CARA MENGHITUNG KONDUKTOR (KABEL LISTRIK) Part 01

CARA HITUNG KONDUKTOR – ILMUKABEL.COM

Cara menghitung konduktor untuk kabel listrik tidaklah sulit, selama anda mengetahui beberapa hal dasar tentang konduktor.

ACSR_ilmukabel

Berikut ini akan kita bahas cara – cara perhitungan konduktor meliputi :

  1. Cara Menghitung Diameter Konduktor
  2. Cara Menghitung Perbandingan Pilinan (Lay Ratio)
  3. Cara Menghitung Luas Penampang Konduktor
  4. Cara Menghitung Tahanan Konduktor
  5. Cara Menghitung Berat Konduktor

Namun sebelum melangkah dalam perhitungan, anda harus mengetahui dasar – dasar secara umum dan singkat terlebih dahulu supaya lebih mudah memahami saat melakukan perhitungan :

DASAR DASAR KONDUKTOR

KAWAT (Wire)

Konduktor listrik terdiri dari satu atau beberapa susunan kawat. Material kawat yang baik sebagai penghantar dan biasa digunakan adalah material Tembaga dan Aluminum.

Bentuk kawat disini adalah berbentuk bulat (round), dan ukuran pada kawat menggunakan ukuran diameter (satuan “mm” atau “inch”). Ukuran kawat terkecil mulai dari 0.5 mm sampai dengan 4.60 mm. (untuk konduktor fleksibel diameter kawat bisa lebih kecil yaitu dari 0.20 mm hingga 0.60 mm) dengan ketelitian mencapai 1/100 (0.01) s.d 1/1000 (0.001).

Kawat Tembaga (Cu)            Kawat Aluminum (Al Wire)

Berat jenis kawat Tembaga (Copper / Cu) adalah 8.9 kg/dm3 dan Aluminum ( Al ) 2.70 kg/dm3

Serta Resistivity Cu =  17.242 ohm.mm2/km dan Resistivity Al = 28.264 ohm.mm2/km

Parameter di atas akan digunakan untuk menghitung berat dan tahanan konduktor nanti.

SUSUNAN KAWAT / JUMLAH KAWAT

Susunan kawat atau konstruksi yang sering dipakai oleh Pabrikan kabel (Cable Manufacturer) adalah :

1+6 = 7

1+6+12 = 19

1+6+12+18 = 37

1+6+12+18+24 = 61, hingga konstruksi konduktor yang lebih besar lagi yaitu

1+6+12+18+24+30 = 91 kawat

1+6+12+18+24+30+36 = 127 kawat

Berikut adalah contoh ilustrasi konstruksi konduktor 1+6+12+18 = 37 yang terdiri dari 3 layer / lapisan

LAYER KONDUKTOR

Salah satu contoh penulisan konstruksi misalnya konduktor Round (Rm) dengan size 120 mm2 : 1+6+12 x 1.99 – 2.00 mm ini menunjukkan konduktor dengan konstruksi 19 kawat dengan diameter kawat minimum 1.99 mm dan maksimum 2.00 mm dengan ketelitian 0.01 mm.

Sejauh ini masih gampang kan ?, ok kita teruskan…..

PANJANG PILINAN (LAY LENGTH)

Proses pembuatan konduktor adalah melalui Proses Stranding, yaitu proses memilin/memutar beberapa kawat ke arah aksial (sumbu X) menggunakan mesin Stranding.

Proses ini akan membentuk apa yang disebut Pilinan. Setiap lapisan/layer hasil pilinan mempunyai panjang pilinan yang berbeda – beda. Istilah lain Panjang Pilinan adalah Lay Length atau Stranding Pitch. Contoh panjang pilinan misalnya 75 mm, 100, s.d 350 mm. Untuk mempermudah penentuan lay length, dapat ditentukan dengan istilah Lay Ratio (Perbandingan Pilinan).

PANJANG PILINAN

Satu pilinan dihitung mulai dari satu puncak ke puncak berikutnya, atau dari dasar ke dasar berikutnya.

Contoh, konstruksi kawat 1+6+12 berarti mempunyai 2 lapisan/layer, yaitu :

Layer ke 1 = 1+6 dengan Lay length misal 116 mm

Layer ke 2 = 12 kawat dengan lay length misal 165 mm

PERBANDINGAN PILINAN (LAY RATIO)

Supaya panjang pilinan suatu lapisan/layer pada konduktor dapat lebih seimbang dengan pertambahan diameter konduktor dengan lapisan berikutnya, maka diperlukan ratio antar layer tersebut. Rumus LAY RATIO = LAY LENGTH / DIAMETER KONDUKTOR

Contoh : Diameter konduktor 20 mm, Lay length 220 mm, maka LAY RATIO = 220 / 20 = 11D

Pada Standard SPLN 41-8 untuk Bare Conductor/Overhead Conductor (misal AAAC) disebutkan Perbandingan Pilinan suatu lapisan atau layer tidak boleh lebih besar dari lapisan berikutnya atau dengan kata lain harus bertingkat.

Contoh : Konduktor AAAC 150 mm2  (Rm) 1+6+12+18 x 2.25 mm, berarti konduktor mempunyai 3 lapisan yaitu layer 1 = 1+6, layer 2 = 12, dan layer 3 = 18 kawat dengan diameter tiap lapisan/layer adalah 6.75 mm, 11.25 mm, 15.75 mm. Lay length tiap layer adalah 104, 146, 180 mm. Dengan rumus di atas maka akan dihasilkan Lay ratio tiap layer sebesar 15.4 D, 13.0 D, 11.4 D (104/6.75, 146/11.25, 180/15.75). 

Semakin ke arah lapisan terluar, maka lay ratio semakin kecil namun panjang pilinan akan semakin panjang.

 ARAH PILINAN {KIRI/LEFT (S) & KANAN/RIGHT (Z)}

Arah pilinan atau Lay Direction adalah ke arah kiri dan kanan. Namun dalam standard tidak disebutkan Kiri atau Kanan, melainkan S : untuk arah Kiri & Z : untuk arah Kanan. Mengapa demikian ? ini ada maksudnya. Coba anda lihat pada gambar konduktor di bawah ini, perhatikan arah kawat, kurang lebih segaris dengan arah huruf di bagian tengahnya.

Ini berfungsi untuk menghindari penafsiran arah lay length. Silahkan anda gambar bentuk huruf Z di atas gambar konduktor sebelah kiri, dan sebaliknya, tentunya akan bertabrakan bukan ?

Dengan bantuan huruf ini, maka kita tidak akan terbalik mentukan atau melihat arah lay length suatu konduktor. Meski anda mencoba membolak balik konduktor hasilnya tetap sesuai dengan arah huruf tersebut. Mulai sekarang jangan sampai salah lagi ok ?…

Arah Lay length

Setelah anda memahami satu persatu dasar tersebut, saya berikan satu contoh konstruksi lengkapnya sebagai berikut :

Size 185 mm2 Rm (Al) Konstruksi : 1+6 (113) (R) +12 (175) (L) + 18 (210) (R) atau 1+6 (113) (Z) +12 (175) (S) + 18 (2210) (Z) x 2.48 – 2.49 mm

Penjelasannya adalah :

Type konduktor adalah Round (Rm), ukuran penampang konduktor 185 mm2, konstruksi 3 layer (layer 1,2,3) , mempunyai panjang pilinan 113/175/210 mm, mempunyai arah pilinan Kanan/Kiri/Kanan (R/L/R) atau (Z/S/Z) dengan diameter kawat min 2.48 dan max 2.49 mm.

Bagaimana, sudah cukup jelas ??? jika belum jelas, silahkan anda cuci muka dulu ha… ha… ha…baca sekali lagi, dan jika sudah cukup jelas, kita lanjut ke perhitungan, SIAPP… ?/?@#

Here we go…..

CARA MENGHITUNG DIAMETER KONDUKTOR BULAT/ROUND (Rm)

Untuk menghitung konduktor type Bulat/Round (Rm), cukup mudah, anda hanya perlu mengetahui diameter kawat, dan konstruksi kawatnya.

Contoh 1 : diketahui diameter kawat = 2.0 mm, konstruksi 1+6. Berapa diameter konduktornya ?

Jawab : 2.0 x 3 kawat sejajar sumbu X (lihat contoh gambar), 2.0 x 3 = 6, maka dia. Konduktor adalah 6.0 mm.

Penampang Kawat

Contoh 2 : 1+6+12 x 2.0 mm, maka diameter konduktor untuk layer 1 adalah 2.0 x 3 = 6 dan layer 2 adalah 2.0 x 5 = 10 mm

Rumus cepat untuk menghitungnya adalah dengan cara mengalikan 2 kawat berikutnya dengan urutan/kelipatan sebagai berikut :

Layer 1 = Diameter kawat x 3

Layer 2 = Dia kawat x 5

Layer 3 = Dia kawat x 7

Layer 4 =……anda jawab sendiri yaa….masa sih ga bisa ?? dan seterusnya dengan kelipatan yang sama.

Untuk latihan, silahkan anda hitung !!!

  1. berapa diameter konduktor tiap layer jika diketahui diameter kawat 3.0 mm dengan konstruksi 61 kawat ?
  2. berapa Panjang Lay length tiap layer jika diketahui perbandingan pilinan berturut turut adalah 15 D, 14D, 13D, 12D ?

Silahkan tulis hasil perhitungan anda dengan menuliskannya di “Comment” atau “Leave a Reply”….

CARA MENGHITUNG LUAS PENAMPANG KONDUKTOR

Di beberapa artikel kami temui mempunyai rumus yang kurang tepat yaitu menghitung dengan rumus Luas Lingkaran.

Berikut ini kami berikan langkah yang lebih akurat yaitu dengan menghitungnya satu persatu mulai dari luas penampang wire, jumlah kawat, serta konstruksinya. Dari situ barulah kita dapat menghitung keseluruhan luas penampang dari suatu konduktor, atau biasanya disebut Size Konduktor dalam mm2…………….

penasaran ?#@………read more in PART 02 (Cara Menghitung Penampang Konduktor)

RM 02

Bonus : Download Standard SPLN 41-8 (AAAC) di Free PDF File kami (sangat bermanfaat untuk mengetahui Size konduktor, Standard Lay Ratio, Pengujian dll. Free…..!!!)

Setiap artikel Insya Allah akan diupdate setiap 2 minggu sekali, so pastikan anda mengunjungi kami kembali, thanks

Share this article….

ILMUKABEL LIVE LOGO

 

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