Tugas kabel 2

37
TEKNOLOGI TRANSFORMER & KABEL TEGANGAN TINGGI Tugas 2 Dosen : Prof. Dr. Ir. Ngapuli Irmea Sinisuka FAUZI ASHARI 23214126 PROGRAM MAGISTER TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA

description

high voltage cables calculation for distribution

Transcript of Tugas kabel 2

TEKNOLOGI TRANSFORMER & KABELTEGANGAN TINGGI

Tugas 2

Dosen : Prof. Dr. Ir. Ngapuli Irmea Sinisuka

FAUZI ASHARI23214126

PROGRAM MAGISTER TEKNIK ELEKTROSEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKAINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2015Soal:

Pada saat menjalankan,Id/In = 6Cos = 0,3TA = 20 mAB = 100 mAC = 70 mCD = 50 mTemperature Ruang = 400CTemperature Dalam Tanah = 250CPertanyaan

1. Menentukan kabel penghubung TA AB AC dan CD dari installasi di atas. Pada gambar diberikan semua karakteristik listrik dan harga-harga besaran lain yang diperlukan untuk perhitungan2. Anggaplah faktor penggunaan = 1,0 dan untuk penyedarhanaan faktor daya = 0,8 untuk semua cabang.Kemudian analisa apakah pada saat menjalankan motor secara langsung dengan daya relatif yang cukup tinggi (motor M1) adalah mungkin dan jatuh tegangan yang diakibatkannya masih dalam batas-batas yang diijinkan.3. Bila tegangan menengah TM menggunakan kabel 20 kV dengan panjang 500 m, pilih kabel penghubungnya masing-masing bila shield ditanahkan pada salah satu ujung kabel dan pada kedua ujung kabel4. Bila diambil jenis kabel tegangan menengah 20 kV adalah XLPE, konduktor alumunium dengan usia ekonomis 30 tahun, waktu operasi pada rugi-rugi maksimum adalah 3000 jam/tahun, beban puncak (tahun pertama) Imax = 200 A, temperature rata-rata konduktor = 550C, biaya 1 wh dari rugi-rugi pada 20 kV adalah P=2x10-5 $/wh, pertambahan beban per tahun 0,02 (2%) dengan harga listrik konstan, bunga tahunan 8% harga kabel ( + S) dengan = 7,493 $/m dan = 0,057 $/m.mm2 tentukan luas penampang kabel (S) yang optimal

Catatan: Mulai dengan membuat flow chart perhitungan untuk soal-soal di atas

JAWABAN:

1. Untuk menentukan kabel penghubung yang digunakan dari instalasi tersebut, maka dilakukan perhitungan untuk segmen kabel TA - AB - AC dan CD dengan flowchart perhitungan seperti dibawah :

Dalam melakukan perhitungan jenis penghantar yang digunakan, maka akan dilakukan perbandingan jenis penghantar antara penghantar dengan konduktor tembaga Cu dan konduktor aluminium Al.

Tabel yang digunakan :

1. Tembaga (Copper/Cu)a. Cu - PVC - PVC

b. Cu - XLPE - PVC

2. Aluminium (Al)a. Al - XLPE - PVC

Asumsi Pemilihan dan Perhitungan Jenis Kabel Pemasangan kabel sesuai dengan desain kabel di gedung pada umumnya, yaitu menggunakan duct.

Penggunaan kabel dengan jenis konduktor tembaga (Cu) diambil dengan pertimbangan jatuh tegangan dan kehandalan.Penghantar TAPenghantar TA adalah penghantar yang melewatkan arus keluar dari trafo (sisi sekunder). Dengan mempertimbangkan faktor kehandalan maka digunakan kabel dengan konduktor tembaga (Cu) dan Alumunium (Al), dan hanya dilakukan perbandingan jika isolasinya PVC karena lebih murah.

Perhitungan Arus yang mengalirArus yang mengalir pada penghantar TA adalah :

kabel dari trafo dsitribusi menuju rak TR sepanjang 20 m sebaiknya ditanam di dalam tanah, dan menggunakan faktor koreksi.

Sehingga dari kedua tabel dan hasil perhitungan diatas digunakan parameter untuk penghantar TA :

Kabel TA

t(s)0.1

Beban630 kVA

Kp1

Ka0.95

L20 m

Arus957.186

Ic1007.564

L0.02 km

Sedangkan untuk Ic atau I yang sudah dikoreksi dihitung dari persamaan:

dengan n : jumlah sirkuit ,n=1,2,3,4,5Ka : faktor koreksi ambient temperatureKp :faktor koreksi konfigurasi konduktor

Dari nilai Ic yang didapat, kita cocokkan nilai Ic yang didapat dengan tabel spesifikasi kabel konduktor Al isolasi PVC:nocross secDC Resist 20 CIn Ground unarmouredIn air

Direct laidLaid in ductFreeIn pipedrop Vdrop %Isc

1161,917662685333,332418,77%5818,591

2251,29981927020,941835,51%9091,548

3350,868121961108315,147923,99%12728,17

4500,64114511613610011,186432,94%18183,1

5700,4431781421711257,7310252,03%25456,34

6950,322141712111525,5844881,47%34547,88

71200,2532431952461764,4152351,16%43639,43

81500,2062722202822003,5950140,95%54549,29

91850,1643092503262302,862050,75%67277,46

102400,1253592823882712,181440,57%87278,86

113000,14063314493101,7451520,46%109098,6

124000,07784663815303621,3577290,36%145464,8

135000,06055294346144161,0558170,28%181831

Sehingga pilihan ukuran konduktor yang di dapat adalah sebagai berikut:Untuk penghantar Alumunium (Al)

Al(Ground-Direct Laid)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

1 mm20 V0.00%-

2500 mm20.528 V0.14% 363,662

3240 mm20.7272 V0.19% 261,837

4150 mm20.8988 V0.24% 218,197

595 mm21.1169 V0.29% 172,739

Dari nilai Ic yang didapat, kita cocokkan nilai Ic yang didapat dengan tabel spesifikasi kabel konduktor Cu isolasi PVC

nocross secDC Resist 20 CIn Ground unarmouredIn airdrop Vdrop %Isc

Direct laidLaid in ductFreeIn pipe

11,512,121181614211,163455,57%545,4929

22,57,4127232219129,315834,03%909,1548

344,613630292480,4515221,17%1454,648

463,084537373153,7506914,14%2181,972

5101,836050504131,936298,40%3636,619

6161,157865665420,069255,28%5818,591

7250,72710083877012,687263,34%9091,548

8350,524125101106849,1445982,41%12728,17

9500,3871491211301026,753741,78%18183,1

10700,2681831481631264,6770081,23%25456,34

11950,1932191782011543,3681440,89%34547,88

121200,1532492032331772,6700830,70%43639,43

131500,1242802292682022,1639890,57%54549,29

141850,09913152593082301,7294460,46%67277,46

152400,07543643013642691,3158450,35%87278,86

163000,06014003394173061,0488370,28%109098,6

174000,0474653864853520,8202220,22%145464,8

185000,03665204415544060,6387260,17%181831

Untuk perhitungan voltage drop, maka menggunakan rumus:Vd = Z x 3 x In x LDimana Vd : voltage drop (Volt)Z : resistenasi per kilometer (/km)In : arus maksimum beban yang melalui penghantar TA (A)L : panjang penghantar (m)Sehingga volatge drop untuk pilihan ukuran konduktor yang di dapat adalah sebagai berikut:

Untuk penghantar tembaga (Cu)

Cu (Ground - Direct Laid)

noLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

1 mm20 V0.00%-

2500 mm20.3194 V0.08% 363,662

3240 mm20.4387 V0.12% 261,837

4150 mm20.541 V0.14% 218,197

595 mm20.6737 V0.18% 172,739

Bila kita bandingkan antara konduktor Al dan Cu maka didapatkan voltage drop konduktor Cu lebih kecil, sehingga dipilih Cu sebagai konduktor yang digunakan. Untuk penempatan kabel yang akan dipilih ground in duct dan air in pipe dengan pertimbangan sebagai berikut:Cu (Ground - In Duct)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

1mm20 V0,00%-

2mm20 V0,00%-

3300 mm20.3497 V0,09% 327.296

4185 mm20.4324 V0,11% 269.110

5120 mm20.5341 V0,14% 218.197

Cu (Air - In Pipe)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

1mm20 V0,00%-

2mm20 V0,00%-

3400 mm20.2735 V0,07% 436.394

4240 mm20.329 V0,09% 349.115

5150 mm20.4328 V0,11% 272.746

Dari perhitungan di atas, untuk memilih ukuran konduktor yang digunakan hanya menggunakan analisa dari voltage drop saja. Untuk pertimbangan arus hubung singkat, karena Icc relay tidak diketahui maka tidak kita hitung. Oleh karena itu berdasarkan pertimbangan voltage drop kabel yang kita pilih adalah CU isolasi PVC 3 sirkuit 3x 400 mm2.

Penghantar ABPenghantar AB adalah penghantar yang menghubungkan keluaran Panel Hubung Bagi menuju beban M1 sepanjang 100m. Perbandingan jenis kabel dilakukan terhadap jenis konduktor yang digunakan, apakah ber bahan tembaga (Cu) atau Aluminium (Al) dan pilihan isolasi yang digunakan adalah PVC karena lebih murah dibanding XLPE. Perhitungan Arus yang mengalirArus yang mengalir pada penghantar AB adalah :

kabel dari rak TR menuju M1 sepanjang 100 m ditanam di dalam tanah, dan menggunakan faktor koreksi.

Sehingga dari kedua tabel dan hasil perhitungan diatas digunakan parameter untuk penghantar AB: Kabel AB

t (s) 0,02

Beban100 kVA

Kp1

Ka0,95

L 100 m

Icc23000

Arus151,9343

Ic 161,6322

L 0,1 km

Sedangkan untuk Ic atau I yang sudah dikoreksi dihitung dari persamaan:

Dengan n : jumalah sirkuit ,n=1,2,3,4,5Ka : faktor koreksi ambient temperatureKp :faktor koreksi konfigurasi konduktorDari nilai Ic yang didapat, kita cocokkan nilai Ic yang didapat dengan tabel spesifikasi kabel konduktor Al isolasi PVC:

Untuk perhitungan voltage drop, maka menggunakan rumus:Vd = Z x 3 x In x LDimana Vd : voltage drop (Volt)Z : resistenasi per kilometer (/km)In : arus maksimum beban yang melalui penghantar AB (A)L : panjang penghantar (m)

Sehingga pilihan ukuran konduktor yang di dapat sesuai tabel penghantar Al adalah sebagai berikut:Untuk penghantar Alumunium (Al)

Al

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

170 mm212.4021 V3,26% 56.922

225 mm216.7974 V4,42% 40.659

3----

4----

5----

Cu

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

170 mm27.5028 V1,97% 56.922

225 mm210.1764 V2,68% 40.659

310 mm217.0773 V4,49% 24.395

46 mm221.5566 V5,67% 19.516

54 mm225.8119 V6,79% 16.263

Perhitungan Tegangan Jatuh dan kemampuan arus hubung singkatUntuk jarak 100m, maka tegangan jatuh adalah sebagai berikut :

Cu (Ground In Duct)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

150 mm210.8343 V2,85% 40.659

225 mm210.1764 V2,68% 40.659

316 mm210.7317 V2,82% 39.032

410 mm212.808 V3,37% 32.527

56 mm217.2453 V4,54% 24.395

Cu (Air In Pipe)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

1120 mm24.2834 V1,13% 97.581

235 mm27.3349 V1,93% 56.922

316 mm210.7317 V2,82% 39.032

410 mm212.808 V3,37% 32.527

510 mm210.2464 V2,70% 40.659

Dari perhitungan teknis beberapa pilihan alternatif tersebut memenuhi syarat untuk dijadikan penghantar AB, namun berdasarkan pertimbangan voltage drop kabel serta pertimbangan ekonomis maka yang kita pilih adalah CU isolasi PVC 1 sirkuit 3x 50 mm2 ground in duct.

Penghantar ACPenghantar AC adalah penghantar yang menghubungkan keluaran Panel Hubung Bagi menuju busbar C sepanjang 70m. Perbandingan jenis kabel dilakukan terhadap jenis konduktor yang digunakan, apakah ber bahan tembaga (Cu) atau Aluminium (Al). Kabel direncanakan ditanam dibawah tanah dengan mengunakan duct karena jarak yang cukup jauh.

Perhitungan Arus yang mengalirArus yang mengalir pada penghantar AC adalah :

Sehingga dari kedua tabel dan hasil perhitungan diatas digunakan parameter untuk penghantar AC:

Kabel AC

t (s)0,06

Beban50 kVA

Kp0,8

Ka0,87

L70 m

Arus75,96714

Ic87,31855

L0,07 km

Sedangkan untuk Ic atau I yang sudah dikoreksi dihitung dari persamaan:

Dengan n : jumalah sirkuit ,n=1,2,3,4,5Ka : faktor koreksi ambient temperatureKp :faktor koreksi konfigurasi konduktorDari nilai Ic yang didapat, kita cocokkan nilai Ic yang didapat dengan tabel spesifikasi kabel konduktor Al isolasi PVC:

Untuk perhitungan voltage drop, maka menggunakan rumus:Vd = Z x 3 x In x LDimana Vd : voltage drop (Volt)Z : resistenasi per kilometer (/km)In : arus maksimum beban yang melalui penghantar AC (A)L : panjang penghantar (m)

Al

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

125 mm212.7042 V3,34% 11.737

2----

3----

4----

5----

Cu

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

125 mm27.6967 V2,03% 11.737

26 mm216.3037 V4,29% 5.634

34 mm216.2685 V4,28% 5.634

42.5 mm219.6121 V5,16% 4.695

5----

Cu (Air - In Pipe)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

150 mm24.0971 V1,08% 23.474

216 mm26.0875 V1,60% 15.024

36 mm210.8692 V2,86% 8.451

44 mm212.2014 V3,21% 7.512

52.5 mm215.6897 V4,13% 5.869

Cu (Ground - In Duct)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

135 mm25.5475 V1,46% 16.432

210 mm29.687 V2,55% 9.390

34 mm216.2685 V4,28% 5.634

42.5 mm219.6121 V5,16% 4.695

5----

Dari perhitungan teknis beberapa pilihan alternatif tersebut memenuhi syarat untuk dijadikan penghantar AB, namun berdasarkan pertimbangan voltage drop kabel yang memenuhi persyaratan adalah kabel Cu isolasi PVC 1 sirkuit 3x35 mm2 tetapi karena perhitungan arus hubung singkat tidak memenuhi persyaratan maka pemilihan kabel kita naikkan satu tingkat diatasnya sehingga kabel yang kita pilih adalah CU isolasi PVC 1 sirkuit 3x 50 mm2 ground in duct.

Penghantar CDPenghantar CD adalah penghantar yang menghubungkan rak busbar C menuju M2 sepanjang 50m. Perbandingan jenis kabel dilakukan terhadap jenis konduktor yang digunakan, apakah ber bahan tembaga (Cu) atau Aluminium (Al) dengan isolasi PVC .

Perhitungan Arus yang mengalirArus yang mengalir pada penghantar CD adalah :

Sehingga dari kedua tabel dan hasil perhitungan diatas digunakan parameter untuk penghantar CD: Kabel CDt (s)0,02

Beban14,5 kVA

Kp1

Ka0,87

L50 m

Arus22,03047

Ic23,18997

L0,05 km

Sedangkan untuk Ic atau I yang sudah dikoreksi dihitung dari persamaan:

Dengan n : jumlah sirkuit ,n=1,2,3,4,5Ka : faktor koreksi ambient temperatureKp :faktor koreksi konfigurasi konduktor

Untuk perhitungan voltage drop, maka menggunakan rumus:Vd = Z x 3 x In x LDimana Vd : voltage drop (Volt)Z : resistenasi per kilometer (/km)In : arus maksimum beban yang melalui penghantar CD (A)L : panjang penghantar (m)

Dari nilai Ic yang didapat, kita cocokkan nilai Ic yang didapat dengan tabel spesifikasi kabel konduktor Al isolasi PVC:

Cu

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

12.5 mm214.8816 V3,92% 2.033

2----

3----

4----

5----

Cu (Air - In Pipe)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

14 mm29.2584 V2,44% 3.253

2----

3----

4----

5----

Cu (Ground - In Duct)

nLuas PenampangVoltage DropVD (%)Isc

14 mm29.2584 V2,44% 3.253

2----

3----

4----

5----

Dari perhitungan teknis beberapa pilihan alternatif tersebut memenuhi syarat untuk dijadikan penghantar CD, namun berdasarkan pertimbangan voltage drop dan arus short circuit kabel yang memenuhi persyaratan adalah CU isolasi PVC 1 sirkuit 3x 4 mm2 ground in duct.

KESIMPULAN JAWABAN :

Tabulasi Pemilihan Jenis Penghantar

NoSegmenArusJenis KonduktorLuas PenampangKHAVd(%)Icc

1TA957.1861066.50.3

Cu PVC240982.80.3

2AB151.934Cu PVC50164.72.456,922

2.877,251

3AC75.967Cu PVC5093.62.211,737

4CD22.03Cu PVC 2.526.1

Analisa EkonomisJenis kabel dan luas penampang penghantar dipilih berdasarkan pertimbangan ekonomis, sehingga biaya yang dibutuhkan untuk membangun sistem rendah. Dalam kasus ini, terlihat bahwa penggunaan material aluminium lebih banyak dipilih dengan alasan ekonomis, misalnya pada segmen AB dan segmen AC. KehandalanPertimbangan kehandalan dilakukan dalam pemilihan jenis kabel untuk segmen TA, yaitu menggunakan konduktor dengan bahan Tembaga (Cu). Ketersediaan MaterialKetersediaan material merupakan konsiderasi tersendiri dalam pertimbangan pemilihan jenis dan luas penampang material kabel, seperti pada segmen CD, dengan mempertimbangkan bahwa material penghantar kabel berbahan Aluminium minimal memiliki luas penampang 16 mm2, sedangkan kebutuhan material tidak memerlukan sebesar itu, maka dipilih konduktor dengan bahan tembaga yang tersedia di pasaran mulai dari luas penampang 1,5mm

2. Saat menjalankan motor M1 secara langsung dan daya reaktif yang cukup tinggi, maka kalkulasi tegangan jatuh yang ditimbulkan melalui penghantar TA dan AB sepanjang 20m+100m adalah (asumsi faktor penggunaan = 1 -> seluruh beban dinyalakan) :

I. Saat Runninga. Saat Running Penghantar TA 20m 3 x 185mm2VDrunning= (0,0991/3) x 3 x (957,186) x 20 = 1,095 voltb. Penghantar AB 100m 1 x 95mm2VDrunning= 0,411 x 3 x (151,934) x 100 = 10,815 voltSehingga Tegangan jatuh saat motor M1 bekerja adalah :VDrunning(a) + VDrunning(b) = 1,095 + 10,815 = 11,911 volt (3,134%)

II. Saat Start a. Penghantar TA 20m 3 x 185mm2Istart= 6 x InVDstart= (0,0991/3) x 3 x ((957,186-151,934+(6x151,934)) x 20 = 1,96 voltb. Penghantar AB 100m 1 x 95mm2Istart= 6 x InVDstart= 0,411 x 3 x (6x151,934) x 100 = 64,894 voltSehingga Tegangan jatuh saat motor M1 start adalah :VDstart(a) + VDstart(b) = 1,96 + 64,894 = 66,853 volt (17,60%)

Dari hasil perhitungan tegangan jatuh, maka dapat diketahui bahwa tegangan jatuh saat starting motor sangat tinggi dan motor tersebut tidak akan dapat start, dalam kasus seperti ini maka harus digunakan kabel dengan ukuran penampang yang lebih besar, karena kabel dengan ukuran 50mm2 tidak dapat digunakan.

Pemilihan kabel diperbesar penampangnya yaitu dengan luas penampang 70mm2 dan dihitung kembali tegangan jatuh yang timbul saat menjalankan(start) motor M1

Penghantar AB 100m 1 x 120mm2Istart= 6 x InVDstart= 0,325 x 3 x (6x151,934) x 100 = 51,315 volt

Sehingga Tegangan jatuh saat motor M1 start adalah :VDstart(a) + VDstart(b) = 2,86 + 51,315 = 53,274 volt (14,02%) < 15%

Dari kalkulasi dihatas, pemilihan kabel dengan luas penampang 120mm2 dapat digunakan sebagai kabel penghantar AB karena tegangan jatuh yang ditimbulkan saat motor M1 start masih dalam batas toleransi dan memungkinkan motor M1 untuk start.

3. Sisi tegangan menengah (TM) menggunakan kabel 20kV dengan panjang 500m.

Arus nominal =

Dengan mempertimbangkan faktor teknis :1. Tegangan Menengah 20 kV2. Konduktor Aluminium, Isolasi XLPE3. Ditanam didalam tanah4. Steel Type Armored

Maka, dari tabel kabel TM :

Maka dapat diketahui bahwa, dengan mempertimbangkan faktor koreksi, arus yang mengalir adalah sebesar :ITMC = ITM x f.k = 18,186 x 1,08 = 19,64 AMaka dari tabel diatas dan dengan mempertimbangkan ketersediaan kabel yang ada di pasaran, dapat digunakan kabel dengan luas penampang 35mm2(luas penampang minimum kabel TM yang ada di pasaran)

4. Pada soal diketahui bahwa kabel yang akan digunakan adalah kabel konduktor aluminium dengan isolasi XLPE dan parameter-parameter sebagai berikut:Usia ekonomis: N= 30 tahunWaktu operasi pada rugi-rugi maksimum:T=3.000 jam/tahunBeban puncak (tahun pertama): Imax= 200 AmpTemperatur rata-rata konduktor:m= 55 CBiaya 1 wh dari rugi-rugi pada 20 kV:P= 2x10-5 $/whPertambahan beban per tahun:a= 2%Pertambahan harga listrik:b= 0% (konstan)Bunga tahunan:i= 8%Harga kabel ( + S)= 7,493 $/m=0,057 $/m.mm2Panjang kabel:l= 500 mDan dengan menggunakan pendekatan dan asumsi sebagai berikut:Jumlah fasa konduktor:Np= 3Jumlah sirkit:Nc= 1Kapasitas tambahan per tahun:D= 0

Untuk menghitung ukuran konduktor yang paling ekonomis maka dicari dengan menggunakan standar IEC 60287-3-2. Penyelesaian menggunakan standar ini memiliki 2 pendekatan, yaitu :

First Approach : Economic current range Setiap ukuran penghantar memiliki range arus yang paling ekonomis, yang dinyatakan dengan batas atas dan batas bawah sebagai berikut :

(1)

(2)

Di mana :CIBiaya instalasi konduktor yang diasumsikan awal ($)RResistansi AC konduktor yang diasumsikan awal (/m)CI1Biaya instalasi konduktor berukuran setingkat lebih kecil ($)R1Resistansi AC konduktor berukuran setingkat lebih kecil (/m) CI2Biaya instalasi konduktor berukuran setingkat lebih besar ($)R2Resistansi AC konduktor berukuran setingkat lebih besar (/m) FKuantitas tambahan, yang dinyatakan :

(3)NcJumlah sirkit (1)NpJumlah fasa (3)QKoefisien pertambahan beban, yang dinyatakan dengan :

(4)

(5)Sehingga dapat diselesaikan sebagai berikut :

Subsitusi parameter a, b dan i ke pers (5) ,

Subsitusi nilai r ke pers (4),

Maka dapat diperoleh nilai F sebagai berikut :

Nilai F ini kemudian digunakan untuk menentukan lower dan upper limit konduktor. Namun untuk nilai R pada pers. (1) & (2) digunakan nilai R pada temperatur maksimum (90 0C), dikarenakan kurangnya sumber data berupa yp (proximity effect factor) & ys (skin effect factor). Nilai R dapat dilihat dari tabel berikut :

Three Core Alumunium Conductor Steel Tape Armored XLPE Insulated (12/ 20 kV)

Berdasarkan tabel di atas, ukuran penampang (S) yang dapat mengaliri arus sebesar Imax 200 Amp adalah 95 mm2 (KHA 210 Amp), maka :

R = 0,411 /km = 0,411 . 10-3 /mR1 = 0,569 . 10-3 /mR2 = 0,325 . 10-3 /m

Maka :

Perhitungan dapat dilihat bahwa kabel Three Core Alumunium Conductor Steel Tape Armored XLPE Insulated (12/ 20 kV) memiliki range optimal 54,37 Amp sd 73,7 Amp. Sehingga bila dialiri arus 200 Amp, maka konduktor ini tidak ekonomis.

Dengan cara yang sama, dihitung range ekonomis range ekonomis kabel Three Core Alumunium Conductor Steel Tape Armored XLPE Insulated (12/ 20 kV), maka diperoleh seperti tabel berikut :NOUKURAN PENGHANTARLOWER LIMIT (A)UPPER LIMIT (A)

195 mm254,3773,7

2120 mm273,796,66

3150 mm296,66111,09

4185 mm2111,09144,83

5240 mm2144,83187,19

6300 mm2187,19260,21

Dari tabel dapat dilihat bahwa ukuran konduktor ekonomis adalah 300 mm2 karena nilai Imax (200 Amp) berada dalam range arus konduktor ekonomis yaitu 187,19 Amp s/d 260,21 Amp. Maka biaya total sistem (CT) menggunakan konduktor 300 mm2 adalah :

Second Approach : Economic conductor size for a given loadPendekatan ini menggunakan rumus berikut :

(6)di mana :20 = resistivitas dc (m), lihat di tabel 1.20 = Koefisien temperatur (K-1), lihat di tabel 1.B = Nilai koefisien ekonomis dari konduktor m = Temperatur konduktor (0C), dalam hal ini 55 0C.

Sumber IEC 60287-1-1

Untuk nilai B berdasarkan ukuran konduktor 300 mm2 adalah 1,057. Maka konduktor optimal adalah :

Karena tidak ada ukuran penampang 270,16 mm2, maka harus dipilih apakah konduktor menggunakan penampang 240 mm2 atau 300 mm2 berdasarkan biaya ekonomisnya yaitu :

Dari perhitungan biaya ekonomis dapat dilihat bahwa konduktor paling ekonomis adalah penampang 300 mm2. Berdasarkan kedua pendekatan yang dilakukan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa konduktor optimal adalah konduktor dengan penampang 300 mm2.

b. Menghitung ketahanan kabel membawa arus emergency Arus maksimum yang dapat terjadi adalah ketika beban non motor dalam posisi maksimum ditambah beban motor starting.Beban non motor maksimum = 450 KVA + 35,5 KVABeban motor saat starting = 6 x (100 KVA + 14,5 KVA) = 687 KVA

Arus non motor maksimum = = 14,015 Ampere

Arus motor saat starting = = 19,832 AmpereTotal Arus maksimum pada tahun pertama = 33,847 AmpereTotal Arus maksimum setelah 30 tahun = 33,847 Ampere x (1,02)30 = 61,31 ADari tabel Three Core Alumunium Conductor Steel Tape Armored XLPE Insulated (12/ 20 kV) di atas, kabel dengan ukuran 300 mm2 masih mampu menahan arus sampai 383 A, masih jauh diatas nilai arus emergency sampai 30 tahun kedepan (61,31 A)

c. Menghitung ketahanan kabel membawa arus hubung singkatImpedansi hubung singkat dari soal = 4%

(Trafo masih 630 kVA)Untuk 30 tahun berikutnya beban akan bertambah sebesar 1,8 kali dari beban awal. Maka kedepan kemungkinan trafo yang dipakai adalah 2x630 kVA, sehingga arus hubung singkat dari kedua trafo tersebut menjadi 2 x 787,525 = 1575.05 Ampere

Kemampuan kabel menahan arus hubung singkat didapat dari rumus :

Kabel XLPE Alumunium mempunyai nilai K = 92, untuk luas penampang 300 mm2. Asumsi peralatan proteksi yang terhubung dengan kabel MV bekerja dalam waktu 0,4 s untuk meberi waktu kerja peralatan proteksi yang berada di sisi downstream (0,1 s). Sehingga kemampuan hubung singkatnya adalah = 43639 A >>> 1575,05 A, jadi kabel tersebut masih mampu menahan arus hubung singkat yang terjadi.

d. Menghitung Vdrop kondisi normal dan kondisi emergency.

Beban normal = (450 + 35,5 + 100 + 14,5) kVA = 600 kVA

= 17,32 AVdrop normal dibushing MV trafo = Vdrop per fase * Imaks * panjang = 0,176*17,32*0,5 = 1,52 V

Beban emergenzy = (450 + 35,5 + 6*(100 + 14,5)) kVA = 1172,5 kVA

= 33,847 AVdrop emergency dibushing MV trafo = Vdrop per fase * Imaks * panjang = 0,176*33,847*0,5 = 2,98 V Vdrop normal dibushing MV trafo 30 tahun kedepan = 1,52 * (1,02)30 = 2,75 V (0,023%)Vdrop emergency dibushing MV trafo 30 tahun kedepan = 33,847 * (1,02)30 = 61,31 V (0,53%)

Sehingga kabel Three Core Alumunium Conductor Steel Tape Armored XLPE Insulated ukuran 300 mm2 layak untuk digunakan

Referensi :1. IEC 60287 1-12. Aberdare Power Cables How To Select An Electric Cables3. Bahra Power Cables Medium Voltage Power Cable

M1

M2

TM

T

630 kVATegangan hubung singkat 4%

CS (100 m s)600 kVA (630 untuk menghitung penghubung TA)

cos j = 0,8 tegangan nominal 380-220 volt 50 Hz

DUR(20ms)

DV(60ms)

100 kVAcos j = 0,8

C

C

50 kVAcos j = 0,8

Icc = 23.000 amperemaximum

450 kVA cos j = 0,8

35,5 kVA

DTF (20ms)14,5 kVAcos j = 0,8Icc = 800 amper

B

D

100 kVA

14,5 kVA

A

Icc = 23.000 ampermaximum

Start

Analisa Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik

- I maksimum beban yang melewati penghantar

Penentuan Jenis Kabel (penghantar, pelindung dan material)- Current Carrying Cap > I maksimum beban

Tegangan Jatuh masih dalam batas (5%) ?

Batasan batasan :- Tegangan Jatuh yang diijinkan- Jarak penghantar- Lokasi penempatan kabel

Tentukan Luas Penampang konduktor (mm2)

Selesai

Arus Hubung Singkat didalam batas kemampuan kabel ?

Hitung Tegangan Jatuh

Hitung Arus Hubung Singkat

Perbesar luas penampang konduktor