IEEE teknologi kabel oktarico susilatama pp 21060110141053
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

IEEE teknologi kabel oktarico susilatama pp 21060110141053

on

  • 1,126 views

Tugas Teknologi Kabel Tenaga LIstrik Teknik Elektro UNDIP

Tugas Teknologi Kabel Tenaga LIstrik Teknik Elektro UNDIP

Statistics

Views

Total Views
1,126
Views on SlideShare
1,126
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
32
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

IEEE teknologi kabel oktarico susilatama pp 21060110141053 IEEE teknologi kabel oktarico susilatama pp 21060110141053 Document Transcript

  • 1 Makalah Mata Kuliah Teknologi Kabel Tenaga Listrik Sheath Bonding and Grounding Oktarico Susilatama PP (21060110141053) oktaricopradana@yahoo.co.id Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak - Kabel merupakan komponen utama jaringan transmisi untuk menghubungkan satu titik ke titik lain. Jika kabel menyalurkan arus maka pada sheath logam tersebut akan terdapat tegangan induksi yang besamya dipengaruhi oleh arus dan panjang kabel. Tegangan induksi yang besar harns diturunkan dengan metoda yang tepat agar aman dan sesuai standar yang berlaku. Tegangan induksi pada sheath (lead sheath) kabel terjadi karena adanya induksi elektromagnetik. Berdasarkan ketentuan tegangan yang diperbolebkan berkisar antara 30 -60 Volt yang besamya ditentukan oleh faktor tegangan tembus sheath pelindung luar dan keamanan manusia. Tegangan tembus sheath yang diperbolehkan dapat berkisar antara 60 -100 Volt untuk sheath yang ditanam , atau untuk sheath yang tempat sambungannya dilengkapi dengan pelindung guna mencegah kontak tangan. Cara ini sangat cocok untuk tarikan tiga kabel inti tunggal" tetapi sulit dalam pelaksanaannya, sheath kabel yang ditanahkan menjadikan arus mengalir mendahului. Arus sheath ini tidak diinginkan, karena mengakibatkan rugi-rugi panas sebingga akan menurunkan arus rating kabel dan juga akan menggangu kabel telekomunikasi. Untuk mengatasi besamya arus dan tegangan induksi pada saluran transmisi tegangan tinggi yang panjang maka dapat dilakukan antara lain dengan menghubung silang sheath dan mentanahkan pada ke dua ujung kabel pada setiap bagian utama panjang kabel. Kata kunci : bonding, sheath,shield,grounding I PENDAHULUAN Istilah sheath dan shield akan digunakan bergantian karena mereka memiliki fungsi yang sama,permasalahan dan solusi untuk tujuan dari pembahasan ini Sheath merujuk pada ketahanan air, komponen logam berbentuk tabung dari kabel yang diterapkan diatas isolasi. Contohnya ialah sheath timah dan tembaga atau alumunium sheath. Layer semikonduktor dapat digunakan dibawah logam untuk membentuk permukaan yang sangat lembut Shield merujuk pada komponen penghantar dari kabel yang harus di ground untuk membatasi medan dielektrik pada bagian dalam kabel. Shield umumnya terdiri dari bagian logamik dan sebuah penghantar (atau semikonduktor) yang mengektruksi layer. Bagian logamik dapat berupa plester (tape), kawat atau pipa. Sistem perkabelan yang seharusnya dipertimbangkan untuk pembumian single- point ialah sistem dengan kabel 1000 kcmils dan lebih besar dan dengan antisipasi beban diatas 500 ampere. Lima puluh tahun yang lalu, kabel tersebut berupa rangkaian transmisi isolasi kertas yang harus memiliki sheath timah. Kertas teknik dari era tersebut memiliki judul seperti “Pengurangan rugi rugi sheath pada kabel konduktor tunggal” dan “trafo ikatan sheath”,oleh karena istilah sheath ialah kata lebih disukai daripada shield pada diskusi ini. . II. KABEL MERUPAKAN TRANSFORMATOR Ketika arus mengalir pada konduktor “pusat” dari kabel, arus menghasilkan fluks elektromagnetik pada shield logamik atau pada paralel konduktor. Ini menjadi sebuah “satu kumparan” trafo ketika shield dibumikan dua kali atau lebih sejak rangkaian terbentuk dan arus mengalir.
  • 2 Jika shield hanya dibumikan satu kali dan sirkit tidak sempurna, fluks magnetik menghasilkan sebuah tegangan pada shield. Sejumlah tegangan yang sebanding dengan arus pada konduktor dan meningkat karena jarak dari ground meningkat. Gambar 1 Single point grounding Jika shield dibumikan dua kali atau lebih dan melengkapi sebuah rangkaian, fluks magnetik menghasilkan aliran arus didalam shield. Jumlah arus pada shield ialah berbanding terbalik dengan resistansi dari shield. Arus pada shield meningkat karena jumlah dari logam didalam shield meningkat. Tegangan tetap nol. Lihat gambar 2 Gambar 2 Multi point grounding Salah satu konsep penting yang merujuk pada pembumian multiple ialah bahwa jarak antara ground tidak memiliki pengaruh pada besar nya arus. Jika ground terpisah satu foot atau 1,000 feet, arus nya ialah sama, tergantung pada arus di dalam pusat konduktor dan resistansi dari shield. Dalam kasus kabel multiple, hubungan bagian dari kabel juga merupakan faktor. III. AMPACITY 3.1 Pengertian Ampacity Kabel memiliki nilai ampacity yg berbeda- beda berdasarkan ukurannya. Semakin besar ukuran kabel semakin besar nilai ampacity nya maka semakin besar kemampuan kabel tersebut untuk menghantar arus ke beban. Kabel harus memiliki nilai ampacity minimal lebih besar125% dari total arus beban (berdasarkan NEC standard). Cable Ampacity ≥ 1.25 x Full Load Current Nilai ampacity juga berpengaruh terhadap ambient temperatur bumi dimana kabel akan digunakan sehingga perlu di koreksi (derating factor) dengan menggunakan correction factor yang sesuai dengan Tabel B-310 di NEC standart juga mencantumkan correction factor berdasarkan temperature dan jumlah conductor (grouping factor). Gambar 3 Bobot Faktor Koreksi
  • 3 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 LOSS FACTOR (PER UNIT) AMPACITY(AMPERES) Banyak sumber dari heat pada kabel seperti konduktor,isolator,shield,etc. Panas ini harus dibawa melewati kanal(pipa penyalur), udara, beton, sekeliling tanah, dan akhirnya sesuai ambien bumi. Jika pembangkitan panas pada beberapa segmen diturunkan seperti sheath, kemudian seluruh kabel akan memiliki kemampuan yang lebih untuk membawa arus yang berguna. Gambar 4 grafik hubungan loss factor dengan ampacity Sumber panas dari sistem shield ialah salah satu yang kita akan konsentrasi pada diskusi ini karena kita mencoba untuk mengurangi atau menghilangkannya. 3.2 Rugi Rugi Shield Ketika arus AC mengalir pada konduktor dari kabel konduktor tunggal, medan magnet di hasilkan. Jika konduktor kedua berada dalam medan magnet, tegangan yang bervariasi dengan medan akan dikenalkan pada konduktor kedua tersebut yaitu sheath. Jika konduktor kedua itu merupakan bagian dari rangkaian (dihubungkan ke bumi pada dua tempat atau lebih), tegangan induksi akan menyebabkan arus mengalir. Arus tersebut menghasilkan rugi rugi yang muncul sebagai panas. Panas harus didisipasi sama seperti rugi rugi lainnya. Hanya jika terlalu banyak panas yang dapat didisipasi untuk kumpulan kondisi yang diketahui, sehingga rugi rugi shield tersebut mengurangi jumlah panas yang dapat di tetapkan sebagi konduktor fasa. Gambar 5 Batas temperatur kerja kabel 3.3 Kapasitas Shield Shield, atau sheath dari kabel harus memiliki konduktivitas yang cocok pada logam untuk membawa arus gangguan yang tersedia yang dapat dikenakan pada kabel. Kabel konduktor tunggal seharusnya memliki netral yang cukup di dalam shield nya untuk membersihkan gangguan fasa ke ground dan dengan tipe dari skema penutupan yang akan digunakan. Tidak bijaksana jika tergantung pada shield dari kedua fasa lainnya karena mereka dapat beberapa inci lebih. Terlalu banyak logam didalam shield dari bagian kabel dengan dua atau lebih pembumian merupakan ide yang tidak bagus. Hal ini menambah biaya untuk membeli kabel tersebut dan rugi rugi tidak hanya mengurangi ampacity dari kabel tapi menyebabkan rugi rugi ekonomi yang tidak semestinya dari panas yang dihasilkan. Satu cara yang anda dapat uji konsep dari jumlah shield yang cocok ialah dengan melihat performa dari kabel yang anda miliki saat pelayanan. Walaupun kabel tersebut memiliki sheath timah, kita dapat menterjemahkan sejumlah timah tersebut ke tembaga yang ekuivalen. Kita akan juga membutuhkan untuk mempertimangkan apakah arus gangguan dapat terjadi dimasa depan. Kita dapat “mengkonversi” logam yang digunakan pada sheath atau shield ke tembaga yang ekuivalen dengan mengukur luar dari logam shield dan kemudian menerjemahkan area tersebut ke
  • 4 tembaga yang ekuivalen menggunakan rasio dari resistivitas listrik mereka Gambar 6 Resistivitas Elektris Logam Gambar 7 Panjang maksimum untuk kabel konduktor tunggal yang beroperasi pada nilai ampacity tertentu dengan pembumian shield titik tunggal 3.4 Kapasitas Jumper Sambungan yang baik antara jumper ikatan dan sheath kabel diperlukan untuk memiliki kapasitas yang cukup untuk menjadikan arus gangguan ke ground atau ke bagian yang berdekatan dalam mendasain sheath kabel. Hal ini umumnya point lemah pada desain keseluruhan. Jumper ikatan seharusnya selalu lebih besar dari pada luas sheath ekuivalen dan seharusnya sependek dan selurus mungkin untuk mengurangi impedansi dari bagian tersebut dari rangkaian. Pada semua kasus, jumper ikatan seharusnya ditutupi seperti pada kabel 600 volt. IV. GROUNDING 4.1 Tujuan pembumian Membatasi tegangan antara bagianbagian peralatan yang tidak dialiri arus dengan tanah sampai pada suatu harga yang aman (tidak membahayakan) untuk semua kondisi operasi normal atau tidak normal. Hal ini dilakukan jika terjadi gangguan maka arus dapat cepat disalurkan ke tanah. Sistem pembumian yang kurang baik, berakibat timbulnya kenaikan beda potensial. Beda potensial ini timbul diantara peralatan listrik yang dibumikan dengan tanah disekitarnya sehingga membahayakan keselamatan manusia yang berada di daerah tersebut. 4.2 Multi point grounding  Keuntungan 1. Tidak memerlukan isolasi sheath bersama 2. Tidak ada tegangan pada shield 3. Tidak diperlukan pengujian periodik 4. Tidak ada perhatian ketika mencari gangguan  Kerugian 1. Ampasitas yang lebih rendah 2. Rugi rugi tinggi Pembumian kedua dapat melengkapi sebuah rangkaian dan menghasilkan arus yang sangat tinggi pada sheath yang dapat menyebabkan gangguan dari semua kabel yang telah di kenakan pada arus tersebut. Perhitungan tegangan yang lebih tinggi pada sheath, arus yang lebih besar mengalir dapat terjadi pada kondisi pembumian kedua. Perbaikan periodik dari rangkaian pembumian titik tunggal seharusnya dipertimbangkan. Jika ini akan berhasil, lapisan grafit diatas jacket akan membutuhkan pengujian listrik dari integritas/keutuhan jacket
  • 5 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 CONDUCTOR SIZE, KCMIL AMPACITY,AMPERES CROSS-BONDED MULTIPLE-POINT BONDED 4.3 Single point grounding and cross bonding  keuntungan 1. Ampasitas yang lebih tinggi 2. Rugi rugi rendah  Kerugian 1. Isolasi sheath bersama dibutuhkan 2. Tegangan pada sheath/ kemanan diperhatikan Istilah yang digunakan untuk mendiskripsikan pembumian titik tunggal dari 1920 sampai 1950 ialah sheath hubung buka . Pada 1950 buku petunjuk mengatakan bahwa “nilai aman dari tegangan sheath diatas ground ialah umumnya diambil pada 12 volt AC untuk menghilangkan atau mengurangi permasalahan elektrolisis dan korosi.” Sebgian besar dari kabel pada hari hari tersebut tidak memiliki jacket-hanya sheath timah murni. Korosi merupakan perhatian yang sangat jelas tepat. Bahan penjaketan yang jauh lebih unggul yang tersedia hari ini telah membantu merubah nilai yang diterima sekarang “standing voltage” pada 100 sampai 400 volt untuk kondisi beban normal. Dikarenakan arus gangguan jauh lebih besar dari pada arus beban, ini biasanya dipertimbangkan bahwa tegangan shield selama kondisi gangguan disimpan sampai beberapa ribu volt. Ini dikendalikan dengan menggunakan pembatas tegangan sheath yaitu sebuah tipe dari surge arrester. Gambar 8 grafik perbandingan single point bonding dengan multiple point bonding 4.4 Metode Single Point Bonding 1. Single Point Bonding Kabel pendek seperti dalam interkoneksi dalam gardu induk atau tempat penyambungan dari saluran udara kedalam gardu dilaksanakan dengan menghubungkan dan mentanahkan tiga buah sheath hanya pada satu titik penghantar dari seluruh panjang kabel. Titik tersebut pada ujung atau pertengahan panjang kabel. Ternyata bahwa tegangan yang timbul antara sheath dan tanah akan maksimum pada titik terjauh dari hubungan tanah . Karena tidak ada arus sheath pada lingkaran tertutup, maka arus tidak mengalir sepanjang sheath kabel sehingga tidak terjadi rugi-rugi pada sheath. Rugi-rugi arus pusar pada sheath tetap ada selama sheath tidak dialiri arus balik meskipun dipengaruhi oleh terjadinya gangguan tanah maka disarankan kabel dengan titik hubung tunggal pemasangannya harus dilengkapi dengan penghantar paralel pada kedua ujung rute kabel Gambar 9 Single point bonding Apabila sheath kontinyu ditanahkan pada ke dua ujung dari panjang kabel, maka sheath berfungsi sebagai screen penghantar dan dapat mengurangi tegangan induksi pada kabel sejajar
  • 6 2. Cross Bonding Hubung silang penting dikonstruksi dengan membuat bagian sheath menjadi beberapa bagian dan menghubung silangkan, sebingga tegangan induksi keseluruhan pada tiga bagian kabel dapat diperkecil . Untuk kabel yang tidak ditransposisi maka keseimbangan tegangan dilakukan dengan meletakkan secara segitiga. Oleh karenanya transposisi kabel harus dilakukan pada setiap posisi ikatan sehingga tegangan sheath yang diinduksikan akan dinetralisasi tanpa memperhatikan susunan kabel, asalkan tiga bagian elemen menempati tiga posisi yang sama. Sheath diikat dan ditanahkan pada kedua ujung kabel. Jumlah phasor tegangan sheath pada tiga bagian minor dalam satuan ini adalah nol, sehingga rugi-rugi sheath berkurang. Tegangan sheath maksimum dapat ditentukan berdasarkan satu kesatuan Gambar 10 Sistem sheath cross bonding tanpa sheath voltage limiter (SHV) Gambar 11 Sistem cross bonding dengan sheath voltage limiter (SHV) 3. Sectional Cross Bonding Jika jumlah elemen keseluruhan panjang kabel tepat dibagi tiga, rangkaian dapat disusun dengan satu atau beberapa bagian utama dan pada ujung rangkaian, sheath disambung bersama dan ditanahkan , tetapi pentanahan pada sambungan bagian utama hanya ditanahkan dengan batang pentanahan setempat.. Jika dikehendaki pembatas tegangan sheath dapat ditambahkan hanya pada sambungan yang dihubung silang Gambar 12 Sectional Cross Bonding dengan tiga bagian utama 4. Continuous Cross Bonding Pada sistem hubung silang kontinyu sheath dihubung silang pada seluruh ujung tiap bagian elemen dari keseluruhan panjang kabel. Tiga sheath dihubung dan ditanahkan hanya pada dua ujung rote. Sistem hubung silang kontinyu tepat untuk kabel yang ditransposisi sehingga setiap penghantar dapat menempati tiap posisi dati tiga posisi untuk satu dari ketiga panjang kabel keseluruhan . Hubung silang kontinyu lebih baik dibanding sejumlah pasang bagian elemen yang tepat dibagi tiga, sehingga jika terjadi ketidak seimbangan yang dihasilkan oleh penggunaan dari sejumlah bagian elemen yang tidak dapat dibagi tiga akan berkurang dengan bertambahnya jumlah bagian total. 5. Auxiliary Bonding Sistem ini sama dengan metode ikatan menyilang kontinu karena semua harus memiliki isolasi shield bersama dan semua shield diikat pada tiap joint. Bagian unik dari susunan ini ialah shield dihubungkan satu sama lain dan mengoperasikan kabel netral yang sesuai dengan panjang rangkaian. Arus gangguan ditransmisikan baik pada shield sebaik pada kabel netral paralel. Pengurangan jumlah dari bahan shield ialah mungkin. Gangguan kabel harus dibersihkan dengan memiliki arus gangguan dari fasa tersebut yang dibawa ke bumi pada titik jauh.
  • 7 Ini berarti bahwa anda harus memakai sejumlah shield logam untuk mengijinkan breaker, atau alat cadangan lainnya Gambar 13 Auxiliary Bonding V. KESIMPULAN 1. Arus pada inti penghantar akan menginduksikan tegangan pada selubung logam dari kabel . 2. Gradient tegangan induksi pada selubung logam dari kabel tergantung dari arus beban dan panjang kabel 3. Gradient tegangan induksi dapat diperkecil dengan metoda transposisi, single point bonding dan crossbonding system. 4. Ampacity dipengaruhi oleh temperatur konduktor, temperatur ambien bumi, temperatur dielektrik bahan, resistansi thermal dan resistansi elektris 5. Temperatur ambien bumi dipengaruhi oleh lokasi, musim dan kedalaman elektrodak pembumian 6. Rugi rugi konduktor secara dominan dipengaruhi oleh bahan,ukuran dan konstruksi dari suatu konduktor 7. Rugi rugi shield atau sheath secara dominan dipengaruhi oleh metode bonding yang digunakan 8. Semakin tinggi loss factornya makan semakin rendah ampacitynya
  • 8 DAFTAR PUSTAKA 1. ANSII IEEE Std 575-1988,lEEE Guide for the Aplication of Sheath Bonding Methodes for Single Conductor Cable and the Calculation ofInduced Voltage and Curent in Cable Sheaths, 1988 2. Electrical Power Cable Engineering, Third Edition (Power Engineering (Willis)) by William A. Thue 3. Gonen, Turan, Electrical Power Transmision System Enginering Analysis and Design,lnd,John Willy and Sons.Ltd, 1980 4. IEEE Guide for the Design and Installation of Cable Systems in Substations IEEE Std 525-1992(Revision of IEEE Std 525-1987) 5. Ind,Florida CRC Press Inc, 1983. Tziouvaras Demetrios A,Protection of High-Voltage AC Cables, Schweitzer Engineering Laboratories,lnc 2005 6. Tanaka, Tosikatsu, Advanced Power Cable Technology Volume 1, BIOGRAFI Oktarico Susilatama P, NIM 21060110141053, lahir di kendal, 22 Oktober 1992, menempuh pendidikan di SMPN 1 Semarang, SMAN 3 Semarang. Dan sekarang sedang menempuh S1 di Teknik Elektro Universitas Diponegoro.