Menghitung Ukuran Cable ( Cable Sizing Calculation )

Menentukan ukuran kabel juga merupakan pekerjaan dari seorang electrical engineer. Semua beban ( Load ) yang akan dialiri listrik menggunakan kabel untuk mengalirkan listrik dari sumbernya. Menentukan ukuran kabel ini juga mempertimbangkan beberapa hal seperti kapasitas arus kabel dan voltage drop. Tujuan penentukan ukuran kabel yang cocok ini adalah agar listrik dapat dialirkan dengan sesuai dengan kebutuhan arus yang dialirkan dan tidak ada masalah teknis yang dapat mengganggu aliran listrik yang disebabkan oleh kabel.

Sebelum menentukan ukuran kabel, hal pertama yang harus kita lakukan adalah menghitung arus dari beban yang akan di aliri, cara menghitung arus ini bisa dilihat dari postingan sebelumnya. 

Setelah didapatkan nilai arus  dari hasil perhitungan kita, kemudian kita kalikan dengan 1.25% untuk safety factor dimana pengkalian tersebut mengikuti standard yang berlaku. 

Misalkan kita dapatkan arus sebesar 100 A, maka setelah dikalikan dengan 1.25% maka nilai arus yang kita gunakan untuk menentukan ukuran kabel adalah 125 A. Setelah itu,kita tentukan ukuran kabel dengan melihat catalog kabel. Berikut salah satu catalog kabel yang di produksi Indonesia. 

Catalog Kabel Metal Indonesia (KMI)

dari catalog diatas dapat kita tentukan bahwa ukuran kabel untuk mengalirkan arus 125 A adalah ukuran 25 mm2, karena ukuran kabel ini memiliki arus 126 A , dimana nilai arus tersebut merupakan nilai terdekat yang berada diatas nilai hitungan kita. 

Demikian cara penentuan ukuran kabel ( sizing cable) secara sederhana, perhitungan diatas belum mempertimbangkan Voltage Drop, derating factor yang dipengaruhi oleh metode instalasi, kemudian juga penentuan type kabel harus dipertimbangkan seperti type insulation ( PVC, XLPE ) dan juga apakah perlu aromor atau tidaknya. untuk detail perhitungan ini dapat mengacu ke standard .IEC 60364

Menghitung Arus yang mengalir pada beban 3 fasa

Menghitung besaran arus beban merupakan salah satu pengetahuan wajib bagi  seorang electrical engineer. menghitung arus ini harus dilakukan karena akan digunakan untuk menentukan ukuran kabel. Berikut formula yang digunakan dalam menghitung arus yang mengalir pada sebuah beban. 

dari formula diatas bisa kita lihat bagaimana cara menghitung arus full load yang mengalir pada sesuatu beban. Untuk mempermudah memahami penggunaan formula diatas, berikut salah satu contoh penggunaannya ;

Contoh :  Pada sebuah plant terdapat 1 unit motor 3 fasa dengan kapasitas 75 kW, Efficiency 0.95, Power factor 0.85 dan beroperasi pada tegangan rendah 400 V, tentukan nilai arus full load dari motor tersebut . 

Untuk menghitung nilai arus full load , kita tentukan nilai-nilai yang disebut diatas. Dari soal diatas kita dapatkan di Power ( P ) = 75kW, eff = 0.95, pf = 0.85, Vline-line = 400 V. Dari diatas bisa kita langsung masukkan ke dalam formula diatas:

Dari formula diatas didapat arus full load motor adalah 134,06 A.

Demikian pembahasan perhitungan Arus full load, Di Postingan selanjutnya kita akan membahas cara mementukan ukuran kabel ( cable sizing ) dari daftar beban ( Loadlist ) yang telah disedikan. 

APA ITU BUSDUCT ?

BUSDUCT

Busduct merupakan komponen listrik yang digunakan untuk menghantarkan arus listrik atau biasa disebut konduktor. Dan umumnya digunakan pada tegangan menengah ( Medium Voltage ). Material busduct bisa berupa aluminium atau Tembaga yang ditutup dengan eclosure yang fungsi nya  untuk mengsiolasi dan memproteksi dari arus listrik yang mengalir. Manfaat dari penggunaan busduct adalah sebagai berikut ;

1. Menggantikan fungsi kabel yang ratingnya tidak bisa untuk yang skala besar
2. Area yang terpakai oleh busduct lebih efisien dibandingkan dengan menggunakan kabel
3. Mempermudah pekerjaan konstruksi dan lebih efisien waktu.

Busduct memiliki beberapa type :

A. Isolated Phase Busduct ( IPB)

Busduct type ini biasanya digunakan di pembangkit listrik. Isolasi yang digunakan busduct type ini adalah udara dan antar phase nya memiliki jarak. Busduct type ini secara luas digunakan pada pembangkit listrik khsusnya pada bagian berikut ;

1. Koneksi antara terminal generator dengan Generator Transformer (GT)
2. Koneksi antara Terminal generator dengan Generator Circuir Breaker (GCB) dan Generator Transformer (GT)
3. Koneksi Tap-off ke Unit Auxiliary Transformer (UAT)  

Secara fisik busduct type ini berbentuk tubular atau tabung dan didesign berada di indoor dan outdoor.

Foto 1. Foto IPB ( Brand Isobar-C&S Electric )

Foto 2. Foto IPB ( Brand Isobar )

Hal hal yang perlu di perhatikan dalam mendesign dan purchasing busduct adalah sebagai berikut ;

1. Perhatikan rating busduct yang akan digunakan ( Rate Current, Voltage, Frequency and BIL) 
2. Perhatikan support yang akan digunakan
3. Jika membeli pada vendor, parhatikan scope of worknya dengan cara me list semua item pekerjaan terlebih dahulu. Ini sangat diperlukan karena terkait kelengkapan material dalam instalasi

Gambar 1.  IPB Model

Gambar 2.  IPB 

B. Segregated Phase Busduct

Busduct type ini dalam pengaplikasianya sama dengan IPB yaitu pada pembangkit listrik dan juga pada industry khususnya koneksi antar switchgear dan Transformer . Adapun detail nya sebaai berikut ;

1.  Koneksi dari terminal generator ke Transformer
2. Koneksi dari Terminal Generator ke Generator Circuit breaker (GCB) dan Generator Transformer (GT)
3. Koneksi Tap off ke UAT ( Auxiliary Transformer )
4. Connection dari Swicthgear ke Swicthgear
5.  Koneksi dari Transformer ke Swicthgear

Busduct ini bisa di pasang indoor maupun outdoor. Dan dalam mendesign dan purchasing busduct ini kita harus melakukan pertimbangan, sama hal nya dengan IPB diatas.

Gambar 3. Segregated Phase Busduct 

C. Non segregated Phase Busduct ( NSPB )


Busduct type ini  hampir sama dengan Segregated Phase Busduct ( SPB ) cuman type ini juga digunakan untuk kapasitas rendah. Secara fisik hampir mirip dengan SPB dengan bentuk enclosure yang sama cuman berbeda di pemisah antar phase nya. Type ini juga digunakan di indoor dan juga outdoor. Dalam design dan purchasing perlu mempertimbangkan hal yang diatas. 

Gambar 4. Non Segregated Phase Busduct

  D. Busduct Cast Resin

Busduct ini merupakan teknologi terbaru saat ini. Secara fungsi sama dengan type busduct diatas, tapi type ini memilki kelebihan bentuk yang lebih kecil, lebih kokoh, instalasi lebih mudah dan Tahan terhadap api. Busduct ini juga memiliki kapasitas rating yang sama dengan type busduct lainnya bahkan secara kekuatan lebih kuat karena dibuat berupa cor sehingga lebih compact. 

Gambar 5. Busduct Cast Resin Model Vertikal ( Brand Tecobar )

Gambar 6. Busduct Cast Resin Untuk Reducer

 E. Busduct Sandwich Type

Jenis busduct ini juga sering digunakan pada level teganga rendah 400 V dan biasanya digunakan pada level yang lebih rendah dan secara harga pun lebih rendah. 

Reference foto dan Gambar ;

Isobar C&S electric, Hyosung, Tecobar 

Klasifikasi beban Listrik

Dalam perencanaan suatu sistem kelistrikan, biasanya seorang engineer menghitung konsumsi listrik dengan cara menghitung beban total yang dibutuhkan oleh sebuah sistem. Dalam menentukan beban tersebut biasanya enginner mengklarifikasi jenis beban nya dan membuat daftar beban sesuai dengan klarifikasi tersebut.

Dalam mengklarifikasikan tersebut ada 3 (tiga ) type beban dalam pengelompokanya  yaitu Beban yang berkelanjutan (Continuous load ), Beban yang terputus-putus ( Intermittent Load ) , dan Beban  Standby ( Standby Load ).

1. Beban yang berkelanjutan ( Continous Load )

yang dimaksud dengan Continous Load adalah Beban yang ada terus menerus dan diperasikan diwaktu kondisi normal serta dengan durasi yang lama. 

Contoh dari Continous Load,  misal ada 2 motor , Motor A dan Motor B. Jika motor A dioperasikan secara berkelanjutan maka Motor A disebut sebagai Continous Load. Disaat Motor A tidak beroperasi yang disebabkan suatu hal misalkan maintenace, maka yang digunakan adalah Motor B. Maka Motor B ini disebut sebagai Standby Load. Biasanya untuk menghitung beban jenis ini dikalikan dengan Diversity Factor ( DF ) bernilai 1.

2. Beban yang terputus-putus ( Intermittent Load )

Beban intermittent merupakan beban yang dihasilkan dari equipment yang dioperasikan secara periodik. Beban type ini biasanya dikalikan dengan DF bernilai 0,5.


3. Beban Standby ( Standby Load )

Standby load adalah beban yang hanya digunakan saat waktu-waktu tertentu dan biasanya  equipement yang dioperasikan untuk standby load ini hanya untuk durasi waktu yang singkat.

Beban type ini dikalikan dengan DF bernilai 0,1.

Setelah dilakukan klarifikasi beban listrik maka enginner dapat menentukan berapa kebutuhan konsumsi listrik yang akan disiapkan sesuai dengan kebutuhan sistem yang dibuat. dan kemudian dihitung Demand load dan Peak load.

Type Saluran Bawah Tanah

Metode pemasangan saluran bawah tanah ( underground lines )

 Ada 2 metode dalam pemasangan saluran bawah tanah. Metode pertama, underground raceway system (ducts) adalah pemasangan dibawahnya dan kemudian ditarik melalui jalur ducts nya. Ducts bisa berupa beton maupun tidak berupa beton. Metode kedua, kabel bawah tanah yang dipasang lengsung didalam tanah.

Persyaratan untuk saluran tegangan menengah
Untuk penyediaan system bawah tanah, berikut standart yang harus diikuti :

1. Di industrial dan area padat penduduk, kabel dipasang ditanah dengan ducts yang ada manhole nya. Ducts nya berupa beton yang tertutup ( conrete encased). 
2. Di Area dengan penduduk sedikit, kabel bisa ditempatkan di non-concrete-encased duct atau ditanam langsung didalam tanah. 
3. Penggunaan kabel dengan ditanam langsung terbatas pada daerah berpenduduk sedikit dan dengan syarat keandalan yang rendah atau hanya melayani untuk jagka waktu pendek ( short time life) atau untuk alasan lain yang dibenarkan dimana kabel yang ditanam langsung lebih ekonomis. 

Saluran distribusi sekunder dan pelayanan jaringan.
Berikut guideline yang harus diperhatikan dalam system bawah tanah ;

1. Di area industri dan area padat penduduk, kabel di pasang disaluran duct bawah tanah ( dengan manhole, handhole, atau pullboxs ). Ducts berupa beton ( concrete encased) 
2.  Area dengan penduduk sedikit kabel bisa ditempatkan di non-concrete-encased duct atau ditanam langsung didalam tanah.
3. Kabel Tegangan rendah dengan ditanam langsung ( direct burial ) terbatas hanya pada beban yang tidak ada peningkatan. Kabel bawah tanah dapat diganti ketika ada kerusakan dan sistem kabel tidak terganggu atau kerusakan fisik. Designer akan mengkoordiasikan kebutuhan dalam penanam kabel dengan pengguna atau pemelihara. 

Translate dari http://electrical-engineering-portal.com/types-of-underground-lines

baterai

Baterai

Baterai merupakan sel elektrokimia yang dapat menyimpan energi dan mengubahnya manjadi energi listrik. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder. Elemen primer terdiri dari elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (dry cells).

Elemen sekunder dalam pemakaiannya harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang kali. Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (bolakbalik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga kimia (charging) [1].

 Karakteristik baterai

Tiga catatan penting yang bisa menjadi pokok perhatian dari sebuah baterai yaitu tegangan, kapasitas dan efisiensinya [4].

1.      Tagangan

Sebuah sel memiliki tegangan open circuit  kira-kira 12 Volt. Nilai ini tidaklah tetap, tetapi tergantung pada lama waktu pengisian, dan konsentrasi elektrolit.

2.      Kapasitas

Kapasitas diukur dalam Ampere-hour (Ah), dan selalu diberikan dari  nilai arus pengosongan. Bagaimanapun juga kapasitas tergantung pada dua hal berikut :

a)      Nilai pengosongan

Kapasitas baterai turun jika arus pengosongan bertambah naik. Arus pengosongan yang cepat akan mengakibatkan jatuhnya tegangan pada sel karena resistansi.

b)      Temperatur

Pada temperatur yang tinggi laju reaksi kimia dalam sel sksn berjalan labih baik, resistansi dari asam akan menurun, dan adanya difusi yang baik dari elektrolit. Hal-hal tersebut memberikan gambaran bahwa temperatur tinggi dapat menguntungkan bagi baterai asam timbale, akan tetapi sebenarnya tidak, karena pada temperatur tinggi zat asam akan merusak kontainer keasaman baterai, dan pemisah antar sel, serta pelat-pelat terminal dengan cepat berubah menjadi timbal sulfat. Begitu juga sebaliknya jika suhu rendah, laju reaksi kimia akan menurun sehingga resistansi akan naik. Jika suhu terus menerus turun hingga titik beku maka kapasitas baterai bisa saja menjadi nol, walaupun muatan baterai terisi penuh.

c)      Densitas atau kerapatan elektrolit

Kapasitas baterai akan meningkat seiring dengan  naiknya densitas elekrolit, karena densitas ini mempengaruhi hembatan dalam baterai dan laju reaksi.

d)     Kuantitas dari zat material aktif

Semakin besar kunatitas zat material aktif yang terdapat dalam plat maka kapasitas baterai juga akan semakin besar.

3.      Efisiensi

Efisiensi dapat dikategorikan menjadi efisiensi dalam kuantitasnya Ampere-hour (Ah) dan efisiensi dalam energinya –watt-hour (Wh). Efisiensi dalam Ah tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan, baik sewaktu melakukan pengisian maupun pengosongan, begitu juga efisiensi Wh. Efisiensi Wh selalu lebih kecil dibandingkan efisiensi Ah karena beda potensial rata-rata selama pengosongan lebih kecil dari pada saat pengisian. Biasanya selama pengosongan ggl baterai akan turun dari 2,1 V ke 1,8 V, sedangkan saat pengisian akan naik dari 1,8 V ke 2,6 V.

                                         (2.1)

Normalnya efisiensi sel baterai asam timbal berkisar antara 90 sampai 95 % artinya kita harus memberikan 100 Ah setelah kita mengambil 90 – 95 Ah dari baterai tersebut. Efisiensi Ah yang bisa diberikan oleh baterai bisa menurun disebabkan oleh dihasilkannya gas selama pengisian, selain itu juga disebabkan pengosongan dengan sendirinya dari pelat-pelat akibat reaksi kimia secara lokal, kemudian bisa disebabkan oleh adanya arus bocor karena insulator antara sel-sel batang mengalami kerusakan. Efisiensi  Wh biasanya 72 – 80 %. Jika diberikan efisiensi Ah, maka efisiensi Wh dapat kita peroleh dari hubungan berikut :

                            (2.2)

Dari pernyataan diatas, jelas bahwa naiknya tegangan selama pengisian atau turunnya tegangan selama pengosongan juga menurunkan efisiensi Wh.

Adapun grafik karakterisitk baterai adalah sebagai berikut :

cubo manulih....

jolong baraja...he hee