Perhitungan Voltage Drop (Tegangan Jatuh) Pada Kabel

Perhitungan Voltage Drop (Tegangan Jatuh) Pada Kabel - Pada kabel konduktor pasti memiliki nilai impedansi dan sehingga setiap kali arus mengalir melalui kabel tersebut, akan ada jatuh tegangan disepanjang kabel, yang dapat diturunkan dengan Hukum Ohm (yaitu V = IZ ). Penurunan tegangan tersebut tergantung pada dua hal, yaitu :

        1.  Aliran arus melalui kabel - semakin tinggi arus, semakin besar tegangan drop

        2.  Impedansi konduktor - semakin besar impedansi, semakin besar tegangan drop

Impedansi kabel

Impedansi kabel merupakan  fungsi dari ukuran kabel (luas penampang) dan panjang kabel. Umumnya produsen kabel akan melampirkan data kabel yang diproduksinya seperti nilai resistansi kabel dan reaktansi kabel dalam satuan Ω / km. 

Menghitung Jatuh Tegangan (Voltage Drop)

Untuk sistem suplay tegangan AC , metode menghitung jatuh tegangan (voltage drop) adalah dengan berdasarkan faktor beban dengan mempertimbangkan arus beban penuh pada suatu sistim. Tetapi jika beban memiliki arus startup tinggi (misalnya motor) , maka tegangan drop dihitung dengan berdasarkan pada arus start up motor tersebut serta faktor daya .

Untuk sistem tiga phasa :

V_3 = [S3 I ( R_cCos_ + X_cSin_ ) L] / 1000

Dimana :

V_3   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tiga Phasa

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

R_c      , adalah resistansi ac kabel ( Ω / km )

X_c      , adalah reaktansi ac kabel ( Ω / km )

Cos_  , adalah faktor daya beban ( pu )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Untuk sistem fase tunggal :

V_1 = [2 I ( R_cCos_ + X_cSin_ ) L] / 1000

Dimana :

V_1   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Satu Phasa

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

R_c      , adalah resistansi ac kabel ( Ω / km )

X_c      , adalah reaktansi ac kabel ( Ω / km )

Cos_  , adalah faktor daya beban ( pu )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Untuk sistem DC :

V_dc = [2 I  R_c  L] / 1000

Dimana :

V_dc   , Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Tegangan DC

I        , adalah arus beban penuh atau arus nominal atau arus saat start (A)

R_c      , adalah resistansi dc kabel ( Ω / km )

L        , adalah panjang kabel ( m)

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) Maksimum merupakan drop tegangan tertinggi yang diperbolehkan timbul sepanjang kabel yang dialiri oleh arus listrik. Bila drop tegangan yang timbul melebih batas maksimum, maka ukuran kabel yang lebih besar harus dipilih.

Tegangan Jatuh (Voltage Drop) disepanjang kabel lebih ditentukan karena beban konsumen (misalnya peralatan) sehingga tegangan yang sampai diinput peralatan tidak melebihi batas toleransi. Ini berarti, jika tegangan pada alat tersebut lebih rendah dari tegangan minimum , maka alat tidak dapat beroperasi dengan benar .

Secara umum, sebagian besar peralatan listrik akan beroperasi normal pada tegangan serendah 80 % dari tegangan nominal. Sebagai contoh, jika tegangan nominal adalah 230VAC, maka sebagian besar peralatan dapat dijalankan pada > 184VAC. Pemilihan ukuran untuk kabel penghantar yang baik adalah ukuran yang hanya mengalami drop tegangan sebesar kisaran 5 - 10% pada beban penuh .

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III - Sebagai kelanjutan dari Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II, berikut adalah cara cepat untuk mendapatkan besarnya nilai arus gangguan pada sistim yang dihitung dengan mengetahui ketahanan arus hubungan singkat (short circuit) pada suatu jaringan tenaga listrik yang biasanya ditulis dalam satuan MVA . Penggunaan Metode ini untuk pengukuran gangguan pada sistim jaringan akan lebih cepat dan sederhana dibandingkan dengan menggunakan sistem PU (per unit) atau metode ohmic. Pada metode ini kita tidak perlu menggunakan konversi ke Basis MVA atau khawatir tentang tingkat tegangan seperti yang ditemui pada metode perkuliahan Analisa Sistim Tenaga (AST).

Arus Gangguan Pada Sistim Jaringan  Tenaga Listrik
Metode sederhana yang kita gunakan ini sangat berguna untuk mendapatkan perkiraan nilai arus gangguan yang mungkin dapat timbul pada sebuah sistim jaringan tengaga listrik. Elemen-elemen yang kita gunakan akan dikonversi kenilai MVA dan kemudian parameter didalam rangkaian sistim jaringan dikonversi ke nilai input (primer) atau nilai masukan. Untuk lebih jelasnya diapat dilihat melaui contoh perhitungan dibawah ini :

Bila diketahui ketahanan suatu jaringan primer (Utilitas) pada sisi primer Transformator adalah MVAsc = 500MVA. Data Transformator yang terpasang dijaringan tersebut adalah sbb :

       Transformer data

       13,8KV - 480Y/277V

       1000KVA Transformer Z = 5,75 %

     
Maka nilai MVA dari transformator tersebut adalah :

       1000KVA / 1000 = 1 MVA

       MVA Nilai = 1MVA / ZPU = 1MVA / 0,0575 = 17,39 MVA

Dengan kapasitas ketahanan transformator adalah 17,39 MVA maka besarnya gangguan arus yang dapat timbul pada jaringan adalah sbb :

      1 / Utilitas MVA + 1 / Trans MVA = 1 / MVAsc

      1/500 + 1 / 17,39 = 1 / MVAsc

      0,002 + 0,06 = 1 / MVAsc

      MVAsc = 1 / ( 0,002 + 0,06 )

      MVAsc = 16,129

Bearnya arus yang dapat timbul disisi sekunder akibat gangguan pada jaringan  adalah :
      FC 480V = MVAsc / ( 1,73 x 0,48 )

      FC 480V = 16,129 / 0,8304

      FC 480V = 19,423KA

      FC 480V = 19.423 A

Bila ingin mengetahui data yang lebih akurat, peralatan yang terpasang seperti kabel dan panjangnya dapat ditambahkan kedalam perhitungan dengan menggunakkan perhitungan seperti diatas dengna rumus sebagai berikut :
      Kabel MVA Nilai MVAsc = KV2 / kabel Z. 

Data Z (Impedansi) kabel dapat diambilkan ari nilai X & R kabel yang biasanya terdapat dalam data sheet kabel tersebut.

Kesimpulan

Kesimpulan dari metode sederhana ini adalah bahwa kita perlu mengetahui nilai arus gangguan yang dapat timbul dalam sebuah istem untuk memduahkan dalam pemilihan dan pemansangan peralatan Proteksi (Over Current Protective Devices - OCPD) secara lebih cepat sehingga tidak terjadi pemasangan atau penggunaan peralatan yang under rate. Analisis dan perhitungan yang lebih akurat dengan menggunakan software dan komputer serta teori perlu dilakukan untuk mengetahui lebih ditail besarnya arus gangguan tersebut. Metode sederhana ini hanya berguna untuk perkiraan awal dan hitungan kasar (perhitungan awal) secara cepat.

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II - Sebagai lanjutan dari Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) I , yang membahas mengenai maksimum arus pada saat terjadinya short circuit (hubungan singkat) pada trafo, pada postingan ini kita akan mencoba metrode sederhana tersebut untuk analisis besarnya arus yang dapat timbul pada generator apa terjadi gangguan short circuit (hubungan singkat). Sebelum kita menganilisa besarnya arus gangguna karena hubungan singkat (short circuit) pada generator, kita perlu mengetahui data (parameter) referensi generator seperti sebagai berikut :

Tipe Mesin Listrik	X'' Subtransient
Salient Pole Generator 12 Pole	0,16
Salient Pole Generator 6 Pole	0,21
Motor Induksi diatas 600 V	0,17
Motor Induksi dibawah 600 V	0,25

Arus Gangguan Pada Generator

Arus gangguan yang dapat timbul karena hubungan singkat (short circuit) pada Generator  berbeda dengan arus gangguan pada transformator. Kita akan mengetahui perbedaan tersebut melalui contoh perhitungan dibawah ini :
Misalkan data sebuah generator : 1000KVA; 800kW; 0,8 % PF; 480V; 1.202 FLA; Sailent 12 pole

          KVA = KW / PF

          KVA = 800 / .8

          KVA = 1000

          FLA = KVA / 1,732 x L - L Volts

          FLA = 1000 / 1,732 x 0,48

          FLA = 1.202

(Dari dalam tabel, untuk generator Sailent 12 pole, nilai subtransient X" adalah 0,16)

          FC = FLA / X "

          FC = 1202 / 0.16

          FC = 7.513 A

*, FLA = Full Load Ampere ; FC = Full Current

Jadi, arus gangguan dari Generator 1000KVA jauh lebih kecil dari transformator 1000KVA, Arus gangguan Generator =  7513 A sedangkan pada Transformator = 20903 A. Perbedaan ini disebabkan nilai impedansi pada transformator dan nilai-nilai reaktansi Generator adalah sangat berbeda. Transformer 5,75 % sedangkan Generator 16%.
Proses metode sederhana ini dapat dilakukan pada perhitungan arus ganggunan motor listrik.

Lanjut untuk metode sederhana pada pada sistim jaringan :
Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) I

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) - Analisia  Short Circuit Current (Arus Hubungan Singkat) bertujuan untuk menentukan besarnya arus hubungan pendek yang dapat timbul pada suatu sistim tenaga listrik, sehingga mampu memberikan aksi terhadap  perbandingan besarnya arus yang lewat pada suatu sistim dengan rating ketahanan peralatan didalam sistim tersebut melalui suatu alat proteksi arus lebih (Over Current Protection Device) sehingga terhindar dari arus yang dapat merusaknya .

Hubungan Singkat (Short Circuit) dapat menyebabkan kerusakan serius pada komponen dan peralatan dalam sistim distribusi daya. Perhitungan dan analisa yang mendalam perlu dilakukan untuk mengetahui kemungkinan besarnya arus hubungan singkat yang dapat timbul pada sebuah sistim distribusi sehingga dapat dilakukan pencegahan melalui pengaturan setting pada alat proteksi arus lebih dan juga pemilihan peralatan atau komponen listrik yang akan digunakan dengan menyesuaikan rating ketahanannya terhadap arus hubugnan singkat disesuaikan dengan hasil analisa dan perhitungan Arus Hubungan Singkat.

Dalam melaksanakan metode sederhana ini, ada beberapa data yang diperlukan untuk menghitung arus hubungan singkat dan biasanya data-data tersebut terdapat pada nameplate peralatan ataupun dokumen yang menyertai peralatan tersebut.

• Nilai Impedansi Transformator Tiga Phasa, untuk perhitungan arus lebih pada transformator
  
• Nilai reaktansi motor induksi dan motor sinkron, untuk perhitungan arus lebih pada motor induksi dan motor sinkron
• Nilai MVA jaringan, untuk perhitungan  hubungan singkat pada sistim distribusi.

Berdsarkan jumlah kutub (pole) pada motor sinkron dan tegangan pada motor induksi, nilai reaktansi untuk tiap-tiap peralatan tersebut adalah :

Tipe Mesin Listrik	X'' Subtransient
Salient Pole Generator 12 Pole	0,16
Salient Pole Generator 12 Pole	0,21
Motor Induksi diatas 600 V	0,17
Motor Induksi dibawah 600 V	0,25

Perhitungan sederhana untuk menentukan besarnya arus hubungan singkat tersebut adalah sbb :

- Arus Hubungan Singkat Pada Transformator

Setiap transformator memiliki nilai impedansi dalam "%" yang tertera pada papan nama (name plate) transformator tersebut. Nilai itu adalah nilai hasil pengujian transformotor tersebut saat setelah diproduksi.

Sekilas mengenai cara menentukan nilai impedansi transforamtor
Proses pengujiannya secara garis besar adalah sebagai berikut : sebuah voltmeter terhubung ke sisi primer transformator dan pada sisi sekunder terminal  3 -Phase digabung (hubungsingkat antar ketiga phas) dan sebuah ampere meter dipasang pada sisi sekunder untuk membaca nilai arus yang mengalir pada saat terjadinya hubungan singkat tersebut.

Kemudian tegangan disisi primer dinaikan secara bertahap sampai arus beban penuh pada sisi sekunder tercapai (terbaca pada ampere meter).

Jadi, apabila pada name plate tertulis data sebagai berkut :
13,8KV 1000KVA - 480Y/277V dengan impedansi 5,75%

Arus Beban Penuh transformator (FLA - Full Load Ampere) pada sisi sekunder adalah :
     FLA = KVA / 1,73 x L - L (sekunder)KV

     FLA = 1000 / 1,732 x 0,48

     FLA = 1202,85 A

Pada saat arus disisi sekunder telah mencapai arus beban penuh (1202 A), dilakukan pencatatan nilai tegangan pada sisi primer. Dalam hal ini, misalkan nilai tegangan yang terbaca disisi primer saat arus disisi sekunder telah mencapai arus beban penuh adalah sebesar 793,5 V.
Sehingga persentase nilai impedansi transformator tersebut adalah :
         Z = 793,5 / 13800 = 0,0575
Sehingga % impedansi menjadi :

     % Z = 0.0575 x 100 = 5,75 %

Kembali ke pokok masalah mengenai gangguan pada transfrmator, gangguan tiga phasa pada sisi sekunder transformator maka besarnya arus gangguan maksimum yang dapat mengalir melalui trafo menjadi :

     100 / 5,75 kali FLA tranformator , atau
     17,39 x 1202 = 20.903 A

Perhitungan cepat ini dapat membantu dalam menentukan arus gangguan pada sisi sekunder transformator untuk tujuan pemilihan alat proteksi arus lebih yang tepat. Disamping itu, dengna mengetahui besarnya arus gangguan pada transformator, kita bisa menentukan berapa besar ketahanan KA peralatan Main Switch (circuit Breaker) yang harus dipasang. Dalam hal ini, peralatan main switch yang harus dipasang harus yang memiliki ketahanan arus yang lebih besar dari 21.000 A.

Lanjut untuk metode sederhana pada motor induksi dan motor sinkron dan jaringan :
Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II

Read more »

Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding)

Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding) - Sistim grounding/pentanahan perlu dimiliki pada suatu instalasi. Dalam pemasangannya, sistim gorunding tersebut terbagi pada beberapa type tergantung dari kebutuhan dan tingkat keamanan yang dibutuhkan serta regulasi yang berlaku pada suatu wilayah yang kadang-kadang menetapkan type jenis pentanahan yang hanya boleh digunakan pada daerah tersebut oleh pejabat berwenang. Ketika akan mendesain suatu sistim instalasi, hal pertama yang perlu dilakukan adalah menentukan type pentanahan apa yang akan digunakan untuk instalasi tersebut.

Terdapat beberapa type pentanahan yang digunakan berdasarkan standar IEEE yang menjadi acuan terhadap sistim pentanahan pada suatu instalasi, sbb :
1. TN-S (Terre Neutral - Separate)
2. TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate)
3. TT (Double Terre)
4. TN-C (Terre Neutral - Combined)
5. IT (Isolated Terre)
Terre berasal dari bahasa perancis yang berarti pembumian , earth.

TN-S (Terre Neutral - Separate)

Pada sebuah sistem TN-S, bagian netral sumber energi listrik terhubung dengan bumi pada satu titik saja, sehingga bagian netral pada sebuah instalasi konsumen terhubung langsung dengan netral sumber listrik. Type ini cocok pada instalasi yang dekat dengan sumber energi listrik, seperti pada konsumen besar yang memiliki satu atau lebih HV/LV transformer untuk kebutuhan sendiri dan instalsai/perlatan nya berdekatan dengan sumber energi tersebut (transformer).

 

TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate)

Sebuah sistem TN-C-S, memiliki saluran netral dari peralatan distribusi utama (sumber listrik) terhubung dengan bumi dan pembumian pada jarak tertentu disepanjang saluran netral yang menuju konsumen, biasanya disebut sebagai Protective Multiple Earthing (PME). Dengan sistim ini konduktor netral dapat berfungsi untuk mengembalikan arus gangguan pentanahan yang mungkin timbul disisi konsumen (instlasi) kembali kesumber listrik. Pada sistim ini, instalasi peralatan pada konsumen tinggal menghubungkan pentanahannya pada terminal (saluran) yang telah disediakan oleh sumber listrik.

 TT (Double Terre)

Pada sistem TT, bagian netral  sumber listrik tidak terhubung langsung dengan pembumian netral pada sisi konsumen (instalasi peralatan). Pada sistim TT, konsumen harus menyediakan koneksi mereka sendiri ke bumi, yaitu dengan memasang elektroda bumi yang cocok untuk instalasi tersebut .






Untuk lebh lengkapnya silahkan baca pada link ini Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding) - Lengkap

Read more »

Sistim Grounding

Sistim Grounding - Untuk mencegah kerusakan pada peralatan yang diakibatkan petir, pemasangan sistem grounding untuk peralatan adalah sesuatu hal penting yang harus dilakukan. Sistem grounding yang baik akan melakukan discharge terhadap sambaran petir dan mengalirkan arus listrik kebumi sehingga tidak melewati kabel penghantar yang menuju keperalatan.

Resistansi (tahanan) Tanah

Resistansi grounding (tahanan tanah) timbul ketika komponen sistem, atau tanah itu sendiri, menentang aliran listrik ke dalam bumi. Resistansi tanah diukur dalam satuan "ohm". Semakin tinggi resistensi tanah (pembacaan ohm tinggi), semakin sedikit kesempatan arus akibat sambaran petir didorong ke tanah.

Gambar disamping, menunjukkan titik dimana sistem grounding dapat meningkatkan nilai tahanan tanah.

Untuk mengurangi nilai tahanan tanah (resistensi ground), dapat dilakukan dengan mengairi disekitar tanah tempat sistem grounding dengan air. Setiap sistem grounding harus memiliki zona irigasi khusus dengan kepala sprinkler dan kalau diperlukan dapat dibuatkan skedul program penyiraman sendiri untuk menjaga kelembaban tanah diseluruh sistem grounding .Sebuah sistem grounding terpasang dengan benar harus menjaga ketahanan tanah maksimum 10 ohm atau kurang .

Jika nilai resistansi tanah tidak dapat mencapai nilai tahanan 10 ohm atau kurang, dapat dilakukan penambahan bahan tertentu disekeliling lempeng lempeng atau batang grounding. Jika nilai resistansi tanah masih terukur tinggi lebih dari 10 ohm , langkah lain yang dapat dilakukan adalah dengan memperpanjang panjang batang grounding.

Persyaratan Instalasi Sistim Grounding

Persyaratan berikut berlaku untuk semua desain sistem pembumian (desain Y dan desain pelat grounding), yaitu :

• Semua batang grounding atau plate grounding harus terhubung secara keseluruhan dengan kawat telanjang tembaga padat.
• Kawat telanjang yang menghubungkan seluruh batang grounding dan plate grounding sebaiknya harus selurus mungkin. Jika harus membuat berbelok atau tikungan di kawat tersebut, sudut belokan tersebut diats sudut 90.
• Untuk meminimalkan nilai resistensi , kawat tembaga yang dihubungkan ke batang grounding atau plat grounding sebaiknya dilakukan dengan pengelasan.
• Pastikan semua sambungan kawat tembaga dengan batang grounding atau plat grounding terpasang kokoh dan aman sebelum dikubur. Sehingga batang dan pelat grounding tersebut tidak perlu inspeksi visual secara periodik dan dapat sepenuhnya terkubur .
• Perlu dilakukan pengukuran resistansi tanah diseluruh sistem grounding yang terpasang setelah instalasi dan sekali setiap tahun.
• Kabel grounding dari peralatan ke sistim grounding harus sependek mungkin dan tidak memiliki tikungan.
• Pemeriksaan sistem grounding yang menggunakan clamp koneksi pada peralatan (bukan koneksi sistem grounding dilas) perlu dilakukan setahun sekali untuk memastikan keamanan kondisi dan bebas dari korosi.

Read more »