PENGUJIAN KABEL TANAH 3 INTI BERISOLASI XLPE DAN
BERSELUBUNG PVC DENGAN TEGANGAN PENGENAL 12/20 (24) KV
MENGGUNAKAN SPLN 43-5-4 : 1995 DAN 39-1 : 1981
DI QUALITY CONTROL LOW VOLTAGE – MEDIUM VOLTAGE
PT VOKSEL ELECTRIK TBK.
Okma Noviana (L2F007059)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
ABSTRAK - Dalam sistem tenaga listrik, pengujian peralatan yang digunakan pada saluran
distribusi dan transmisi daya listrik bertujuan untuk meneliti kemampuan peralatan tersebut dalam penyaluran daya listrik dari pusat-pusat pembangkit ke pusat-pusat beban. Hal ini menyangkut kualitas daya listrik yang sampai ke pengguna, semakin baik peralatan penyaluran yang digunakan maka akan semakin baik pula kualitas daya listrik yang tersalurkan.
Untuk menjamin kualitas daya listrik, perlu dilakukan pemeriksaan terhadap peralatan penyaluran yang akan digunakan sebelum terpasang pada saluran distribusi maupun transmisi daya listrik. Hal tersebut dilakukan untuk mengurangi rugi tegangan dan rugi daya pada saluran, sehingga daya listrik yang sampai ke pusat-pusat beban optimum. Dengan kata lain kebutuhan pelanggan dapat terpenuhi. Salah satu peralatan penyaluran yang digunakan dalam sistem distribusi dan transmisi adalah kabel.
Dengan demikian kabel-kabel yang digunakan pada sistem distribusi dan transmisi harus memenuhi standar yang ditentukan. Baik dari segi konduktor yang digunakan, bahan isolasinya, serta keseluruhan kontruksi dari kabel. Kabel tersebut dinyatakan lulus uji dan dapat digunakan atau dipasang pada saluran distribusi dan transmisi apabila hasil pengujian yang diperoleh telah sesuai dengan kualifikasi yang dibutuhkan, yaitu dengan mengacu pada standar tertentu serta bergantung pula pada permintaan konsumen. Semua ini dilakukan dalam rangka mendukung terciptanya stabilitas sistem tenaga listrik yang andal, baik secara teknis maupun ekonomis.
Kata kunci : Pengujian kabel, konduktor, isolasi, kabel, kualitas daya listrik, standar.
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
PT Voksel Electric Tbk. merupakan salah satu produsen kabel terkemuka di Indonesia. Dalam peranannya menjamin mutu kabel yang diproduksi, PT. Voksel Electric Tbk. telah melakukan pengujian-pengujian pada setiap item penyusun kabel tersebut berdasarkan standar-standar terkini yang diakui tidak hanya di dalam negeri, namun juga di dunia internasional.
Dalam Kerja Praktek yang penulis jalani di Quality Control Power Cable khususnya untuk kabel tenaga tegangan menengah 20 kV, dengan mengacu pada SPLN (Standar Perusahaan Listrik Negara) 39-1 : 1981, dan 43-5-4 : 1995, di antara sekian rangkaian pengujian yang harus dilakukan untuk menguji mutu kabel yang diproduksi adalah pengujian diameter kawat dan konduktor, langkah pilin, arah pilin, tebal lapisan isolasi dan sheathed, pemuluran isolasi dan kawat, kuat tarik
isolasi dan kawat, pengujian Hot Set pada isolasi, parsial discharge, tahanan isolasi dan konduktor, dan tegangan tinggi AC . 1.2 Tujuan
Mengetahui dan mengikuti metode pengujian kabel tenaga tegangan menengah 20 kV. Mengetahui standar-standar yang digunakan sebagai referensi dalam proses produksi kabel tenaga tegangan menengah 20 kV dan mempelajari kondisi umum perusahaan. Meningkatkan pengetahuan dan mempelajari bagaimana proses suatu kabel tenaga diproduksi sampai dinyatakan memenuhi standar dan lulus uji.
1.3 Pembatasan Masalah
Adapun mekanisme pengujian pada kabel tegangan menengah 20 kV dengan menggunakan SPLN (standar Perusahaan Listrik Negara) 39-1 : 1981 dan 43-5-4 : 1995 terdiri dari berbagai jenis pengujian maupun metode pengujiannya. Oleh karena
itu, dalam kerja praktek ini masalah yang akan dianalisa dibatasi pada pengujian diameter kawat dan konduktor, langkah pilin, arah pilin, tebal lapisan isolasi, pemuluran isolasi dan kawat, kuat tarik isolasi dan kawat, parsial discharge, tahanan isolasi dan konduktor, dan tegangan tinggi AC.
II. PT. Voksel Electric Tbk.
2.1 Gambaran Umum PT. Voksel Electric Tbk.
PT Voksel Electric Tbk. merupakan perusahaan industri kabel perseroan dan didirikan di Jakarta pada tanggal 19 April 1971. PT Voksel Electric Tbk. berlokasi di Jalan Raya Narogong Km.16 Cileungsi. Status perseroan berubah menjadi PMA setelah ditanda tanganinya persetujuan kerja sama dengan Showa Electric Wire & Cable Co. Ltd., perusahaan kabel terkemuka di Jepang. Kegiatan operasional PT Voksel Electric Tbk. adalah memproduksi kabel listrik, kabel telekomunikasi, dan kabel serat optik. III. Pengujian Kabel Tegangan
Menengah 20 kV
3.1 Pengukuran Diameter Kawat dan Konduktor
Pengukuran diameter kawat dan
konduktor dapat dilakukan dengan menggunakan slide gauge (analog dan digital) dan micrometer.Sebagai contoh :
Pada kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, NA2XSEYBY 3 X 95 mm2.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Diameter Konduktor
fasa Diameter Konduktor (mm) Rata-rata 1 2 3 4 5 6 1 11, 55 11, 53 11, 56 11, 59 11, 59 11,50 11,55 2 11, 54 11, 57 11, 50 11, 50 11, 50 11,55 11,53 3 11, 55 11, 57 11, 56 11, 50 11, 55 11,54 11,54
3.2 Pengukuran Langkah Pilin dan Arah Pilin
Sebagai contoh :
Pada kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, N2XSEYBY 3 X 95 mm2
Tabel 2. Desain Langkah Pilin dan Arah Pilin No. Langkah Pilinan
Kawat
Min : Maks Arah Pilinan 1. Inti : 1 kawat 0 : 0 mm - 2. Lapisan 1 : 6 kawat 101 : 122 mm S 3. Lapisan 2 : 12 kawat 129 : 176 mm Z
Apabila pada saat pengukuran diperoleh nilai di bawah nilai minimum, berarti langkah pilin tersebut tidak dinyatakan tidak lulus uji.
3.3 Pengukuran Tebal Lapisan Isolasi dan Sheath (selubung)
Sebagai contoh :
Pada kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, N2XSEYBY 3 X 95 mm2.
Tabel 3. Hasil Pengujian Thickness insulation
No Core Item Thickness (mm) Result 1 2 3 4 1 Red Inner 0,62 0,68 0,75 0,82 Ins 5,53 5,56 5,83 5,75 Outer 0,91 0,97 0,90 0,90 2 Yellow Inner 0,76 0,78 0,88 0,88 Ins 5,47 5,35 5,73 5,83 Outer 0,85 0,94 0,81 0,81 3 Black Inner 0,65 0,61 0,65 0,62 Ins 5,51 5,73 5,83 5,85 Outer 0,86 0,92 0,90 0,82 No Thickness (mm) Standard E Result
5 6 Avg Nom. Min. 1 0,91 0,89 0,78 - 0,50 - 5,51 5,39 5,59 5,50 4,85 0,07 0,96 0,93 0,93 - 0,50 - 2 0,62 0,59 0,75 - 0,50 - 5,63 5,77 5,63 5,50 4,85 0,08 0,93 0,90 0,87 - 0,50 - 3 0,78 0,60 0,65 - 0,50 - 5,59 5,46 5,66 5,50 4,85 0,07 0,87 0,90 0,88 - 0,50 -
Dari pengukuran thickness insulation dapat dihitung Kemiringannya (Exentrisity). Rumus :
Contoh perhitungan :
Tabel 4. Hasil Pengujian Thickness insulation pada Core Red
Core Item Thickness (mm) Red Ins 5,5 3 5,5 6 5, 83 5,7 5 5,5 1 5,3 9 5,5 9 Dari data di atas diperoleh thickness tertinggi = 5,83 mm dan thickness terendah 5,39 mm.
Sehingga dapat dihitung : –
Pada pengujian tebal outer sheath dan filler diambil sample kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, N2XSEYBY 3 X 95 mm2.
Table 5. Hasil Pengujian Thickness Selubung No. Item Thickness (mm) Result 1 2 3 4 1 Outer Sheath 2,88 2,87 2,62 2,37 Filler 2,56 2,77 2,60 - No Thickness (mm) Standard Result 1
5 6 Avg. Nom. Min. 2,92 2,78 2,74 3,20 2,36 - - 2,64 1,60 1,08
Table 6. Overall Diameter Kabel
No. Jenis Kabel Overall Diameter (mm) 1. N2XSEYBY 3 X 95 mm2 12/20 (24) kV Result Standard Avg Nom. 70,50 67,85 Pengukuran diameter kabel secara keseluruhan dilakukan dengan menggunakan Measuring Tape (pita pengukur).
3.4 Pengujian Pemuluran (Elongation) Isolasi dan Kawat
3.4.1 Pengujian Pemuluran (Elongation) Isolasi
Contoh : Kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, N2XSEYBY 3 X 240 mm2. Tipe isolasi : Dumbell Type (bentuk halter).
Tabel 7. Hasil Pengujian Elongation pada Isolasi
No. Elongation
Initial (mm) Final (mm) Percent (%)
1. 20 131 555
2. 20 129 545
3. 20 133 565
Min 200
Contoh Perhitungan :
3.4.2 Pengujian Pemuluran (Elongation) Kawat
Contoh : Kawat yang diukur pemulurannya adalah steel (baja) dengan luas diameter 1,8 mm dan panjang 25 cm. Tabel 8. Hasil Pengujian Elongation pada Kawat Steel
No. Elongation
Initial (mm) Final (mm) Percent (%)
1. 25 26 4
Perhitungan :
3.5 Pengujian Kuat Tarik Isolasi dan Kawat
3.4.2 Pengujian Kuat Tarik Isolasi Contoh : kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV, N2XSEYBY 3 X 240 mm2.
Tabel 9. Hasil Pengujian Kuat Tarik Isolasi
No. Width (mm) Thickness (mm) Cross Section Area (mm2) Breaking Load (kg) Tensile Strength (N/mm2) 1. 4,0 1,14 4,56 8,2 17,6 2. 4,0 1,21 4,84 8,0 16,2 3. 4,0 1,15 4,6 8,5 18,1 Min 12,5 Contoh perhitungan :
3.4.2 Pengujian Kuat Tarik Kawat Contoh : Kawat baja (steel) dengan luas penampang 1,8 mmdengan panjang 25 cm.
Table 10. Hasil Pengujian Kuat Tarik pada Kawat Baja No. Cross Section Area (mm2) Breaking Load (kN) Tensile Strength (kg/mm2) 1. 2,54 81 3252,76 Perhitungan :
3.6 Pengujian Hot Set pada Isolasi Contoh : isolasi XLPE bentuk halter, p = 20 mm, dan ℓ = 4 mm.
Table 11. Hasil Pengujian Hot Set No. Width (mm) Thickness (mm) Cross Section Area (mm2)
Hot Set Test Load (20 N/cm2) gr 1. 4,0 1,09 4,36 88,9 2. 4,0 1,13 4,52 92,2 3. 4,0 1,10 4,40 89,8 No.
Hot Set Test Elongation after
15 min Shrinkage after cooling without load mm % mm % 1. 42 110 19,89 - 0,55 2. 43 115 19,95 - 0,25 3. 44 115 19,97 - 0,15 Max : 175 Max : 15 Contoh perhitungan :
Nilai 20,4 di atas berasal dari : 1 N/cm2 = 0,102 kg/cm2
= 102 gr/cm2
= 1,02 gr/mm2
Karena beban (load) yang diinginkan 20 N/cm2 maka :
= 1,02 gr/mm2 x 20 = 20,4 gr/mm2
Karena beban yang digunakan pada pengujian Hot Set menggunakan satuan gr, maka :
Load = 20,4 gr/mm2 x 4,36 mm2 = 88,9 gr
Beban sebesar 88,9 gr ditimbang dengan menggunakan neraca digital.
Dari hasil pengujian diperoleh panjang final 42 mm, jadi :
Pemuluran maksimal pada pengujian Hot Set adalah 175 %.
Selanjutnya dilakukan pengujian Shrinkage (penyusutan).
Dari hasil pengujian di atas dapat dihitung :
Shrinkage (penyusutan) maksimal adalah 15 %.
3.7 Pengujian Tegangan Tinggi AC Contoh : kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV 12/20 (24) kV, NA2XSEYBY 3 X 240 mm2.
Contoh Pengujian Tegangan Tinggi AC : Tabel 12. Hasil Pengujian Tegangan Tinggi AC
No. Core Length (m) AC High Voltage (42 kV/5 min) 1. Red 261 Withstand Yellow Withstand Black Withstand No Breakdown Dari hasil pengujian tegangan tinggi AC di atas dapat dilihat bahwa tegangan tetap dalam kondisi “Withstand” setelah rentang waktu 5 menit.
3.8 Pengujian Parsial Discharge
Pengujian PD dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut Parsial Discharge Detector.
Contoh : kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV 12/20 (24) kV, NA2XSEYBY 3 X 240 mm2. Dengan menggunakan SPLN 43-5-4 : 1995
Tabel 13. Hasil Pengujian Parsial Discharge No. Core Length
(m) Parsial Discharge 21 kV (pC) 1. Red 261 2,14 Yellow 2,10 Black 1,98 Max 10
Dari hasil pengujian Parsial Discharge di atas terlihat bahwa nilai PD yang dihasilkan berada di bawah nilai maksimal, sehingga dapat dinyatakan bahwa kabel yang diuji memenuhi standar 3.9 Pengujian Tahanan Isolasi dan
Konduktor
3.9.1 Pengujian Tahanan Isolasi
Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan Megger MIT 485.
Contoh : kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV 12/20 (24) kV, NA2XSEYBY 3 X 240 mm2.
Tabel 14. Hasil Pengujian Tahanan Isolasi
No. Core Length (m) Insulation Resistance at 20 oC (GΩ.km) 1. Red 261 100 Yellow 100 Black 100 Min 1000 MΩ
Dari hasil pengujian terlihat bahwa tahanan isolasi yang diuji memiliki nilai yang lebih besar dari 1000 MΩ, sehingga isolasi tersebut dapat dinyatakan lulus uji. 3.9.2 Pengujian Tahanan Konduktor 3.9.2.1 Pengujian tahanan konduktor dengan menggunakan Double Bridge Type 2752.
Karena pengujian tahanan konduktor dilakukan pada suhu ruangan (bukan 20 oC), maka perlu ada faktor koreksi suhu.
Rumus umum faktor koreksi suhu :
Keterangan :
= reciprocal of the temperature coefficient of resistance (α) of the conductor (per oC at 0 oC)
t = suhu ruangan pada saat pengujian Tabel 15. Nilai pada masing-masing material
No. Material
1. Cu (tembaga) 234,5
2. AAC (All Aluminium Conductor)
228 3. AAAC (All Aluminium
Alloy Conductor)
257,55
4. Steel (baja) 202
Sample yang digunakan adalah kabel tegangan menengah 12/20 (24) kV 12/20 (24) kV, NA2XSEYBY 3 X 240 mm2. Misalkan pada pengujian yang dilakukan diperoleh nilai tahanan :
Pada ”resistance adjust” 1 : menunjukkan angka 3
Pada “resistance adjust” 2 : menunjukkan angka 5
Pada “resistance adjust” 3 : menunjukkan angka 4
Pada ”resistance adjust” 4 : menunjukkan angka 2
3 5 4 2 Gambar 5. Penunjukkan pada Double Bridge
Type 2752
Dan penunjukkan pada multiply : 0,01.
Setelah diukur dengan Thermometer ruangan suhu menunjukkan nilai 27 oC, konduktor yang diukur adalah AAC.
Misalkan konduktor yang diuji memiliki panjang 0,5 m.
Sehingga dengan demikian dapat dihitung : R (AAC) = penunjukkan resistance adjust x
rating multiply x FKS x 2
= 354,2 x 0,01 x 0,9575 x 2 = 6,78293 Ω/m
Jadi R(AAC) per km = 6,78293/1000
= 6,78 x 10-3 Ω/km 3.9.2.1 Pengujian tahanan konduktor
dengan menggunakan Sefelec
Milliohmmeter MGR 10
Contoh : Misalkan Panjang Konduktor ( ) : 5 meter (Aluminium)
Pada layar tampak suhu Al = 26,4 oC (suhu efektif Al)
Range : 3 mΩ + 10,0 A (otomatis) Filt : 20
Setelah dilakukan pengujian, pada layar Sefelec Milliohmmeter MGR 10 tampak nilai tahanan : 467 mΩ/km
Karena konduktor yang diuji panjangnya 5 m, maka nilai tahanan konduktor tersebut adalah :
RAl = Rtertera/
RAl =467/5
RAl =93,4 mΩ/km
Pembagian ini dilakukan karena 1 m penghantar yang diuji mewakili 1 km. Jadi tahanan Aluminium sebesar 93,4 mΩ/km
Pada layar tertera filt : 20, maksudnya adalah nilai tahanan yang diambil pada saat pengukuran adalah modus dari 20 x pengukuran.
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan
1. Pengukuran diameter kawat dan konduktor dapat dilakukan dengan menggunakan slide gauge.
2. Cara pengukuran langkah pilin dan arah pilin dapat dilakukan dengan menggambar langkah pilinan penghantar pada selembar kertas dengan menggunakan kertas carbon. 3. Pada pengujian thickness lapisan
isolasi, outer sheath, dan filler dilakukan dengan menggunakan Profile Projector.
4. Pengukuran diameter kabel secara keseluruhan dilakukan dengan menggunakan Measuring Tape.
5. Pada pengukuran pemuluran isolasi, pemuluran yang terjadi langsung diukur pada saat yang sama ketika mesin menarik isolasi.
6. Sebelum melakukan pengujian tegangan AC dan PD terlebih dahulu dilakukan terminasi pada kabel yang akan diuji.
7. Pengujian tahanan isolasi pada kabel tegangan menengah dilakukan di udara terbuka dan pengujian tahanan konduktor dilakukan pada suhu ruangan (bukan 20 oC), maka perlu ada faktor koreksi suhu.
4.2 Saran
1. Perlu dikembangkan lagi penelitian-penelitian mengenai masalah pengujian kabel tenaga listrik yang terbaharukan sesuai dengan perkembangan terbaru di dunia kelistrikan global.
2. PT Voksel Electric Tbk. diharapkan
dapat menambah unit-unit
perlengkapan pengujiannya, sehingga waktu pengerjaan pengujian akan lebih cepat dan efektif.
3. Diharapkan jumlah personil tenaga kerja ataupun operator penguji dapat ditambah agar peningkatan kerja lebih efektif dan efisien.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Arismunandar, A. 1994. Teknik
Tegangan Tinggi. Jakarta : PT
Pradnya Paramita.
[2] Gonen, Turan. 1988. Electric Power
Transmission System Engineering – Analysis and Design. New York:
Willy-Interscience Publication. [3] Hutahuruk, T.S. 1985. Transmisi
Daya Listrik. Jakarta: Erlangga.
[4] International Electrotechnical Commission, International Standard
IEC 60502-2 – Power cables with
extrunded insulation and their
accessories for rated voltages from 1 kV (Um = 1,2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV), Switzerland, 2005.
[5] International Electrotechnical Commission, International Standard
IEC 694-96 – Common Specifications for High-Voltage Switchgear and Controlgear Standards, Switzerland,
1996.
[6] Naidu, M. S., Kamaraju, V. 1991.
High Voltage Engineering. New
Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Ltd.
[7] Privezentsev, V., Grodnev, I., Kholodny, S., Ryazanov, I. 1973.
Fundamentals of Cable Engineering.
Moskow: Mir Publishers.
[8] Standar Perusahaan Umum Listrik Negara. 1995. SPLN 43-5-4. Jakarta: Perusahaan Umum Listrik Negara. [9] Standar Perusahaan Umum Listrik
Negara. 1981. SPLN 39-1. Jakarta: Perusahaan Umum Listrik Negara. [10] Tobing, Bonggas L. 2003. Dasar
Teknik Pengujian Tegangan Tinggi.
Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. [10] Tobing, Bonggas L. 2003. Peralatan
Tegangan Tinggi. Jakarta: PT
Gramedia Pustaka Utama.
[11] ---, Power Cable, http://www.en.wikipedia.org/wiki/Po wer_Cables, February 2010. [12] ---, Macam-macam Kabel. http://www.voksel.co.id. February 2010. BIOGRAFI
Okma Noviana lahir di kota Bogor pada tanggal 20 Oktober 1989. Telah menempuh pendidikan di TK Bustanul Athfal Aisyisah-Sumatra Barat, SD Negeri 1 Cileungsi-Bogor, MTsN Padangpanjang-Sumatra Barat, SMA Negeri 1 Cileungsi-Bogor, dan sekarang tengah menyelesaikan pendidikan di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro dengan konsentrasi Teknik Energi Listrik.
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Ir. Agung Warsito, DHET NIP 195806171987031002
