Jumat, 19 Oktober 2012

Kalkulasi tegangan jatuh dan Sumber data kabel produk 4 besar

                         Download dalam format WMV     Click disini  

Apa arti praktis kalkulasi tegangan jatuh listrik bagi seorang perencana listrik ketenagaan? Kalkulasi ini adalah sama artinya dengan perencanaan ukuran-ukuran kabel daya dan sistem proteksi listrik ketenagaan yang aman suatu bangunan atau utilitas plant. Contohnya jika seorang insinyur listrik diminta untuk merancang ukuran kabel 3-fasa untuk suatu pompa submersible listrik 150 HP, 380 V yang akan digunakan sebagai pompa banjir( katakan banjir lumpur Porong Sidoarjo). Pompa tersebut berjarak 125 meter dari sumber listriknya(atau panel induknya), berapa ukuran kabel yang aman, tidak panas tetapi ekonomis, kemudian berapa ukuran rating pemutus tenaga (Circuit Breaker atau Fuse) agar dapat memproteksi kabel secara aman terhadap beban lebih. 

Seorang mahasiswa calon insinyur atau ahli madya yang serius belajar disiplin ilmunya seharusnya menguasai program spread-sheet excel sehingga kalkulasi kelistrikan secara umum akan lebih cepat difahami, dilatih, dan diingat terus sebagai pegangan bagi seorang praktisi listrik ketenagaan. Karena variabel-variabel ukuran kabel yang banyak, dan pembebanan arus yang juga bervariasi tergantung dari kebutuhan beban listrik, maka menggunakan program excel adalah merupakan keharusan. Berikut ini bentuk formulasi dasar tegangan jatuh dalam bentuk format excel/ppt yang dapat dikembangkan lebih jauh untuk aplikasi yang berbeda. Click disini

Kalkulasi tegangan jatuh listrik sebenarnya berdasarkan hukum Ohm kemudian ditambahkan faktor reaktansi (induktif atau kapasitif) dan faktor daya, maka formulasinya untuk aplikasi tegangan rendah sampai tegangan menengah 20 KV dapat ditulis sbb : 

Tegangan jatuh = 1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f 

dimana 1.732 adalah hasil akar 3 ( beban 3-fasa), I adalah arus beban, R adalah resistansi arus bolak-balik AC ( bukan arus searah DC) , X adalah reaktansi induktif, dan cos f adalah faktor daya. 

Kemudian data-data resistansi kabel dapat dicari dari buku katalog spesifikasi kabel seperti Supreme, Kabel Metal, Kabelindo, Tranka, Voksel yang bisa diminta langsung ke fabrikannya atau produk luar negeri untuk industri perminyakan seperti Pirelli atau Okonite. Data resistansi kabel pada umumnya disajikan dalam bentuk satuan Ohm per-kilometer sebagai resistansi arus searah DC, artinya resistansi terbaca jika kita mengukur dengan alat ukur Ohm-meter. Yang kita perlukan adalah resistansi AC (arus bolak-balik), kalau ditampilkan resistansi AC pada suhu 90 derajat Celsius maka resistansinya menjadi lebih besar. Umumnya suhu inti konduktor kabel yang diizinkan adalah 70 derajat Celsius, jadi resistansinya lebih kecil dari tabel. 

Rumus tegangan jatuh diatas dapat diaplikasikan untuk arus searah DC maka faktor daya = 1 sehingga formulasinya untuk kabel 2 jalur adalah Tegangan jatuh = 2*R*I dimana R adalah resistansi DC ( hasil pengukuran alat Ohm-meter) dan I adalah arus searah DC. 

Berapa jatuh tegangan kerja yang diizinkan. Jika tegangan rumah 220 Volt dan misalnya kita menerima dari sumber PLN hanya 200 Volt berari jatuh tegangan 10%, maka hal ini akan mengganggu performance motor listrik mesin pendingin (Air Conditioner atau Kulkas) atau pompa air. Jatuh tegangan maksimum 5% dari sumber ke beban konsumen masih dapat diterima sistem (misalnya sumber 400 Volt dan kita sebagai konsumen menerima tegangan kerja setelah dibebani sebesar 380 Volt), tetapi untuk perencanaan terkadang ada yang menetapkan 2,5 %, tergantung untuk aplikasi dimana dan semuanya akan mempengaruhi total biaya instalasi listrik. 

Sebagai referensi online, pembaca dapat meng-click link-link situs Okonite atau General Electric untuk studi perbandingan aplikasi tegangan jatuh, tetapi ingat rating tegangan listrik Amerika berbeda dengan Indonesia, jadi kita harus mengkonversikan dahulu dan pula mereka menggunakan standar ukuran kabel AWG( lihat tabel konversi AWG dan mm2 dibawah). Silahkan pembaca melatih formulasi tegangan jatuh ini dengan excel dengan data dari berbagai sumber dan silahkan dikembangkan lebih jauh.


Link tekno-ekonomi kabel daya

Produk kabel Supreme www.sucaco.com


Produk kabel Jembo www.jembo.com


Testing Calibration - LMK http://www.pln-litbang.co.id/beta





TEGANGAN JATUH KABEL TEMBAGA (Sumber data kabel produk 4 besar, Okonite, Pirelli)
Ukuran kabel tembagaRDC
20 C
RAC
90 C
XAC
50 Hz
Tegangan jatuh susunan kabel trefoil di udaraRating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udaraTegangan jatuh L=100mtr, I=80% rating kabel trefoil di udaraTegangan jatuh =
1.732*R*I*cos f +
1.732*X*I*sin f
mm2AWGwireOhm/kmOhm/kmOhm/kmmV/Amp/mtrAmpVoltVolt
Multicore 380 VAC, 3-fase 50 Hz
1.5#141/1.3811.915.2320.01227.0183930
2.5#121/1.787.149.1390.09916.0253225.5
4#101/2.254.475.7220.09310.0342721.8
6#81/2.762.973.8020.0886.80442418.9
10#61/3.571.772.2660.0844.00601915.5
16#47/1.701.131.4460.0812.50801613.4
25#27/2.140.7120.9110.0811.601051311.3
35#17/2.520.5140.6580.0781.151301210.3
 Single Core 380 VAC, 3-fase 50 Hz
502/019/1.780.3790.4850.0940.872151513.2
703/019/2.140.2620.3350.0900.612701312.1
954/019/2.520.1890.2420.0870.453351211.4
120250 MCM37/2.030.1500.1920.0840.3739011.511
150300 MCM37/2.250.1220.1570.0840.314451110.9
185400 MCM37/2.500.09720.1260.0840.2651010.610.7
240500 MCM61/2.250.0740.0970.0810.2260610.710.6
300600 MCM61/2.520.0590.0780.0800.19570110.910.7
400750 MCM61/2.850.04610.0630.0790.17582011.511.1
5001000 MCM61/3.200.03660.0510.0780.1609361211.3
TEGANGAN JATUH KABEL ALUMINIUM (Sumber data kabel produk 4 besar, Okonite, Pirelli)
Ukuran kabel aluminiumRDC
20 C
RAC
50 C
XAC
50 Hz
Tegangan jatuh susunan kabel trefoil di udaraRating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udaraTegangan jatuh L=100mtr, I=80% rating kabel trefoil di udaraTegangan jatuh =
1.732*R*I*cos f +
1.732*X*I*sin f
mm2AWGwireOhm/kmOhm/kmOhm/kmmV/Amp/mtrAmpVoltVolt
Single Core 380 VAC, 3-fase 50 Hz
502/019/1.780.6410.7180.10616614.7
703/019/2.140.4430.4970.1032109.4
954/019/2.520.3200.3590.0982588.8
120250 MCM37/2.030.2530.2840.0973008.5
150300 MCM37/2.250.2060.2320.0973448.4
185400 MCM37/2.500.1640.1850.0963988.3
240500 MCM61/2.250.1250.1420.0924768.3
300600 MCM61/2.520.1000.1140.0905518.4
400750 MCM61/2.850.07780.0900.0906458.7
5001000 MCM61/3.200.06050.0710.0897529.1
PERBANDINGAN TEKNIS & HARGA KABEL TEMBAGA(NYY) DAN ALUMINIUM(NA2XY) SINGLE CORE
Ukuran kabelRAC
90 C
Tembaga
RAC
90 C
Aluminium
XAC
50 Hz
Tembaga
XAC
50 Hz
Aluminium
Rating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udaraRating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udaraNYY
USD/mtr
May 2006
NA2XY
USD/mtr
May 2006
mm2AWGOhm/kmOhm/kmOhm/kmOhm/kmTembagaAluminiumTembagaAluminium
502/00.4850.7180.0940.106215166US $ 5.9US $ 1.2
703/00.3350.4970.0900.103270210US $ 8.8US $ 1.5
954/00.2420.3590.0870.098335258US $ 11.1US $ 1.9
120250 MCM0.1920.2840.0840.097390300US $ 14.1US $ 2.9
150300 MCM0.1570.2320.0840.097445344US $ 17.1US $ 3.3
185400 MCM0.1260.1850.0840.096510398US $ 21.4US $ 4.5
240500 MCM0.0970.1420.0810.092606476US $ 27.9US $ 5.8
300600 MCM0.0780.1140.0800.090701551US $ 36.2US $ 7.1
400750 MCM0.0630.0900.0790.090820645US $ 47.3US $ 9.3
5001000 MCM0.0510.0710.0780.089936752US $ 56.7US $ 11.2

RDC = Resistansi DC pada 20 Celsius ; R AC= Resistansi AC pada 90 Celsius trefoil ;  X AC= Reaktansi  pada 50 Hz trefoil 

Contoh soal 1 :        (Click dlm tabel excel)
Sebuah pompa listrik tipe submersible daya 30HP/22 KW,380 VAC,3-fase digunakan untuk drainase tambang batubara dengan jarak 100 meter antara panel distribusi & starternya, berapa tegangan stabil diterima starter pompa jika tegangan sisi panel distribusi awal 385 VAC, dan kabel yang digunakan adalah NYFGBY 4c16 mm2 antara panel distribusi dan starter? ( Abaikan jarak starter dan pompa)
Jawaban : Arus beban motor adalah = 22 / ( 1.732 * 0.38 * 0.8 ) = 42 Amp
Tegangan jatuh = 42 * 2.5 * 100/1000 = 10.4 Volt
Tegangan stabil diterima Starter = 385 - 10.4 = 375 Volt (Dibawah rating)
Perhitungan dengan rumus :  
Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*42(0.078*0.8+0.081*0.6)*100/1000= 8.7 Volt

Contoh soal 2 :       (Click dlm tabel excel)
Sebuah mesin kompresor chiller daya 545 HP/400 KW, 380 VAC, 3-fase digunakan utk sistem pendingin udara bangunan mall dengan jarak 200 meter antara panel distribusi & starternya, berapa tegangan diterima starter chiller jika tegangan sisi panel distribusi awal 390 VAC dan kabel yang digunakan adalah NYY 2x(4x1c300) mm2 dng susunan trefoil di atas ladder antara panel distribusi dan starter ? (Abaikan jarak starter & chiller)
Jawaban : Arus beban motor adalah = 400 / ( 1.732 * 0.38 * 0.8 ) = 760 Amp
Teg jatuh = 760 * 0.195 * 200/(2 * 1000) = 15 Volt  , Tegangan stabil diterima starter = 390 - 15 = 375 Volt (Dibawah rating)
Jika digunakan tabel untuk NYY 3x(4x1c300) mm2 :
Teg jatuh = 760 * 0.195 * 200/(3 * 1000) = 10 Volt  , Tegangan stabil diterima starter = 390 - 10 = 380 Volt
Perhitungan dengan rumus untuk NYY 2x(4x1c300) mm2 :  
Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*760(0.078*0.8+0.08*0.6)*200/(1000*2) = 14.5 Volt

Jika digunakan NA2XY 2x(4x1c400) mm2 :
Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*760(0.0778*0.8+0.09*0.6)*200/(1000*2) = 12.8 Volt

Silahkan berikan komentar Anda di laman ini.
Tautan (live links) spam dalam komentar akan terhapus secara otomatis.
Jika ingin menyisipkan tautan silakan gunakan tag: <i rel="URL">URL ANDA</i>
Untuk menyisipkan judul, gunakan tag <b rel="h3">TEKS JUDUL ANDA DI SINI</b>
Untuk menyisipkan gambar, gunakan tag <i rel="image">Tulis URL GAMBAR Anda di sini </i>
Untuk menyisipkan kode, gunakan tag <i rel="code">Tulis KODE ANDA di sini</i>
Kode yang panjang bisa menggunakan tag <i rel="pre"> KODE PANJANG di sini</i>
Untuk menciptakan efek tebal gunakan tag <b>TEKS TEBAL ANDA DI SINI</b>
Untuk menciptakan efek tulisan miring gunakan tag <i>TEKS MIRING ANDA DI SINI</i>

/* */