Tabel dan rumus tegangan jatuh(voltage drop) kabel tembaga & aluminium utk tegangan rendah(TR) dan menengah(TM)

 | Pendahuluan  | Vendor-link  elektrikal Indonesia  | Panel TM 20 KV  | Transformator  20KV/400V   |

|   Panel Tegangan Rendah 400V  | Starter dan kontrol motor  | Generator listrik tenaga diesel  |

Busduct  |   Motor induksi listrik  | Lampu penerangan  |

Contact us |

Aplikasi tekno-ekonomi

Pendahuluan kalkulasi tegangan jatuh listrik                           Download dalam format WMV     Click disini  

 

Apa arti praktis kalkulasi tegangan jatuh listrik bagi seorang perencana listrik ketenagaan? Kalkulasi ini adalah sama artinya dengan perencanaan ukuran-ukuran kabel daya dan sistem proteksi listrik ketenagaan yang aman suatu bangunan atau utilitas plant. Contohnya jika seorang insinyur listrik diminta untuk merancang ukuran kabel 3-fasa untuk suatu pompa submersible listrik 150 HP, 380 V yang akan digunakan sebagai pompa banjir( katakan banjir lumpur Porong Sidoarjo). Pompa tersebut berjarak 125 meter dari sumber listriknya(atau panel induknya), berapa ukuran kabel yang aman, tidak panas tetapi  ekonomis, kemudian berapa ukuran rating pemutus tenaga (Circuit Breaker atau Fuse) agar dapat memproteksi kabel secara  aman terhadap beban lebih.

 

Seorang mahasiswa calon insinyur atau ahli madya  yang serius belajar disiplin ilmunya seharusnya menguasai program spread-sheet excel sehingga kalkulasi kelistrikan secara umum akan lebih cepat difahami, dilatih, dan diingat terus sebagai pegangan bagi seorang praktisi listrik ketenagaan. Karena variabel-variabel ukuran kabel yang banyak, dan pembebanan arus yang juga bervariasi tergantung dari kebutuhan beban listrik, maka menggunakan program excel adalah merupakan keharusan. Berikut ini bentuk formulasi dasar tegangan jatuh dalam bentuk format excel/ppt yang dapat dikembangkan lebih jauh untuk aplikasi yang berbeda. Click disini

 

Kalkulasi tegangan jatuh listrik sebenarnya berdasarkan hukum Ohm kemudian ditambahkan faktor reaktansi (induktif atau kapasitif) dan faktor daya, maka formulasinya untuk aplikasi tegangan rendah sampai tegangan menengah 20 KV  dapat ditulis sbb :

 

Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f +  1.732*X*I*sin f

 

dimana 1.732 adalah hasil akar 3 ( beban 3-fasa), I adalah arus beban, R adalah resistansi arus bolak-balik AC ( bukan arus searah DC) , X adalah reaktansi induktif,  dan cos f  adalah faktor daya.

 

Kemudian data-data resistansi kabel dapat dicari dari buku katalog spesifikasi kabel seperti Supreme, Kabel Metal, Kabelindo, Tranka, Voksel yang bisa diminta langsung ke fabrikannya atau produk luar negeri untuk industri perminyakan seperti Pirelli atau Okonite. Data resistansi kabel pada umumnya disajikan dalam bentuk satuan Ohm per-kilometer sebagai resistansi arus searah DC, artinya resistansi terbaca jika kita mengukur dengan alat ukur Ohm-meter. Yang kita perlukan adalah resistansi AC (arus bolak-balik), kalau ditampilkan resistansi AC pada suhu 90 derajat Celsius maka resistansinya menjadi lebih besar. Umumnya suhu inti konduktor kabel yang diizinkan adalah 70 derajat Celsius, jadi resistansinya lebih kecil dari tabel.

 

Rumus tegangan jatuh diatas dapat diaplikasikan untuk arus searah DC maka faktor daya = 1 sehingga formulasinya untuk kabel 2 jalur adalah Tegangan jatuh = 2*R*I dimana R adalah resistansi DC ( hasil pengukuran alat Ohm-meter) dan I adalah arus searah DC.

 

Berapa jatuh tegangan kerja yang diizinkan. Jika tegangan rumah 220 Volt dan misalnya kita menerima dari sumber PLN hanya 200 Volt berari jatuh tegangan 10%,  maka hal ini akan mengganggu performance motor listrik mesin pendingin (Air Conditioner atau Kulkas) atau pompa air. Jatuh tegangan maksimum 5% dari sumber ke beban konsumen masih dapat diterima sistem (misalnya sumber 400 Volt dan kita sebagai konsumen menerima tegangan kerja setelah dibebani sebesar 380 Volt), tetapi untuk perencanaan terkadang ada yang menetapkan 2,5 %, tergantung untuk aplikasi dimana dan semuanya akan mempengaruhi total biaya instalasi listrik.  

 

Sebagai referensi online, pembaca dapat meng-click link-link situs Okonite atau General Electric untuk studi perbandingan aplikasi tegangan jatuh, tetapi ingat rating tegangan listrik Amerika berbeda dengan Indonesia, jadi kita harus mengkonversikan dahulu dan pula mereka menggunakan standar ukuran kabel AWG( lihat tabel konversi AWG dan mm2 dibawah). Silahkan pembaca melatih formulasi tegangan jatuh ini dengan excel dengan data dari berbagai sumber dan silahkan dikembangkan lebih jauh. 

          

 

Link tekno-ekonomi kabel daya

  

TEGANGAN JATUH KABEL TEMBAGA (Sumber data kabel produk 4 besar, Okonite, Pirelli)
Ukuran kabel tembaga

RDC

20 C

RAC

90 C

XAC

50 Hz

Tegangan jatuh susunan kabel trefoil di udara

Rating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udara

Tegangan jatuh L=100mtr, I=80% rating kabel trefoil di udara

Tegangan jatuh =

1.732*R*I*cos f +

1.732*X*I*sin f

mm2 AWG wire Ohm/km Ohm/km Ohm/km mV/Amp/mtr Amp Volt Volt
Multicore 380 VAC, 3-fase 50 Hz              
1.5 #14 1/1.38 11.9 15.232 0.012 27.0 18 39 30
2.5 #12 1/1.78 7.14 9.139 0.099 16.0 25 32 25.5
4 #10 1/2.25 4.47 5.722 0.093 10.0 34 27 21.8
6 #8 1/2.76 2.97 3.802 0.088 6.80 44 24 18.9
10 #6 1/3.57 1.77 2.266 0.084 4.00 60 19 15.5
16 #4 7/1.70 1.13 1.446 0.081 2.50 80 16 13.4
25 #2 7/2.14 0.712 0.911 0.081 1.60 105 13 11.3
35 #1 7/2.52 0.514 0.658 0.078 1.15 130 12 10.3
 Single Core 380 VAC, 3-fase 50 Hz
50 2/0 19/1.78 0.379 0.485 0.094 0.87 215 15 13.2
70 3/0 19/2.14 0.262 0.335 0.090 0.61 270 13 12.1
95 4/0 19/2.52 0.189 0.242 0.087 0.45 335 12 11.4
120 250 MCM 37/2.03 0.150 0.192 0.084 0.37 390 11.5 11
150 300 MCM 37/2.25 0.122 0.157 0.084 0.31 445 11 10.9
185 400 MCM 37/2.50 0.0972 0.126 0.084 0.26 510 10.6 10.7
240 500 MCM 61/2.25 0.074 0.097 0.081 0.22 606 10.7 10.6
300 600 MCM 61/2.52 0.059 0.078 0.080 0.195 701 10.9 10.7
400 750 MCM 61/2.85 0.0461 0.063 0.079 0.175 820 11.5 11.1

500

1000 MCM

61/3.20

0.0366

0.051

0.078

0.160

936

12

11.3

TEGANGAN JATUH KABEL ALUMINIUM (Sumber data kabel produk 4 besar, Okonite, Pirelli)
Ukuran kabel aluminium

RDC

20 C

RAC

50 C

XAC

50 Hz

Tegangan jatuh susunan kabel trefoil di udara

Rating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udara

Tegangan jatuh L=100mtr, I=80% rating kabel trefoil di udara

Tegangan jatuh =

1.732*R*I*cos f +

1.732*X*I*sin f

mm2 AWG wire Ohm/km Ohm/km Ohm/km mV/Amp/mtr Amp Volt Volt
Single Core 380 VAC, 3-fase 50 Hz
50 2/0 19/1.78 0.641 0.718 0.106 166 14.7
70 3/0 19/2.14 0.443 0.497 0.103 210 9.4
95 4/0 19/2.52 0.320 0.359 0.098 258 8.8
120 250 MCM 37/2.03 0.253 0.284 0.097   300   8.5
150 300 MCM 37/2.25 0.206 0.232 0.097   344   8.4
185 400 MCM 37/2.50 0.164 0.185 0.096   398   8.3
240 500 MCM 61/2.25 0.125 0.142 0.092   476   8.3
300 600 MCM 61/2.52 0.100 0.114 0.090   551   8.4
400 750 MCM 61/2.85 0.0778 0.090 0.090   645   8.7

500

1000 MCM

61/3.20

0.0605

0.071

0.089

  752   9.1
PERBANDINGAN TEKNIS & HARGA KABEL TEMBAGA(NYY) DAN ALUMINIUM(NA2XY) SINGLE CORE
Ukuran kabel

RAC

90 C

Tembaga

RAC

90 C

Aluminium

XAC

50 Hz

Tembaga

XAC

50 Hz

Aluminium

Rating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udara Rating Amp maks pd 30 C kabel trefoil di udara

NYY

USD/mtr

May 2006

NA2XY

USD/mtr

May 2006

mm2 AWG Ohm/km Ohm/km Ohm/km Ohm/km Tembaga Aluminium Tembaga Aluminium
50 2/0 0.485 0.718 0.094 0.106 215 166 US $ 5.9 US $ 1.2
70 3/0 0.335 0.497 0.090 0.103 270 210 US $ 8.8 US $ 1.5
95 4/0 0.242 0.359 0.087 0.098 335 258 US $ 11.1 US $ 1.9
120 250 MCM 0.192 0.284 0.084 0.097 390 300 US $ 14.1 US $ 2.9
150 300 MCM 0.157 0.232 0.084 0.097 445 344 US $ 17.1 US $ 3.3
185 400 MCM 0.126 0.185 0.084 0.096 510 398 US $ 21.4 US $ 4.5
240 500 MCM 0.097 0.142 0.081 0.092 606 476 US $ 27.9 US $ 5.8
300 600 MCM 0.078 0.114 0.080 0.090 701 551 US $ 36.2 US $ 7.1
400 750 MCM 0.063 0.090 0.079 0.090 820 645 US $ 47.3 US $ 9.3

500

1000 MCM

0.051

0.071

0.078

0.089

936

752 US $ 56.7 US $ 11.2

 

RDC = Resistansi DC pada 20 Celsius ; R AC= Resistansi AC pada 90 Celsius trefoil ;  X AC= Reaktansi  pada 50 Hz trefoil 

 

Contoh soal 1 :        (Click dlm tabel excel)

Sebuah pompa listrik tipe submersible daya 30HP/22 KW,380 VAC,3-fase digunakan untuk drainase tambang batubara dengan jarak 100 meter antara panel distribusi & starternya, berapa tegangan stabil diterima starter pompa jika tegangan sisi panel distribusi awal 385 VAC, dan kabel yang digunakan adalah NYFGBY 4c16 mm2 antara panel distribusi dan starter? ( Abaikan jarak starter dan pompa)

Jawaban : Arus beban motor adalah = 22 / ( 1.732 * 0.38 * 0.8 ) = 42 Amp

Tegangan jatuh = 42 * 2.5 * 100/1000 = 10.4 Volt

Tegangan stabil diterima Starter = 385 - 10.4 = 375 Volt (Dibawah rating)

Perhitungan dengan rumus :  

Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*42(0.078*0.8+0.081*0.6)*100/1000= 8.7 Volt

 

Contoh soal 2 :       (Click dlm tabel excel)

Sebuah mesin kompresor chiller daya 545 HP/400 KW, 380 VAC, 3-fase digunakan utk sistem pendingin udara bangunan mall dengan jarak 200 meter antara panel distribusi & starternya, berapa tegangan diterima starter chiller jika tegangan sisi panel distribusi awal 390 VAC dan kabel yang digunakan adalah NYY 2x(4x1c300) mm2 dng susunan trefoil di atas ladder antara panel distribusi dan starter ? (Abaikan jarak starter & chiller)

Jawaban : Arus beban motor adalah = 400 / ( 1.732 * 0.38 * 0.8 ) = 760 Amp

Teg jatuh = 760 * 0.195 * 200/(2 * 1000) = 15 Volt  , Tegangan stabil diterima starter = 390 - 15 = 375 Volt (Dibawah rating)

Jika digunakan tabel untuk NYY 3x(4x1c300) mm2 :

Teg jatuh = 760 * 0.195 * 200/(3 * 1000) = 10 Volt  , Tegangan stabil diterima starter = 390 - 10 = 380 Volt

Perhitungan dengan rumus untuk NYY 2x(4x1c300) mm2 :  

Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*760(0.078*0.8+0.08*0.6)*200/(1000*2) = 14.5 Volt

 

Jika digunakan NA2XY 2x(4x1c400) mm2 :

Tegangan jatuh =  1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f = 1.732*760(0.0778*0.8+0.09*0.6)*200/(1000*2) = 12.8 Volt

Hosted by www.Geocities.ws
GridHoster Web Hosting
1