Jul 232012
 

Sangat sering kita temui, kesalahan dalam penentuan luas penampang kabel yang diperlukan dalam suatu installasi. Kesalahan yang paling umum adalah HANYA memperhitungkan kapasitas kabel terhadap arus yang melaluinya. Penentuan luas penanpang kabel, harus memperhatikan beberapa aspek :

  1. Kapasitas arus kabel (\textit cable ampacity)
  2. tegangan jatuh optimum yang bisa diterima disisi beban (\textit drop voltage)
  3. Ketahanan terhadap hubung singkat (\textit cable short circuit withstand)
  4. Tegangan sentuh yang terjadi, jika terjadi hubung singkat(\textit touch voltage)

1. Kapasitas arus kabel

Dalam penentuan kapasitas arus dari kabel, kita tidak boleh hanya menggantungkan pada arus yang melewati kabel atau \frac{V^2}{P} saja. Sesuai dengan IEC 60364-5-52, kapasitas kabel yang diberikan oleh pabrikan, harus di-tuning atau derating bersesuaian dengan kondisi instalasinya. Kondisi-2 yang mempengaruhi adalah :

  • Metode instalasi
  • Temperature lingkungan
  • Type kabel
  • banyaknya kabel dalam satu jalur
  • banyaknya kabel ditumpuk
  • klasifikasihazardous area

Dari point-point yang mempengaruhi diatas, kita berkesimpulan tidak bisa hanya mengandalkan data pabrik untuk menentukan kapasitas kabel.

2. Tegangan jatuh optimum yang bisa diterima disisi beban

Saat ktia membeli barang listrik, selalu dituliskan pada tegangan berapa alat tersebut bisa bekerja dengan baik. Alasan inilah yagn membuat kita harus memperhitungkan jatuh tegangan saat memilih kabel. Contoh kalkulator untuk jatuh tegangan dapat dilihat di link ini.

 3. Ketahanan terhadap hubung singkat

Apa tujuan kita memperhitungkan faktor ini? Tujuannya adalah agar saat terjadi hubung singkat, kabel tidak mengalami overheat dan terbakar sebelum alat proteksi bekerja melakukan tugasnya. Untuk menentukan diameter kabel yang tahan terhadap suatu hubung singkat, kita memerlukan data prospective fault yang mungkin terjadi di titik yang dievaluasi. Formula untuk menghitungnya adalah I^2t=K^2S^2, dimana I adalah arus hubung singkat dalam Ampere, t adalah waktu yang diperlukan untuk mengamankan arus gangguan dalam detik, K adalah constanta bahan, 143 untuk XLPE dan S adalah diameter kabel dalam mili meter.

4. Tegangan sentuh yang terjadi, jika terjadi hubung singkat

Batas aman tegangan listrik bagi manusia adalah 50 V. Pada saat terjadi hubung singkat ke tanah, maka arus bocor (I_{leak}) akan mengalir ke frame dan melalui kabel pentanahan, kembali ke sumber.lihat posting yang terdahulu. Jadi jika tahanan kabel pentanahan (R_g) terlalu besar, akan terdapat tegangan di frame sebesar U_T=I_{leak} x R_g. Jika U_T > 50 volt, maka personnel yang menyentuh frame tersebut terkena resiko kesetrum. Pemilihan diameter kabel grounding yang benar akan menghindarkan kita dari resiko kesetrum.

Oct 192011
 

Dari posting Pentanahan 4 dan Perihal Tegangan Sentuh pada sistem High Resistance Grounding, kita belum mendapatkan berapakah tegangan sentuh pada saat “second fault” terjadi. Tulisan ini ingin mengungkapkan mengapa pada saat “second fault“, gangguan tersebut harus segera diamankan. Ilustrasi dibawah ini akan menjadi acuan pembicaraan kita.

Saat second fault terjadi, arus ganguan I_f akan mengalir pada loop ABCDEFGHIJ. Mari kita umpamakan beban 1 di supply melalui kabel dengan diameter 50 sqmm dengan panjang 50 meter dan beban 2 disupply melalui kabel 25 sqmm dengan panjang 30 meter. Kabel grounding memiliki ukuran yang sama dengan kabel phase dan resistansi pada bagian F-E diasumsikan NOL.

Dari persamaan tentang resistansi, R=\rho l/S, maka impedansi loop fault adalah

Z_{loop}=2\times[\rho\times(\frac{30}{25}+\frac{50}{50}) . Dimana \rho =22.5\times 10^{-3} \Omega .mm2/mZ_{loop}=2\times 22.5\times 10^{-3}\times 2.2Z_{loop}= 99 m\Omega

Kita akan mengasumsikan tegangan saat terjadinya second fault adalah 0.8 V (line-line). Nilai 0.8 ini dianggap cukup worst case untuk memastikan unti proteksi bekerja. Dengan mengasumsikan U_{AJ}=0.8U_n=400\times 0.8 =320 V maka kita dapat arus gangguan (If), I_f=\frac{320}{99\times 10^{-3}}=3232 A.

Akibat arus gangguan sebesar If tersebut maka terdapat beda potensial antara beban 1 (p1) dan beban 2(p2), sebesar ZDGIf=Zloop/2 x If =159 volt.

Body dari beban 1 (p1) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{FG}I_f=(\rho\frac{50}{50})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =73 V

Body dari beban 2 (p2) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{DE}I_f=(\rho\frac{30}{25})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =87 V

Nilai ini jelas melebihi batas minimum yang dipersyaratkan oleh IEC dan harus diamankan kurang dari 5 seconds(lihat posting Pentanahan 4) .

Second fault terjadi di remote system.

Apa yang terjadi jika second fault terjadi di beban 3 (p3)? Untuk hal ini, maka arus gangguan yang kembali akan ditentukan oleh besarnya rp dan rp3. Kita asumsikan bahwa rp= 10 ohm dan rp3=15 ohm. Maka kita akan mendapatkan sebuah rangkaian serial dari V3-cable phase- load 1(p1)grounding conductor (of load 1)-rp-rp3-grounding conductor (of load 3)- load 3 (p3) – conductor of load 3 (p1). Umumnya rsistansi elektrode pentanahan (rp dan rp3) memiliki orde jauh lebih tingi daripada resistansti conductor. Lihat ilustrasi dibawah ini.

Jadi beda potensial antara permukaan load 1, yang fault, dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 10 = 160 V. sesuai dengan hukum pembagi tegangan.

Beda potensial di permukaan load 3 dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 15=240V.

terlihat jelas bahwa menghindari terjadinya remote load pada sistem IT sangat membantu menurunkan tegangan sentuh.

%d bloggers like this: