Cara Menghitung Ukuran Kabel: Panduan Langkah demi Langkah untuk Proyek Kelistrikan

Tanyakan kepada insinyur kelistrikan berpengalaman dan Anda akan mendengar hal yang sama: penentuan ukuran kabel bukanlah satu formula, melainkan serangkaian pemeriksaan singkat, dan setiap mata rantai dalam rantai itu harus dipegang. Dapatkan arus yang benar tetapi abaikan faktor penurunan daya, dan konduktor menjadi lebih panas daripada insulasi yang pernah dirancang. Dapatkan ampacity yang benar tetapi abaikan penurunan tegangan, dan motor di ujung saluran menolak untuk hidup. Lewati pemeriksaan hubung singkat, dan instalasi akan terhindar dari insiden serius.

Metode di bawah ini mengikuti urutan yang digunakan teknisi kami saat meninjau sebuah proyek: rancang arus terlebih dahulu, lalu koordinasi dengan perangkat pelindung, lalu kapasitas hantar arus, lalu penurunan tegangan, lalu ketahanan terhadap hubung singkat. Kerjakan langkah-langkahnya secara berurutan dan penampang yang benar akan hampir terseleksi dengan sendirinya.

Sebelum Anda Mulai: Kumpulkan Masukannya

Hampir setiap penundaan dalam latihan pengukuran kabel disebabkan oleh input yang hilang. Kumpulkan ini sebelum Anda membuka meja:

• Data beban: daya dalam kW atau kVA, faktor daya, efisiensi, siklus kerja, dan simultanitas.
• Data sistem: tegangan nominal, jumlah fasa, frekuensi, dan apakah suplainya TN, TT atau IT.
• Data perlindungan: jenis dan peringkat pemutus sirkuit atau sekering, serta karakteristik tripnya.
• Metode pemasangan: multicore atau single-core, di atas nampan, di saluran, dipotong langsung, di udara bebas, atau dikubur.
• Lingkungan: suhu udara sekitar, suhu tanah dan resistivitas termal, kedalaman penguburan, dan berapa banyak sirkuit yang berbagi rute.
• Data rute: panjang satu arah dalam meter, ditambah perpanjangan di masa depan yang sudah direncanakan.
• Data kesalahan: arus hubung singkat prospektif di titik asal dan waktu pemutusan yang diperlukan.

Tuliskan nilainya. Lembar ukuran yang menunjukkan masukannya dapat ditinjau dalam hitungan menit; yang tidak akan selalu dipertanyakan.

Langkah 1 - Hitung Arus Desain (Ib)

Arus desain adalah arus yang akan dialirkan kabel dalam layanan normal. Untuk beban tiga fasa:

Ib = P / (√3 × U × cos φ)

dan untuk beban satu fasa:

Ib = P / (U × cos φ)

Ilustrasi singkat: beban tiga fasa 90 kW pada suplai 400 V pada faktor daya 0,85 menarik 90.000 / (1,732 × 400 × 0,85) = 153 A. Angka tunggal tersebut menentukan dasar untuk semua hal berikutnya, karena perangkat pelindung setidaknya harus berukuran sebesar ini dan kabel setidaknya harus memiliki kemampuan sebesar ini.

Ada dua penyempurnaan yang perlu diingat. Arus start motor tidak mengubah arus desain kontinu, namun mempengaruhi pilihan proteksi dan pemeriksaan penurunan tegangan. Dan dalam instalasi dengan konten harmonik tinggi, seperti kantor yang penuh dengan beban elektronik atau pabrik yang penuh dengan penggerak, konduktor netral mungkin perlu berukuran lebih besar dari arus fasa daripada lebih kecil.

Langkah 2 - Koordinasikan Kabel dengan Perangkat Pelindung

Sebuah kabel hanya terlindungi jika perangkat di depannya terputus sebelum isolasinya rusak. Dalam praktiknya, hal ini berarti dua kondisi harus dipenuhi secara bersamaan:

Ib ≤ Dalam ≤ Iz

dimana Ib adalah arus desain, In adalah nilai nominal gawai proteksi, dan Iz adalah kapasitas hantar arus kabel yang dikoreksi. Kondisi kedua, I2 ≤ 1,45 × Iz, menegaskan bahwa perangkat akan benar-benar beroperasi pada arus trip konvensional tanpa menyebabkan panas berlebih pada konduktor.

Konsekuensi praktisnya sederhana saja. Jika arus yang dihitung adalah 153 A, Anda tidak memilih pemutus 200 A lalu mencari kabel yang cukup besar untuk menandinginya; Anda memilih peringkat standar terkecil di atas beban, yaitu 160 A di sini, dan mengukur kabel sesuai dengan angka tersebut.

Langkah 3 - Temukan Daya Dukung Arus Dasar

Tabel kapasitas hantar arus, baik yang diambil dari IEC 60364-5-52, BS 7671, atau katalog pabrikan, dibuat berdasarkan serangkaian kondisi tertentu: suhu lingkungan referensi, metode pemasangan yang ditetapkan, jumlah konduktor berbeban tertentu, dan satu sirkuit. Temukan baris yang cocok dengan penampang Anda dan kolom yang cocok dengan instalasi Anda.

Tiga pilihan mendominasi hasilnya. Bahan konduktor penting karena aluminium membutuhkan kira-kira satu setengah kali penampang tembaga untuk arus yang sama. Insulasi penting, karena kabel XLPE dapat berjalan dengan konduktor pada suhu 90 °C sedangkan kabel PVC dibatasi hingga 70 °C. Dan metode pemasangannya sangat penting, karena kabel yang dipasang di udara bebas melepaskan panas jauh lebih mudah dibandingkan kabel yang sama yang ditarik ke dalam saluran yang padat.

Di sinilah katalog sebenarnya menjadi sangat berguna, karena kesenjangan antara jenis insulasi bukanlah kesalahan pembulatan. Kabel daya berinsulasi XLPE 6/1 kV membawa arus yang jauh lebih besar daripada kabel setara PVC dengan penampang tembaga yang sama, hanya karena insulasinya tahan terhadap suhu konduktor yang lebih tinggi.

Tegangan Terukur Kabel Daya Berinsulasi XLPE 0,6/1kV Kabel daya berinsulasi polietilen ikatan silang 0,6/1kV tegangan pengenal mengadopsi metode kimia atau fisik untuk mengubah molekul polietilen dari struktur linier... Lihat Produk →

Langkah 4 - Terapkan Faktor Koreksi

Instalasi sebenarnya tidak pernah sesuai dengan kondisi referensi tabel, sehingga kapasitas dasar harus dikurangi. Faktor-faktornya berlipat ganda:

Iz = It × Ca × Cg × Cs × CD

Jika kapasitas yang diturunkan berada di bawah nilai kapasitas perangkat pelindung, naikkan satu penampang dan ulangi penghitungan. Biasanya kabel lolos pemeriksaan arus hanya setelah dua atau tiga kali percobaan.

Langkah 5 - Periksa Penurunan Tegangan

Kabel yang membawa arus mungkin masih terlalu kecil untuk jalur tersebut. Penurunan tegangan meningkat seiring dengan arus dan panjang, dan pemeriksaan inilah yang paling sering memaksa penampang yang lebih besar pada pengumpan panjang.

Penurunan tegangan = (mV/A/m × Ib × L) / 1000

Untuk rangkaian tiga fasa nilai mV/A/m yang ditabulasi sudah mencakup faktor √3. Batasan yang umum adalah 3% untuk sirkit penerangan dan 5% untuk sirkit daya, diukur dari asal instalasi hingga terminal beban, dengan kelonggaran dibagi antara penyulang dan sirkit akhir.

Ambil konduktor tembaga 70 mm² yang membawa 160 A sepanjang 80 m. Penurunan tiga fasenya adalah sekitar 0,58 mV/A/m, sehingga kerugiannya adalah 0,58 × 160 × 80/1000 = 7,4 V, atau 1,9 % dari 400 V, yang berada di dalam batas yang sesuai. Seandainya rutenya 300 m, perhitungan yang sama akan menghasilkan 27,8 V dan memaksa peningkatan penampang.

Langkah 6 - Verifikasi Ketahanan Arus Pendek

Selama terjadi gangguan, konduktor mengalirkan arus berkali-kali lipat dari nilai normalnya, dan konduktor tersebut harus bertahan cukup lama agar proteksi dapat menghilangkan gangguan tersebut. Pemeriksaan adiabatik adalah pendekatan standar:

S ≥ (I × √t) / k

Disini I adalah arus gangguan prospektif dalam satuan ampere, t adalah waktu pemutusan dalam hitungan detik, dan k adalah konstanta yang bergantung pada bahan konduktor dan insulasinya. Untuk konduktor tembaga, k biasanya 143 dengan insulasi XLPE dan 115 dengan PVC, sedangkan konduktor aluminium menggunakan nilai yang lebih rendah. Gangguan 20 kA yang diselesaikan dalam 0,2 detik memerlukan 20.000 × 0,447 / 143 = 62,5 mm² tembaga, itulah sebabnya pemeriksaan hubung singkat, bukan pemeriksaan arus, terkadang menentukan ukuran akhir.

Konduktor pelindung patut mendapat perhatian yang sama. Alat ini harus tahan terhadap energi gangguan yang sama, dan ukurannya harus sedemikian rupa sehingga impedansi loop gangguan bumi memungkinkan perangkat mengalami trip dalam waktu yang diizinkan.

Contoh yang Berhasil

Gabungkan enam langkah untuk pengumpan motor 90 kW pada sistem 400 V dengan faktor daya 0,85, dirutekan 80 m pada baki di udara 40 °C dengan dua sirkuit berbeban lain di sampingnya.

Jawabannya adalah kabel XLPE tembaga empat inti berukuran 70 mm². Perhatikan langkah mana yang mengatur ukurannya: 70 mm² diperlukan untuk membawa 160 A setelah penurunan daya, dan hal ini juga terjadi untuk memenuhi pemeriksaan adiabatik hanya dengan margin kecil. Kurangi pengelompokan atau suhu sekitar dan margin tersebut akan hilang.

Dimana Ukuran Kabel Biasanya Salah

• Mengukur beban nominal sambil mengabaikan keragaman, kapasitas cadangan, atau perluasan di masa depan.
• Menggunakan meja bersuhu 30°C pada saat ruangan pabrik beroperasi pada suhu 45°C.
• Mengabaikan pengelompokan, meskipun tiga sirkuit pada satu baki menurunkan daya kabel jauh lebih banyak daripada yang diperkirakan kebanyakan orang.
• Membaca kolom PVC untuk kabel XLPE, atau sebaliknya.
• Memeriksa penurunan tegangan pada beban pertama di sirkuit, bukan beban terakhir.
• Lupa bahwa netral dapat membawa arus harmonik pada rangkaian tiga fasa empat kawat.
• Memperlakukan pemeriksaan hubung singkat sebagai opsional pada jangka pendek, yang sering kali menjadi faktor penentu.

Dua Kasus Yang Perlu Perawatan Ekstra

Pengumpan tegangan menengah

Dari 3,6/6 kV hingga 26/35 kV logikanya tetap sama, namun ketebalan insulasi, konstruksi layar, dan pembumian selubung logam ikut diperhitungkan. Layar logam mempunyai tugas hubung singkatnya sendiri yang harus dipenuhi, dan pengaturan pembumian mempengaruhi tingkat gangguan dan perilaku termal kabel. Ukuran a Kabel listrik berisolasi XLPE 26/35 kV oleh karena itu berarti memeriksa batas yang sama dengan serangkaian kondisi layar dan pembumian tambahan yang terpasang.

Tegangan Terukur Kabel Daya Berinsulasi XLPE 3,6/6kV–26/35kV Kabel listrik berisolasi polietilen ikatan silang tegangan pengenal 3,6/6kV–26/35kV mengadopsi proses ikatan silang yang canggih. Melalui metode kimia atau fisik, poli... Lihat Produk →

Sirkuit penggerak frekuensi variabel

Penggerak mendorong arus harmonik dan pulsa tegangan cepat melalui kabel, sehingga arus yang Anda hitung dari pelat nama motor bukanlah arus yang sebenarnya dilihat oleh kabel. Kabel penggerak khusus dengan konstruksi tiga inti simetris dan layar yang diikat dengan benar menjaga arus tetap terkendali dan mengurangi interferensi elektromagnetik pada sirkuit di sekitarnya. Apabila kabel motor yang panjang terlibat, batas panjang kabel dari produsen penggerak harus diperlakukan sebagai bagian dari latihan pengukuran.

Kabel Penggerak Frekuensi Variabel (Tegangan Terukur hingga 6kV) Ikhtisar Produk Kabel trafo frekuensi (umumnya dikenal sebagai kabel VFD) adalah saluran transmisi daya yang dirancang khusus untuk koneksi frekuensi variabel industri... Lihat Produk →

Dari Perhitungan hingga Kabel yang Dapat Anda Percayai

Aritmatikanya tidak sulit. Kesulitannya terletak pada angka-angka yang Anda masukkan ke dalamnya, yang berarti suhu lingkungan, pengelompokan, tingkat kesalahan dan panjang rute, serta mengetahui standar mana yang mengatur proyek tersebut.

Wuxi Guanghuan Cable Co., Ltd. telah memproduksi kabel di Guanlin, Yixing sejak tahun 1998, dengan lebih dari 100 jenis produk dan sekitar 30.000 spesifikasi, mulai dari kabel 450/750 V hingga kabel listrik XLPE 26/35 kV, dengan manajemen mutu yang bersertifikat ISO 9001 dan produk yang disetujui oleh TUV Rheinland. Setiap pemesanan dimulai dengan perbincangan mengenai ukuran, karena kabel yang paling ekonomis adalah kabel yang pertama kali dipasang dengan benar. Kirimkan muatan, rute, dan lingkungan kepada kami, dan teknisi kami akan mengembalikan rekomendasi ukuran dengan faktor penurunan daya yang ditampilkan secara lengkap. Sekilas pabrik kami menunjukkan bagaimana kabel tersebut diproduksi, diuji, dan disiapkan untuk pengiriman.

Jika Anda ingin mempelajari lebih dalam tentang bagaimana kinerja produk berinteraksi dengan ukuran, artikel kami tentang faktor utama yang perlu dipertimbangkan saat memilih kabel daya adalah pendamping yang berguna untuk panduan ini.