DASAR - DASAR INSTALASI LISTRIK

Merangkai Instalasi Listrik Penerangansederhana by gstayani

SISTEM PEMBUMIAN ( PENTANAHAN )

Sistem pentanahan (pembumian) atau biasa disebut sebagai grounding  system adalah sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik utamanya petir. Sistem pentanahan digambarkan sebagai hubungan antara suatu peralatan atau sirkit  listrik dengan  bumi.

Salah satu usaha untuk memperkecil tegangan permukaan tanah maka diperlukan suatu pentanahan yaitu dengan cara menambahkan elektroda pentanahan yang ditanam ke dalam tanah. Oleh karena lokasi peralatan listrik (gardu induk) biasanya tersebar dan berada pada daerah yang kemungkinannya mempunyai struktur tanah berlapis-lapis maka diperlukan perencanaan pentanahan yang sesuai, dengan tujuan untuk mendapatkan tahanan pentanahan yang kecil sehingga tegangan permukaan yang timbul tidak membahayakan baik dalam kondisi normal maupun saat terjadi gangguan ke tanah. Dalam paper ini analisa dilakukan dengan menggunakan elektroda batang (Rod) dengan berbagai jenis pemasangannya

Pentanahan peralatan adalah penghubungan bagian bagian peralatan listrik yang pada keadaan normal tidak dialiri arus. Tujuannya adalah untuk membatasi tegangan antara bagian bagian peralatan yang tidak dialiri arus dan antara bagian bagian ini dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman untuk semua kondisi operasi baik kondisi normal maupun saat terjadi gangguan. Sistem pentanahan ini berguna untuk memperoleh potensial yang merata dalam suatu bagian struktur dan peralatan serta untuk memperoleh impedansi yang rendah sebagai jalan balik arus hubung singkat ke tanah. Bila arus hubung singkat ke tanah dipaksakan mengalir melalui tanah dengan tahanan yang tinggi akan menimbulkan perbedaan tegangan yang besar dan berbahaya.

Dalam analisis ini digunakan beberapa parameter yaitu kedalaman penanaman elektroda pentanahan, panjang elektroda batang, jumlah elektroda batang (rod), ketebalan lapisan tanah bagian pertama dan tahanan jenis tanah tiap lapisan dengan menggunakan beberapa asumsi yaitu:

•  Lapisan-lapisan tanah sejajar terhadap permukaan tanah
•  Tahanan jenis tanah adalah konstan untuk setiap lapisan
•  Analisa hanya dilakukan untuk elektroda rod
•  Panjang rod (L) untuk semua kemungkinan pemasangan adalah sama (3.5 meter)

Pada saat terjadi gangguan, arus gangguan yang dialirkan ke tanah akan menimbulkan perbedaan tegangan pada permukaan tanah yang disebabkan karena adanya tahanan tanah. Jika pada waktu gangguan itu terjadi seseorang berjalan di atas switch yard sambil memegang atau menyentuh suatu peralatan yang diketanahkan yang terkena gangguan, maka akan ada arus mengalir melalui tubuh orang tersebut. Arus listrik tersebut mengalir dari tangan ke kedua kaki dan terus ke tanah, bila orang tersebut menyentuh suatu peralatan atau dari kaki yang satu ke kaki yang lain, bila ia berjalan di switch yard tanpa menyentuh peralatan. Arus ini yang membahayakan orang dan biasanya disebut arus kejut. Berat ringannya bahaya yang dialami seseorang tergantung pada besarnya arus listrik yang melalui tubuh, lamanya arus tersebut mengalir dan frekuensinya. 

1. Arus Melalui Tubuh Manusia

Kemampuan tubuh manusia terhadap besarnya arus yang mengalir di dalamnya terbatas dan lamanya arus yang masih dapat ditahan sampai yang belum membahayakan sukar ditetapkan. Berdasarkan hal ini maka batas - batas arus berdasarkan pengaruhnya terhadap tubuh manusia dijelaskan berikut ini . 

Bila seseorang memegang penghantar yang diberi tegangan mulai dari harga nol dan dinaikkan sedikit demi sedikit, arus listrik yang melalui tubuh orang tersebut akan memberikan pengaruh. Mula mula akan merangsang syaraf sehingga akan terasa suatu getaran yang tidak berbahaya bila dengan arus bolak balik dan akan terasa sedikit panas pada telapak tangan bila dengan arus searah (arus persepsi) Bila tegangan yang menyebabkan terjadinya tingkat arus persepsi dinaikkan lagi maka orang akan merasa sakit dan kalau terus dinaikkan maka otot-otot akan kaku sehingga orang tersebut tidak berdaya lagi untuk melepaskan konduktor tersebut. 

Apabila arus yang melewati tubuh manusia lebih besar dari arus yang mempengaruhi otot dapat mengakibatkan orang menjadi pingsan bahkan sampai mati, hal ini disebabkan arus listrik tersebut mempengaruhi jantung sehingga jantung berhenti bekerja dan peredaran darah tidak jalan.

Penelitian yang telah dilakukan oleh Dalziel disebutkan bahwa 99.5 % dari semua orang yang beratnya kurang dari 50 kg masih dapat menahan arus pada frekuensi 50 Hz atau 60 Hz yang mengalir melalui tubuhnya dan waktu yang ditentukan oleh persamaan sebagai berikut : 

(1)

(2)

Jika K= 

(3)

Keterangan :

I_k : besarnya arus yang mengalir melalui tubuh (Ampere)
t : lamanya arus mengalir dalam tubuh atau lama ganguan tanah (detik)
K : konstanta empiris, sehubungan dengan adanya daya kejut yang dapat ditahan oleh X % dari sekelompok manusia.
Untuk X=99.5 %, 50 kg diperoleh K= 0.0135, maka k = 0.116
Untuk X=99.5 %, 70 kg diperoleh K=0.01246 maka k = 0.157

Dengan menggunakan persamaan (3) akan diperoleh besarnya arus yang masih dapat ditahan seseorang sebagai berikut : 

(4)

(5)

2. Tahanan Tubuh Manusia

Tahanan tubuh manusia berkisar di antara 500 Ohm sampai 100.000 Ohm tergantung dari tegangan, keadaan kulit pada tempat yang mengadakan hubungan (kontak) dan jalannya arus dalam tubuh. Kulit yang terdiri dari lapisan tanduk mempunyai tahanan yang tinggi, tetapi terhadap tegangan yang tinggi kulit yang menyentuh konduktor langsung terbakar, sehingga tahanan dari kulit ini tidak berarti apa-apa. Tahanan tubuh manusia ini yang dapat membatasi arus. Berdasarkan hasil penyelidikan oleh para ahli maka sebagai pendekatan diambil harga tahanan tubuh manusia sebesar 1000 Ohm.

3. Karakteristik Tanah

Karakteristik tanah merupakan salah satu faktor yang mutlak diketahui karena mempunyai kaitan erat dengan perencanaan dan sistem pentanahan yang akan digunakan. Sesuai dengan tujuan pentanahan bahwa arus gangguan harus secepatnya terdistribusi secara merata ke dalam tanah, maka penyelidikan tentang karakteristik tanah sehubungan dengan pengukuran tahanan dan tahanan jenis tanah merupakan faktor penting yang sangat mempengaruhi besarnya tahanan pentanahan. Pada kenyataannya tahanan jenis tanah harganya bermacam-macam, tergantung pada komposisi tanahnya dan faktor faktor lain.

Untuk memperoleh harga tahanan jenis tanah yang akurat diperlukan pengukuran secara langsung pada lokasi pembangunan gardu induk karena struktur tanah yang sesungguhnya tidak sesederhana yang diperkirakan. Pada suatu lokasi tertentu sering dijumpai beberapa jenis tanah yang mempunyai tahanan jenis yang berbeda-beda (non uniform). Pada pemasangan sistem pentanahan dalam suatu lokasi gardu induk, tidak jarang peralatan pentanahan tersebut ditanam pada dua atau lebih lapisan tanah yang berbeda yang berarti bahwa tahanan jenis tanah di tempat itu tidak sama. Apabila lapisan tanah pertama dari sistem pentanahan mempunyai tahanan jenis sebesar r 1 sedangka lapisan bawahnya dengan tahanan jenisnya adalah r 2, maka diperoleh faktor refleksi K seperti pada persamaan :

(6)

Dari persamaan (6) di atas memungkinkan faktor refleksi K berharga positif atau negatif. 

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi tahanan jenis tanah antara lain: Pengaruh temperatur, pengaruh gradien tegangan, pengaruh besarnya arus, pengaruh kandungan air dan pengaruh kandungan bahan kimia. Pada sistem pengetanahan yang tidak mungkin atau tidak perlu untuk ditanam lebih dalam sehingga mencapai air tanah yang konstan, variasi tahanan jenis tanah sangat besar. Kadangkala pada penanaman elektroda memungkinkan kelembaban dan temperatur bervariasi, untuk hal seperti ini harga tahanan jenis tanah harus diambil dari keadaan yang paling buruk, yaitu tanah kering dan dingin. Berdasarkan harga inilah dibuat suatu perencanaan pengetanahan. 

Nilai tahanan jenis tanah (r ) sangat tergantung pada tahanan tanah ( R ) dan jarak antara elektroda-elektroda yang digunakan pada waktu pengukuran. Pengukuran perlu dilakukan pada beberapa tempat yang berbeda guna memperoleh niai rata-ratanya. Tahanan jenis rata-rata dari dua lapis tanah menurut IEEE standar 81 dimodelkan sebagai berikut : 

(7)

dimana :

Rho_av : tahanan jenis rata-rata dua lapis tanah (Ohm-m)
r₁ : tahanan jenis tanah lapisan pertama (Ohm-m)
a : jarak antara elektroda (meter)
h : ketebalan lapisan tanah bagian pertama (meter)
K : koefesien refleksi
d : diameter elektroda (meter)
n : jumlah pengamatan (sampel) tiap lapisan tanah yang diamati

Perbedaan tahanan jenis tanah akibat iklim biasanya terbatas sampai kedalaman beberapa meter dari permukaan tanah, selanjutnya pada bagian yang lebih dalam secara praktis akan konstan.
 

4. Konduktor Pentanahan

Konduktor yang digunakan untuk pentanahan harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain:

• Memiliki daya hantar jenis (conductivity) yang cukup besar sehingga tidak akan memperbesar beda potensial lokal yang berbahaya.
• Memiliki kekerasan (kekuatan) secara mekanis pada tingkat yang tinggi terutama bila digunakan pada daerah yang tidak terlindung terhadap kerusakan fisik.
• Tahan terhadap peleburan dari keburukan sambungan listrik, walaupun konduktor tersebut akan terkena magnitude arus gangguan dalam waktu yang lama.
• Tahan terhadap korosi.

Dari persamaan kapasitas arus untuk elektroda tembaga yang dianjurkan oleh IEEE Guide standar, Onderdonk menemukan suatu persamaan : 

(8)

dimana :

A : penampang konduktor (circular mills)
I : arus gangguan (Ampere)
t : lama gangguan (detik)
T_m : suhu maksimum konduktor yang diizinkan ( ⁰ C )
T_a : suhu sekeliling tahunan maksimum ( ⁰ C )

Persamaan di atas dapat digunakan untuk menentukan ukuran penampang minimum dari konduktor tembaga yang dipakai sebagai kisi-kisi pentanahan. 

5. Penentuan panjang elektroda pentanahan

Kebutuhan akan konduktor pentanahan pada umumnya baru diperkirakan setelah diketahui tata letak peralatan yang akan diketanahkan serta sistem pentanahan yang akan digunakan. Sebagai dasar pertimbangan dalam penentuan panjang konduktor pentanahan umumnya digunakan tegangan sentuh, bukan tegangan langkah dan tegangan pindah. Hal ini disebabkan karena tegangan langkah yang timbul di dalam instalasi yang terpasang pada switch yard umumnya lebih kecil daripada tegangan sentuh tersebut.

Pentanahan peralatan gardu induk mula mula dilakukan dengan menanamkan batang konduktor tegak lurus permukaan tanah (rod). Penelitian selanjutnya dengan sistem penanaman elektroda secara horisontal dengan bentuk kisi-kisi (grid) dan gabungan sistem grid dengan rod. 

6. Penentuan Jumlah Batang Pengetanahan

Pada saat arus gangguan mengalir antara batang pengetanahan dengan tanah, tanah akan menjadi panas akibat i^2r . Suhu tanah harus tetap di bawah 100 ⁰ C untuk menjaga jangan sampai terjadi penguapan air kandungan dalam tanah dan kenaikan tahanan jenis tanah.

Kerapatan arus yang diizinkan pada permukaan batang pentanahan dapat dihitung dengan persamaan [13] : 

(9)

dimana :

i : kerapatan arus yang diizinkan (Ampere/cm)
d : diameter batang pengetanahan (mm)
d : panas spesifik rata-rata tanah ( ± 1.75 x 10⁶ watt-detik tiap m² tiap ⁰C )
q : kenaikan suhu tanah yang diizinkan ( ⁰ C )
r : tahanan jenis tanah (Ohm-m)
t : lama waktu gangguan (detik)

Seluruh panjang batang pentanahan yang diperlukan dihitung dari pembagian arus gangguan ke tanah dengan kerapatan arus yang diizinkan, sedang jumlah minimum batang pentanahan yang diperlukan diperoleh dari pembagian panjang total dengan panjang satu batang, atau dalam bentuk lain dituliskan sebagai berikut : 

(10)

dimana :

N_min : jumlah minimum batang pentanahan yang diperlukan
I_g : arus gangguan ke tanah (Ampere)
i : kerapatan arus yang diizinkan (Ampere/cm)

Cara Menghitung Jumlah Titik Lampu Pada Suatu Ruang

Setiap ruang pada bangunan rumah, kantor, apartement, gudang, pabrik, dan lainnya, membutuhkan penerangan. Baik penerangan / pencahayaan alami (pada siang hari) dan penerangan / pencahayaan buatan(pada malam hari). Disini kita akan membahas tentang penerangan / pencahayaan buatan.

Apa yang dimaksud dengan penerangan / pencahayaan buatan?

Penerangan / pencahayaan buatan adalah suatu penerangan yang dibuat / disain oleh manusia. Seperti lilin, lampu, obor, senter dan lain sebagainya. Untuk mendapatkan hasil penerangan / pencahayaan yang baik dan merata, kita harus dipertimbangkan iluminasi (kuat penerangan), sudut penyinaran lampu, jenis dan jarak penempatan lampu yang diperlukan sesuai dengan kegiatan yang ada dalam suatu ruangan atau fungsi ruang tersebut.

Pada dasarnya dalam perhitungan jumlah titik lampu pada suatu ruang dipengaruhi oleh benyak faktor, antara lain : dimensi ruang, kegunaan / fungsi ruang, warna dinding, type armature yang akan digunakan, dan masih banyak lagi.

Contoh :

Pencahayaan pada gudang di rumah kita, akan berbeda dengan pencahayaan pada ruang tamu atau kamar tidur. Ini dikarenakan fungsi dari ruang tersebut dan berdasarkan tingkat kegiatan yang akan dilakukan pada ruang tersebut.

Sekarang Pertanyaannya, bagaimana kita dapat menghitung jumlah lampu?

Menurut SNI, daya pencahayaan maksimum untuk ruang kantor/ industri adalah 15 watt/ m2. Untuk rumah tak melebihi 10 watt/m2.( tambahan Ir. Hartono Poerbo, M.Arch : untuk toko 20-40 watt/m2, hotel 10-30 watt/m2, sekolah 15-30 watt/m2, rumah sakit 10-30 watt/m2 ). Coba terapkan perhitungan ini pada setiap ruang di rumah, kemudian jumlahkan dan dirata-rata. Misalnya, rumah anda berukuran 36 m2, maka jumlah daya untuk lampu harus di bawah 360 watt. Jika jumlahnya berlebih, sebaiknya kurangi titik lampu atau gunakan jenis lampu hemat energi.

Jumlah lampu pada suatu ruang ditentukan / dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Dimana :

N    = jumlah titik lampu

E    = Kuat Penerangan /target kuat penerangan yang akan dicapai (Lux)

L    = Panjang Ruang(Meter)

W    = Lebar Ruang (Meter)

Ø    = Total Lumen Lampu / Lamp Luminous Flux

LLF = Light loss factor / Faktor Cahaya Rugi (0,7-0,8)

CU   = coeffesien of utilization / Faktor Pemanfaatan (50-65 %)

n    = Jumlah Lampu dalam 1 titik Lampu

  

KUAT PENERANGAN (E)

Perkantoran                                =  200 - 500 Lux

Apartemen/Rumah                            =  100 - 250 Lux

Hotel                                      =  200 - 400 Lux

Rumah sakit/Sekolah                        =  200 - 800 Lux

Basement/Toilet/Coridor/Hall/Gudang/Lobby  =  100 - 200 Lux

Restaurant/Store/Toko                      =  200 - 500 Lux

Ø = W x L/w

Dimana :

W    = daya lampu,

L/w  = Luminous Efficacy Lamp/Lumen per watt( dapat dilihat pada box lampu yang kita beli ).

Contoh,

Untuk lampu PL 18W dengan type ESSENTIAL 18W CDL E27 220-240V mempunyai Luminous Efficacy Lamp sebesar 61 Lm/W, jadi :

Ø = W x L/w

Ø = 18 x 61 = 1098 lumen.

Sekarang coba kita hitung sebuah ruang tamu dengan panjang 7 meter dan lebar 4 meter, akan dipasang dengan lampu PL 18 watt. Berapa jumlah lampu yang akan dipasang pada ruanga tersebut.

Diketahui :

E    = 150 (antara 100 – 300 Lux),

L    = 7 meter,

W    = 4 meter,

N    = 1 bh,

LLF = 0,8 (Antara 0,7-0,8),

CU   = 65% (antara 50-65 %),

Ø    = 1098 lumen

Ditanya N :

Jumlah Titik Lampu yang akan dipasang pada ruang 7 x 4 meter dengan menggunakan jenis lampu PL 18 w (ESSENTIAL 18W CDL E27 220-240V)

Penyelesaiannya :

FUSE CUT OUT

Fuse cut out (sekring) adalah suatu alat pengaman yang melindungi jaringan terhadap arus beban lebih (over load current) yang mengalir melebihi dari batas maksimum, yang disebabkan karena hubung singkat (short circuit) atau beban lebih (over load). Konstruksi dari fuse cut out ini jauh lebih  sederhana bila dibandingkan dengan pemutus beban (circuit breaker) yang terdapat di Gardu Induk (sub-station). Akan tetapi fuse cut out ini mempunyai kemampuan yang sama dengan pemutus beban tadi. Fuse cut out ini hanya dapat memutuskan satu saluran kawat jaringan di dalam satu alat. Apabila diperlukan pemutus saluran tiga fasa maka dibutuhkan fuse cut out sebanyak tiga buah.

Penggunaan fuse cut out ini merupakan bagian yang terlemah di dalam jaringan  distribusi. Sebab  fuse cut out boleh dikatakan hanya berupa sehelai kawat yang memiliki penampang disesuaikan dengan besarnya arus maksimum yang diperkenankan mengalir di dalam kawat tersebut. Pemilihan kawat yang digunakan pada fuse cut out ini didasarkan pada faktor lumer yang rendah dan harus memiliki daya hantar (conductivity) yang tinggi. Faktor lumer ini ditentukan oleh temperatur bahan tersebut. Biasanya bahan-bahan yang digunakan untuk fuse cut out ini adalah kawat perak, kawat tembaga, kawat seng, kawat timbel atau kawat paduan dari bahan- bahan tersebut. Mengingat kawat perak memiliki konduktivitas 60,6 mho/cm lebih tinggi dari kawat tembaga, dan memiliki temperatur 960° C, maka pada jaringan  distribusi  banyak  digunakan. Kawat perak ini dipasangkan di dalam tabung porselin yang diisi dengan pasir putih sebagai pemadam busur api, dan menghubungkan kawat tersebut pada kawat fasa, sehingga arus mengalir melaluinya.

Jenis fuse cut out ini untuk  jaringan  distribusi  digunakan dengan saklar pemisah. Pada ujung atas dihubungkan dengan kontak-kontak yang berupa pisau yang dapat dilepaskan. Sedangkan pada ujung bawah dihubungkan dengan sebuah engsel. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini.

 Kalau arus beban lebih melampaui batas yang diperkenankan, maka kawat perak di dalam tabung porselin  akan putus dan arus yang membahayakan dapat dihentikan. Pada waktu kawat putus terjadi busur api, yang segera dipadamkan oleh pasir yang berada di dalam tabung porselin. Karena udara yang berada di dalam porselin itu kecil maka kemungkinan timbulnya ledakan akan berkurang karena diredam oleh pasir putih. Panas yang ditimbulkan sebagian besar akan diserap oleh pasir putih tersebut. Apabila kawat perak menjadi lumer karena tenaga arus yang melebihi maksimum, maka waktu itu kawat akan hancur. Karena adanya gaya hentakan, maka tabung porselin akan terlempar keluar dari kontaknya. Dengan terlepasnya tabung porselin ini yang berfungsi sebagai saklar pemisah, maka terhidarlah peralatan jaringan distribusi dari gangguan arus beban lebih atau arus hubung singkat.

Umur dari fuse cut out ini tergantung pada arus yang melaluinya. Bila arus yang melalui fuse cut out tersebut melebihi batas maksimum, maka umur fuse cut out lebih pendek. Oleh karena itu pemasangan fuse cut out pada jaringan distribusi hendaknya yang memiliki kemampuan lebih besar dari kualitas tegangan jaringan, kurang lebih tiga sampai lima kali arus nominal yang diperkenankan. Fuse cut out ini biasanya ditempatkan sebagai pengaman tansformator distribusi, dan pengaman  pada cabang- cabang saluran feeder yang menuju ke jaringan distribusi sekunder.

Bisa dilihat pada gambar diatas FCO dipasang pada gardu distribusi, posisi FCO berada setelah arrester dan sebelum transformator apabila di tinjau dari atas ke bawah.

GANGGUAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

Macam - macam Gangguan

I. Gangguan Beban Lebih

Beban lebih mungkin tidak tepat disebut sebagai gangguan. Namun karena beban lebih adalah suatu keadaan abnormal yang apabila dibiarkan terus berlangsung dapat membahayakan peralatan, jadi harus diamankan, maka beban lebih harus ikut ditinjau.

Beban lebih dapat terjadi pada trafo atau pada saluran karena beban yang dipasoknya terus meningkat, atau karena adanya maneuver atau perubahan aliran beban di jaringan setelah adanya gangguan. Beban lebih dapat mengakibatkan pemanasan yang berlebihan yang selanjutnya panas yang berlebihan itu dapat mempercepat proses penuaan atau memperpendek umur peralatan listrik.

II. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)

Gangguan hubung singkat dapat terjadi antara fasa (3 fasa atau 2 fasa) atau antara 1 fasa ke tanah, dan dapat bersifat temporair (non persistant) atau permanent (persistant). Gangguan yang permanent misalnya hubung singkat yang terjadi pada kabel, belitan trafo atau belitan generator karena tembusnya (break downnya) isolasi padat. Gangguan temporair misalnya akibat flashover karena sambaran petir, pohon, atau tertiup angin. 

Gangguan hubung singkat dapat merusak peralatan secara termis dan mekanis. Kerusakan termis tergantung besar dan lama arus gangguan, sedangkan kerusakan mekanis terjadi akibat gaya tarik-menarik atau tolak-menolak.

Keterangan pada gambar di atas :

1. Hubung singkat 1 fasa ke tanah
2. Hubung singkat 2 fasa (antar fasa)
3. Hubung singkat 2 fasa ke tanah
4. Hubung singkat 3 fasa
5. Hubung singkat 3 fasa ke tanah

III. Gangguan Tegangan Lebih

Tegangan lebih dapat dibedakan sebagai berikut :

• Tegangan lebih dengan power frequency
• Tegangan lebih transient

Tegangan lebih transient dapat dibedakan :

• Surja Petir (Lightning surge)
• Surja Hubung (Switching surge)

Timbulnya tegangan lebih dengan power frequency, dapat terjadi karena :

• Kehilangan beban atau penurunan beban di jaringan akibat switching,  karena gangguan atau karena maneuver.
• Gangguan pada AVR (Automatic Voltage Regulator) pada generator atau pada on load tap changer dari trafo.
• Over speed pada generator karena kehilangan beban.

IV. Gangguan Kurangnya Daya

Kekurangan daya dapat terjadi karena tripnya unit pembangkit (akibat gangguan di prime movernya atau di generator) atau gangguan hubung singkat di jaringan yang menyebabkan kerjanya relay dan circuit breakernya yang berakibat terlepasnya suatu pusat pembangkit dari sistem. Jika kemampuan atau tingkat pembebanan pusat atau unit pembangkit yang hilang atau terlepas tersebut melampaui spinning reverse system, maka pusat-pusat pembangkit yang masih ada akan mengalami pembebanan yang berkelebihan sehingga frequency akan merosot terus, yang bila tidak diamankan akan mengakibatkan tripnya unit pembangkit lain (cascading) yang selanjutnya dapat berakibat runtuhnya (collapse) sistem (pemadaman total).

V. Gangguan Ketidakstabilan (Instability)

Gangguan hubung singkat atau kehilangan pembangkit dapat menimbulkan ayunan daya (power swing) atau yang lebih hebat dapat menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron (out of synchronism). Power swing dapat menyebabkan relay pengaman salah kerja yang selanjutnya menyebabkan gangguan yang lebih luas. Lepas sinkron dapat mengakibatkan berkurangnya pembangkit karena tripnya unit pembangkit tersebut atau terpisahnya sistem, yang selanjutnya dapat menyebabkan gangguan yang lebih luas bahkan runtuh (collapse).

Upaya Mengatasi Gangguan

Dalam sistem tenaga listrik, upaya untuk mengatasi gangguan dapat dilakukan dengan cara :

I. Mengurangi Terjadinya Gangguan

Gangguan tidak dapat dicegah sama sekali, tapi dapat dikurangi kemungkinan terjadinya sebagai berikut :

• Peralatan yang dapat diandalkan adalah peralatan yang minimum memenuhi persyaratan standart yang dibuktikan dengan type test, dan yang telah terbukti keandalannya dari pengalaman. Penggunaan peralatan di bawah mutu standart akan merupakan sumber gangguan.
• Penentuan spesifikasi yang tepat dan design yang baik sehingga semua peralatan tahan terhadap kondisi kerja normal maupun dalam keadaan gangguan, baik secara elektris, thermis maupun mekanis.
• Pemasangan yang benar sesuai dengan design, spesifikasi dan petunjuk dari pabrik.
• Penggunaan kawat tanah pada SUTT/SUTET dengan tahanan pentanahan kaki tiang yang rendah. Untuk pemeriksaan dan pemeliharaan, maka konduktor pentanahannya harus dapat dilepas dari kaki tiangnya.
• Penebangan atau pemangkasan pohon-pohon yang berdekatan dengan kawat fasa SUTM dan SUTT harus dilakukan secara periodik. Dalam hal ini yang perlu diperhatikan tidak hanya jaraknya dalam keadaan tidak ada angin, melainkan juga dalam keadaan pohon-pohon tersebut ketika ditiup angin.
• Penggunaan kawat atau kabel udara berisolasi untuk SUTM harus dipilih dan digunakan secara selektif.
• Operasi dan pemeliharaan yang baik.
• Menghilangkan atau mengurangi penyebab gangguan atau kerusakan melalui penyelidikan.

II. Mengurangi Akibat Gangguan

Menghilangkan gangguan sama sekali dalam suatu sistem tenaga listrik merupakan usaha yang tidak mungkin dapat dilakukan. Oleh karena itu maka usaha yang dapat dilakukan adalah mengurangi akibat kerusakan yang ditimbulkannya. Usaha-usaha yang dapat dilakukan adalah :

• Mengurangi besarnya arus gangguan. Untuk mengurangi arus gangguan dapat dilakukan dengan cara : menghindari konsentrasi pembangkitan (mengurangi short circuit level) menggunakan reaktor dan menggunakan tahanan untuk pentanahan netralnya.
• Penggunaan lighting arrester dan penentuan tingkat dasar isolasi (BIL) dengan koordinasi isolasi yang tepat.
• Melepaskan bagian sistem yang terganggu dengan menggunakan circuit breaker dan relay pengaman.
• Mengurangi akibat pelepasan bagian sistem yang terganggu dengan cara :

1. Penggunaan jenis relay yang tepat dan penyetelan relay yang selektif agar bagian yang terlepas sekecil mungkin.
2. Penggunaan saluran double.
3. Penggunaan automatic reclosing.
4. Penggunaan sectionalizer pada JTM.
5. Penggunaan spindle pada JTM atau setidak-tidaknya ada titik pertemuan antar saluran sehingga ketika ada kerusakan atau pemeliharaan tersedia alternative supply untuk maneuver.
6. Penggunaan peralatan cadangan.

• Penggunaan pola load shedding dan sistem splitting untuk mengurangi akibat kehilangan pembangkit.
• Penggunaan relay dan circuit breaker yang cepat dan AVR dengan response yang cepat pula untuk menghindari atau mengurangi kemungkinan gangguan instability (lepas sinkron).

KOMPONEN - KOMPONEN PROTEKSI

Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen yang di rancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan atau sudut fasa antara keduanya. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (threshold setting) pada peralatan proteksi. Apabila besaran yang diperoleh dari sistem melebihi setting ambang-batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja untuk mengamankan kondisi tersebut. Peralatan proteksi pada umumnya terdiri dari beberapa elemen yang dirancang untuk mengamati kondisi sistem dan melakukan suatu tindakan berdasarkan kondisi sistem yang diamatinya.

 Waktu pemutusan gangguan merupakan waktu total yang dibutuhkan peralatan proteksi sampai terbukanya pemutus tenaga atau disebut juga fault clearing time.

Tc = Tp + Td + Ta 

Ket :
Tc = clearing time
Tp = comparison time
Td = decision time

Waktu pemutusan gangguan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam menentukan suatu skema proteksi. Hal ini dikarenakan suatu peralatan proteksi harus dikoordinasikan waktunya dengan peralatan proteksi yang lain agar hanya peralatan proteksi yang paling dekat dengan gangguan saja yang bekerja ( prinsip selektivitas).

Berikut adalah gambar sistematis dari komponen-komponen proteksi tenaga listrik:

Komponen proteksi sistem tenaga listrik

Trafo Instrumen

Current Transformer (CT) / Trafo Arus

Current Transformer (CT) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi menurunkan arus yang besar menjadi arus dengan ukuran yang lebih kecil. CT digunakan karena dalam pengukuran arus tidak mungkin dilakukan langsung pada arus beban atau arus gangguan, hal ini disebabkan arus sangat besar dan bertegangan sangat tinggi. Karakteristik CT ditandai oleh Current Transformer Ratio (CT) yang merupakan perbandingan antara arus yang dilewatkan oleh sisi primer dengan arus yang dilewatkan oleh sisi sekunder.

Potential Transformer (PT) / Trafo Tegangan

Potential Transformer adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah yang sesuai dengan setting relay. Trafo ini juga memiliki angka perbandingan lilitan atau tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan kelasnya.

Rele/Relay

Rele/Relay berasal dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di- energize oleh arus lemah, dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak. Rele merupakan jantung dari proteksi Sistem Tenaga Listrik, dan telah berkembang menjadi peralatan yang rumit. Rele dibedakan dalam dua kelompok :

• Komparator : mendeteksi dan mengukur kondisi abnormal, dan membuka atau menutup kontak (trip).
• Auxiliary Relays : dirancang untuk dipakai di auxiliary circuit yang dikontrol oleh rele komparator, dan membuka / menutup kontak-kontak lain (yang umumnya berarus kuat).

Circuit Breaker/CB

Circuit Breaker (CB) adalah salah satu peralatan pemutus daya yang berguna untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian listrik dalam kondisi terhubung ke beban secara langsung dan aman, baik pada kondisi normal maupun saat terdapat gangguan. Berdasarkan media pemutus listrik / pemadam bunga api, terdapat empat jenis CB sbb:
1. Air Circuit Breaker (ACB), menggunakan media berupa udara.
2. Vacuum Circuit Breaker (VCB), menggunakan media berupa vakum.
3. Gas Circuit Breaker (GCB), menggunakan media berupa gas SF6.
4. Oil Circuit Breaker (OCB), menggunakan media berupa minyak.
Berikut ini adalah syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu peralatan untuk menjadi pemutus daya :
a. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara kontinu.
b. Mampu memutuskan atau menutup jaringan dalam keadaan berbeban ataupun dalam
keadaan hubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus daya itu sendiri.
c. Mampu memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi.

DC System Power Supply

DC System Power Supply merupakan pencatu daya cadangan yang terdiri dari Battery Charger, sebagai peralatan yang mengubah tegangan AC ke DC, dan Battery, sebagai penyimpan daya cadangan. Sebagai peralatan proteksi, DC System Power Supply merupakan peralatan yang sangat vital karena jika terjadi gangguan dan kontak telah terhubung, maka DC System Power Supply akan bekerja yang menyebabkan CB membuka. Charger sebenarnya adalah sumber utama dari DC power supply, karena charger adalah alat untuk merubah AC power menjadi DC power (rectifier).

TUJUAN DAN KETENTUAN UMUM INSTALASI LISTRIK

Ø  Maksud dan tujuan instalasi listrik harus direncanakan, dipasang dan di periksa sesuai ketentuan PUIL 2000, agar:

1.Instalasi listrik dapat dioperasikan dengan baik

2.Terjamin keselamatan manusia

3.Terjamin keamanan instalasi listrik beserta perlengkapannya

4.Terjamin keamanan gedung serta isinya terhadap kebakaran akibat listrik

5.Terjamin perlindungan lingkungan

6.Terjamin tujuan pencahayaan yaitu terwujudnya interior yang efisien dan nyaman

Ø  Ketentuan umum yang harus di patuhi :

1.Setiap instalasi harus ada rencana instalasi yang harus di  setujui

2.Instalasi listrik harus di rancang, di pasang dan di pelihara sedemikian, sehingga tidak  menimbulkan bahaya kebakaran dan mencegah penjalaran kebakaran

3.Peralatan dan perlengkapan listrik yang di pasang pada instalasi, harus memenuhi ketentuan :

a. STANDARD yaitu harus tercantum dengan jelas tanda kesesuaian standard dan tanda pengenalnya antara lain: nama atau logo pembuat, teganagn, daya dan atau arus pengenal, data teknis lain yang di syaratkan SNI atau standard lain yang berlaku

b.PUIL 2000 yaitu harus baik dan dalam keadaan berfungsi, di   pilih sesuai penggunaan dan      tidak  boleh di bebani melebihi kemampuannya

4. Instalasi listrik harus di lengkapi proteksi untuk   keselamatan :

a. Proteksi dari kejut listrik

b.Proteksi dari efek termal

c. Proteksi dari arus lebih

d.Proteksi dari tegangan lebih

5. Instalasi listrik yang baru di pasang atau mengalami perubahan harus di paksa, di uji dan bila perlu   dicoba sebelum di operasikan.yang memenuhi ketentuan PUIL 2000,di beri sertifikat

6. Perencana, Pemasang dan Pemeriksa Instalasi Listrik "HARUS MEMILKI IJIN DAN HARUS   MENGGUNAKAN TENAGA TEKNIS YANG KOMPETEN" sesuai dengan bidang dan tanggung     jawabnya di bidang ketenaga listrikan

SISTEM PROTEKSI

Definisi

Sistem proteksi adalah suatu sistem pengamanan terhadap peralatan listrik, yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi, dan penyebab yang lainnya.

Fungsi Proteksi

Fungsi Proteksi adalah memisahkan bagian sistem yang terganggu sehingga bagian sistem lainnya dapat terus beroperasi dengan cara sbb :

1. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya (fault detection ).
2. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing ).
3. Memberitahu operator adanya gangguan dan lokasinya (announciation)

Pengaman-lebur (fuse) adalah contoh alat pengaman yang paling sederhana yang jika dipilih dengan tepat dapat memenuhi fungsi tersebut. Untuk pengamanan bagian sistem yang lebih penting, digunakan sistem proteksi yang terdiri dari seperangkat peralatan proteksi yang komponen-komponen terpentingnya adalah :

Relay Proteksi : sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya    (fault detection ).

Pemutus Tenaga (PMT) : sebagai pemutus arus gangguan di dalam sirkit tenaga untuk melepaskan bagian sistem yang terganggu. Dengan perkataan lain “membebaskan sistem dari gangguan” (fault clearing ). PMT menerima perintah (sinyal trip ) dari relay proteksi untuk membuka.

Trafo Arus dan/atau Trafo Tegangan : untuk meneruskan arus dan/atau tegangan dengan perbandingan tertentu dari sirkit primer (sirkit tenaga ) ke sirkit sekunder (sirkit relay) dan memisahkan sirkit sekunder dari sirkit primernya.

Battery (aki) : sebagai sumber tenaga untuk mengetrip PMT dan catu daya untuk relay (relay digital/ relay statik ) dan relay bantu (auxiliary relay ).

Hubungan antara komponen-komponen proteksi sebagai suatu sistem proteksi yang sederhana dapat dilihat pada Gbr. A untuk sistem tegangan menengah (TM) atau tegangan tinggi (TT), dan Gbr. B , untuk sistem tegangan ekstra tinggi (TET) yang menggunakan proteksi dobel (duplicate ).

Pembagian Daerah Proteksi

Suatu sistem tenaga listrik dibagi kedalam seksi-seksi yang dibatasi oleh PMT (Pemutus Tenaga). Tiap seksi memiliki relay pengaman dan memiliki daerah pengamanan (Zone of Protection). Bila terjadi gangguan, maka relay akan bekerja mendeteksi gangguan dan PMT akan trip. Gambar dibawah ini akan menjelaskan tentang konsep pembagian daerah proteksi.

Keterangan

1. Overall Diifferential Relay

        Pengaman utama Generator – Trafo

2. Over Current Relay 

        Pengaman cadangan local Generator – Trafo

        Pengaman cadangan jauh Bus A

3. Pengaman Bus

        Pengaman utama Bus A

4. Distance Relay Zone I dan PLC di A1

        Pengaman utama saluran A-B

5. Distance Relay Zone II di A1

        Pengaman utama Bus B

        Pengaman cadangan jauh sebagian Trafo di B

6. Distance Relay Zone III di A1

        Pengaman cadangan jauh Trafo di B sampai ke Bus C

7. Diifferential Trafo

        Pengaman utama Trafo

8. Over Current Relay di sisi 150 KV

        Pengaman cadangan local Trafo

        Pengaman cadangan jauh Bus C

9. Over Current Relay di sisi 20 KV

        Pengaman utama Bus C

        Pengaman cadangan jauh saluran C-D

10. Over Current Relay di C1

        Pengaman utama saluran C-D

        Pengaman cadangan jauh saluran D-E

11. Over Current Relay di D

        Pengaman utama saluran D-E

        Pengaman cadangan  jauh seksi berikutnya.

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa daerah proteksi pada sistem tenaga listrik dibuat bertingkat dimulai dari pembangkitan, gardu induk, saluran distribusi primer sampai ke beban. Garis putus-putus menunjukkan pembagian sistem tenaga listrik ke dalam beberapa daerah proteksi. Masing-masing daerah memiliki satu atau beberapa komponen system daya disamping dua buah pemutus rangkaian. Setiap pemutus dimasukkan ke dalam dua daerah proteksi berdekatan. Batas setiap daerah menunjukkan bagian system yang bertanggung jawab untuk memisahkan gangguan yang terjadi di daerah tersebut dengan sistem lainnya. Aspek penting lain yang harus diperhatikan dalam pembagian daerah proteksi adalah bahwa daerah yang saling berdekatan harus saling tumpang tindih (overlap), hal ini dimaksudkan agar tidak ada sistem yang dibiarkan tanpa perlindungan. Pembagian daerah proteksi ini bertujuan agar daerah yang tidak mengalami gangguan tetap dapat beroperasi dengan baik sehingga dapat mengurangi daerah pemadaman.

Pengelompokkan Sistem Proteksi

Berdasarkan daerah pengamanannya sistem proteksi dibedakan menjadi :

• Proteksi pada Generator
• Proteksi pada Transformator
• Proteksi pada Transmisi
• Proteksi pada Distribusi

Pembagian Tugas Dalam Sistem Proteksi

Dalam sistem proteksi pembagian tugas dapat diuraikan menjadi :

• Proteksi utama, berfungsi untuk mempertinggi keandalan, kecepatan kerja, dan fleksibilitas sistem    proteksi dalam melakukan proteksi terhadap sistem tenaga.
• Proteksi pengganti, berfungsi jika proteksi utama menghadapi kerusakan atau kegagalan untuk mengatasi gangguan yang terjadi.
• Proteksi tambahan, berfungsi untuk pemakaian pada waktu tertentu, sebagai pembantu proteksi utama pada daerah tertentu yang dibutuhkan

TEORI DASAR PENCAHAYAAN

Sejak dimulainya peradaban, manusia menciptakan cahaya hanya dari api, walaupun lebih banyak sumber panasnya daripada cahaya yang dihasilkan. Di abad ke 21 ini kita masih menggunakan prinsip yang sama dalam menghasilkan panas dan cahaya, salah satunya adalah melalui lampu pijar. 

Hanya dalam beberapa dekade terakhir produk-produk penerangan menjadi lebih canggih dan beraneka ragam. Perkiraan menunjukan bahwa pemakaian energi oleh penerangan adalah 20 - 45% untuk pemakaian energi total oleh bangunan komersial dan sekitar 3 - 10% untuk pemakaian energi total oleh industri. 

Hampir kebanyakan pengguna energi komersial dan industri peduli penghematan energi dalam sistim penerangan. Seringkali, penghematan energy yang cukup berarti dapat didapatkan dengan investasi yang minim dan masuk akal. Mengganti lampu uap merkuri atau sumber lampu pijar dengan logam halida atau sodium bertekanan tinggi, sehingga akan menghasilkan pengurangan biaya energi dan meningkatkan jarak penglihatan. Memasang dan menggunakan kontrol foto, pengaturan waktu penerangan, dan sistim manajemen energi juga dapat memperoleh penghematan yang luar biasa. Walau begitu, dalam beberapa kasus mungkin perlu mempertimbangkan modifikasi rancangan penerangan untuk mendapatkan penghematan energi yang dikehendaki. Penting untuk dimengerti bahwa lampu-lampu yang efisien, belum tentu merupakan sistim penerangan yang efisien. 

Teori Dasar Mengenai Cahaya

Cahaya hanya merupakan satu bagian dari berbagai jenis gelombang elektromagnetis yang terbang ke angkasa. Gelombang tersebut memiliki panjang dan frekuensi tertentu, yang nilainya dibedakan dari energi cahaya lainnya dalam spektrum elektromagnetisnya.

Cahaya dipancarkan dari suatu benda dengan fenomena sebagai berikut:
• Pijar, benda padat dan cair memancarkan radiasi yang dapat dilihat bila dipanaskan sampai suhu tertentu. Intensitas meningkat dan penampilan menjadi semakin putih jika suhu naik.
• Muatan Listrik, jika arus listrik dilewatkan melalui gas,maka atom dan molekulnya akan memancarkan radiasi, dimana spektrumnya merupakan karakteristik dari elemen yang ada.
• Electro Luminescence, Cahaya dihasilkan jika arus listrik dilewatkan melalui padatan tertentu seperti semikonduktor atau bahan yang mengandung fosfor.
• Photo luminescence, radiasi pada salahsatu panjang gelombang diserap, biasanya oleh suatu padatan dan dipancarkan kembali pada berbagai panjang gelombang. Bila radiasi yang dipancarkan kembali tersebut merupakan fenomena yang dapat terlihat, maka radiasi tersebut disebut fluorescence atau phosphorescence.

Cahaya nampak, seperti yang dapat dilihat pada spektrum elektromagnetik, diberikan dalam Gambar 1, menyatakan gelombang yang sempit diantara cahaya ultraviolet (UV) dan energi inframerah (panas). Gelombang cahaya tersebut mampu merangsang retina mata, yang menghasilkan sensasi penglihatan yang disebut pandangan. Oleh karena itu, penglihatan memerlukan mata yang berfungsi dan cahaya yang nampak. 

Gambar 1. Radiasi yang Tampak

Definisi dan Istilah yang Umum Digunakan 

• Lumen: Satuan flux cahaya; flux dipancarkan didalam satuan unit sudut padatan oleh suatu sumber dengan intensitas  cahaya yang seragam satu candela. Satu lux adalah satu lumen per meter persegi. Lumen (lm) adalah kesetaraan fotometrik dari watt, yang memadukan respon mata “pengamat standar”. 1 watt = 683 lumens pada panjang gelombang 555 nm. 
• Efficacy Beban Terpasang: Merupakan iluminasi/terang rata-rata yang dicapai pada suatu bidang kerja yang datar per watt pada pencahayaan umum didalam ruangan yang dinyatakan dalam lux/W/m². 
• Perbandingan Efficacy Beban Terpasang: Merupakan perbandingan efficacy beban target dan beban terpasang.
• Luminaire: Luminaire adalah satuan cahaya yang lengkap, terdiri dari sebuah lampu atau beberapa lampu, termasuk rancangan pendistribusian cahaya, penempatan dan perlindungan lampu-lampu, dan dihubungkannya lampu ke pasokan daya. 
• Lux: Merupakan satuan metrik ukuran cahaya pada suatu permukaan. Cahaya rata-rata yang dicapai adalah rata-rata tingkat lux pada berbagai titik pada area yang sudah ditentukan. Satu lux setara dengan satu lumen per meter persegi. Tinggi mounting: Merupakan tinggi peralatan atau lampu diatas bidang kerja. Efficacy cahaya terhitung: Perbandingan keluaran lumen terhitung dengan pemakaian daya terhitung dinyatakan dalam lumens per watt. 
• Indeks Ruang: Merupakan perbandingan, yang berhubungan dengan ukuran bidang keseluruhan terhadap tingginya diantara tinggi bidang kerja dengan bidang titik lampu. 
• Efficacy Beban Target: Nilai efficacy beban terpasang yang dicapai dengan efisiensi terbaik, dinyatakan dalam lux/W/m². 
• Faktor pemanfaatan (UF): Merupakan bagian flux cahaya yang dipancarkan oleh lampu-lampu, menjangkau bidang kerja. Ini merupakan suatu ukuran efektivitas pola pencahayaan. 
• Intensitas Cahaya dan Flux: Satuan intensitas cahaya I adalah candela (cd) juga dikenal dengan international candle. Satu lumen setara dengan flux cahaya, yang jatuh pada setiap meter persegi (m2) pada lingkaran dengan radius satu meter (1m) jika sumber cahayanya isotropik 1-candela (yang bersinar sama ke seluruh arah) merupakan pusat isotropik lingkaran. Dikarenakan luas lingkaran dengan jari-jari r adalah 4πr2, maka lingkaran dengan jari-jari 1m memiliki luas 4πm2, dan oleh karena itu flux cahaya total yang dipancarkan oleh sumber 1- cd adalah 4π1m. Jadi flux cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya isotropik dengan intensitas I adalah: 

Flux cahaya (lm) = 4π × intensitas cahaya (cd)

Perbedaan antara lux dan lumen adalah bahwa lux berkenaan dengan luas areal pada mana flux menyebar 1000 lumens, terpusat pada satu areal dengan luas satu meter persegi, menerangi meter persegi tersebut dengan cahaya 1000 lux. Hal yang sama untuk 1000 lumens, yang menyebar kesepuluh meter persegi, hanya menghasilkan cahaya suram 100 lux.

Hukum kuadrat terbalik

Hukum kuadrat terbalik mendefinisikan hubungan antara pencahayaan dari sumber titik dan jarak. Rumus ini menyatakan bahwa intensitas cahaya per satuan luas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumbernya (pada dasarnya jari-jari). 

E = I / d² 

Dimana
E = Emisi cahaya, 
I = Intensitas cahaya
d = jarak 
Bentuk lain dari persamaan ini yang lebih mudah adalah: 
E1 d1² = E2 d2² 

Jarak diukur dari titik uji ke permukaan yang pertama-tama kena cahaya – kawat lampu pijar jernih, atau kaca pembungkus dari lampu pijar yang permukaannya seperti es. 
Contoh: Jika seseorang mengukur 10 lm/m² dari sebuah cahaya bola lampu pada jarak 1 meter, berapa kerapatan flux pada jarak setengahnya? 
Penyelesaian: 
E1m = (d2 / d1)² * E2 
= (1,0 / 0,5)² * 10 
= 40 lm/m²

Suhu Warna 

Suhu warna, dinyatakan dalam skala Kelvin (K), adalah penampakan warna dari lampu itu sendiri dan cahaya yang dihasilkannya. Bayangkan sebuah balok baja yang dipanaskan secara terus menerus hingga berpijar, pertama-tama berwarna oranye kemudian kuning dan seterusnya hingga menjadi “putih panas”. Sewaktu-waktu selama pemanasan, kita dapat mengukur suhu logam dalam Kelvin (Celsius + 273) dan memberikan angka tersebut kepada warna yang dihasilkan. Hal ini merupakan dasar teori untuk suhu warna. Untuk lampu pijar, suhu warna merupakan nilai yang “sesungguhnya”; untuk lampu neon dan lampu dengan pelepasan intensitas tinggi (HID), nilainya berupa perkiraan dan disebut korelasi suhu warna. Di Industri,“suhu warna” dan “korelasi suhu warna” kadang-kadang digunakan secara bergantian. Suhu warna lampu membuat sumber cahaya akan nampak “hangat”, “netral” atau “sejuk”. Umumnya, makin rendah suhu, makin hangat sumber, dan sebaliknya. 

Perubahan Warna 

Kemampuan sumber cahaya merubah warna permukaan secara akurat dapat diukur dengan baik oleh indeks perubahan warna. Indeks ini didasarkan pada ketepatan dimana serangkaian uji warna dipancarkan kembali oleh lampu yang menjadi perhatian relatif terhadap lampu uji, persesuaian yang sempurna akan diberi angka 100. Indeks CIE memiliki keterbatasan, namun cara ini merupakan cara yang sudah diterima secara luas untuk sifat-sifat perubahan warna dari sumber cahaya

Kesalah pahaman yang umum terjadi adalah bahwa suhu warna dan perubahaan warna keduanya menjelaskan sifat yang sama terhadap lampu. Selain itu, suhu warna menjelaskan penampilan warna sumber cahaya dan cahaya yang dipancarkannya. Perubahan warna menjelaskan bagaimana cahaya merubah warna suatu objek.