MILLIKEN CONDUCTOR LAYING UP (Behind the scene) Vol.02-A

MILLIKEN CONDUCTOR LAYING UP

Proses Stranding Milliken Conductor pada mesin Rigid Strand sudah diterangkan pada bahasan sebelumnya di Vol.01, kini kita lihat lebih dalam lagi proses penyatuan beberapa segment sector yang sudah dibentuk itu dengan proses LAYING UP menggunakan mesin MILLIKEN DRUM TWISTER.

Tapi sebelum dilanjutkan ada beberapa hal yang menjadi latar belakang kami meluncurkan posting ini, salah satunya adalah saat survey melalui search di Google dengan kata kunci konduktor Milliken,  kami kaget karena sedikit sekali yang muncul, kebanyakan yang ada adalah pembahasan mengenai tetes minyak Millikan (Robert Andrew Millikan, percobaan oil drop untuk mengukur muatan listrik). Namun sebaliknya, saat kami search dengan kata kunci bahasa inggris Milliken Conductor….’BOOOMM’…..banyak sekali yang membahasnya (walupun tidak begitu detail seperti di blog ILMUKABEL…he he he….). Why ?? Kok bisa ya ??? padahal jenis konduktor ini cukup istimewa mulai dari prosesnya, mesin, alat, sampai dengan instalasinya dan juga mengingat konstruksi ini dipakai untuk KABEL TEGANGAN TINGGI  yang manfaatnya luar biasa untuk distribusi listrik yang selama ini kita nikmati….. so hey Indonesia, hey ITB (Institut Teknologi Bandung), hey PLN (Perusahaan Listrik Ngara), hey electrical guys, wake up man….!!!

 Ayo kita mulai membahasnya….

Sebenarnya mesin jenis Drum Twister sudah umum dipakai untuk proses penyatuan di kabel Low Voltage. Istilahnya adalah proses Cabling. Misalnya saja kabel NYFGbY 4 x 240 mm2 – Sm (Sm – konduktor sektor). Kabel tembaga ini (N) terdiri dari 4 core sector strand dilapisi dengan PVC (Y). Straight Sector Strand dibuat di mesin stranding rigid (pengenalan tentang arti/designation kabel akan dibahas khusus)

Perbedaan dengan konduktor milliken adalah setelah proses stranding, konduktor sektor ini dilapisi dulu dulu dengan material PVC melalui mesin extruder dengan warna yellow, black, green-yellow, brown, grey etc.(sesuai standard). Setelah itu barulah 4 core disatukan atau di Cabling dengan mesin Drum Twister. Sedangkan untuk konduktor Milliken, setelah stranding pre-twist (lihat kembali Vol.01) sektor strand / segment tidak disolasi PVC atau XLPE, tapi langsung digabungkan. Istilahnya LAYING UP. Berikut ini adalah contoh penampang sector core.

Penampang Sector Core

3 atau 4 sector core tersebut di Cabling melalui sebuah die, titik penyatuan ini disebut “Cabling Point” minimal ada 2 atau 3 cabling point. Die pertama befungsi sebagai starter dan die berikutnya berfungsi sebagai pembentukan diameter / finishing.

Cabling Point

Untuk membentuk suatu ikatan antar sektor agar dapat menyatu dan tidak pecah, perlu ada pilinan atau Cabling Lay length (antara 1000 – 1500 mm). Dilakukan dengan cara memuntir sektor di posisi Pay off (belakang) sampai mendapat hasil twist yang diinginkan, setelah itu barulah ditarik oleh Catterpillar secara bersamaan masuk ke Cabling Point. Twisting pada pay off dilakukan secara manual/motorized.

Cabling Lay

Karena sektor tersebut sudah diisolasi dengan PVC atau XLPE, saat dikenai beban puntir (twisting load) sektor ini tidak akan pecah/mekar/birdcaging (kecuali bila berlebihan / overtwist).

Naah sedangkan untuk laying up konduktor Milliken hal ini (twist di pay – off) tidak diperbolehkan (haram…he he..he..), karena konduktor akan pecah. Disinilah letak keistimewaan proses laying up Milliken, untuk itu diperlukan jenis mesin Drum Twister yang sedikit berbeda untuk mengokomodir hal tersebut.

MILLIKEN CONDUCTOR LAYING UP

Laying up adalah proses penggabungan dari beberapa segment/sector tanpa twisting. Beberapa Machine manufacturer ternama adalah POURTIER ( France,Gauder Group), CORTINOVIS, OmLesmo (Italy), SKET (Germany), CM Caballe (Spain), Mali (Austria), dan juga seolah tak mau ketinggalan yaitu SMARTER dari China. Untuk pabrik kabel yang uangnya pas – pas an, boleh membeli mesin Smarter. Untuk yang banyak duit, silahkan membeli mesin Eropa. Untuk memilih kekuatan mesin dan safety factor mesin & life time yang lebih lama…pastikan membeli mesin Germany, dan untuk diantaranya bisa memilih mesin Italy dan France. Namun demikian, seiring ketat nya persaingan harga di era th 2000 ini, terutama menghadapi mesin China, Taiwan, Korea, mesin Eropa sudah mulai menurunkan biaya pembuatan mesin dan berdampak pada life time mesin itu sendiri, tidak seperti era th 1900 an, mesin mesin dirancang dengan kekuatan yang maksimal dengan pemilihan material yang super.

Oke…kembali ke track…..Bagian mesin yang utama adalah Pay Off (input konduktor/drum, ada dibelakang mesin), Roller Guiding, Phase Detector/Correction Block, Cabling Point, Taping Head (ada ditengah mesin, untuk mengikat kabel dengan tape), Rotating Catterpillar (penarik) dan Take Up (Penggulung drum, ada didepan).

Beberapa aksesoris mesin lain adalah Longitudinal Tape Appllicator untuk pemisah/separator antar segment sector, Cabling die + Holder, dll.

Pourtier DT Line

Proses Laying up hampir sama dengan Cabling. Namun, karena tiap segment tadi sudah dilakukan PRETWIST oleh Prespiralled Compactor, maka tugas mesin ini hanya mengikuti lay length segment hasil pretwist (LAY UP) sehingga tiap segment dapat menyatu dengan sempurna. Jika tidak dilakukan Pretwist terlebih dahulu, segment akan pecah.

Meski demikian proses laying up ini bukanlah proses yang mudah. Butuh ketelitian, kesabaran ,kecermatan dan kesempurnaan saat set – up di awal prosesnya. Dibawah ini adalah saat segment disatukan di “die” pertama (wirefirst;pourtier). Separator tape yang memisahkan antar segment ikut masuk ke dalam die (klik gambar, untuk zoom)

Milliken Laying up

dan gambar kedua adalah saat memasuki die berikutnya.

2ND DIE LAYING UP

Keunikan dan kecanggihan serta kunci dari keberhasilan proses laying up ini terletak pada salah satu alat yang dinamakan “Phase Tracking Detector”. Sensor ini akan membaca pergerakan dari segment. Salah satu tugas uniknya adalah bagaimana memposisikan segment agar sudut masuknya terhadap “Die” selalu sama (lihat gbr sebelumya).

Jika Miliken Conductor terdiri dari 4 segment, maka sudut referensinya adalah 90˚, dan jika terdiri dari 5 segment, referensinya adalah 72˚ (360/5) ( bentuk Puntiran / LAY LENGTH segment ini bukanlah dibuat oleh putaran Pay off, melainkan hasil PRETWIST stranding seperti yang dijelaskan sebelumnya)

Milliken 5 segments

Milliken 5 segments

Apabila salah satu segment bergerak ke arah kiri saat menuju Die sebesar 75˚ – 78˚ melebihi sudut referensi yang di setting (72˚), maka sensor akan ikut bergerak ke arah kiri. Pada saat bersamaan, sensor tersebut memerintahkan (memberi sinyal) pada Pay-off untuk segera bergerak/berputar kearah ke kanan untuk menetralisirnya (lihat drum bagian kanan).

from : slytower

from : slytower

Tegangan puntir (Twisting Stress) yang diberikan oleh Pay off tersebut akan diteruskan kembali  menuju sensor sehingga segment mulai kembali ke sudut yang diinginkan. Hal ini akan berlangsung terus sampai selesai. Jika terjadi over twist mesin akan segera berhenti otomatis, untuk mencegah kegagalan proses.

PHASE DETECTOR SENSOR / CORRECTION BLOCK

Correction block sangat vital dan menjadi penentu keberhasilan proses laying up. Jika salah saat set up alat ini, semuanya akan berantakan. Mesin SMARTER China menggunakan semi electric-mechanical dengan memasang smooth gears

Chinasmarter

Chinasmarter

dan Mesin POURTIER menggunakan sistem fully automatic correction

Correction Block Pourtier

Jika Pay off selalu berputar tidak menentu dan sangat cepat, mungkin ada yang tidak beres saat proses Prespiralled di mesin stranding atau ada kesalahan saat set up referensi pada sensor. Jika ini terjadi, maka akan menjadi tugas yang berat untuk Drum twister dan akan terasa mendebarkan selama proses berlangsung….”.hhhhuuiiuu”. Operator dan Engineer harus segera bertindak untuk mengetahui penyebabnya.

Setelah keseluruhan segment tergabung sempurna, konduktor akan memasuki area Taping Head untuk diikat dengan tape.

Nantikan kelanjutan proses ini di edisi Laying Up  Vol.02 – B ..jangan ketinggalan…bye..

ilmukabel

Share this article….Thanks

MILLIKEN CONDUCTOR (BEHIND THE SCENE) for High Voltage Cable (vol.01)

Milliken Conductor

adalah salah satu nama konstruksi atau type konduktor pada kabel  tegangan tinggi/High Voltage Cable (HV) dan juga pada Kabel Tegangan Ekstra Tinggi/Extra High Voltage (EHV). Range Voltage bervariasi mulai dari 63 – 161 kV, 220 – 230, 330 – 500 kV. Konduktor Milliken digunakan untuk size / penampang konduktor besar, umumnya mulai dari 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000 mm2. Untuk size dibawahnya seperti 400, 500, 630 dan 800 mm2, cukup menggunakan konstruksi Circular Compacted Strand biasa.

Issue terpenting mengapa perlu menggunakan konstruksi Milliken adalah mengenai kemampuannya mengurangi Skin Effect yang umumnya terjadi pada konduktor berpenampang besar. Arus listrik yang mengalir akan lebih banyak terkonsentrasi pada daerah/batas/keliling luar dari konduktor tersebut. Hal ini akan berdampak kurang baik karena akan terjadi peningkatan pada  A.C. Resistance nya.

SKIN EFFECT_ilmukabel

Untuk mengurangi pengaruh “Skin Effect” maka konduktor dapat dipecah menjadi beberapa bagian atau segment. Jumlah segment mulai dari 4, 5 bahkan hingga 7 segment. Diantara segment dilapisi dengan Semi Conductive atau Insulation Tape (anda dapat melihat dengan jelas di penjelasan Laying Up Process, selanjutnya)

Miliken Conductor 1600 mm2

Miliken Conductor 1600 mm2

 Tiap tiap single konduktor yang mirip dengan bentuk sektoral ini dibuat terlebih dahulu di mesin stranding type Rigid lalu disatukan/laying up menggunakan mesin Drum Twister. (lihat video disini)

Penambahan inti berupa compacted strand core (konduktor pilin compact/dipadatkan) atau solid copper (tembaga) untuk mengisi kekosongan pada bagian tengah, khususnya yang terdiri dari 5 segment.

Tidak semua Cable Manufacturer mampu membuatnya. Tingkat kesulitan sangat tinggi, material pendukung tidaklah murah, serta investasi beberapa mesin dan peralatan testnya yang terbilang sangat mahal. Tak heran jika harga kabel ini fantastis (ratusan hingga miliar rupiah per drum untuk panjang packing 250 m)….wow bukan?  Apalagi untuk kabel Eksta High Voltage atau Ultra High Voltage (UHV) ….harganya selangit….

Okay guys, mari kembali ke pembahasan….kita akan telisik step by step mulai dari pembuatan konduktor sektor nya (segment) sebagai berikut :

  1. Proses Stranding Konduktor Miliken

Pembuatan konduktor sektor/segmental nya dibuat di mesin Stranding Rigid. Berkapasitas 54 kawat (6+12+18+24) atau 91 kawat (6+12+18+24+30), sampai 126 kawat (6+12+18+24+30+36), dengan 3 – 4 corb/cage atau 5 corb sekaligus, (istilah lain 6B + 12B + 18B dst. ; B = menunjukkan Bobbin/reel penampung kawat).

Putaran corb dalam RPM tidak terlalu cepat, sekitar 300 rpm mengingat beban yang diputar sangat berat, sekitar 2 ton di corb 6B dan 12 ton di corb 36B. Akan terjadi gaya centrifugal (Centrifugal Force) yang tinggi saat diputar. Untuk itu, mesin dilengkapi sensor untuk mendeteksi gaya ini. Konstruksi corb yang lemah akan berbahaya, tak jarang terjadi keretakan dititik terlemah corb setelah pemakaian beberapa tahun.

Sistem putaran corb ada yang menggunakan transmisi shaft/poros dan ada yang menggunakan individual motor pada tiap corb. Keduanya berfungsi sangat baik. Machine Manufacturer yang sudah teruji kehandalannya antara lain STOLBERGER (Germany), CORTINOVIS (Italy), POURTIER (France). Life time mesin bisa mencapai 10, 15, bahkan 20 tahun. Mesin China yang cukup terkenal dan lebih murah adalah dari Hefei Smarter, life time nya sekitar 5 – 10 tahun. Economical life time setidaknya harus mencapai 5 tahun operasi. Untuk mesin Taiwan merk yang cukup terkenal adalah Pan Pioneer.

Rigid Strand 5 Corb, Pourtier-France

Rigid Strand 5 Corb, Pourtier-France

Rigid Strand Corb or Cage

Rigid Strand Corb or Cage

Proses stranding segment Miliken mirip dengan proses stranding konduktor sektor biasa misalnya kabel  NYFGbY 4 X 240 mm2 Sm (Sm = Sector Conductor), hanya saja khusus untuk proses Milliken Conductor ini konduktor sektor tidak dibuat lurus (straight sector) tapi sector tersebut langsung dipuntir/twisted dengan menggunakan alat tambahan yaitu Prespiralled Compactor Unit. Terletak setelah Stranding Point. Berikut ini adalah salah satu contoh penggunaan roll saat proses Straight Sector.

Straight Sector_With Roller

Straight Sector_With Roller

  1. PRESPIRALLED COMPACTOR atau PRETWIST

Alat ini adalah tempat dimana roll profile sectoral berada. Dapat terdiri dari 3 – 4 buah partisi tempat roll (roll housing), dimana setiap partisi roll housing memuat 2 pasang roll bagian atas dan bawah. Dari namanya “Pre-Spriralled”/PreTwist, maka tugasnya adalah memuntir sector strand sehingga terbentuk spiral atau pilinan/lay length tersendiri pada sector tersebut. Lay length ini akan berguna saat penyatuannya nanti di proses Laying Up. Saat anda akan membeli mesin Rigid Strand, pasti akan ditawarkan fitur ini. Jika tidak berniat untuk membuat Milliken conductor, cukup pilih fitur Straight Sector saja, harga mesin bisa lebih murah. Peran Prespiralled Compactor sangat fital. Nyawa dan kunci dari keberhasilan pembuatan Milliken Conductor dimulai dari sini.

Jenis transmisinya bisa menggunakan motor (Motorized system) dan ada pula yang menggunakan Gear (Gearbox system). Mesin terkini buatan Eropa banyak memilih Motorized system dan mesin buatan China lebih memilih sistem gearbox (harganya lebih murah). Untuk fleksibilitas atau range lay length set-up dan setting mesin, Motorized system bisa anda pilih. Tapi hati – hati, jika ada gangguan pada sinkronisasi electric nya, akan berakibat fatal pada hasil twist. Sedangkan sistem gearbox tidak akan mengalami gangguan sinkronisasi, namun kurang fleksibel saat set up dan terbatas sesuai tabel gear yang ada.

Untuk hasil compacting yang sempurna, unit ini dilengkapi dengan Compression Scale dan Angle Scale + Adjuster.

Prespiralled Compactor - Pretwisted

Prespiralled Compactor – Stolberger, Germany

Setelah straight sector terbentuk melalui pasangan roll ini, selanjutnya unit ini akan berputar sesuai setting lay length yang diinginkan. Tahap ini biasa disebut PRETWIST / PRESPIRALLED. Berikut ini adalah salah satu contoh hasil pretwist : (panjang Lay length adalah siklus dari titik puncak ke titik puncak sector)

PRE-TWISTED SECTOR

PRE-TWISTED SECTOR

  • TAPING APPLICATOR

Alat tambahan di mesin rigid strand untuk memasang waterblocking tape pada tiap layer sector. Waterblocking tape ini berfungsi untuk menahan air masuk ke konduktor sedini mungkin supaya tidak menyebar keseluruh konduktor. Tape akan bergerak mengikuti sector twist.

  • SECTOR ROLLER

Berfungsi sebagai pembentuk sektor berupa pasangan roller atas dan bawah. Sudut sektor dan radius di desgin sedemikian sehingga nantinya saat 4 atau 5 sector/segment  digabung harus duduk sempurna, menghasilkan tingkat kebulatan tertentu. Jika design sudut ini tidak tepat, maka akan terjadi gap/step dan konduktor tidak terlihat bulat. Hal ini pun akan berpengaruh pada ketebalan innersemicond pada proses extrusion di CCV-Line.

  • COMPACTION (Tingkat Kompressi)

Design roller juga akan memperhitungkan tingkat Compaction/kompressi. Tingkat kepadatan yang tinggi (Filling Factor) membuat sektor tahan terhadap deformasi, tidak mudah pecah atau “mekar”/Birdcaging. Jika sektor mudah pecah atau kendor, maka ini akan menjadi “mimpi buruk” saat proses penggabungan/laying up di Drum Twister.

Sector Compaction with Prespiralled Compactor

Sector Compaction with Prespiralled Compactor

  • WIRE CONSTRUCTION (Jumlah Susunan Kawat)

Diameter dan jumlah kawat harus dirancang agar mampu menghasilkan Compaction yang baik dengan tetap mempertahankan tingkat fleksibilitas konduktor. Tentunya disesuaikan juga dengan kapasitas mesin stranding yang ada. Konstruksi umum yang dipakai bisa saja berjumlah 1+6+12+18+24, 1+6+12+18+24+30  dsb. atau modifikasi di antara jumlah tersebut, tergantung tingkat kompressi yang diinginkan, target berat konduktor, dan sebagainya.

  • WIRE ELONGATION (Pemuluran Kawat/elongasi)

Semakin tinggi Elongasi kawat, maka semakin mudah untuk dibentuk, serta menghasilkan fleksibilitas konduktor yang baik. Keseragaman elongasi saat proses Drawing pun perlu diperhatikan.

  • WIRE TENSION/WIRE BRAKE (Tension Kawat/rem)

Wire tension atau tegangan kawat/rem (Bobbin Brake) saat proses stranding sangat berguna untuk mencegah konduktor kendor dan pecah. Perlu dilakukan pengecekan dan kalibrasi pada sistem rem sebelum proses untuk memastikan keseragaman tension nya.

  • LAY LENGTH & DIRECTION

Panjang pilinan kawat (lay length) dan arah pilinan (lay direction) perlu diperhatikan untuk mendapatkan bentuk sektor yang baik, kepadatan dan mencegah birdcaging/mekar. Beberapa design ditemui menggunakan arah pilinan UNILAY (searah) ataupun CROSSLAY (berlawanan arah). Keduanya mempunyai kelebihan dan kekurangan masing – masing. Arah kiri (Left/S) dan arah Kanan (Right/Z).

  • PRETWIST LAY & DIRECTION

Panjang pilinan Pretwist sector dan arahnya sangat penting diperhatikan. Hal ini akan berdampak cukup besar untuk keberhasilan proses Laying up dan PRETWIST di CCV line. Umumnya adalah ke arah kanan (Right / Z)

Berikut ini adalah hasil akhir proses stranding sector prespiralled untuk Milliken Conductor pada Take up (tempat drum penggulung).

Hasil yang sempurna, tidak pecah / Birdcaging, rapi, compact, rapat dan….waah mantap deh….

Pretwisted Sector on Take up (Very nice..)

Pretwisted Sector on Take up (Very nice..)

Pengukuran tahanan konduktor (conductor resistance) diukur dengan cara tertentu, mengingat diantara layer sector terdapat isolator berupa waterblocking tape yang telah dijelaskan diatas. Bagaimana caranya ? 

Setelah proses stranding ini selesai, maka dilanjutkan ke proses Laying up untuk digabungkan menggunakan Drum Twister. Mesin ini bukan mesin biasa. Panjangnya bisa mencapai 60 m lebih, bagian mesin pun lebih banyak. Kemampuan bebannya bisa mencapai 20 ton lebih. Electrical sistem nya pun lebih kompleks…

Kita akan bahas pada MILLIKEN LAYING UP PROCESS selanjutnya di Vol.2

See you….and share this article if it is helping you….thanks 

ilmukabel logo