BAB 4 Kabel Tegangan Rendah

4. KABEL TEGANGAN RENDAH

4.1. 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.

4.2. 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.

IV-1

Kabel NYA

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 =

LA ( 4.1 )

di mana :

R = tahanan penghantar ()

= tahanan jenis penghantar (.m)

L = panjang penghantar (m)

A = luas penampang penghantar (m2)

dengan al = 0,0283 x 10-6 m dan cu = 0,0177 x 10-6 m, 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

Bentuk penghantar kabel tanah

Solid (pejal) : A 10 mm2

Stranded (pintalan) : A > 10 mm2

Bulat : A < 50 mm2 Sektor : A 50 mm2

Gambar 4.1

IV-2

Bahan isolasi yang umumnya digunakan adalah PVC (Polivinil Chlorida) dan

XLPE (Cross Linked Polyethylene)

Pelindung mekanis terdiri dari perisai dan spiral. Bahannya terbuat dari baja

berlapis seng, bentuknya bulat (round) atau pipih (flat)

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

4.3. 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.

IV-3

Kabel NYM

IV-4

Gambar 4.2 Kabel NYY

4.4. JENIS-JENIS KABEL

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

Terdiri dari :

a.Kabel lampu : NYFA, NYFAF, NYFAZ dan 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 : NYRGbY & 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.

4.5. PEMASANGAN KABEL TANAH

1. Di Udara

( a ) ( b )

IV-5

( c ) ( d )

Gambar 4.3

Contoh sebagian cara pemasangan kabel di udara ditunjukkan dalam Gambar 4.3.

Berbagai cara pemasangan lainnya dapat dilihat pada tabel 4.17 dan 4.18. Dengan cara

pemasangan seperti Gambar 4.3a, 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).

IV-6

IV-7

IV-8

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

Gambar 4.4

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.

IV-9

- jarak antara kabel-kabel yang

berdampingan adalah 7 cm. Untuk

kabel berinti tunggal yang ditanam

IV-10

IV-11

Cara mengeluarkan kabel dari haspel :

Cable drum jack

Gambar 4.5

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 4. 6

IV-12

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

timbun dengan pasir dan tanah yang bebas dari benda tajam dan benda-benda

lain yang dapat merusak isolasi kabel atau penghantar itu sendiri.

selain ditimbun tanah, kabel harus dilindungi dengan pelindung kabel seperti

batu bata, pipa beton, atau pipa besi.

pada jarak tertentu sepanjang jalur kabel harus ditempatkan rambu-rambu kabel

yang jelas, kokoh dan awet.

4.6. 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

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

IZ = I0 x f1 x f2 ( 4.2 )

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:

IV-13

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

kabel-kabel yang berdampingan dengannya dibebani kurang dari 30 % dari

KHA masing-masing kabel.

KHA suatu kabel yang ditanam di dalam tanah dihitung dengan menggunakan

rumus:

IZ = I0 x f1 x f2 x f3 ( 4.3 )

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

4.7. 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 (IL)

3. Tentukan arus nominal alat pengaman (IP) yang digunakan; pemutus daya atau

pengaman lebur. Harus diingat bahwa IP IL (disesuaikan dengan jenis beban)

4. Tentukan faktor koreksi total (FK) kabel:

a. di udara : FK = f1 x f2 ( 4.4 )

b. di dalam tanah : FK = f1 x f2 x f3 ( 4.5 )

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

dalam rumus :

I0

I P

FK (4.6 )

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

IV-14

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

a. Untuk arus bolak balik satu fasa:

(4. 7 )

b. Untuk arus bolak balik tiga fasa:

( 4.8 )

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 )

g = daya hantar jenis bahan penghantar

Untuk tembaga : g = 50 x 106 S/m

Untuk aluminium: g = 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 :

ΔU=kIL

Ln

( RCos ϕ+ XSinϕ ) Volt (4. 9 )

di mana:

U = jatuh tegangan pada kabel (volt)

k = 2 untuk sistem satu fase (1) :

k = 3 untuk sistem tiga fase (3) :

IL = arus beban (A)

L = panjang penghantar (km)

n = jumlah penghantar paralel perfase

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

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

Cos = faktor daya beban

Sinϕ=√1−Cos2 ϕ ( 4.10 )

IV-15

Harga persentase jatuh tegangan:

μ= ΔUUn

x 100 % ( 4.11 )

dengan Un = tegangan nominal jala-jala.

4.8. PENGARUH ARUS HARMONISA PADA SISTEM TIGA FASE SEIMBANG

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.

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

Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (Kh = 15 – 33%):

faktor reduksi (fr) = 0,86 sehingga,

FK = f1 x f2 x 0,86 untuk pemasangan kabel di udara ( 4.12 )

FK = f1 x f2 x f3 x 0,86 untuk pemasangan kabel di dalam tanah ( 4.13 )

Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (Kh = 33 – 45%):

dalam hal ini pemilihan ukuran kabel fase ditentukan berdasarkan arus

netral:

( 4.14 )

I 0=IN

0 , 86 ( 4.15 )

di mana IL = arus beban penuh perfasa pada rangkaian

IN = arus netral

I0 = KHA satu kabel yang ditanam dalam tanah dengan temperature

sekeliling 300 C

Persentase kandungan harmonisa ketiga terhadap arus fase (Kh 45%):

dalam hal ini I 0=I N

IV-16

4.9. SPLICING & TERMINATING

Splicing adalah pekerjaan penyambungan kabel-kabel ( Lihat halaman 53 dan 54 ).

Terminating adalah pekerjaan menghubungkan kabel ke terminal-terminal peralatan

atau bus bar.

4.10. PEMERIKSAAN DAN PENGUJIAN KABEL

Terdiri dari :

1) Visual inspection

2) Continuity Test

3) Insulation Resistance Test

IV-17

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.

IV-18

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

single-core cable two-core/three-core cable

S

[mm2]

R[/km]

@ 80[oC]X [/km]

R[/km]

@ 80[oC]X [/km]

1.5 14.8 0.168 15.1 0.1182.5 8.91 0.156 9.08 0.1094 5.57 0.143 5.68 0.1016 3.71 0.135 3.78 0.095510 2.24 0.119 2.27 0.086116 1.41 0.112 1.43 0.081725 0.889 0.106 0.907 0.081335 0.641 0.101 0.654 0.078350 0.473 0.101 0.483 0.077970 0.328 0.0965 0.334 0.075195 0.236 0.0975 0.241 0.0762120 0.188 0.0939 0.191 0.074150 0.153 0.0928 0.157 0.0745185 0.123 0.0908 0.125 0.0742240 0.0943 0.0902 0.0966 0.0752300 0.0761 0.0895 0.078 0.075

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

single-core cable two-core/three-core cable

S

[mm2]

R[/km]

@ 80[oC]X [/km]

R[/km]

@ 80[oC]X [/km]

1.5 24.384 0.168 24.878 0.1182.5 14.680 0.156 14.960 0.1094 9.177 0.143 9.358 0.1016 6.112 0.135 6.228 0.095510 3.691 0.119 3.740 0.086116 2.323 0.112 2.356 0.081725 1.465 0.106 1.494 0.081335 1.056 0.101 1.077 0.0783

IV-19

50 0.779 0.101 0.796 0.077970 0.540 0.0965 0.550 0.075195 0.389 0.0975 0.397 0.0762120 0.310 0.0939 0.315 0.074150 0.252 0.0928 0.259 0.0745185 0.203 0.0908 0.206 0.0742240 0.155 0.0902 0.159 0.0752300 0.125 0.0895 0.129 0.075

IV-20

IV-21

IV-22

IV-23

IV-24

IV-25

IV-26

IV-27

IV-28

IV-29

IV-30

IV-31

IV-32

IV-33

IV-34

IV-35

IV-36

IV-37

IV-38

IV-39

IV-40

IV-41

IV-42

IV-43

IV-44