Sunday, January 23, 2011

cabLe siZe

Kali ini saya akan menulis tentang apa yang saya ketahui dalam pemilihan ukuran kabel.

Ukuran kabel tergantung pada:
1. Kapasitas hantar arus pada kabel
2. Jatuh tegangan yang diijinkan pada kabel
3. Kemampuan kabel terhadap arus hubung singkat

Mari kita diskusikan satu persatu.

1. Kapasitas hantar arus pada kabel
Kapasitas hantar arus pada kabel, atau lebih sering disebut ampacity (mungkin ini singkatan dari ampere capacity ya?), tergantung pada dua faktor.

Faktor pertama, jenis dan luas penampang konduktornya. Tembaga dan aluminium mempunyai ampacity yang berbeda. Bahkan meskipun sama-sama tembaga, tembaga murni dan tembaga tidak murni mempunyai ampacity yang berbeda. Semakin besar luas penampang konduktor, semakin besar pula ampacity-nya.

Ampacity kabel akan berbeda-beda pada setiap manufaktur kabel. Biasanya mereka akan menampilkan ampacity kabelnya pada data-sheet kabel. Ingat, ampacity yang dicantumkan ini adalah pada kondisi satu kabel, dengan berbagai kondisi lingkungan yang disebutkan. Pendek kata, kondisi ideal. Jadi, dalam kondisi tidak ideal, apa yang terjadi?

Panas. Itu faktor kedua. Semakin panas kabel, semakin kecil ampacity-nya. Nah, dari mana panasnya? Dari kabel itu sendiri dan dari lingkungannya.

Konduktor kabel mempunyai resistansi, jadi wajar saja kabel akan panas jika dialiri arus. Dari rumus daya bisa kita ketahui bahwa besarnya arus sangat mempengaruhi besarnya panas ini (P=I^2.R). Jadi, semakin besar arus, semakin panas kabelnya.

Jika ada dua kabel digelar sejajar, katakan saja A dan B, maka panas dari kabel A akan mempengaruhi kabel B, sehingga kabel B akan lebih panas dibandingkan jika tidak ada kabel A. Hal ini juga berlaku sebaliknya. Pada kasus n kabel digelar sejajar, maka satu kabel akan dipengaruhi oleh panas semua kabel di sekitarnya. Akan lebih buruk lagi jika kabel-kabel ini bersilangan. Jika memang harus bersilangan, usahakan persilangannya tegak lurus untuk memperkecil area yang terpapar efek panas. Efek panas kabel juga akan semakin besar jika jarak antarkabel semakin dekat.

Kabel-kabel yang digelar di udara (contohnya SUTT atau SUTET milik PLN, atau kabel dalam cable tray) lebih mudah melepaskan panas karena panasnya mudah terbawa sirkulasi udara yang menjadi mediumnya. Bandingkan dengan kabel yang ditanam dalam tanah dimana medium di sekitarnya (tanah/pasir) tidak bergerak. Panas tetap akan dirambatkan, namun dengan kecepatan yang lebih rendah. Karena itu, kabel bawah tanah lebih mudah panas. Semakin dalam letak kabelnya, semakin panas kabel. Karena meskipun mediumnya semakin dingin, namun panas lebih mudah terakumulasi.

2. Jatuh tegangan yang diijinkan pada kabel
Resistansi dilalui arus, apa hasilnya? Jatuh tegangan, atau beda potensial. Pada kabel dengan penampang kabel dan jenis konduktor yang sama, semakin panjang kabelnya semakin besar resistansinya, dan semakin besar jatuh tegangannya. Pada kabel dengan panjang kabel dan jenis konduktor yang sama, semakin luas penampang kabelnya semakin luas pula arus bisa terdistribusikan, dan semakin kecil jatuh tegangannya. Ingat rumus R=rho.l/A.

Standar nasional dan internasional umumnya mensyaratkan jatuh tegangan yang diijinkan pada kabel maksimum 4% atau 5%. Saya pribadi lebih suka memperhitungkan berapa tegangan sumber dan tegangan kerja beban serta toleransinya, maka selisihnya adalah jatuh tegangan yang diijinkan pada kabel.

3. Kemampuan kabel terhadap arus hubung singkat
Saat terjadi hubung singkat, arus yang melewati kabel akan menjadi sangat besar. Alhasil panas yang dihasilkan arus tersebut akan sangat besar pula. Jadi kabel harus dipilih berdasarkan kemampuannya menahan panas tersebut.

Cukup perhitungkan panas yang terjadi dari saat hubung singkat terjadi sampai peralatan proteksi memutus jaringan dari bagian yang mengalami hubung singkat tersebut. Waktunya biasanya tidak lama. Rele proteksi bekerja selama 0.1-0.2 detik. Pemutus sirkuit (circuit breaker) bekerja selama 0.1-0.2 detik. Fuse bahkan bekerja lebih cepat lagi dan tidak memerlukan rele proteksi untuk bekerja. Karakteristik ini bisa dilihat dalam katalog atau data-sheet peralatan proteksi, berbeda-beda tergantung tipe dan manufakturnya.

Kemampuan kabel itu sendiri menahan panas tergantung dari dua faktor. Yang pertama adalah jenis konduktor dan isolasinya. Yang kedua adalah luas penampang kabelnya. Semakin besar luas penampangnya, semakin besar kemampuannya menahan panas.

Untuk kabel dengan tegangan kerja 1 kV ke atas, ada baiknya memperhitungkan dulu kemampuan kabel terhadap arus hubung singkat, baru memperhitungkan ampacity dan jatuh tegangannya. Untuk kabel dengan tegangan kerja di bawah 1 kV, perhitungkan dulu ampacity dan jatuh tegangannya, baru memperhitungkan kemampuan kabel terhadap arus hubung singkat. Ini sekedar saran agar pekerjaan tidak dilakukan dua kali, hehe...


@Grey, January 23, 2011