perhitungan kabel

Kita ingin memasang shower elektrik dalam kamar mandi. Mengacu pada datasheet pabrikan, peralatan ini membtuhkan 6.9 kW. Total panjang kabel memanjang dari main distribution board adalah 15 mtr, dimana 2 meter ujungnya akan tertanam dalam plester dibelakang kubical shower. Sisanya dijepit pada joist dibawah lantai. Shower memiliki MCB sendiri terpasang dalam distribution board. Berapa ukuran kabel yang diperlukan ?

Pertama, kita perlu mengetahui arus yang dibutuhkan :

Arus = daya / tegangan

= 6900W / 230 Volt

= 30 Ampere.

Karena memiliki MCB tersendiri, kita dapat memilih rating MCB. Dari katalog pabrikan, untuk MCB tipe 1, dapat dipilih 30 ampere sebagai arus nominal sistem.

Mengacu pada tabel A.1 untuk mendapatkan dasar ukuran kabel.

Table A.1: Nominal current-carrying capacity of general-purpose, two-core, PVC-insulated copper cables at 30 degrees celcius. Source: IEE Wiring Regulations table 4D2A

Source: IEE Wiring Regulations table 4D2A

Mengingat sebagian besar kabel tertanam dalam plester, maka untuk keamanan kita pilih ‘enclosed in a wall’ dari tabel tersebut. Kita dapatkan ukuran 6 mm2 memiliki rating 32 ampere dan sepertinya telah sesuai.

Selanjutnya untuk faktor koreksi. Pertama, sangat mungkin bahwa suhu lingkungan sedikitnya lebih besar dari 30 derajat pada sebagian kabel, karena berada di belakang kubikal shower.Kondisi seperti ini mau tidak mau mungkin sekali naik menjadi lebih dari 40 derajat, Selanjutnya, saya akan menggunakan kondisi diatas sebagai gambaran dasar.. Berdasarkan tabel A.2

Tabel A.2. Correction of current carrying capacity of general purpose PVC cables for ambient temperatures different from 30 degrees celcius. Source: IEE Wiring Regulations table 4C1

Efecive cable capacity = 0.87 x 32 ampere

= (faktor koreksi temperatur x rating arus.

= 27.84 ampere

Dari hasil perhitungan, diperoleh nilai efektif kurang dari perhitungan arus nominal (30 ampere), untuk itu kabel dengan ukuran 6 mm2 tidak memenuhi persyaratan dan harus dipilih ukuran yang lebih besar, yaitu 10 mm <!--[if !vml]--><!--[endif]--> yang memiliki rating arus 43 amps (lihat table 1), selanjutnya lakukan perhitungan ulang berdasar table 2.

Efecive cable capacity = 0.87 x 43 ampere

= (faktor koreksi temperatur x rating arus.

= 37.41 ampere

Lebih besar dari arus nominal,sampai disini judgment untuk pemilihan kabel OK

Saya tidak perlu melakukan koreksi grouping, karena kabel baru ini ditempatkan jauh daru kabel kabel lain yang sebelumnya telah terpasang pada area tersebut.

Saya juga tidak perlu melakukan koreksi terhadap pengaruh thermal insulasi, karena tidak ada sesuatu berada disekeliling kabel tersebut. Akhirnya, didapatkan rating arus terkoreksi adalah 37.41 ampere, yang nilainya jauh dari 30 ampere (arus nominal), sehingga sampai disini tidak ada masalah.

Selanjutnya, menghitung jatuh tegangan yang terjadi. Dari table A.5, nilai resistansi per meter untuk kabel ini adalah 0.0044 ohm. Dengan panjang kabel yang digunakan adalah 15 meter, maka

Total resistansi = 0.0044 Ohm/meter * 15 meter

= 0.066 Ohm.

Jatuh tegangan = 0.066 Ohm * 30 Ampere

= 1.98 Volt.

Nilai jatuh tegangan masih jauh dari 9.2 Volt sebagaimana yang dipersyaratkan, sehingga sejauh ini judgment OK.

Table A.5: Resistance per metre of two-core cable, at 70 degress celcius. Figures are given for the two power cores (for voltage drop and short-circuit current calculations), the power and earth cores (for disconnection time calculations), and the earth alone (for shock voltage calculations). Source: IEE Wiring Regulations table 4D2B

Akhirnya, bisa ditetapkan ukuran kabel yang aman untuk keperluan ini adalah 10 mm <!--[if !vml]--><!--[endif]-->

Karena kabel ini untuk melayani shower, untuk amannya sebaiknya menggunakan RCD untuk proteksi gangguan pentanahan. Jadi, pada prinsipnya saya tidak perlu melakukan pengecekan waktu pemutusan (disconnection time) pada saat terjadinya gangguan pentanahan. Tetapi untuk keperluan latihan, mari kita lakukan perhitungan untuk hal ini.

Panjang kabel 17 meter. Nilai resistansi kombinasi konduktor pembumian dan fasa (table A.5) adalah 0.0077 Ohms/meter, jadi untuk panjang 17 meter, nilai tahanannya adalah 0,13 Ohm. Dengan menggunakan asumsi bahwa tahanan bagian ekternal dari loop pentanahan adalah 0.8 Ohm, maka total tahanan pembumian loop adalah 0.13 + 0.8 = 0.93 Ohm. Arus gangguan pentanahan menjadi 230/0.93 amps atau 247 amps. MCB yang telah dipilih adalah dengan rating 30 A (lihat label A.6), akan trip dalam 0.4 detik dengan arus sebesar 120 amps. Untuk itu, waktu pemutusan diatas telah memenuhi, meskipun tidak menggunakan RCD.

referensi: A guide to selection of electrical cable ©2001 Kevin Boone
Comparison of Earthing systems
TT IT TN-S TN-C TN-C-S
Earth fault loop impedance :High Highest Low Low Low
RCD preferred? Yes No Yes No No
Need earth electrode at site? Yes Yes No No No
PE conductor cost Low Low Highest Least High
Risk of broken neutral No No No Highest High
Safety Safe Less Safe Safest Least Safe Safe
Electromagnetic interference Least Least Low High Low
Safety risks High loop impedance Double fault, overvoltage Broken PE Broken neutral Broken neutral
Advantages Safe and reliable Continuity of operation, cost Safest Cost Safety and co