Menentukan Kebutuhan Luas Penampang Kabel

 

Cara sizing kabel tembaga

Ukuran luas penampang kabel pada instalasi listrik menjadi pertimbangan yang sangat penting dalam desain sistem kelistrikan, baik dari segi keamanan maupun dari segi ekonomi. Pada sisi keamanan (safety), ukuran kabel yang terlalu kecil akan menimbulkan resiko kabel menjadi panas dan terbakar. Kemudian pada sisi ekonomi, ukuran kabel yang terlalu besar akan menyebabkan biaya instalasi menjadi terlalu mahal. Oleh karena itu, seorang electrical engineer harus dapat menentukan ukuran luas penampang kabel secara optimal (sangat aman dan juga hemat biaya).

 

Pada desain sistem distribusi atau instalasi listrik menggunakan kabel, kebutuhan spesifikasi kabel akan mempertimbangkan dua  faktor penting, yang pertama adalah level tegangan kerja (volt), dimana nilai ini akan menentukan spesifikasi dari isolasi kabel (kulit). Semakin tinggi tegangan listrik yang akan mengalir pada kabel, maka akan semakin tinggi tingkat isolasinya, dimensi isolasi pun akan semakin tebal, kuat dan berlapis, dan harganya akan semakin mahal. Faktor pertama ini tidak akan kami bahas lebih lanjut pada artikel ini, mudah-mudahan dapat kami bahas pada kesempatan yang lain.

 

Faktor penting yang kedua adalah rating arus listrik (ampere), dimana nilai ini akan menentukan spesifikasi dari konduktor kabel. Semakin tinggi rating arus, maka dibutuhkan luas penampang konduktor yang lebih besar, dan tentu harganya semakin mahal juga. Konduktor kabel ada yang berbahan tembaga, alumimium, aluminium alloy (campuran), dan lain-lain. Bahan konduktor yang berbeda, akan memiliki kemampuan hantar arus yang berbeda pula untuk luas penampang yang sama.

 

Pada artikal kali ini, kami akan membahas cara menentukan ukuran penampang kabel listrik untuk konduktor berbahan tembaga, karena lebih sering digunakan dalam praktik industri, rumah tangga, dan umum. Untuk dapat menentukan kebutuhan luas penampang kabel tembaga pada suatu instalasi listrik, kita perlu membahas beberapa hal secara sistematis, yaitu sebagai berikut.

 

Rating Arus Listrik Yang Akan Melewati Kabel

 

Rating arus listrik yang kami maksud di sini adalah arus listrik maksimal yang akan melalui suatu jalur kabel. Nilai ini akan bergantung pada beban yang ingin disuplai. Untuk menentukan nilai rating arus berdasarkan besar bebannya, kita dapat menggunakan persamaan berikut:

 

P          = V x I x PF ……………………. (untuk beban listrik 1 phase)

I           = P / (V x PF) ………………….. (Untuk beban listrik 1 phase)

 

P          = 1,732 x V x I x PF ……… (Untuk beban listrik 3 phase)

I           = P / (1,732 x V x PF) …..... (Untuk beban listrik 3 phase)

 

P             : Kapasitas daya beban (W)

V             : Tegangan nominal (V)

I               : Rating arus (A)

PF           : Power factor (bila nilai PF dari sebuah beban tidak diketahui, dapat di asumsikan senilai 0,85 untuk beban dinamis, dan  0,95 untuk beban statis)

 

Contoh 1 : misalnya kita ingin menyuplai sebuah motor induksi 3 phase berkapasitas 10 kW, tegangan nominal 380V, dan power factor 0,85. Maka rating arus yang akan menyuplai motor tersebut dapat ditentukan sebagai berikut:

 

I               = P / (1,732 x V x PF)

I               = 10.000 / (1,732 x 380 x 0,85)

I               = 17,87 A

 

Contoh 2 : misalnya kita ingin menyuplai 5 buah lampu sorot masing-masing berdaya 400W, tegangan nominal 220V. Maka rating arus yang akan menyuplai lampu tersebut dapat ditentukan sebagai berikut:

 

I               = P / (V x PF)

I               = 2.000 / (220 x 0,95)

I               = 9,57 A

 

Rating Circuit Breaker Yang Digunakan

 

Circuit breaker berfungsi untuk memutus suplai listrik secara otomatis apabila terjadi overload atau over current, juga dapat digunakan untuk switch on dan switch off suplai listrik secara manual apabila diperlukan, misalnya ketika ada keperluan maintenance. Circuit breaker dapat berupa MCB, MCCB, ACB, dan lain-lain. Pada sistem listrik 3 phase, MCB umumnya tersedia dengan rating maksimal 32A, MCCB tersedia dengan rating dari 40A hingga 1000A, kemudian untuk rating diatas 1000A, digunakan circuit breaker yang dilangkapi dengan sistem pemadam busur api, seperti ACB (menggunakan udara), VCB (menggunakan media hampa/vacuum), OCB (menggunakan minyak), dan lain-lain.

 

Untuk menentukan rating circuit breaker, ditentukan berdasarkan nilai rating arus beban, ditambah 25% dari nilai rating arus beban tersebut, kemudian dipilih rating standard (kapasitas pabrikan yang tersedia) terdekat lebih tinggi dari nilai tersebut. Bagi kalian yang belum hafal dengan nilai-nilai rating standard pabrikan untuk MCB, MCCB dan ACB, berikut kami berikan referensinya.

 

Rating standard pabrik circuit breaker

Contoh 1 : bila rating arus beban 3 phase sudah dihitung senilai 17,87A sesuai contoh sebelumnya, maka rating MCB 3 phase yang diperlukan adalah 17,87 x 125% = 22,34A. Nilai standard MCB 3 phase terdekat lebih tinggi dari 22,34A adalah 25A. Jadi, pada contoh ini, kita memerlukan MCB 25A/3 phase.

 

Contoh 2 : bila rating arus beban 1 phase sudah dihitung senilai 9,57 A sesuai contoh sebelumnya, maka rating MCB 1 phase yang diperlukan adalah 9,57 x 125% = 11,96A. Nilai standard MCB 1 phase terdekat lebih tinggi dari 11,96A adalah 16A. Jadi, pada contoh ini, kita memerlukan MCB 16A/1 phase.

 

Jumlah Core Kabel Yang Akan Digunakan

 

Kabel ada yang hanya terdiri dari satu konduktor (satu core), dua konduktor (dua cores), dan seterusnya. Untuk kabel daya, seperti kabel NYY, NYYHY, NYA, NYM, NYMHY, dan sejenisnya, umumnya terdiri dari 1 core hingga 5 cores, dengan luas penampang tertentu untuk masing-masing core. Namun untuk kabel kontrol, seperti kabel YSLY-JZ, tersedia hingga lebih banyak cores, yaitu hingga 12 cores atau lebih. Penentuan jumlah core adalah berdasarkan kebutuhan bebannya.

 

Contoh 1 : untuk beban motor listrik 3 phase yang telah kita bahas pada contoh sebelumnya, maka kita memerlukan kabel 4 cores, yaitu untuk phase R, S, T (atau U, V, W) dan Ground (atau Earth). Maka dapat kita gunakan kabel NYYHY 4 cores, sedangkan luas penampang kabelnya akan kita bahas selanjutnya.

 

Contoh 2 : untuk beban lampu sorot 1 phase yang telah kita bahas pada contoh sebelumnya, maka kita memerlukan kabel 3 cores, yaitu untuk L (phase), N (Netral) dan Ground (atau Earth). Maka dapat kita gunakan kabel NYM 3 cores, sedangkan luas penampang kabelnya akan kita bahas selanjutnya.

 

Contoh 3 : untuk mendistribusikan daya listrik dari LVMDP menuju sebuah panel distribusi kecil, maka diperlukan kabel 5 cores, yaitu untuk R, S, T, N dan Ground. Misal dapat digunakan kabel NYY 5 Core. Atau selain itu, bisa juga digunakan kabel NYY 1 Core sebanyak 5 jalur, atau varian lain, dipengaruhi oleh pertimbangan efisiensi biaya pembelian kabel.

 

Menentukan Size (Ukuran) Penampang Kabel

 

Setelah kita menentukan rating arus beban, rating circuit breaker, dan jumlah core kabel yang ingin digunakan, maka kita dapat menentukan spesifikasi luas penampang kabel berdasarkan tabel KHA (kuat hantar arus) kabel, atau dalam dunia internasional sering disebut current carrying capacity. KHA adalah nilai arus listrik maksimal yang dapat melalui sebuah konduktor kabel. Nilai arus yang melebihi KHA suatu jalur kabel, maka dapat menurunkan usia kabel, hingga terjadi bahaya overheat sehingga membakar isolasi kabel, dan terjadi short circuit hingga menyebabkan kebakaran atau kerusakan peralatan listrik.

 

Dalam menentukan ukuran luas penampang kabel yang diperlukan untuk menyuplai suatu beban listrik, kita dapat mengacu pada nilai KHA terdekat lebih tinggi atau sama dengan rating circuit breaker yang digunakan. Berikut adalah tabel KHA kabel tembaga 1 core hingga 5 cores (sumber : datasheet kabel NYY merek Kabelindo)

 

KHA kabel tembaga 1 core

KHA kabel tembaga 2 cores

KHA kabel tembaga 3 cores

KHA kabel tembaga 4 cores

KHA kabel tembaga 5 cores

Contoh 1 : Pada contoh sebelumnya, untuk beban motor listrik 3 phase, telah kita tentukan digunakan MCB 25A/3 phase. Untuk menyuplai ini, diperlukan kabel 4 cores, sehingga kita perlu melihat pada tabel KHA untuk kabel tembaga 4 cores, dan mencari nilai terdekat lebih tinggi dari 25A. Dari tabel KHA di atas, misal instalasi kita adalah di ducting kabel atau tray kabel (diudara), maka KHA terdekat adalah 25A dengan ukuran luas penampang kabel 2,5 mm2. Maka pada kasus ini, kita dapat menggunakan kabel NYYHY 4 x 2,5 mm2.

 

Contoh 2 : Pada contoh sebelumnya, untuk beban lampu sorot 1 phase, telah kita tentukan digunakan MCB 16A/1 phase. Untuk menyuplai ini, diperlukan kabel 3 cores, sehingga kita perlu melihat pada tabel KHA untuk kabel tembaga 3 cores, dan mencari nilai terdekat lebih tinggi dari 16A. Dari tabel KHA di atas, misal instalasi kita adalah di ducting kabel atau tray kabel (diudara), maka KHA terdekat dari 16A adalah 18A dengan ukuran luas penampang kabel 1,5 mm2. Maka pada kasus ini, kita dapat menggunakan kabel NYM 3 x 1,5 mm2.

 

Pertimbangan Safety Factor Khusus

 

Selain contoh yang telah kami bahas, dalam praktik engineering, tidak jarang pula diterapkan safety factor yang lebih tinggi pada beberapa kasus, seperti jalur kabel terlalu panjang sehingga drop voltage diperkirakan cukup tinggi, atau temperature ruangan sekitar jalur kabel diatas 35 derajat celcius, sehingga kabel lebih mudah panas. Pada kasus seperti itu, kita dapat memilih melakukan uprate 1 tingkat lebih tinggi dari perhitungan yang sudah kita lakukan. Pada contoh 1, kita dapat uprate penggunaan kabel dari semula NYYHY 4 x 2,5 mm2, menjadi NYYHY 4 x 4 mm2. Kemudian pada contoh 2, kita dapat uprate penggunaan kabel dari semula NYM 3 x 1,5 mm2, menjadi NYM 3 x 2,5 mm2.

 

Demikian pembahasan kami pada artikel kali ini tentang cara menentukan ukuran luas penampang kabel listrik secara optimal dari segi teknis maupun ekonomis. Untuk diskusi lebih lanjut, silahkan tinggalkan komentar kalian.

 

Penulis : ER

Share this post