………………………(6) Dimana :
Z f =  Impedansi setiap feeder, Ohm.
Z fc =  Impedansi feeder cabang, Ohm.
Z sb =  Impedasi saluran beban, Ohm.
Z b =  Impedasi beban, Ohm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN.
1.    Data-data.
Data-data  beban  dan  saluran  beban  yang  dilayani  oleh  panel  SDP-1  adalah  sebagai berikut :
-  Lampu Floodlight :  2000 watt, 60 unit. -  Tegangan :  380 Volt. -  Kabel feeder, panjang :  NYFGBY 4x95 mm, 330 m. -  Kabel beban, panjang :  NYY 3x4 cm, 50 m.
Data-data  beban  dan  saluran  beban  yang  dilayani  oleh  panel  SDP-2  adalah  sebagai berikut :
-  Lampu Floodlight :  2000 watt, 60 unit. -  Tegangan :  380 Volt. -  Kabel feeder, panjang :  NYFGBY 4x95 mm, 180 m. -  Kabel beban, panjang :  NYY 3x4 cm, 50 m.
Data-data  beban  dan  saluran  beban  yang  dilayani  oleh  panel  SDP-3  adalah  sebagai berikut :
-  Lampu Floodlight :  2000 watt, 60 unit. -  Tegangan :  380 Volt. -  Kabel feeder, panjang :  NYFGBY 4x95 mm, 150 m. -  Kabel beban, panjang :  NYY 3x4 cm, 50 m.
Data-data  beban  dan  saluran  beban  yang  dilayani  oleh  panel  SDP-4  adalah  sebagai berikut :
-  Lampu Floodlight :  2000 watt, 60 unit. -  Tegangan :  380 Volt. -  Kabel feeder, panjang :  NYFGBY 4x95 mm, 10 m. -  Kabel beban, panjang :  NYY 3x4 mm, 50 m.
Data-data  beban  dan  saluran  beban  yang  dilayani  oleh  panel  SDP-5  adalah  sebagai berikut :
-  Beban :  10 kW. -  Tegangan :  380 / 220 Volt. -  Kabel feeder, panjang :  NYFGBY 4x70 mm, 300 m.

## 2.  Hasil Perhitungan Arus tiap Feeder.
Berdasarkan  pada  formulasi  pada  persamaam  (3)  dan  (4),  maka  diperoleh  hasil perhitungan sebagai berikut :
Tabel 1.  Hasil perhitungan arus beban setiap Feeder.
No Beban Panel Daya Total (watt) Tegangan Kerja (volt) Arus (ampere) Arus total (ampere) 1 SDP-1 120.000 380
182
744 2 SDP-2 120.000 380 182 3 SDP-3 120.000 380 182 4 SDP-4 120.000 380 182 5 SDP-5 10.000 220 16
Tabel 2.  Hasil perhitungan arus hubung singkat setiap Feeder.
No Beban Panel Tegangan kerja (volt) Impedansi urutan-1+2 saluran (ohm) Arus hubung singkat (ampere) 1 SDP-1 380 0,191070 1.151,5 2 SDP-2 380 0,104220 2.110,9 3 SDP-3 380 0,086850 2.533,1 4 SDP-4 380 0,005790 37.996,5 5 SDP-5 220 0,348300 631,6

## 3.  Kapasitas MCCB.
Berdasarkan  pada  hasil  perhitungan  yang  diberikan  pada  tabel  1  dan  tabel  2,  maka dapat ditentukan besarnya kapasitas MCCB yang digunakan sebagai MCCB utama pada panel LVMDP, yaitu :
a.  Kapasitas Arus MCCB.
Dari tabel 1, arus beban total adalah 744 ampere.  Rugi-rugi daya yang diasumsikan adalah 10 % atau sebesar 74,4 ampere. Maka besarnya arus total yang akan mengalir pada MCCB adalah sebesar 818,4 ampere.
Maka kapasitas MCCB adalah ≥ 818,4 ampere.
b.  Kapasitas Arus hubung singkat MCCB.
Dari  tabel  2,  arus  hubung  singkat  terbesar  yaitu  pada  panel  SDP-4  yaitu  sebesar  37996,5 ampere, atau 37,9965 kA.
Maka kapasitas arus hubung singkat MCCB adalah ≥ 37,9965 kA.
Berdasarkan  dari  hasil  perhitungan,  kapasitas  arus  nominal  MCCB  pada  suatu  panel LVMDP  sangat  tergantung  pada  beban  yang  dilayaninya  dan  saluran  feeder  yang menghantarkan arus ke beban. Dari hasil perhitungan, kapasitas arus nominal MCCB adalah ≥ 818,4  ampere,  yang  berarti  berarti  nilai  818,4  ampere  adalah  kapasitas  arus  terendah  dari MCCB  yang  dapat  melayani  bebannya.  Tetapi  sebaiknya  dan  dianjurkan  untuk  menggunakan MCCB  dengan  kapasitas  arus ≥ 818,4  ampere,  sehingga  akan  terdapat  spare  arus  untuk mengatasi fluktuasi beban dan switching.
Untuk  kapasitas  arus  hubung  singkatnya  adalah  sebesar  37,9965 kA,  yang  juga merupakan kapasitas terendah untuk mengatasi terjadinya hubung singkat di sisi bebannya agar MCCB  tidak  mengalami  kerusakan.  Tetapi  sebaiknya  dan  dianjurkan  agar  digunakan  MCCB dengan kapasitas ≥ 37,9965 kA, agar bila terjadi hubung singkat di sisi bebannya, MCCB akan aman dari kerusakan.

## KESIMPULAN.
1.  Kapasitas  arus  nominal  MCCB  berdasarkan  perhitungan  adalah ≥ 818,4  ampere,  dan penggunaan sebenarnya adalah kapasitas arus 1.000 ampere, dengan demikian MCCB akan aman dalam melayani bebannya.
2.  Kapasitas  arus  hubung  singkat  berdasarkan  perhitungan  adalah  ≥  37,9965 kA,  dan penggunaan  sebenarnya  adalah  kapasitas  arus  hubung  singkat  50  kA,  dengan  demikian MCCB akan aman bila terjadi gangguan hubung singkat.
3.  Kapasitas  MCCB  utama  tersebut  merupakan  kapasitas  kemampuan  panel  LVMDP  untuk melayani bebannya dalam kondisi normal dan gangguan hubung singkat.

## DAFTAR PUSTAKA.
1.  Army  TM  5-811-1,  Air  Force  AFJMAN  32-1080,”Electrical  Power  Supply  and Distribution”, Dept of the Army, and the Air Force, USA, 1984.
2.  Extrana Cable, “Product Catalogue “ 2017.
3.  James  Northcote-Green,  ABB  Power  Technology,  “Control  and  Automation  of  Electrical Power Distribution System”, Vasteras, Sweden, 2007.
4.  PT. Inovasi Panel Usahatama, “Product Catalogue”, 2017.
5.  Schneider Electric, “Catalogue Numbers Simpact “ MCCB, 2016.
6.  Schneider Electric, “Daftar Harga“ 2017.
7.  Zuhal. “Dasar Tenaga Listrik.” Penerbit ITB, Bandung, 1991.