Listrik 3-Phase

 Artikel ini adalah semacam sub-artikel dari artikel sebelumnya “Pengawatan Meter PraBayar dan munculnya tulisan “PERIKSA””. Kami coba membantu sobat ILR dalam memahami fenomena munculnya arus netral pada kWh-meter, khususnya Meter PraBayar (MPB).

Ada beberapa pertanyaan mengenai sistem 3-phase yang diaplikasikan pada sistem kelistrikan PLN dan mengapa kabel listrik yang disambung ke instalasi listrik rumah terdiri kabel phase dan kabel netral? Mengapa kabel phase bertegangan dan kabel netral tidak bertegangan? Dan mengapa ada arus netral yang datang dari jaringan listrik PLN? Semuanya kami coba rangkum dalam tulisan ini.

Tetapi terus terang, tulisan ini dibuat sebagai “nice to know” saja. Isinya tidak rumit-rumit dengan rumus atau teori yang mendalam. Walaupun begitu, kami berusaha sebaik mungkin membuatnya lebih mudah dimengerti oleh pembaca yang merasa awam soal listrik. Mudah-mudahan cukup bermanfaat dan mencerahkan.

Baiklah….silahkan klik di “selanjutnya”

Sistem 3-Phase dan 1-Phase

Hampir seluruh perusahaan penyedia tenaga listrik menggunakan sistem listrik 3-phase ini. Sistem ini diperkenalkan dan dipatenkan oleh Nikola Tesla pada tahun 1887 dan 1888. Sistem ini secara umum lebih ekonomis dalam penghantaran daya listrik, dibanding dengan sistem 2-phase atau 1-phase, dengan ukuran penghantar yang sama. Karena sistem 3-phase dapat menghantarkan daya listrik yang lebih besar. Dan juga peralatan listrik yang besar, seperti motor-motor listrik, lebih powerful dengan sistem ini.

PLN mengaplikasikan sistem 3-phase dalam keseluruhan sistem kelistrikannya, mulai dari pembangkitan, transmisi daya hingga sistem distribusi. Oh iya, agar lebih jelas, sistem kelistrikan PLN secara umum dibagi dalam 3 bagian besar :

• Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik
  Terdiri dari pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar di berbagai tempat, dengan jenis-jenisnya antara lain yang cukup banyak adalah PLTA (menggunakan sumber tenaga air), PLTU (menggunakan sumber batubara), PLTG (menggunakan sumber dari gas alam) dan PLTGU (menggunakan kombinasi antara gas alam dan uap). Pembangkit-pembangkit tersebut mengubah sumber-sumber alam tadi menjadi energi listrik.  

• Sistem Transmisi Daya
  Energi listrik yang dihasilkan dari berbagai pembangkit tadi harus langsung disalurkan. Karena energi listrik sebesar itu tidak bisa disimpan dalam baterai. Karena akan butuh baterai kapasitas besar untuk menyimpan energi sebesar itu dan menjadi sangat tidak ekonomis. Sebagai gambaran, accu 12Vdc dengan kapasitas 50Ah akan menyimpan energi listrik maksimal kira-kira 600 Watt untuk pemakaian penuh selama 1 jam. Sedangkan total pemakaian daya listrik untuk jawa-bali bisa melebihi 15,000 MW (15,000,000,000 Watt). Jadi….Berapa besar baterai untuk penyimpanannya?
  Untuk itulah suplai energi listrik bersifat harus sesuai dengan permintaan saat itu juga, tidak ada penyimpanan. Karena itu sistem transmisi daya listrik dibangun untuk menghubungkan pembangkit-pembangkit listrik yang tersebar tadi dan menyalurkan listriknya langsung saat itu juga ke pelanggan-pelanggan listrik. Saluran penghantarannya dikenal dengan nama SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi), SUTET (Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi) dll. Pastinya nggak asing dech dengan bentuknya yang kaya menara itu ya..
  Di Jawa-Bali, sistem transmisi daya listrik ini diatur oleh P3B (Penyaluran dan Pusat Pengaturan Beban) Jawa-Bali yang berlokasi di daerah Gandul, Cinere, Bogor.

• Sistem Distribusi Daya Listrik
  Dari sistem transmisi daya tadi, listrik akan sampai ke pelanggan-pelanggannya (terutama perumahan) dengan terlebih dahulu melalui Gardu Induk dan kemudian Gardu Distribusi. Gardu Induk mengambil daya listrik dari sistem transmisi dan menyalurkan ke Gardu-gardu distribusi yang tersebar ke berbagai daerah perumahan. Dan di dalam gardu distribusi, terdapat trafo distribusi yang menyalurkan listrik langsung ke rumah-rumah dengan melewati JTR (Jaringan Tegangan Rendah), yang biasanya ditopang oleh tiang listrik.

Selengkapnya mengenai sistem tenaga listrik PLN ini akan dijelaskan pada artikel lain yang akan masuk daftar tunggu untuk rilis (“Sistem Tenaga Listrik PLN”).

Listrik 3-phase adalah listrik AC (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120 degree. Ada 2 macam hubungan dalam koneksi 3 penghantar tadi : hubungan bintang (“Y” atau star) dan hubungan delta. Sesuai bentuknya, yang satu seperti huruf “Y” dan satu lagi seperti simbol “delta”. Tetapi untuk bahasan ini kita akan lebih banyak membicarakan mengenai hubungan bintang saja.

Sistem 3-Phase Hubungan Bintang dengan tegangan 380/220V

Gambar disamping adalah contoh sistem 3-phase yang dihubung bintang. Titik pertemuan dari masing-masing phase disebut dengan titik netral. Titik netral ini merupakan common dan tidak bertegangan.

Ada 2 macam tegangan listrik yang dikenal dalam sistem 3-phase ini : Tegangan antar phase (Vpp : voltage phase to phase atau ada juga yang menggunakan istilah Voltage line to line) dan tegangan phase ke netral (Vpn : Voltage phase to netral atau Voltage line to netral). Sistem tegangan yang dipakai pada gambar dibawah adalah yang digunakan PLN pada trafo distribusi JTR (380V/220V), dengan titik netral ditanahkan.

 Pada istilah umum di Indonesia, sistem 3-phase ini lebih familiar dengan nama sistem R-S-T. karena memang umumnya menggunakan simbol “R”, “S” , “T” untuk tiap penghantar phasenya serta simbol “N” untuk penghantar netral.

Kita langsung saja pada sistem yang dipakai PLN. Seperti pada gambar tersebut, di dalam sistem JTR yang langsung ke perumahan, PLN menggunakan tegangan antar phase 380V dan tegangan phase ke netral sebesar 220V. Rumusnya seperti ini :  

Vpn = Vpp/√3  –>  220V = 380/√3

Instalasi listrik rumah akan disambungkan dengan salah satu kabel phase dan netral, maka pelanggan menerima tegangan listrik 220V. Perhatikan pada gambar dibawah ini :

Pengawatan MPB dengan Titik Ground pada MCB Box

Kabel Netral dan kabel grounding harus disambung di titik sebelum MPB dan harus terpisah total setelah MPB. Sedangkan posisi grounding rod-nya sendiri (yang tertanam di tanah) bisa berada lebih dekat ke MPB atau MCB Box.

Sisi sebelah kiri (P-N, dengan N ditanahkan) adalah bagian dari Trafo Distribusi PLN yang netral-nya ditanahkan. Sedangkan yang paling kanan adalah stop kontak.

Pengawatan MPB dengan Titik Ground di kWh-Meter

Seperti penjelasan sebelumnya, saat terjadi ketidakseimbangan beban pada trafo distribusi, akan ada arus netral yang mengalir kearah MPB. Walaupun saat itu tidak ada pemakaian energi listrik di rumah (MCB “OFF”). Dengan pengawatan yang seperti ini, maka arus netral penyelinap tadi bisa dialirkan ke grounding tanpa melewati MPB (lihat gambar dibawah ini) :

Arus Netral ke kWh-Meter Saat Terjadi Beban 3 Phase Tidak Seimbang

Arus Netral ke kWh-Meter Saat Terjadi Beban 3 Phase Tidak Seimbang

Munculnya Tanda “PERIKSA”

Bila ada sambungan antara kabel grounding dan netral pada titik setelah MPB, seperti pada pengawatan seperti di bawah ini, maka arus netral penyelinap tadi bisa mengalir melewati MPB. Walaupun konsumen sama sekali tidak menggunakan energi listrik dan juga posisi MCB “OFF”. Arus netral penyelinap seperti ini akan mengakibatkan sensor arus netral MPB mengukur seolah-olah ada pemakaian dan bisa merugikan konsumen. Karena itu di MPB akan muncul tulisan “PERIKSA” dan gambar “TANGAN”.

Kabel netral dan ground disambung kembali pada MCB Box, akibatnya ada sebagian arus netral yang mengalir melewati MPB.

Arus Netral Dari Beban 3 Phase Tidak Seimbang Melewati MPB Karena Ground-Netral Tersambung di MCB Box

Sedangkan pada gambar berikut ini, kabel ground dan netral disambung pada titik setelah MPB. Akibatnya arus netral yang tidak diinginkan tadi bisa melewati MPB.

Arus Netral Dari Beban 3 Phase Tidak Seimbang Melewati MPB Karena Ground-Netral Tersambung di MCB Box

Untuk kasus lain lagi, ground dan netral dihubungkan di MPB tapi pada titik keluar terminal netral. Sehingga arus netral penyelinap tersebut masih melewati sensor MPB.

Arus Netral Dari Beban 3 Phase Tidak Seimbang Melewati MPB Karena Ground-Netral Tersambung di Titik Keluar Netral MPB

Mengatasi Tanda “PERIKSA”

• Bila tulisan “PERIKSA” tadi masih berkedip-kedip, maka masih ada ground yang terhubung ke netral (masih belum murni terpisah). Bisa diperiksa pada MPB atau MCB Box.
• Jika pengawatan MPB sudah sesuai dengan petunjuk pada gambar diatas, tetapi masih muncul tulisan “PERIKSA”, maka kemungkinan ada terjadi hubungan ground dan netral pada alat listrik atau beban listrik, misal : komputer, AC atau TV. Salah satu caranya : coba lakukan pemutusan satu persatu alat listrik atau beban listrik tadi, apakah tulisan “PERIKSA” tadi tidak berkedip-kedip atau hilang (sudah clear). Jika ada ditemukan hal seperti itu, kemungkinan alat listrik tadi mengalami masalah dan harus diperiksa.
• Jika tidak ada peralatan listrik yang bermasalah, kemungkinan berikutnya adalah pada sistem instalasi listriknya. Hal yang paling mudah dilakukan adalah memeriksa sambungan pada stop kontak. Bila merasa kesulitan atau khawatir kesetrum, lebih baik memanggil instalatir listrik yang kompeten.
• Jika tulisan “PERIKSA” tadi sudah tidak berkedip lagi, artinya ground dan netral sudah “bersih”. Kita bisa menghubungi PLN untuk meminta clear tamper token agar bisa mereset tulisan tadi.

Pertanyaan Lainnya

Banyak juga yang meminta gambar detail koneksi kabel pada MCB Box. Karena memang instalasi listrik setelah MPB adalah tanggung jawab pelanggan (tentunya pemasangan dilakukan oleh instalatir listrik yang kompeten dan bersertifikasi). Sedangkan pemasangan MPB atau kWh-meter adalah tanggung jawab PLN. Pelanggan tinggal terima beres saja.

Gambarnya adalah seperti ini (dengan skema titik grounding ada di MCB Box ini, bukan di MPB) :

Pengawatan Kabel Phase-Netral-Ground di MCB Box dengan 2 MCB

Jadi terminal Netral dan Grounding (PE) tidak digabung lagi di MCB Box ini.

Bagi yang ingin tahu macam-macam sistem pentanahan pada instalasi listrik dan sistem mana yang diaplikasikan pada perumahan, bisa lihat nanti pada artikel lain yang juga akan rilis berikutnya (“Sistem Pentanahan pada Instalasi Listrik Rumah”).

Baiklah sobat ILR…semoga bermanfaat bagi anda semua.

Silahkan jika ada koreksi agar lebih sempurna lagi isi artikel ini.

sumber http://www.instalasilistrikrumah.com