Klasifikasi Konduktor

Jenis Bahan Konduktor
y
Bahan‐bahan yang dipakai untuk konduktor harus memenuhi persyaratan‐persyaratan sebagai berikut:
y
p
1. Konduktifitasnya cukup baik.
2. Kekuatan mekanisnya (kekuatan tarik) cukup tinggi.
3. Koefisien muai panjangnya kecil.
4. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukup besar.
y g
g
g
Bahan‐bahan yang biasa digunakan sebagai konduktor, antara lain:
1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi, dan sebagainya.
2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari tembaga atau aluminium yang diberi campuran dalam jumlah tertentu dari logam jjenis lain, yang gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.
y gg
y
y
3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam atau lebih yang (
)
dipadukan dengan cara kompresi, peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).
Definisi penghantar
y Penghantar ialah suatu benda yang berbentuk logam ataupun non logam yang bersifat konduktor atau dapat mengalirkan arus listrik dari satu titik ke titik yang lain. Penghantar dapat berupa y g
g
p
p
kabel ataupun berupa kawat penghantar.
y Kabel ialah penghantar yang dilindungi dengan isolasi dan keseluruhan inti dilengkapi dengan selubung pelindung bersama contohnya ialah kabel NYM, NYA dan sebagainya..
y Sedangkan kawat penghantar ialah penghantar yang tidak diberi i l i isolasai contohnya ialah BC (Bare Conductor), penghantar h i l h BC (B C d
) h
berlubang (Hollow Conductor), ACSR (Allumunium Conductor Steel Reinforced). dsb.
lanjutan
y Menurut PUIL 2000 tata nama untuk kawat berisolasi atau kabel y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
yang berlaku di Indonesia ialah sebagai berikut :
b l k di I d
i i l h b i b ik Penghantar :
N
‐
Terbuat dari tembaga
NA ‐
Terbuat dari allumunium
Isolasi :
Y
‐
Isolasi dari PVC (Poli Vinil Chlorid)
2Y ‐
Isolasi dari XLPE (Cross Linkage polyethiline)
Selubung Dalam :
G
‐
Selubung dari karet
2G ‐
Selubung dari karet butyl
K
‐
Selubung dari timah hitam
KL ‐
Selubung allumunium dengan permukaan licin
g
g p
KWK ‐
Selubung dari XLPE (Cross Linkage polyethiline)
lanjutan
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
Y
‐
Selubung dari PVC
2Y
‐
Selubung dari polytelin
Z
‐
Selubung dari pita seng
S l b
d i it Perisai :
B
‐
Perisai dari pita baja
F
‐
Perisai dari baja pipih
L
‐
Perisai dari jalinan kawat baja
Q ‐
Perisai dari kawat baja berlapis seng
R
‐
Perisai kawat baja bulat 1 lapis (RR – 2 lapis)
Z
‐
Perisai dari kawat baja yang mempunyai bentuk huruf “Z”.
Sepiral :
p
D
‐
Sepiral anti tekan
Gb
‐
Sepiral dari pita baja
Selubung Luar : A
‐
Selubung dari Yute
Y
‐
S l b
Selubung dari PVC
d i PVC
Bentuk penghantar kabel :
se
‐
Sektor Pejal
sm
‐
Sektor Serabut
re
‐
Bulat Pejal
rm
‐
Bulat Serabut Penghantar berisolasi
g
y Penghantar berisolasi dapat berupa kawat berisolasi atau kabel. Batasan kawat berisolasi y
y
y
y
y
y
adalah rakitan penghantar tunggal, baik serabut maupun pejal yang diisolasi, contoh kawat berisolasi :
NYA
NYAF
Contoh kabel :
NYM‐O 4 X 2 mm2, 300/500 V artinya kabel 4 inti tanpa penghantar (hijau –
y
4
p p g
( j
kuning) berpenghantar tembaga masing‐
g)
p g
g
g
masing luas penampangnya 2 mm2 berbentuk bulat, pelindung dalam dan selubung luar PVC, tegangan nominal penghantar fasa‐netral 300 V, dan tegangan fasa‐fasa 500 V.
NYY‐I 4 X 6 mm2, 0,6/1 KV artinya kabel 4 inti berpenghantar tembaga masing‐masing luas penghantarnya 6 mm2 berbentuk bulat pejal Selubung dalam dan selubung luar PVC tegangan nominal berbentuk bulat pejal. Selubung dalam dan selubung luar PVC, tegangan nominal penghantar fasa‐netral (bumi) 0,6 KV dan tegangan antar penghantar fasa 1 KV.
NYFGbY 3 X 120, sm, 18/30 KV artinya kabel tiga inti berpenampang allumunium masing‐masing luas penampangnya 120 mm2 berbentuk sector serabut, pelindung dalam terbuat dari timah armaour terbuat ,p
g
dari baja, pelindung dalam terbuat dari yute, tegangan nominal penghantar fasa dengan netral (bumi) 18 KV dan tegangan antar penghantar fasa 30 KV. Keterangan :
Kabel yang penandaan menggunakan simbol I atau G pada guna terakhir menendakan mempunyai hantaran PE (hijau kuning). Kabel yang penandaaan menggunakan mempunyai hantaran PE (hijau –
kuning) Kabel yang penandaaan menggunakan symbol O atau X pada guna terakhir menandakan kebel tanpa penghantar PE.
PENGHATAR TANPA ISOLASI
y Penghantar Tanpa Isolasi
y
y
y
y
Hantaran tak berisolasi merupakan penghantar yang tidak dilapisi oleh isolator, isolator Contoh penghantar tidak berisolasi :
BC (Bare Conductor)
Penghantar Berlubang (Hollow Conductor)
ACSR (Allumunium Conductor Steel Reinforced)
ACAR (Alumunium Conductor Alloy Reinforced)
y
y
y
y
y
y
y
y
Jenis‐jenis Isolasi
Jenis‐jenis isolasi yang dipakai pada penghantar listrik meliputi :
Isolasi dari PVC (Poly Vinil Chlorid)
Isoalsi dari XLPE (Cross Linkage Poly Ethiline)
Isolasi dari karet
l d k
Isolasi dari Poly Ethiline
Isolasi dari Yute
Isoalsi kertas
JENIS KABEL
JENIS KABEL
y Dilihat dari jenisnya, penghantar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu :
1. Kabel Instalasi,
1 Kabel Instalasi
Kabel instalasi biasa digunakan pada instalasi penerangan, jenis kabel yang banyak digunakan dalam instalasi rumah tinggal untuk pemasangan tetap ialah NYA dan NYM. Pada penggunaannya kabel NYA menggunakan pipa untuk melindungi secara mekanis ataupun melindungi dari air dan t k li d
i k i t
li d
i d i i d kelembaban yang dapat merusak kabel tersebut
Gambar Konstruksi kabel NYA
LANJUTAN
y Kabel NYA hanya memiliki satu penghantar berbentuk pejal, kabel ini pada umumnya digunakan pada instalasi rumah tinggal, sedangkan kabel NYM umumnya digunakan pada instalasi rumah tinggal sedangkan kabel NYM adalah kabel yang memiliki beberapa penghantar dan memiliki isolasi luar sebagai pelindung. Konstruksi dari kabel NYM terlihat pada gambar
Penghantar Tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Selubung PVC
Gambar Konstruksi kabel NYM
2. Kabel Tanah
y
Kabel tanah terbagi menjadi dua yaitu :
g
j
y
Kabel tanah thermoplastik tanpa perisai
Kabel tanah thermoplastik tanpa perisai seperti NYY, biasanya digunakan untuk kabel tenaga pada industri. Kabel ini juga dapat ditanam dalam tanah, dengan syarat diberikan perlindungan terhadap kemungkinan kerusakan mekanis. Pada prinsipnya susunan NYY ini sama dengan susunan NYM. Hanya tebal isolasi dan i i
NYY i i d
NYM H
t b l i l i d selubung luarnya serta jenis PVC yang digunakan berbeda. Warna selubung luarnya hitam. Untuk kabel tegangan rendah tegangan nominalnya 0,6/1 kV dimana maksudnya yaitu 0,6 kV = Tegangan nominal terhadap tanah.
1,0 kV
= Tegangan nominal antar penghantar.
Tegangan nominal antar penghantar.
Penggunaan utama NYY sebagai kabel tenaga adalah untuk instalasi industri di dalam gedung maupun di alam terbuka, di saluran kabel dan dalam lemari hubung bagi, apabila diperkirakan tidak akan ada gangguan mekanis. NYY dapat juga ditanam di dalam tanah asalkan diberi perlindungan secukupnya terhadap k
kemungkinan terjadinya kerusakan mekanis.
ki
t j di k
k k i
Penghantar Tembaga
Isolasi PVC
Lapisan pembungkus inti
Selubung PVC
Konstruksi kabel NYY
Kabel tanah thermoplastik berperisai
Kabel tanah thermoplastik berperisai seperti NYFGbY, biasanya digunakan apabila ada kemungkinan terjadi gangguan kabel secara mekanis, kabel NYFGbY intinya tersiri dari penghantar tembaga, dengan isolasi PVC, penggabungan dua atau lebih inti dilengkapi selubung atau pelindung yang terdiri dari karet dan perisai kawat baja bulat. Perisai dan pembungkus diikat dengan spiral pita baja, untuk menghindari korosi pada pita baja, maka kabel di selubungi pelindung PVC warna hitam.
y
Konstruksi kabel NYFGbY
Kabel XLPE
b l
b
kd
k
d
l
d
d
l
y
Kabel XLPE banyak digunakan pada instalasi indoor, outdoor, saluran pipa kabel ( bus duct ), dan sistem bawah tanah ( underground ). Kabel XLPE juga dapat atau biasa digunakan pada tegangan tinggi seperti pada pembangkit listrik, proses industri, dan lainnya. Selain itu kabel XLPE juga dapat digunakan pada berbagai kondisi seperti pada saat suhu tinggi. 1. copper
conductor,stranded
2. XLPE core insulation
3. extruded or lapped
PVC bedding
4 galvanized steel wire
4.
armour
5. outer PVC sheath,
black
Gambar Kabel XLPE
Gambar.
PEMILIHAN PENGHANTAR
PEMILIHAN PENGHANTAR
y Dalam pemilihan jenis penghantar yang akan digunakan dalam suatu instalasi dan luas penghantar yang akan di pakai dalam instalasi tersebut ditentukan b d
berdasarkan pertimbangan :
k
b
y Kemampuan hantar arus.
y Kondisi suhu.
K di i h
y Jatuh tegangan.
y Kondisi lingkungan.
K di i li k
y Kekuatan mekanis y Kemungkinan perluasan
KEMAMPUAN HANTAR ARUS
KEMAMPUAN HANTAR ARUS
y Kemampuan hantar arus yang dipakai dalam pemilihan penghantar adalah 1,25 kali dari arus nominal yang melewati penghatar tersebut. (PUIL 2000 5.5.3.1 ), sedangkan untuk penghantar sirkit akhir yang mensuplai dua motor atau lebih tidak boleh mempunyai KHA kurang dari jumlah arus beban penuh semua motor itu ditambah 25 % dari arus beban penuh motor yang terbesar dalam kelompok tersebut ( PUIL 2000 5.5.3.2 ), apabila kemampuan hantar arus sudah diketahui maka tinggal menyesuaikan dengan tabel untuk mencari luas penampang ang diperlukan Berikut adalah salah satu tabel penampang yang diperlukan. Berikut adalah salah satu tabel antara luas penampang dengan kemampuan hantar arus penghantar K H A terus menerus
Luas
Jenis K abel
B erinti Tunggal
Berinti Tiga dan
Empat
Penampang
mm²
Di
tanah A
1
B erinti Dua
Di
Di
udara
tanah
A
A
Di
Di
Di
udara A
tanah A
udara A
2
3
4
5
6
7
8
1,5
40
26
31
20
26
18,5
2,5
54
35
41
27
34
25
4
70
46
54
37
44
34
6
90
58
68
48
56
43
10
122
79
92
66
75
60
16
160
105
121
89
98
80
NYFG bY
25
206
140
153
118
128
106
NYCY
35
249
174
187
145
157
131
NYC W Y
50
296
212
222
176
185
159
NYSY
70
365
269
272
224
228
202
NYCEY
95
438
331
328
271
275
244
NYSEY
120
499
386
375
314
313
282
NYHSY
150
561
442
419
361
353
324
NYKY
185
637
511
475
412
399
371
NYKBY
240
743
612
550
484
464
436
NYKFG bY
300
843
707
525
590
524
481
NYKRGY
400
986
859
605
710
600
560
500
1125
1000
-
-
-
-
NYY
NYBY
Klasifikasi Konduktor
¾ Klasifikasi konduktor menurut bahannya:
1. kawat logam biasa, contoh:
a. BBC (Bare Copper Conductor).
(
pp
)
b. AAC (All Aluminum Alloy Conductor).
2. kawat logam campuran (Alloy), contoh:
a. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)
(
y
)
b. kawat logam paduan (composite), seperti: kawat baja berlapis tembaga (Copper Clad Steel) dan kawat baja p
(
)
berlapis aluminium (Aluminum Clad Steel).
3. kawat lilit campuran, yaitu kawat yang lilitannya terdiri dari dua jenis logam atau lebih,
(
)
contoh: ASCR (Aluminum Cable Steel Reinforced).
¾ Klasifikasi konduktor menurut konstruksinya:
1. kawat padat (solid wire) berpenampang bulat.
2 kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai 2. kawat berlilit (standart wire) terdiri 7 sampai dengan 61 kawat padat yang dililit menjadi satu, biasanya berlapis dan konsentris.
y
p
3. kawat berongga (hollow conductor) adalah kawat berongga yang dibuat untuk mendapatkan garis t
tengah luar yang besar.
h l b
¾ Klasifikasi konduktor menurut bentuk fisiknya:
1. konduktor telanjang.
2 konduktor berisolasi yang merupakan konduktor 2. konduktor berisolasi, yang merupakan konduktor telanjang dan pada bagian luarnya diisolasi sesuai dengan peruntukan tegangan kerja, contoh:
g p
g g
j ,
a. Kabel twisted.
b. Kabel NYY
c. Kabel NYCY
K b l NYCY
d. Kabel NYFGBY
Karakteristik Konduktor
y
Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu:
1. karakteristik mekanik, yang menunjukkan keadaan fisik dari konduktor ang men atakan kekuatan tarik dari pada dari konduktor yang menyatakan kekuatan tarik dari pada konduktor (dari SPLN 41‐8:1981, untuk konduktor 70 mm
berselubung AAAC‐S pada suhu sekitar 30 C, maka kemampuan maksimal dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
2. karakteristik listrik, yang menunjukkan kemampuan dari konduktor terhadap arus listrik yang melewatinya p
y g
y
(
(dari SPLN 41‐10 : 1991, untuk konduktor 70 mm2 berselubung AAAC‐S pada suhu sekitar 30o C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A).
menghantar arus adalah 275 A)
Konduktivitas listrik
y Konduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan listrik. Jika suatu beda
pada ujung‐ujung sebuah konduktor,muatan‐
muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan g
y
p
,
g
arus listrik. Konduktivitas listrik didefinsikan sebagai ratio dari rapat arus terhadap kuat medan li t ik :
listrik
y Konduktivitas merupakan sifat listrik yang diperlukan dalam berbagai pemakaian sebagai penghantar tenaga listrik dan mempunyai rentang harga yang sangat luas. Logam atau material yang merupakan penghantar listrik yang baik, memiliki i l k h
li ik b ik iliki konduktivitas listrik dengan orde 107 (ohm.meter) ‐1 dan sebaliknya material isolator memiliki konduktivitas yang sangat rendah yaitu antara 10 10 sampai dengan 10 20 (ohm m) 1 rendah, yaitu antara 10‐10 sampai dengan 10‐20 (ohm.m)‐1. Diantara kedua sifat ekstrim tersebut, ada material semi konduktor yang konduktivitasnya berkisar antara 10‐6 sampai dengan 10‐4 (ohm
dengan 10
4 (ohm.m)
m)‐11. Berbeda pada kabel tegangan rendah, Berbeda pada kabel tegangan rendah, pada kabel tegangan menengah untuk pemenuhan fungsi penghantar dan pengaman terhadap penggunaan, ketiga jenis atau sifat konduktivitas tersebut diatas digunakan semuanya.
g
y
Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan
Konduktivitas Listrik Berbagai Logam dan Paduannya Pada Suhu Kamar.
y Logam Konduktivitas listrik ohm meter
Perak ( Ag ) ………………………. 6,8 x 107
Perak ( Ag ) 6 8 x 107
Tembaga ( Cu ) ………………….. 6,0 x 107
Emas ( Au ) …………………….. .. 4,3 x 107
Alumunium ( Ac ) ………………. .. 3,8 x 107
Kuningan ( 70% Cu – 30% Zn )… 1,6 x 107
Besi ( Fe ) Besi ( Fe ) ………………………… 1,0 x 107
1 0 x 107
Baja karbon ( Ffe – C ) …………. 0,6 x 107
Baja tahan karat ( Ffe –
j
Cr ) …… 0,2 x 1077
Kriteria mutu penghantar
y
Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur – unsur pemadu, impurity atau ketidaksempurnaan dalam k i l l
kristal logam, yang ketiganya banyak berperan dalam proses k i
b
k b
d l pembuatan pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur – unsur pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik, akan mempengaruhi sifat sifat mekanika dan fisika lainnya. Logam mempengaruhi sifat –
sifat mekanika dan fisika lainnya Logam murni memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik dari pada yang lebih rendah kemurniannya. Akan tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah.
logam murni adalah rendah
Penghantar tenaga listrik, selain mensyaratkan konduktivitas yang tinggi juga membutuhkan sifat mekanis dan fisika tertentu y g
yang disesuaikan dengan penggunaan penghantar itu sendiri.
g p gg
p g
y Disamping persyaratan sifat listrik seperti konduktivitas listrik diatas, kriteria mutu lainnya yang juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat – sifat atau kondisi berikut ini, yaitu:
a. komposisi kimia.
b sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) b. sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik (elongation).
c. sifat bending.
d di
d. diameter dan variasi yang diijinkan.
d i i diiji k
e. kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain‐lain.
Jatuh Tegangan
Dalam penyaluran tenaga listrik dari suatu sumber ke beban pada suatu instalasi, akan terjadi suatu perbedaan tegangan antara tegangan di sisi sumber dan tegangan di sisi beban. Dimana tegangan pada sisi sumber lebih besar dari pada tegangan di sisi beban hal ini disebabkan oleh adanya drop beban. hal ini disebabkan oleh adanya drop tegangan di dalam sistem instalasinya. Susut tegangan antara terminal konsumen dan sembarang titik dari instalasi tidak boleh melebihi 5 % dari tegangan pengenal pada terminal konsumen (PUIL 2000 4.2.3.1 ).
Jatuh Tegangan
Jatuh Tegangan
g g
y Penyebab Jatuh Tegangan????
y Jarak antara sumber dengan beban.
y Sambungan pada kabel penghantar
y Ukuran kabel penghantar
Jatuh Tegangan
y Akibat Dari jatuh Tegangan???
y Mesin atau motor tidak akan beroperasi secara maksimal akibat tidak sesuai tegangan nominal motor.
k i l kib id k i i l y Mengakibatkan kerusakan pada peralatan elektronika.
Contoh pada Industri
y Berdasarkan hasil dari pengukuran berbagai beban yang telah dilakukan.Berikut gambaran sistem tegangan listrik pada distribusi pembebanan listrik.
INCOMING PLN
SDP
LV-MDB
384 V
377-379V
BEBAN
359 V
Dari gambar diatas terlihat bahwa tegangan keluaran trafo sebesar
384 Volt dan sampai ke mesin tegangannya turun hingga 359 Volt,
Persentase jatuh tegangan yang terjadi berdasarkan perhitungan
jatuh tegangan didapat sebesar 6,5%. Hasil tersebut kurang baik
karena batas toleransi Vdrop tegangan jatuh adalah 5%.
Solusi???
y Tegangan output pada trafonya sudah rendah antara 382‐
384 volt, sehingga tegangan kerja hingga ke mesin‐mesin mencapai 376‐359
p 37 359 volt. Tegangan kerja yang dibutuhkan g g
j y g
mesin‐mesin yang di suplai trafo, tidak sesuai dengan kebutuhan mesin tersebut sebesar 380 volt seperti motor‐
motor untuk menjalankan mesin. Maka untuk trafo j
tersebut perlu dilakukan perubahan tap trafo agar tegangan keluaran trafo mencapai 400 volt dan tegangan p
p
j
39 3 volt
sampai ke beban mesin produksi menjadi 390‐380
CONTOH KASUS 2
y Penentuan Ukuran Penghantar.
Untuk menghindari terjadinya kerusakan yang disebabkan oleh
ketidakmapuan penghantar mengalirkan arus listrik maka menurut PUIL
2000 7.1.1.1 semua penghantar yang digunakan harus dirbuat dari
bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaanya
serta telah diperiksa dan diuji menurut standar penghantar yang
dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang. Selain itu untuk
menghindari terjadinya kerusakan pada sebuah penghantar, maka luas
penampang penghantar harus diperhitungkan dengan teliti, karena
kerusakan pada sebuah penghantar dapat diakibatkan oleh arus yang
melalui
l l i penghantar
h t
t
tersebut
b t melebihi
l bihi kapasitas
k
it
KHA
KHAnya.
Di
Dimana
kapasitas KHA penghantar adalah 125% dari arus nominal.
Contoh Perhitungan
y Beban yang dipakai adalah beban dengan daya 250 Watt, maka y
y
y
y
y
perhitungannya sbb :
Arus nominal yang didapat adalah1,207 A, dari arus nominal ini maka KHA dapat dihitung sebagai berikut :
KHA = 125% x In
KHA = 125% x 1,207 A
KHA = 1,508 A
5
Sesuai dengan tabel KHA penghantar yang ada ukuran penghantar yang digunakan adalah 3 x 1.5 mm2. Sedangkan ukuran penghantar yang dipakai adalah 3 x 2,5 mm2.
Hal ini berdasarkan pertimbangan untuk spare jika ada penambahan Hal ini berdasarkan pertimbangan, untuk spare jika ada penambahan daya di masa yang akan datang dan supaya drop tegangan pada penghantar tersebut kecil.
y Biasanya dilapangan, besarnya arus pada penghantar dapat diukur dengan menggunakan alat tang ampere.
Pada tang amper selain dapat
mengukur arus dapat juga
untuk
t k mengukur
k besarnya
b
tegangan, daya, dan cos phi.
Penyebab Kerusakan
y Ukuran penghantar yang tidak sesuai dengan besarnya beban. (arus yang melalui penghantar tersebut melebihi kapasitas KHAnya)
y Bahan dari penghantar y Sambungan yang tidak bagus