6. Cable Sizing.docx

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV

PROJECT

:

Studi Kelayakan, Desain Dasar dan Desain Rinci PLTM CIKEMBANG

CLIENT

:

PT Tirta Gemah Ripah

LOCATION

:

DOCUMENT NO.

:

PROJECT NO.

:

DESCRIPTION

DATE

PREPARED

PT KWARSA HEXAGON

CHECKED

APVD

APVD BY OWNER

SHEET 2 OF 20

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

JOB NO. :

Date

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

Description

-

PT KWARSA HEXAGON

6 0

DOC. NO.

REVISION HISTORICAL SHEET

Rev No

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 3 OF 20

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

JOB NO. :

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

PT Kwarsa Hexagon

Katimpro

Ketua Tim

Timpro Elektrikal

Tenaga Ahli Elektrikal

PT KWARSA HEXAGON

6 0

DOC. NO.

DISTRIBUTION ORDER

PT PLN

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 4 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

DAFTAR ISI 1.

PENDAHULUAN ............................................................................................................................. 6

2.

LINGKUP PEKERJAAN .................................................................................................................... 6

3.

STANDAR DAN KODE..................................................................................................................... 6

4.

KRITERIADESAINDANASUMSI ........................................................................................................ 6

5.

FORMULA ..................................................................................................................................... 9

6.

5.1.

Kuat Hantar Arus Penghantar ................................................................................................. 9

5.2.

Nilai Tahanan Penghantar ...................................................................................................... 9

5.3.

Untuk Beban AC Tiga Fasa ....................................................................................................11

5.4.

Untuk Beban AC Satu Fasa ....................................................................................................12

5.5.

UntukKenaikan Suhu saat Short Circuit ..................................................................................13

PERHITUNGAN .............................................................................................................................13 6.1.

6.1.1.

FEEDER POMPA HIDROLIK di PH Cikembang ..................................................................13

6.1.2.

Motor Pintu Utama Intake di Wilayah Intake ...................................................................14

6.1.3.

Motor Pintu Flushing Ship Pond 1 Di Ship-Pond 1 ............................................................15

6.2. 7.

PERHITUNGAN TIGA FASA ....................................................................................................13

Spesifikasi Motor Soft-Starter ................................................................................................16

Cable Schedule.............................................................................................................................18 7.1.

Cable Schedule Untuk Kabel Power untuk Tegangan Menengah ..............................................18

7.2.

Cable Schedule Untuk Kabel Power untuk Tegangan Rendah ..................................................19

7.3.

Cable Schedule Untuk Kabel Control ......................................................................................20

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Single Line Diagram Soft-Starter ......................................................................................17

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 5 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

DAFTAR TABEL Tabel 1. KHA terus-menerus dari penghantar AAAC ............................................................................ 9 Tabel 2. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) penghantar AAAC tegangan 20 kV ........................................ 9 Tabel 3. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 3,6/6 kV ...................................10 Tabel 4. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 8,7/15 kV ..................................10 Tabel 5. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 12/20 kV ...................................10 Tabel 6. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel NYY tegangan 0,6/1 kV ...............................................11

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 6 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

1.

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

PENDAHULUAN PLTM Cikembang berlokasi di Kabupaten Tasikmalaya, kecamatan Cineam dan di Desa Ancol dengan titik koordinat 7°22'28.03"S 108°24'37.40"E. PLTM Cikembang akan dipasok ke wilayah kerja PT. PLN (Persero) Area Tasikmalaya dengan sistem paralel dengan melalui penyulang 20 kV Cimaragas yang dipasok dari Gardu Induk Banjar. Gardu induk banjar memiliki 2 (dua) buah transformator daya, masing – masing berkapasitas 60 (Enam Puluh) MVA (Mega Volt Ampere). Adapun rencana titik sambung (point of connection) antara PLTM Cikembang dengan penyulang Cimaragas direncanakan akan dibangun gardu transaksi energi listrik yang terletak di desa Ancol.

2.

LINGKUP PEKERJAAN Perhitungan drop voltage dilakukan untuk membantu dalam menentukan kabel sesuai dengan tegangan yang di izinkan.

3.

STANDAR DAN KODE Edisi terbaru dari standar dan kode berikut merupakan acuan dari perhitungan ini: •

  4.

International

Electrotechnical

Commission

(IEC)60364-5-52

(2009)

"Electrical

installations in buildings - Part 5-52: Selection and erection of electrical equipment Wiring systems" Peraturan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000) SPLNNo. 1:1995 tentang Tegangan-Tegangan Standar

KRITERIA DESAIN DAN ASUMSI Ukuran yang tepat dari kabel listrik penting untuk memastikan bahwa kabel dapat: 1. Beroperasi terus menerus pada kondisi beban penuh tanpa rusak 2. Menahan arus pendek sirkuit terburuk yang mengalir melalui kabel 3. Memberikan tegangan yang sesuai beban (drop voltage kecil) 4. Memastikan pengoperasian protective devices saat terjadi earth fault Tegangan jatuh (drop voltage) di terminal motor tiga fase tidak lebih dari +/- 5 persen. Tegangan jatuh di terminal penerangan tidak boleh lebih dari+/- 5 persen. Dan tegangan jatuh pada kabel penghantar tidak melebihi dari batas berikut:  Beban motor 3 persen pada beban penuh, dan10 persen pada pembebanan penuh motor locked,  Pada beban biasa sebesar 3 persen. Prosedur untuk menentukan ukuran kabel adalah sebagai berikut:

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 7 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

1.

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

Pengumpulan data tentang kabel, kondisi instalasi, beban yang akan dipikul, panjang kabel, dan lainnya. Tentukan ukuran kabel minimum berdasarkan kapasitas kuat hantar arus secara terus menerus. Tentukan ukuran kabel minimum berdasarkan pertimbangan drop tegangan. Tentukan ukuran kabel minimum berdasarkan kenaikan suhu saat short circuit. Pilih kabel berdasarkan tertinggi ukuran dihitung pada langkah 2, 3, dan 4.

2. 3. 4. 5.

1. Pengumpulan Data Karakteristik beban yang akan dipasok oleh kabel, meliputi: 

Jenis beban: motor atau feeder



Tiga fase, fase tunggal atau DC



Sumber tegangan



Arus beban penuh (A)



Faktor daya beban penuh (pu)



Locked rotor or arus start beban (A)



Starting power factor (pu)



Jarak / panjang kabel berjalan dari sumber ke beban

Konstruksi kabel Karakteristik dasar konstruksi fisik kabel, yang meliputi: 

Bahan konduktor - tembaga atau aluminium atau bahan lainnya



Konduktor bentuk - circular atau shaped



Jenis Konduktor - stranded atau solid



Lapisan coating konduktor - (no coating), tinned, silver or nickel



Jenis isolasi - PVC, XLPE, EPR



Jumlah core - single core atau multicore (misalnya 2C, 3C atau 4C)

Kondisi instalasi Bagaimana kabel akan dipasang, yang meliputi: 

Di dalam tanah (ditanam) atau di udara

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 8 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD



Instalasi / pengaturan - untuk kabel bawah tanah, yang langsung ditanam atau ditanam di saluran, untuk kabel di atas tanah, yang diinstal pada kabel tray / tangga, dinding, di udara, dan lain-lain



Suhu lingkungan atau tanah situs instalasi



Kabel bunching, yaitu jumlah kabel yang berkumpul bersama-sama



Jarak kabel, yaitu apakah kabel dipasang menyentuh atau ada jarak



Resistivitas termal tanah (untuk kabel bawah tanah)



Kedalaman peletakan (untuk kabel bawah tanah)



Untuk kabel tiga fase single core, yang kabel dipasang di trefoil atau diletakkan datar

2. Ukuran kabel berdasar kapasitas arus Arus yang mengalir melalui kabel menghasilkan panas akibat resistif losses pada konduktor, dielektrik losses melalui isolasi kabel, dan resistif losses dari arus yang mengalir melalui kabel shielddan kabel armor. Komponen bagian yang membentuk kabel (misalnya konduktor, isolasi, sheath, armor) harus mampu menahan kenaikan suhu dan panas yang berasal dari kabel. Kapasitas arus kabel adalah arus maksimum yang dapat mengalir terus menerus melalui kabel tanpa merusak isolasi kabel dan komponen lainnya. Hal ini kadang-kadang juga disebut sebagai nilai Kuat Hantar Arus (KHA).

3. Ukuran kabel berdasar drop voltage Impedansi kabel adalah fungsi dari ukuran kabel (luas penampang) dan panjang kabel. Kebanyakan produsen kabel akan memberikan resistensi kabel dan reaktansi di Ω / km. Drop voltage (tegangan jatuh) terjadi sebab adanya impedansi kabel. Semakin panjang kabel dan dan semakin besar arus yang melalui kabel, maka nilai drop voltage semakin besar.

4. Ukuran kabel berdasar kenaikan suhu saat short circuit Saat short circuit, arus dalam jumlah besar dapat mengalir melalui kabel untuk waktu yang singkat. Lonjakan arus ini menyebabkan kenaikan suhu dalam kabel. Temperatur yang tinggi dapat memicu reaksi yang tidak diinginkan dalam isolasi kabel, bahan selubung dan komponen lainnya, yang dapat menurunkan kemampuan kabel. Oleh

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 9 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

karena itu, kabel harus menjadi ukuran untuk menahan arus pendek terbesar yang mungkin terjadi.

5.

FORMULA

5.1.

Kuat Hantar Arus Penghantar Kuat hantar arus (KHA) adalah kemampuan suatu penghantar dalam menyalurkan arus dalam kondisi normal. Tabel 1. KHA terus-menerus dari penghantar AAAC

5.2.

Nilai Tahanan Penghantar Berikut ini disampaikan nilai-nilai tahanan (R) dan reaktansi (XL) dari penghantar yang digunakan dalam sistem kelistrikan PLTM Cikembang. Tabel 2. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) penghantar AAAC tegangan 20 kV (SPLN 64: 1985) LuasPenampang (mm2)

Jari2mm

Urat

GMR (mm)

16

2,2563

7

1,6380

2,0161 + j 0,4036

2,1641 + j 1,6911

25

2,8203

7

2,0475

1,2903 + j 0,3895

1,4384 + j 1,6770

35

3,3371

7

2,4227

0,9217 + j 0,3790

1,0697 + j 1,6665

50

3,9886

7

2,8957

0,6452 + j 0,3678

0,7932 + j 1,6553

70

4,7193

7

3,4262

0,4608 + j 03572

0,6088 + j 1,6447

95

5,4979

19

4,1674

0,3096 + j 0,3449

0,4876 + j 1,6324

120

6,1791

19

4,6837

0,2688 + j 0,3376

0,4168 + j 1,6324

150

6,9084

19

5,2365

0,2162 + j 0,3305

0,3631 + j 1,6180

Impedansiurutanpositif (Ohm / ImpedansiurutanNol (Ohm / km) km)

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 10 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

185

7,6722

19

5,8155

0,1744 + j 0,3239

0,3224 + j 1,6114

240

8,7386

19

6,6238

0,1344 + j 0,3158

0,2824 + j 1,6034

Tabel 3. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 3,6/6 kV

Tabel 4. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 8,7/15 kV

Tabel 5. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel N2XSEFGby tegangan 12/20 kV

PT KWARSA HEXAGON

CHKD

APVD

SHEET 11 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

Untuk Beban AC Tiga Fasa -

Kapasitas arus beban penuh(IFL) P (kW) IFL=

:

VL-L (kV) x Cos Ø x 3 x 

Dimana : IFL

:

Arus Maksimum (A)

P

:

Daya beban(kW)

:

Tegangan operasi(kV)

V

L-L

PT KWARSA HEXAGON

6 0

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

Tabel 6. Tahanan (R) dan reaktansi (XL) kabel NYY tegangan 0,6/1 kV

5.3.

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 12 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

-

Cos Ø

:

Power Factor



:

Efisiensi

Perhitungan Drop Tegangan % VD = 3 x IFL x (R Cos Ø + XL Sin Ø ) x L x 100% V L-L x 1000

Dimana :

5.4.

IFL

:

Arus maksimum (A)

R

:

Resistansi kabel (/km)

XL

:

Reaktansi kabel/km)

L

:

Panjang kabel (km)

VL-L

:

Tegangan operasi(kV)

Untuk Beban AC Satu Fasa -

Arus Beban Penuh

IFL =

P (kW) VL-N (kV) x Cos Ø x 

Dimana : IFL

:

Arus Maksimum(A)

P

:

Daya beban (kW)

:

Tegangan operasi (kV)

V

-

L-N

Cos Ø :

Power Factor



Efisiensi

:

Perhitungan Drop Voltage 2𝑥𝐼𝐹𝐿 𝑥( 𝑅 cos ∅ + 𝑋𝐿 𝑆𝑖𝑛 ∅)𝑥 𝐿 𝑥 100% % VD = 𝑉𝐿−𝑁 𝑥 1000 Di mana : IFL

:

Arus maksimum (A)

R

:

Resistansi kabel (/km)

XL

:

Reaktansi kabel /km)

L

:

Panjang kabel (km)

PT KWARSA HEXAGON

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

SHEET 13 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

VL-N

5.5.

:

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

Tegangan operasi (kV)

UntukKenaikan Suhu saat Short Circuit Berdasarkan IEC 60364-5-54, kenaikan suhu yang terjadi saat short circuit adalah sebagai berikut:

6.

PERHITUNGAN

6.1.

PERHITUNGAN TIGA FASA

6.1.1.

FEEDER POMPA HIDROLIK di PH Cikembang Dari

: LVMDP

Ke

: PompaHidrolik

Data beban: P

= 15 kW

S

= 18.75 kVA

Cos Ø

= 0.8

Frequency

= 50 Hz

V L-L

= 0.4 kV

Length

= 25 m = 0.025 km

Perhitungan 1. ArusBebanPenuh IFL =

P (kW) V (kV) x Cos Ø x 3

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 14 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

0.4 𝑘𝑉 𝑥 0.8𝑥√3

=

27.06 Amp

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

2. Perhitungan Drop Voltage %VD

=

√3 x IFL x (R Cos Ø + XL Sin Ø ) x L x 100% 𝑉𝐿−𝐿 𝑥 1000

%VD

=

√3 x 27.06 x ((2,0161 x 0.8)+(0.4036 x 0.6)) x 25 x 100% 0.4 𝑥 1000

= 0.543% Dari perhitungan di atas dimensi kabel yang digunakan adalah 16 mm2 Untuk perhitungan kabel lainnya dapat dilihat pada lampiran.

6.1.2.

Motor Pintu Utama Intake di Wilayah Intake Dari

: LVMDP Intake

Ke

: Motor Pintu Utama Intake 1

Data beban: P

= 1,5 kW

S

= 1,88 kVA

Cos Ø

= 0.8

Frequency

= 50 Hz

V L-L

= 0.4 kV

Length

= 35 m = 0.035 km

Perhitungan 1. Arus Beban Penuh IFL =

P (kW) V (kV) x Cos Ø x 3

1,5 𝑘𝑊 = 0.4 𝑘𝑉 𝑥 0.8𝑥√3

PT KWARSA HEXAGON

6 0

DOC. NO.

15 𝑘𝑊 =

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 15 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

2. Perhitungan Drop Voltage √3 x IFL x (R Cos Ø + XL Sin Ø ) x L x 100% 𝑉𝐿−𝐿 𝑥 1000

%VD =

√3 x 2.71 x ((8,866x 0.8)+(0.423 x 0.6)) x 35 x 100% 0.4 𝑥 1000

= 0.164% Dari perhitungan di atas dimensi kabel yang digunakan adalah 2,5 mm2 Untuk perhitungan kabel lainnya dapat dilihat pada lampiran.

6.1.3.

Motor Pintu Flushing Ship Pond 1 Di Ship-Pond 1 Dari

: LVMDP Ship Pond 1

Ke

: Motor Pintu Flushing Ship Pond 1

Data beban: P

= 0,75kW

S

= 0,94 kVA

Cos Ø

= 0.8

Frequency

= 50 Hz

V L-L

= 0.4 kV

Length

= 30 m = 0.030 km

Perhitungan 1. ArusBebanPenuh IFL =

P (kW) V (kV) x Cos Ø x 3

0,75 𝑘𝑊 = 0.4 𝑘𝑉 𝑥 0.8𝑥√3 = 1.35 Amp

2. Perhitungan Drop Voltage

PT KWARSA HEXAGON

6 0

DOC. NO.

= 2.71 Amp

%VD =

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 16 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

%VD =

√3 x IFL x (R Cos Ø + XL Sin Ø ) x L x 100% 𝑉𝐿−𝐿 𝑥 1000

%VD =

√3 x 2.71 x ((8,866x 0.8)+(0.423 x 0.6)) x 35 x 100% 0.4 𝑥 1000

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

= 0.087%

Dari perhitungan di atas dimensi kabel yang digunakan adalah 2,5 mm2 Untuk perhitungan kabel lainnya dapat dilihat pada lampiran. 6.2.

Spesifikasi Motor Soft-Starter Seluruh motor atau pompa yang digunakan di bangunan waterway (Intake, Ship Pond, Spill Way, dan Headpond) serta di bangunan Power House Cikembang akan menggunakan metode soft starter untuk mengoperasikannya. Jadi dari daya listrik yang tersedia (LP/PP) akan dihubungkan ke soft-starter drive baru ke motor/pompa yang diinginkan. 

Soft Starter harus bisa dikendalikan jarak jauh dengan menggunakan jalur komunikasi fiber optik.



Soft Starter harus dirancang untuk variasi tegangan ± 10% dan variasi frekuensi ±5%.



Soft Starter mempunyai daya sesuai dengan daya motor dan harus mampu mengoperasikan motor dengan berbagai beban dan berbagai kondisi operasi. Nilai daya soft starter tidak boleh kurang tidak kurang dari daya motor.



Soft Starter akan mengurangi arus start dari motor setidaknya sampai 60% dari metode start langsung secara online (DOL) saat ini motor mulai dan harus memiliki ketentuan untuk pengurangan lebih lanjut hingga 50% torsi motor/ beban sehingga sedemikian rupa sehingga kelancaran motor dapat tercapai.



Soft Starter harus dilengkapi dengan ammeter dan voltmeter digital untuk menunjukkan arus dan tegangan motor saat ini selama awal pengoperasian dan selama beroperasi.



Soft Starter harus dilengkapi dengan relay arus lebih dan tegangan lebih/kurang untuk melindungi/sebagai proteksi arus dan tegangan saat awal pengoperasian motor dan selama motor beroperasi.

PT KWARSA HEXAGON

SHEET 17 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

From LP/PP

Gambar 1. Single Line Diagram Soft-Starter

PT KWARSA HEXAGON

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD

SHEET 18 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

6 0

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

7.

Cable Schedule

7.1.

Cable Schedule Untuk Kabel Power untuk Tegangan Menengah

PT KWARSA HEXAGON

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 19 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

7.2.

6 0

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

Cable Schedule Untuk Kabel Power untuk Tegangan Rendah

PT KWARSA HEXAGON

REV

.

CHKD

APVD

SHEET 20 OF 20 JOB NO. :

ELECTRICAL CALCULATION – CABLE SIZING AND CABLE SCHEDULE

7.3.

Cable Schedule Untuk Kabel Control

PT KWARSA HEXAGON

REV 6 0

.

DOC. NO.

0

DATE

BY

18 Mar 15

DC

CHKD

APVD