KABEL TEGANGAN RENDAH

KABEL TEGANGAN RENDAH

1. DEFENISI

Kabel adalah rakitan satu penghantar atau lebih, baik penghantar itu pejal atau pintalan, masing-masing dilindungi dengan isolasi, dan keseluruhannya dilengkapi dengan selubung pelindung bersama.

2. BAGIAN-BAGIAN KABEL

Suatu kabel tegangan rendah terdiri dari :

· penghantar

· isolasi

· lapisan pembungkus inti

· pelindung mekanis

· selubung luar

Kabel yang paling sederhana bentuknya terdiri dari penghantar dan isolasi.

Bahan penghantar yang baik adalah tembaga dan aluminium. Untuk kabel tanah umumnya digunakan bahan penghantar tembaga, sedangkan aluminium digunakan untuk penghantar udara.

Dari persamaan : R = r

( 1 )

di mana :

R = tahanan penghantar (W)

r = tahanan jenis penghantar (W.m)

L = panjang penghantar (m)

A = luas penampang penghantar (m²)

dengan r_al = 0,0283 x 10^-6 Wm dan r_cu = 0,0177 x 10^-6 Wm, maka untuk tahanan penghantar yang sama :

· luas penampang aluminium = 1,64 x luas penampang tembaga

· diameter aluminium = 1,28 x diameter tembaga

· berat aluminium = 0,5 x berat tembaga

Ø Bentuk penghantar kabel tanah

· Solid (pejal) : A £ 10 mm²

· Stranded (pintalan) : A > 10 mm²

Bulat : A < 50 mm²Sektor : A ³ 50 mm²

Gambar 1

Ø Bahan isolasi yang umumnya digunakan adalah PVC (Polivinil Chlorida) dan XLPE (Cross Linked Polyethylene)

Ø Pelindung mekanis terdiri dari perisai dan spiral. Bahannya terbuat dari baja berlapis seng, bentuknya bulat (round) atau pipih (flat)

Ø Untuk kabel tegangan rendah, tegangan nominalnya: 0,6 kV/ 1 kV, di mana:

0,6 kV = tegangan nominal terhadap tanah

1 kV = tegangan nominal antar penghantar

3. NOMENKLATUR KABEL (selengkapnya lihat PUIL 2000, hal 475)

Nomenklatur kabel adalah tata cara pemberian nama suatu kabel dengan kode-kode tertentu.

Beberapa arti huruf-huruf kode yang digunakan adalah :

N = kabel jenis standar dengan penghantar tembaga

NA = kabel jenis standar dengan penghantar aluminium

Y = selubung isolasi dari PVC

2X = selubung isolasi dari XLPE

2Y = selubung isolasi dari Polyethylene

F = perisai kawat baja pipih

R = perisai kawat baja bulat

Gb = Spiral pita baja

Re = penghantar pejal (solid)

Rm = penghantar pintalan (berpilin)

Se = penghantar pejal bentuk sektor

Sm = penghantar pintalan (berpilin) bentuk sektor

Sebagai contoh: NYFGbY 4 x 120 Sm 0,6/1 KV, berarti :

§ kabel jenis standar dengan penghantar tembaga,

§ pintalan bentuk sektor,

§ berisolasi dan berselubung PVC,

§ dengan perisai kawat baja pipih dan spiral pita baja,

§ jumlah intinya empat,

§ luas penampang nominal masing-masing penghantarnya adalah 120 mm²,

§ tegangan kerja nominal terhadap tanah 0,6 KV dan tegangan kerja nominal antar penghantar adalah 1 KV.

Gambar 2 Kabel NYY

4. JENIS-JENIS KABEL

1. Kabel Instalasi : yaitu kabel yang digunakan untuk instalasi permanen.

Terdiri dari :

a. Kabel lampu : NYFA, NYFAF, NYFAZ dn NYFAD

Luas penampangnya : 0,5 ¸ 0,75 mm²

b. Kabel rumah : NYA, NYAF

c. Kabel instalasi berselubung : NYM

2. Kabel Tanah : yaitu jenis kabel yang dibuat khusus untuk dipasang di permukaan tanah, di dalam tanah, atau di dalam air

a. Kabel tanah termo plastik tanpa perisai : NYY & NAYY

b. Kabel tanah termo plastik berperisai : NYRGb & NYFGbY

3. Kabel Fleksibel : yaitu kabel yang lentur (fleksibel) untuk menghubungkan perlengkapan listrik dengan sumber listrik : NLYZ, NYZ, NYD, NYLHYrd, NYLHYfl, NYMHY, NLH, NMH dan lain-lain.

5. PEMASANGAN KABEL TANAH

1. Di Udara

(a) (b)

Gambar 3

Contoh sebagian cara pemasangan kabel di udara ditunjukkan dalam Gambar 3. Berbagai cara pemasangan lainnya dapat dilihat pada tabel 4.15 dan 4.16. Dengan cara pemasangan seperti Gambar 3a, b, c, di atas, jumlah kabel tidak dibatasi. Untuk pemasangan yang menyimpang dari gambar tersebut, harus digunakan faktor koreksi dalam menentukan kemampuan hantar arus nya (KHA).

2. Di dalam Tanah

Pemasangan kabel di dalam tanah harus dilakukan dengan cara demikian rupa sehingga kabel itu cukup terlindung terhadap kerusakan mekanis dan kimiawi yang mungkin timbul di tempat kabel tanah tersebut dipasang. Perlindungan terhadap kerusakan mekanis pada umumnya dianggap mencukupi bila kabel tanah itu ditanam:

§ minimum 60 cm di bawah permukaan tanah yang tidak dilewati kenderaan,

§ minimum 80 cm di bawah permukaan tanah pada jalan yang dilewati kenderaan

- jarak antara kabel-kabel yang berdampingan adalah 7 cm. Untuk kabel berinti tunggal yang ditanam membentuk ikatan segitiga, jarak antara kelompok kabel-kabel ini adalah 25 cm

Gambar 4

Kabelnya harus diletakkan di dalam pasir atau tanah lembut yang bebas dari batu-batuan, dan di atas galian tanah yang stabil, kuat dan rata. Lapisan pasir atau tanah lembut itu sekurang-kurangnya 5 cm di sekeliling kabel. Sebagai perlindungan tambahan di atas timbunan pasir atau tanah lembut dapat dipasang beton atau batu bata pelindung.

Ø Cara mengeluarkan kabel dari haspel :

Gambar 5

Ø Jika baru sebahagian saja kabel yang digelar di dalam parit, sisanya disusun seperti angka 8 di pinggiran parit untuk menghindari kerusakan pada kabel. Penggelaran kabel dalam bentuk angka 8 (delapan) tersebut mempunyai ukuran sekurang-kurangnya 8 x 3 m.

Gambar 6

Setelah kabel berada dalam parit galian, hal-hal berikut ini harus dilakukan:

ü timbun dengan pasir dan tanah yang bebas dari benda tajam dan benda-benda lain yang dapat merusak isolasi kabel atau penghantar itu sendiri.

ü selain ditimbun tanah, kabel harus dilindungi dengan pelindung kabel seperti batu bata, pipa beton, atau pipa besi.

ü pada jarak tertentu sepanjang jalur kabel harus ditempatkan rambu-rambu kabel yang jelas, kokoh dan awet.

6. KEMAMPUAN HANTAR ARUS (KHA) DAN FAKTOR-FAKTOR KOREKSI

KHA : Arus maksimum yang dapat dialirkan dengan kontinyu oleh penghantar pada keadaan tertentu tanpa menimbulkan kenaikan suhu melampaui nilai yang diizinkan.

KHA sebuah kabel dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :

a) Suhu keliling

b) Cara pemasangan kabel

c) Jumlah inti kabel

d) Kelembaban tanah

Ø KHA suatu kabel yang dipasang di udara diperoleh dengan menggunakan rumus:

I_Z = I₀ x f₁ x f₂ ( 2 )

di mana :

I₀ = KHA satu kabel pada suhu keliling 30⁰ C

f₁ = faktor koreksi jika suhu keliling berbeda dari 30⁰ C

f₂ = faktor koreksi cara pemasangan kabel

Nilai faktor koreksi f₂ = 1, jika:

· kabel-kabel dipasang seperti pada Gambar 3a, b, dan c.

· kabel-kabel yang berdampingan dengannya dibebani kurang dari 30 % dari KHA masing-masing kabel.

Ø KHA suatu kabel yang ditanam di dalam tanah dihitung dengan menggunakan rumus:

I_Z = I₀ x f₁ x f₂ x f₃ ( 3 )

di mana:

I₀ = KHA satu kabel yang ditanam dalam tanah dengan temperature sekeliling 30⁰ C

f₁ = faktor koreksi jika temperature tanah berbeda dari 30⁰ C

f₂ = faktor koreksi cara pemasangan kabel

f₃ = faktor koreksi jika tahanan panas jenis berbeda dari 100⁰ C cm/w

7. PEMILIHAN UKURAN KABEL

Prosedur pemilihan ukuran kabel adalah sebagai berikut :

1. Tentukan tipe kabel yang digunakan berdasarkan:

a. bahan penghantar : tembaga atau aluminium

b. bahan isolasi : PVC, XLPE

c. formasi kabel: kabel berinti tunggal, kabel berinti banyak dengan atau tanpa perisai, tergantung pada pertimbangan mekanis, tingkat isolasi, dan tingkat kesulitan sewaktu penggelarannya, pembengkokannya, penyambungan, dan lain-lain.

2. Tentukan arus beban penuh perfasa pada rangkaian (I_L)

3. Tentukan arus nominal alat pengaman (I_P) yang digunakan; pemutus daya atau pengaman lebur. Harus diingat bahwa I_P ³ I_L (disesuaikan dengan jenis beban)

4. Tentukan faktor koreksi total (FK) kabel:

a. di udara : FK = f₁ x f₂ ( 4 )

b. di dalam tanah : FK = f₁ x f₂ x f₃ ( 5 )

5. Gunakan faktor-faktor koreksi tersebut dan faktor-faktor lainnya (jika ada) ke dalam rumus :

I₀ ³

( 6 )

6. Pilih luas penampang kabel yang sesuai dengan I₀ dari tabel KHA kabel.

7. Tentukan pula luas penampang kabel berdasarkan jatuh tegangan yang diizinkan:

a. Untuk arus bolak balik satu fasa:

( 7 )

b. Untuk arus bolak balik tiga fasa:

( 8 )

di mana: A = luas penampang penghantar yang diperlukan ( mm² )

l = panjang penghantar ( m )

I = arus beban ( A )

µ = rugi tegangan yang diizinkan pada penghantar ( V )

Υ = daya hantar jenis bahan penghantar

Untuk tembaga : Υ = 56,2 x 10⁶ S/m

Untuk aluminium: Υ = 33 X !0⁶ S/m

8. Kalau dari langkah 6 dan 7 diperoleh luas penampang yang berbeda, maka dipilih luas penampang yang terbesar.

9. Periksa jatuh tegangan yang diizinkan pada kabel berdasarkan rumus :

Volt ( 9 )

di mana:

DU = jatuh tegangan pada kabel (volt)

k = 2 untuk sistem satu fase (1f) :

k = Ö3 untuk sistem tiga fase (3f) :

I_L= arus beban (A)

L = panjang penghantar (km)

n = jumlah penghantar paralel perfase

R = tahanan satu kabel (W/km) ® lihat tabel 1 dan 2

X = reaktansi satu kabel (W/km) ® lihat tabel 1dan 2

Cos j = faktor daya beban

( 10 )

Harga persentase jatuh tegangan:

( 11 )

dengan U_n = tegangan nominal jala-jala.

8. PENGARUH ARUS HARMONISA PADA SISTEM TIGA FASE SEIMBANG

Ø Besar arus netral karena harmonisa ketiga dapat melebihi besar arus fase frekuensi daya. Dalam hal seperti ini arus netral akan mempengaruhi secara signifikan terhadap KHA kabel pada sirkit.

Ø Faktor reduksi untuk arus harmonisa pada kabel 4 inti dan 5 inti:

· Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (K_h = 15 – 33%): faktor reduksi (f_r) = 0,86 sehingga,

FK = f₁x f₂x 0,86 untuk pemasangan kabel di udara ( 12 )

FK = f₁x f₂ x f₃ x 0,86 untuk pemasangan kabel di dalam tanah ( 13 )

· Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (K_h = 33 – 45%): dalam hal ini pemilihan ukuran kabel fase ditentukan berdasarkan arus netral:

( 14 )

( 15 )

di mana I_N = arus netral

I₀ = KHA satu kabel yang ditanam dalam tanah dengan temperature sekeliling 30⁰ C

· Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (K_h > 45%): dalam hal ini

9. SPLICING & TERMINATING

Splicing adalah pekerjaan penyambungan kabel-kabel ( Lihat halaman 24 dan 25 ).

Terminating adalah pekerjaan menghubungkan kabel ke terminal-terminal peralatan atau bus bar.

10. PEMERIKSAAN DAN PENGUJIAN KABEL

Terdiri dari :

1) Visual inspection

2) Continuity Test

3) Insulation Resistance Test

1.Visual Inspection :

a. Pemeriksaan pada parit/jalur kabel: ukuran parit atau jalur kabel bebas dari benda-benda tajam, dan lain-lain.

b. Pemeriksaan kondisi pasir, kedalaman pasir dan lain-lain.

c. Jarak antara kabel.

d. Tag number kabel

2.Continuity Test :

a. Apakah kabel putus atau tidak.

b. Apakah jalur kabel sudah benar.

3. Insulation Resistance Test :

a. Pengetesan tahanan isolasi antar penghantar ke tanah

b. Pengetesan tahanan isolasi antar penghantar ke penghantar.

Tabel 1 : Resistance and reactance per unit of length of copper cables

	single-core cable		two-core/three-core cable
S [mm²]	R[W/km] @ 80[^oC]	X [W/km]	R[W/km] @ 80[^oC]	X [W/km]
1.5	14.8	0.168	15.1	0.118
2.5	8.91	0.156	9.08	0.109
4	5.57	0.143	5.68	0.101
6	3.71	0.135	3.78	0.0955
10	2.24	0.119	2.27	0.0861
16	1.41	0.112	1.43	0.0817
25	0.889	0.106	0.907	0.0813
35	0.641	0.101	0.654	0.0783
50	0.473	0.101	0.483	0.0779
70	0.328	0.0965	0.334	0.0751
95	0.236	0.0975	0.241	0.0762
120	0.188	0.0939	0.191	0.074
150	0.153	0.0928	0.157	0.0745
185	0.123	0.0908	0.125	0.0742
240	0.0943	0.0902	0.0966	0.0752
300	0.0761	0.0895	0.078	0.075

Tabel 2 : Resistance and reactance per unit of length of aluminium cables

	single-core cable		two-core/three-core cable
S [mm²]	R[W/km] @ 80[^oC]	X [W/km]	R[W/km] @ 80[^oC]	X [W/km]
1.5	24.384	0.168	24.878	0.118
2.5	14.680	0.156	14.960	0.109
4	9.177	0.143	9.358	0.101
6	6.112	0.135	6.228	0.0955
10	3.691	0.119	3.740	0.0861
16	2.323	0.112	2.356	0.0817
25	1.465	0.106	1.494	0.0813
35	1.056	0.101	1.077	0.0783
50	0.779	0.101	0.796	0.0779
70	0.540	0.0965	0.550	0.0751
95	0.389	0.0975	0.397	0.0762
120	0.310	0.0939	0.315	0.074
150	0.252	0.0928	0.259	0.0745
185	0.203	0.0908	0.206	0.0742
240	0.155	0.0902	0.159	0.0752
300	0.125	0.0895	0.129	0.075