500 VOLT

i

UNIVERSITAS INDONESIA

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL PADA KABEL BERISOLASI DAN BERSELUBUNG PVC TEGANGAN PENGENAL 300/500 VOLT

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

ARIFIANTO 04040301Y

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN ELEKTRO DEPOK DESEMBER 2008 Universitas Indonesia Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar

Nama

: Arifianto

NPM

: 040403701Y

Tanda Tangan : Tanggal

: 24 Desember 2008

ii

Universitas Indonesia

Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh : Nama : Arifianto NPM : 040403701Y Program Studi : Teknik Elektro Judul Skripsi : Analisis Karakteristik Termal Kabel Berisolasi ..................................................Berselubung PVC Tegangan Pengenal ..................................................300/500V

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing

: Prof. Dr. Ir. Rudy Setiabudy

(

)

Penguji

: Dr. Ir. Iwa Garniwa MK, MT

(

)

Penguji

: Budi Sudiarto S.T, M.T

(

)

Ditetapkan di

: Kampus UI Depok

Tanggal

: 31 Desember 2008

iii



iv

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmatNya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Program Studi Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: (1) Prof. Dr. Ir. Rudy Setiabudy, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini; (2) Asisten Lap TTPL yang telah menyediakan peralatan yang digunakan dalam skripsi ini; (3) Orang tua dan keluarga saya yang telah memberikan dukungan moral dan material; dan (4) Teman-teman saya di Teknik Elektro angkatan 2004 khususnya Fael dan Aris, atas ide-ide serta saran dan juga bantuan diberikan dalam penyusunan skripsi ini. Akhir kata, saya berharap Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, Desember 2008 Penulis

iv



v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Arifianto NPM : 040403701Y Program Studi : Elektro Departemen : Elektro Fakultas : Teknik Jenis karya : Skripsi demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL PADA KABEL BERISOLASI DAN BERSELUBUNG PVC TEGANGAN PENGENAL 300/500 VOLT beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif

ini

Universitas

Indonesia

berhak

menyimpan,

mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di

: Depok

Pada tanggal : 31 Desember 2008 Yang menyatakan

(

)

v



vi

ABSTRAK

Nama : Arifianto Program Studi : Teknik Elektro Judul : Analisis Karakteristik Termal Pada Kabel Berisolasi.Berselubung .......................... PVC Tegangan Pengenal 300/500V . Isolator PVC memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan dan memenuhi syarat standar serta beberapa kelebihan dari material lain diantaranya bebannya yang lebih ringan, sifat mekanik yang lebih baik, dan resistivitas yang lebih tinggi. Namun Isolator jenis ini memiliki beberapa kelemahan, salah satunya adalah ketahanan panas yang rendah sehingga mudah meleleh jika bekerja pada arus yang tinggi. Skripsi ini membahas pengujian yang dilakukan di laboratorium dengan mengalirkan arus kepada kabel hingga melewati kemampuan hantar Arus maksimumnya. Dengan demikian bisa dilihat perubahan fisik yang terjadi pada isolasi kabel ketika bekerja pada arus yang tinggi. Data yang didapat kemudian akan dianalisa. Kata Kunci: Isolasi, Kemampuan Hantar Arus, Temperatur

vi



vii

ABSTRACT

Name : Arifianto Study Program : Electrical Engineering Title : Analysis of Thermal Characteristic on PVC insulated Cable …………………with Rating Voltage 300/500V PVC insulator is one kind of insulator that satisfy some of standard and has better quality than another material: it is light, has good mechanical character and has high resistivity. However, it has few problem. One of them is low endurance on very high temperature. Then it will melt on very high current. This final project will discuss an experiment done in laboratory, by applying current on conductor below it‟s maximum current conducting ability. And than, physical change that happen when the insulator work on very high temperature can be examined. Moreover, data that has been retrieved will be analyzed. Keywords: Insulator, current conducting ability, temperature

vii



viii

DAFTAR ISI

JUDUL.....................................................................................................................i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS...................................................ii HALAMAN PENGESAHAN...............................................................................iii UCAPANTERIMAKASIH....................................................................................iv PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH.....................v ABSTRAK.............................................................................................................iv DAFTAR ISI.........................................................................................................vii DAFTARGAMBAR............................................................................................viii DAFTAR TABEL...................................................................................................x DAFTAR LAMPIRAN..........................................................................................ix 1. PENDAHULUAN..............................................................................................1 ...1.1 Latar Belakang...............................................................................................1 . 1.2.Tujuan............................................................................................................2 1.3 Pembatasan Masalah......................................................................................2 ...1.4 Metodologi Penulisan.....................................................................................2 1.5 Sistematika Penulisan....................................................................................2 2.DASAR TEORI..................................................................................................3 ...2.1 Karakteristik Bahan Polimer........................................................................4 ..........2.1.1 Massa Jenis Bahan Polimer..................................................................5 ..........2.1.2 Karakteristik Mekanik Polimer............................................................6 ..........2.1.3 Karakteristik Listrik Polimer...............................................................8 ...................2.1.3.1 Kekuatan hancur dielektrik/bahan isolasi................................8 ...................2.1.3.2 Tahanan Isolasi........................................................................9 ...................2.1.3.3.Konstanta.Dielektrik.( ).dan.faktor.kerugian ...............................dielektrik ( tan )...................................................................9 2.1.4 Sifat-sifat termal polimer..................................................................10 .......2.1.4.1 Koefisien Pemuaian Termal...................................................10 .......2.1.4.2 Panas jenis.............................................................................11 .........2.1.4.3 Koefisien hantaran termal....................................................12 .........2.1.4.4 Titik Tahan Panas ................................................................13 2.2 Kabel dan Penghantar...............................................................................14 ..........2.2.1 Jenis Kabel dan Penghantar...............................................................14 ..........2.2.2 Kabel NYM .......................................................................................15 ...2.3 Karakteristik Medan Magnet dan Temperatur pada Penghantar yang ....... Ditekuk.......................................................................................................17 2.3.1.Distribusi gaya magnetik pada konduktor yang ditekuk....................17 2.3.2 Karakteristik Temperatur dari konduktor yang ditekuk.....................19 2.3.2.1.Pengaruh sudut penekukan dan Radius Penekukan ..... ..............................Terhadap Temperatur Konduktor............................................19 2.3.2.2.Pengaruh.Rasio.ArusdterhadapdTemperaturdPenghantar......20 2.4 Karakteristik panas dari kabel......................................................................22 ......... 2.4.1 Konstruksi kabel ...............................................................................22 2.4.2 Sumber Pemanasan pada Kabel.........................................................23 ..................2.4.2.1 Rugi-Rugi Konduktor..............................................................23 ..................2.4.2.2.Rugi-Rugi Dielektrik (Dielectric losses)................................24 viii



ix

…….2.4.3 Temperatur dan Aliran Panas Pada Kabel.......................................26. 3. METODE PENGUJIAN................................................................................28 ....3.1 Peralatan dan Rangkaian Pengujian ...........................................................28 ..........3.1.1 Sampel Pengujian ……….................................................................28 ..........3.1.2 Peralatan Pengujian............................................................................29 ..........3.1.3 Rangkaian Pengujian …….................................................................29 ....3.2 Pengujian ketahanan termal isolasi kabel NYM 2 x 1.5 mm2.....................30 ..........3.2.1 Persiapan awal pengujian …….........…….........................……….31 ..........3.2.2 Prosedur Pengujian ..........................................................................31 ..................3.2.2.1 Pengujian terhadap kabel yang sesuai standar........................31 ..................3.2.2.2 Pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar .............32 4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS........................................................34 ....4.1 Data Pengujian temperatur Kabel yang Sesuai Standar..............................34 ...........4.1.1 Data Pengujian Kabel yang lurus.....................................................34 ...........4.1.2 Data Pengujian Kabel yang ditekuk.................................................40 .....4.2 Data Pengujian temperatur Kabel yang tidak Sesuai Standar....................46 5 . KESIMPULAN...............................................................................................51 DAFTAR ACUAN...............................................................................................52 LAMPIRAN.........................................................................................................53

ix



x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.Rumus kimiawi bahan PVC................................................................4 Gambar 2.2.Kabel Instalasi Tetap.........................................................................16 Gambar.2.3.Kabel Fleksibel.................................................................................17 Gambar.2.4.Penghantar yang ditekuk................................................................. 18 Gambar.2.5.Model yang digunakan untuk perhitungan................................19 Gambar.2.6.Pengaruh nilai Ro terhadap temperatur maksimum..........................20 Gambar 2.7 Pengaruh sudut penekukan terhadap Temperatur maksimum...........21 Gambar.2.8.Pengaruh rasio arus terhadap temperatur maksimum.....................21 Gambar.2.9 Pengaruh arus pengujian terhadap temperatur maksimum........... 22 Gambar.2.10 Konstruksi kabel tegangan menengah............................................23 Gambar.2.11 Diagram arus pada kapasitor..........................................................26 Gambar 2.12 Rangkaian termal untuk kabel dengan satu sumber kalor...............27 Gambar 2.13 Rangkaian termal untuk kabel dengan dua sumber kalor..............28 Gambar 3.1 Konstruksi kabel NYM....................................................................29 Gambar 3.2 Rangkaian Pengujian Kenaikan Temperatur................................... 31 Gambar 3.3 Penampang Current Injector dan bagian – bagiannya.....................31 Gambar 4.1 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang lurus ...........................35 Gambar 4.2 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 48 A................................ 37 Gambar 4.3 reaksi pembakaran PVC....................................................................38 Gambar 4.4 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 56 A..................................39 Gambar 4.5 Kondisi kabel ketika isolasinya meleleh...........................................39 Gambar 4.6 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang ditekuk....................... 41 Gambar 4.7 Kondisi kabel yang ditekuk ketika berasap.......................................42 Gambar 4.8 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 56 A.................................43 Gambar 4.9 Bagian dari kabel yang mudah terbakar ...........................................43 Gambar 4.10 Grafik perbandingan kabel yang ditekuk dengan kabel lurus .......44 Gambar 4.11 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang tidak sesuai standar...46 Gambar 4.12.Perbandingan temperatur konduktor kabel standar dengan kabel .......................kabel non standar ...........................................................................48 Gambar 4.13 Perbandingan kabel standar dengan kabel non standar .................49 Gambar 4.14 Pengaruh lelehan isolasi kabel terhadap lingkungan sekitar ..........50

x



xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pembagian material polimer secara umum.............................................4 Tabel 2.2 Perbandingan massa jenis bahan industri ..............................................6 Tabel 2.3 Koefisien pemuaian panjang bahan polimer .......................................11 Tabel 2.4.Panas Jenis bahan Polimer ...................................................................12 Tabel 2.5.Tabel ketahanan Panas Polimer ...........................................................14 Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus ..........................................34 Tabel 4.2 Waktu yang diperlukan kabel yang lurus untuk mengeluarkan asap................................................................................39 Tabel 4.3 Data Pengujian Kabel yang ditekuk ....................................................40 Tabel 4.4 Waktu yang diperlukan kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan asap ...................................................................................................... 45 Tabel 4.5 Perbandingan kondisi kabel lurus dengan kabel yang ditekuk.............45 Tabel 4.6 Data Pengujian Kabel yang tidak memenuhi standar..........................46 Tabel 4.7 Perbandingan kondisi kabel standar dengan kabel non standar............48 Tabel 4.8 Waktu yang diperlukan kabel non standar untuk mengeluarkan asap ..............................................................................49 ...............

xi



xii

DAFTAR LAMPIRAN

1.Data pengujian terhadap kabel yang lurus ........................................................52 2.Data pengujian terhadap kabel yang ditekuk.....................................................53 3.Data pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar..................................54 4.Pengaruh arus terhadap waktu yang dibutuhkan kabel mengeluarkan .asap....54

xii



1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah Persoalan Isolasi dalam Sistem penyaluran tenaga Listrik adalah salah satu dari beberapa persoalan yang terpenting, mengingat fungsi elektris dan mekanisnya. Apabila Insulator gagal dalam menjalankan fungsi elektrisnya maka penyaluran tenaga listrik akan berhenti. Oleh karena itu Insulator yang baik dari segi kualitas dan handal amat diperlukan pada suatu Sistem Tenaga Listrik untuk mengurangi kerugian yang diakibatkan oleh disfungsi insulator. Insulator polimer memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan dan memenuhi syarat standar serta beberapa kelebihan dari material lain diantaranya bebannya yang lebih ringan, sifat mekanik yang lebih baik, sifat rugi dielektrik yang lebih kecil, faktor disipasi yang lebih kecil serta resistivitas volume yang lebih tinggi. Kelebihan lain yang juga penting adalah proses produksinya yang relatif lebih cepat dan biaya produksinya yang lebih murah. Sehingga proses kearah pabrikasi akan lebih mudah jika dibandingkan insulator yang telah ada Dibalik kelebihan yang dimiliki oleh Insulator jenis ini, terdapat beberapa kekurangan. Salah satunya adalah ketahanan panas yang rendah sehingga mudah meleleh jika bekerja pada arus yang tinggi Pada kondisi tertentu lelehan kabel akan terbakar dan tidak segera padam, tetapi tetap menyala dalam waktu yang cukup untuk membakar. Ditambah lagi dengan adanya udara yang mengandung oksigen serta adanya benda kering yang mudah terbakar sehingga mudah menimbulkan api. Inilah salah satu kemungkinan penyebab kebakaran. Untuk itu pada skripsi ini dilakukan pengujian terhadap insulator PVC dengan mengalirkan arus diatas KHA kabel untuk mengetahui penurunan dari kinerja.isolasi.

1 Universitas Indonesia Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

2

1.2.Tujuan Penulisan Penulisan Skripsi ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik termal dari isolasi kabel NYM ketika di aliri arus diatas nilai KHA maksimumnya. Karakteristik ini dapat dilihat dalam bentuk kenaikan temperatur jika dialiri arus serta perubahan fisik dari isolasi.

1.3.Batasan Masalah Pada skripsi ini, pengujian isolasi kabel dibatasi oleh beberapa kondisi yakni kabel yang diuji adalah kabel 2 core berinti tunggal dengan panjang 1 meter luas penampang konduktor 1.5 mm2 jenis NYM 300/500 volt SPLN 42 merk Eterna. Pengujian dilakukan dengan tegangan bolak-balik(AC) 220 V dengan frekuensi 50 Hz

1.4.Metodologi Penulisan Skripsi ini ini dibuat berdasarkan hasil studi literatur dari karya-karya dan tulisan-tulisan ilmiah disamping hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi Fakultas Teknik Elektro Universitas Indonesia sebagai pembanding atau penguat dari hasil studi literatur.

1.5. Sistematika Penulisan Skripsi ini terdiri dari 5 bab yang diawali dangan bab 1 yang menjelaskan mengenai latar belakang penulisan skripsi, tujuan penulisan, batasan masalah yang diambil, metodologi pengujian yang dilakukan, dan sistematika penulisan skripsi ini. Selanjutnya pada bab 2 akan dijelaskan mengenai Polimer, karakteristik mekanik, karakteristik termal, karakteristik listrik, karakteristik dari konduktor yang ditekuk dan karakteristik termal dari kabel. Bab 3

menjelaskan tentang metode-metode yang dilakukan dalam

pengujian. Pada bab tersebut dijelaskan tentang peralatan-peralatan dan bahanbahan yang digunakan dalam pengujian, rangkaian pengujian serta langkahlangkah yang dilakukan selama pengujian.

Universitas Indonesia Analisis karakteristik termal..., Arifianto, FT UI, 2008

3

Berikutnya pada bab 4 dibahas tentang hasil pengujian dan analisis terhadap hasil pengujian tersebut. Bagian yang dianalisis adalah kenaikan temperatur pada konduktor, bahan isolasi dan permukaan luar kabel sampai keadaan setimbang, grafik kenaikan temperatur konduktor, bahan isolasi dan permukaan luar kabel.. Dibahas juga hubungan antara arus listrik yang diberikan dengan kenaikan temperatur, serta keadaan fisik dari kabel ketika bahan isolasinya meleleh. Dan terakhir adalah bab kelima yang merupakan kesimpulan dari semua pembahasan bab-bab sebelumnya.


4

BAB 2 DASAR TEORI

Polimer merupakan nama teknik untuk plastik, yaitu molekul yang besar atau makro molekul terdiri satuan yang berulang-ulang atau mer[1]. Polimer ini telah mengambil peran teknologi yang penting. Hal ini disebabkan karena sifat ringan, mudah dibentuk (walaupun rencana desain sangat rumit) serta memiliki sifat-sifat yang diinginkan dengan energi dan kerja minimum. Bahan plastik mengalami pengembangan dan penggunaan yang luas. Karena plastik mudah dalam proses pengerjaan, seringkali bahan tersebut digunakan oleh ahli desain tanpa mengindahkan karakteristrik dan batasan yang mendalam. Bahan polimer secara garis besar dapat digolongkan ke dalam 2 bagian yaitu : 1. Polimer termoplastik / Resin termoplastik Berstruktur molekuler linier dan dapat diinjeksikan ke dalam cetakan selagi panas karena polimer termoplastik menjadi lunak pada suhu yang tinggi. Pada proses pembentukan tidak terjadi polimerisasi lagi. PVC termasuk dalam polimer jenis ini yang mempunyai rumus kimiawi sebagai berikut.

Gambar 2.1. Rumus kimiawi bahan PVC

2. Polimer termoset / Resin termoset Polimer ini tidak menjadi lunak bila dipanaskan dan tetap kaku. Agar dapat mencetak polimer termoset ini, perlu mulai dengan campuran yang terpolimerisasi sebagian dan pengubahan bentuk dibawah pengaruh tekanan. Bila didiamkan pada suhu disekitar 200 0 C – 300 0 C, polimerisasi sempurna dan terbentuklah struktur tiga dimensi yang lebih kaku. Hal ini disebut

4



5

endapan setting thermal. Sekali terbentuk, produk dapat dikeluarkan dari cetakan tanpa menunggu pendingin lebih lanjut. Tabel 2.1 Pembagian material polimer secara umum

Resin termoplastik

Resin termoset

-

Resin PVC

-

Resin Fenol

-

Resin Vinil Asetat

-

Resin Urea

-

Polivinil Format

-

Resin Melamin

-

Polivinilidewn klorid

-

Resin Poliester

-

Polietilen

-

Resin Epoksi

-

Polipropilen

-

Resin silikon

-

Polistiren

-

Kopolimer stiren

-

Resin Metakrilat

-

Poliamid

-

Polikarbonat

-

Resin Asetal

-

Fluorplastik

2.1. Karakteristik Bahan Polimer Karakteristik khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut : 1. Pencetakan yang mudah. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi, dan seterusnya, yang menyebabkan ongkos pembuatan lebih rendah daripada untuk logam dan keramik. 2. Sifat produk yang ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik, yaitu berkisar antara 1.0 – 1.7 ; yang memungkinkan membuat produk yang ringan dan kuat. 3. Kurang tahan terhadap panas. Hal ini sangat berbeda dengan logam dan keramik. Karena ketahanan panas bahan polimer tidak sekuat logam dan keramik, pada penggunaannya harus cukup diperhatikan. 4. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemplastis, pengisi dan


6

sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas. Misalnya plastik diperkuat serat gelas (FRP = Fiberglass Reinforced Plastics). 5. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali. 6. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan cara mencampurnya dengan serbuk logam, butiran karbon dan lainnya. 7. Umumnya bahan polimer lebih murah 8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada, tetapi masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik 9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu kecuali beberapa bahan khusus. Kalau tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang terus-menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan. 10. Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Kecuali bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik. 11. Beberapa bahan tahan terhadap abrasi, atau mempunyai koefesien gesek yang kecil. Dengan melihat beberapa sifat yang disebutkan diatas, maka sangat penting untuk dapat memilih bahan yang paling cocok.

2.1.1 Massa Jenis Bahan Polimer Dilihat dari segi biaya, massa jenis merupakan faktor yang sangat penting. Bagi bahan bermassa jenis rendah maka dengan volume yang sama diperoleh bahan dengan massa yang ringan dan lebih kuat. Massa jenis polimer jauh lebih rendah daripada logam ataupun keramik. Sifat ringan tersebut adalah salah satu sifat khas dari bahan polimer. Untuk lebih jelasnya diterangkan oleh tabel berikut ini :


7

Tabel 2.2 Perbandingan massa jenis bahan industri

Bahan Baja

Material

Kuningan Metal

Aluminium Titanium Termoset

Plastic

Termoplastik Busa Karet Kayu Keramik Gelas

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Massa Jenis (g/cm3)

2.1.2 Karakteristik Mekanik Polimer Yang termasuk ke dalam karakteristik mekanik suatu bahan antara lain : -

Kekuatan tarik

-

Kekuatan tekan

-

Kekuatan lentur

-

Modulus elastisitas

-

Modulus geser

-

Kekerasan bahan

Besaran – besaran di atas diketahui dengan tujuan agar sifat material dapat diperkirakan secara akurat dan cermat. Karakteristik mekanik yang penting untuk diketahui dari bahan polimer ini adalah : 1. Banyak bahan biasa mengalami pemelaran atau relaksasi tegangan, terutama bagi bahan polimer yang memiliki gaya antar molekulnya lemah dan dikonfigurasikan hanya oleh ikatan van der waals. Namun bagi bahan polimer


8

yang mempunyai ikatan hidrogen dengan gaya antar molekul yang kuat dan demikian juga bagi resin termoset yang terbentuk dengan ikatan kovalen tiga dimensi, pengaruh pemelaran dan relaksasi tegangan agak kurang. 2. Regangan

sisa

dari

pencetakan

terjadi

waktu

pemanasan,

mudah

menyebabkan retakan karena tegangan. 3. Terdapat beberapa bahan yang dapat mengatasi tegangan tarik sederhana dan pemelaran, tetapi tidak tahan terhadap kelelahan(fatique) karena terjadi kombinasi beban antara penekanan dan penarikan. 4. Beberapa bahan polimer cenderung tahan dalam waktu singkat apabila dicelupkan ke dalam minyak, pelarut, dan sebagainya, namun apabila disertai tegangan dapat terjadi retak dan akhirnya putus. 5. Beberapa bahan polimer memiliki ketahanan impak relatif kecil. Akan tetapi, dewasa ini telah dikembangkan plastik yang mempunyai kekuatan impak tinggi seperti polikarbonat, poliasetal, dan sebagainya.

2.1.3 Karakteristik Listrik Polimer Bahan polimer banyak yang bersifat isolator dan tahan terhadap medan listrik. Oleh karena itu, sering digunakan sebagai isolator listrik. Karakteristik

listrik

suatu

material

dapat

ditentukan

dengan

memperhatikan beberapa besaran listrik yang patut diketahui, seperti :

2.1.3.1 Kekuatan hancur dielektrik/bahan isolasi Sejauh mana

isolator bisa bertahan terhadap tegangan listrik

bergantung pada kekuatan hancur dielektrik Tegangan listrik maksimum yang dapat ditahan suatu isolator tanpa merusak sifat isolasinya ini dinyatakan dengan rumus : E = Vbd / h …………………………………… (2.1)

E

= kekuatan hancur dielektrik (KV/mm)

Vbd = tegangan tembus dielektrik/material isolasi (KV) h

= ketebalan dielektrik (mm) h = dn untuk material polimer


9

d = ketebalan (mm) n = konstanta dari keadaan yang diuji, tergantung dari macam benda uji. n = 0 untuk tegangan arus searah dan n berkisar 0.3 sampai 0.5 untuk tegangan bolak-balik. Kekuatan hancur dielektrik polimer ini kebanyakan merupakan kekuatan hancur termal bahan tersebut. Kekuatan hancur dielektrik berubah banyak dipengaruhi lingkungannya. Kalau tegangan hancur dielektrik suatu media sekeliling isolator besar maka kekuatan hancur dielektriknya menjadi besar. Hal ini terjadi terutama pada arus bolak-balik. Kekutan hancur

dielektrik dari bahan polimer

pada

umumnya berkurang kalau temperatur dinaikkan, demikian halnya terhadap kadar air. Oleh karena itu, tanpa perlakuan yang cukup untuk menghilangkan bahan higroskopik dari berbagai bahan yang dipakai untuk polimer seperti perekat, kekuatan tersebut sangat berkurang karena absorbsi air. Selanjutnya pada tegangan AC untuk waktu yang lama, bahan rusak walaupun tegangan rendah.

2.1.3.2 Tahanan Isolasi Kalau tegangan DC diberikan pada isolator yang terbuat dari bahan polimer, arus listrik melalui bagian dalam dan permukannya. Perbandingan tegangan DC yang diberikan dan arus listrik total disebut tahanan isolasi, antara tegangan dengan arus listrik (dalam volume) disebut tahanan volume, dan antara tegangan dengan arus permukaan disebut tahanan permukaan. Jika tegangan DC diberikan pada bahan polimer, arus volume berkurang dengan berjalannya waktu sampai harga tertentu setelah waktu yang lama. Oleh karena itu biasanya dalam standar pengujian bahan dipakai waktu satu menit setelah dimulai. Selama Tegangannya rendah, hukum ohm berlaku untuk arus tersebut, tetapi untuk tegangan yang lebih besar, arus listrik bertambah dan dipercepat, maka hukum tersebut tidak berlaku


10

2.1.3.3 Konstanta Dielektrik ( ) dan faktor kerugian dielektrik (tan

)

Kalau kedua dielektrik ditempatkan dalam satu elektroda dan diberi tegangan DC, maka muatan listrik disimpan diantara kutub, hal ini lebih besar terjadi dalam hampa udara. Perbandingan energi tersimpan dalam hampa udara per satuan volume dielektrik per satuan tegangan disebut konstanta dielektrik dalam bahan polimer. Yaitu kalau tegangan arus bolak balik V diberikan pada kondensor hampa udara, arus yang mengalir adalah: I0

j C0V …….….....………………(2.2)

Dimana j addalah suatu kompleks,ω frekuensi sudut arus bolak-balik, C0 kapasitas elektrostatik dalam kondensor hampa udara, dan C0

Dimana

0

0

A …………………………….(2.3) d

adalah suatu konstanta dielektrik dalam hampa udara, A adalah

suatu luas dari elektroda dan d adalah jarak kutub. Kalau hampa udara digantikan oleh dielektrik,umpamanya oleh bahan polimer, terjadi arus rugi sefasa dengan tegangan, maka arus total menjadi I-(j c + G)V Dimana c adalah kapasitas statik dari kondensor dielektrik, GV komponen arus rugi, dan G hantaran. Arus total yang mengalir melalui melalui kondensor dielektrik mempunyai sudut fasa (90-δ)º, dimana δ° lebih kecil dari pada dalam hampa udara. Dengan arus rugi kecil, mendekati δ=0, yang dinyatakan dengan:

tan

komponen arus rugi komponen arus pengisi

G ………………………(2.4) c

Dimana tan δ disebut tangent rugi dielektrik. Konstanta dielektrik AC adalah ε‟=

c C0

Kerugian daya listrik (W) oleh kerugian dielektrik adalah:

W

GV 2

C0 'tan V 2

'tan

………………..(2.5)

di mana B adalah volume dielektrik, E kuat medan listrik AC

' tan =ε”

adalah medan listrik AC dari satuan kekuatan, yaitu kerugian daya yang di


11

pakai untuk volume satuan dielektrik dalam satu siklus. Ini dinamakan kerugian dielektrik. έ=ε’- jε”................................................ (2.6) έ disebut konstanta dielektrik kompleks. Dari Persamaan diatas kerugian dielektrik berbanding lurus dengan pangkat dua dari frekuensi dan tegangan, oleh karena itu untuk mengisolasi frekuensi dan tegangan yang tinggi lebih cocok memakai bahan yang mempunyai konstanta dielektrik kecil.

2.1.4 Sifat-sifat termal polimer Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena termal akan mengubah struktur(terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya, karena panas, oksigen dan air bersama-sama memancing reaksi kimia pada molekul, terjadilah depolimerisasi, oksidasi, hidrolisa dan seterusnya, yang lebih hebat terjadi pada temperatur tinggi. Keadaan tersebut jelas akan mempengaruhi sifat-sifat:mekanik, listrik, dan kimia..Pada bagian ini, dalam daerah terbatas dari sifat-sifat termalnya akan dibahas mengenai:hantaran termal, kapasitas termal dan panas jenis, koefisien pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh panas dan temperature transisi gelas (Tg) yang berupa indeks penting bahan, Titik cair (Tm),titik lunak dan ketahanan panas.

2.1.4.1 Koefisien Pemuaian Termal Koefisien Pemuaian Panjang karena panas adalah sederhana apabila bahan bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka diperlukan suatu pertimbangan khusus. Jadi pada setiap pembahasan koefisien panjang perlu diingat bahwa pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena panas, karena apabila temperatur naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh pergerakan termal dari molekul. Tabel 2.3. menunjukkan koefisien pemuaian panjang bahan polimer yang berubah karena berbagai keadaan. Polietilen bercabang dengan kristalitas rendah mempunyai koefisien lebih besar. Pada kopolimer harga terebut berubah


12

tergantung pada perbandingan kopolimerisasi dan banyaknya zat pemlastis yang dibubuhkan. Kalau pengisi dengan harga koefisien resin menjadi lebih kecil. Pada nilon berkristal, kalau kristalinitasnya besar, harga koefisien muainya kirakira 6 x 101-5 /°C kalau kristalinitasnya kecil menjadi kira-kira 10 x 101-5 /°C yang lebih besar daripada harga koefisien muai untuk logam dan keramik Tabel 2.3. Koefisien pemuaian panjang bahan polimer

Polimer

Koefisien pemuaian panjang/°C x 101-5

Polietilen(masa jenis rendah)

16-18

Polietilen(masa jenis medium)

14-16

Polietilen(masa jenis tinggi)

11-13

Polipropilen

6-10

Polistirene

6-8

ABS(tahan impak)

9-10

ABS(tahan panas)

6-8

Polivinil klorida

5-18

Polivinil klorid(dengan Pemlastis)

7-25

Polikarbonat

7

Poliamid

8

Poliasetal

8

2.1.4.2 Panas jenis Panas jenis bahan polimer kira-kira 0,25-0,55 cal/g/°C yang lebih besar dibandingkan dengan bahan logam, juga lebih besar dibandingkan dengan keramik. Hal ini disebabkan karena panas jenis adalah panas yang diperlukan untuk pergerakan termal dari molekul-molekul dalam strukturnya, sedangkan energi kinetik termal molekul lebih besar dari energi relaksasinya kisi kristal. Tabel 2.4 menunjukkan panas jenis beberapa bahan polimer. Perbedaan pada harga panas jenis tergantung pada perbedaan komposisi.


13

Tabel 2.4.Panas Jenis bahan Polimer

Polimer

Panas jenis(cal/°C)

Polietilen

0,55

Polipropilen

0,46

Polistiren

0,32

ABS

0,3-0,4

Polivinil klorida

0,2-0,3

Polikarbonat

0,3

Poliamid

0,4

Polimetil metakrilat

0,35

Politetrafluoroetilen

0,25

Poliasetal

0,35

2.1.4.3.Koefisien hantaran termal Koefisien hantaran termal adalah harga yang penting bagi bahan polimer sehubungan dengan panas pencetakan dan penggunaan produknya. Mekanisme penghantar panas pada bahan polimer juga merupakan akibat propagasi panas dari pergerakan molekul. Cara terjadinya formasi kristal dengan adanya daerah amorf dan seterusnya.Pada dasarnya berbeda dengan bahan logam dan keramik. Kira-kira 10-3 – 10-5 (cal/detik/cm2/°C/cm). Data mengenai koefisien hantaran termal bagi bahan polimer lebih sedikit karena pengukurannya yang agak sukar dilakukan. Bahan Polimer sering diproses untuk menghasilkan bahan isolasi panas. Koefisien hantaran termal berubah karena gelembung-gelembung di dalam busa berhubungan atau bebas satu sama lain, macam gas dalam gelembung, ukuran gelembung,

fraksi volume, dan

seterusnya. Kalau masa jenisnya kecil, yaitu kalau volume gas busa besar, koefisien hantaran termal kecil maka akan memberikan pengaruh isolasi termal lebih besar 2.1.4.4 Titik Tahan Panas Kalau temperatur bahan polimer naik, pergerakan molekul menjadi aktif ke titik transisi, yang menyebabkan modulus elastik dan kekerasannya rendah,


14

sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya lebih besar. Bersamaan dengan itu, sifat listrik, ketahanan volume dan tegangan putus dielektrik menjadi lebih kecil dan pada umumnya konsatanta dielektrik menjadi besar. Kalau Temperatur melewati titik transisi, bahan termoplastik seperti karet menjadi lunak, dan selain perubahan pada sifat-sifat diatas modulus elastiknya juga tiba-tiba berubah. Selanjutnya, pada temperatur tinggi bahan kristal, kristalnya meleleh dan dapat mengalir. Tg adalah temperatur yang terutama menyangkut daerah amorf, perubahan sifat-sifat fisik pada Tg besar kalau volume daerah amorf tersebut lebih besar. Di bawah Tg bahan menunjukkan keadaan seperti gelas, yang berubah ke keadaan seperti karet atau kulit diatas temperatur Tg. Panas jenis, koefisien muai, sifat mekanis dan seterusnya biasanya berubah, oleh karena itu perlu mengetahui Tg Terlebih dahulu sebelum pemakaian bahan tersebut.Tg berubah disebabkan perubahan struktur molekul didalam bahan, macam.kadar air, bahan pemlastis Titik cair(Tm) merupakan faktor penting bagi polimer termoplastik berkristal, yang ada hubungannya dengan ukuran kristal, kesempurnaan, struktur molekul, gaya antar molekul dan seterusnya. Secara termodinamika dapat dinyatakan: Tm

H ………………………………….(2.7) S

dimana ΔS dan ΔH masing-masing entropi dan entalpi pada pencairan. Karena itu bahan polimer yang terdiri dari molekul rantai dengan ΔH besar (gaya antar molekul kuat) dan ΔS kecil(molekul tidak fleksibel), mempunyai titik cair tinggi. Sangat sukar untuk mengukur ketahanan panas bahan polimer pada temperatur tinggi, sebab banyak sekali faktor yang akan memberikan pengaruh tertentu seperti keadaan lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah pengisi, adanya bahan penstabil dan seterusnya. Lamanya waktu berada pada pada temperatur tinggi juga merupakan persoalan. Dalam waktu yang singkat pada temperatur tinggi tidak memberikan perubahan banyak, tetapi dalam temperatur rendah dalam waktu yang lama dapat mengakibatkan kerusakan. Jadi persyaratan tertentu perlu dipertimbangkan untuk bahan tertentu, misalnya sampai sejauh mana degradasi termal dapat merusak fungsi tertentu suatu bahan. Untuk


15

mudahnya, temperatur ketahanan panas yang dipakai untuk waktu lama dinyatakan dalam table 2.5 Tabel 2.5.Tabel ketahanan Panas Polimer Polimer

Ketahanan panas(°C)

Polietilen(masa jenis rendah)

80-100

Polietilen(masa jenis medium)

105-120

Polistiren

65-75

Polivinil klorida

65-75

Resin fenol

150

Resin melamin

160

Resin Urea

90

Polietilen(masa jenis tinggi)

120

Polipropilen

120

Polikarbonat

120

Poliamid

80

Polisulfon

100

2.2 Kabel dan Penghantar[2] 2.2.1 Jenis Kabel dan Penghantar Bahan penghantar untuk kabel listrik digunakan tembaga atau aluminium. Tembaga yang digunakan untuk penghantar kabel umumnya adalah tembaga elektrolisis dengan kemurnian minimum 99.9 % dan tahanan jenis tidak melebihi 1/58 = 0,017241 ohm mm2/m pada 20 oC. Daya hantar tembaga sangat dipengaruhi ketidakmurnian. Campuran besi 0,02 %

akan meningkatkan

tahanan jenis tembaga kurang lebih 10 %. Tembaga lunak memiliki kekuatan tarik 195-245 N/mm2 dengan daya hantar 100 %. Sedangkan tembaga keras 390-440

N/mm2 jadi daya hantarnya 3 %,

dibawah

tembaga

1unak.

Aluminium yang dibakukan sekurang-kurangnya mempunyai kemurnian 99,5 % dengan tahanan jenis 0,028264 ohm mm2/m pada suhu 20 derajat ( sama dengan daya hantarnya yaitu 61 % ). Adapun kekuatan tarik pada daya hantar tersebut


16

untuk aluminium lunak 60-70 N/mm2 sedangkan untuk aluminium keras 150195 N/mm2. Penggolongan kabel sebagai sarana untuk menyalurkan energi listrik dalam instalasi digolongkan sebagai berikut : 1. Kabel instalasi tetap. Kabel ini adalah kabel yang lazim digunakan untuk instalasi perumahan atau perkantoran. Kabel ini mempunyai 2 jenis konstruksi penghantar yaitu inti tunggal dan inti serabut. Stop kontak yang terpasang pada kabel jenis ini tidak bisa dipindahkan apabila diperlukan. Kabel ini mempunyai kode NYM.

Gambar 2.2 Kabel Instalasi Tetap 2. Kabel fleksibel. Kabel ini merupakan kabel jenis baru. Stop kontak yang terpasang pada kabel ini bisa dipindahkan sepanjang kabel tersebut apabila diperlukan. Jadi pengertian fleksibel disini bukan hanya mudah dibengkokkan.

Gambar 2.3 Kabel Fleksibel

2.2.2 Kabel NYM Kabel NYM merupakan kabel yang paling banyak digunakan untuk instalasi rumah tinggal. Penggunaan kabel jenis ini dipasang langsung menempel pada dinding, kayu, atau ditanam langsung dalam dinding. Juga diruangan lembab atau basah, ruang kerja atau gudang dengan bahaya kebakaran atau ledakan. Bisa juga dipasang langsung pada bagian-bagian lain bangunan


17

konstruksi, rangka asalkan cara pemasangannya tidak merusak selubung luar kabelnya tetapi tidak boleh dipasang didalam tanah. Untuk pemasangannya digunakan klem dengan jarak antara yang cukup sehingga terpasang rapi dan

lurus. Jika dipasang diruang lembab harus

digunakan kotak sambung yang kedap air dan kedap lembab. Luas penampang hantaran yang harus digunakan ditentukan kemampuan hantaran arus yang diperlukan dan suhu keliling yang harus diperhitungkan. Selain itu rugi tegangannya harus diperhatikan. Rugi tegangan antara perlengkapan hubung bagi utama dan setiap titik beban pada keadaan stasioner dengan beban penuh tidak boleh melebihi 5% dari tegangan di perlengkapan hubung bagi utama. Untuk instalasi rumah tinggal sekurang-kurangnya harus memiliki luas penampang 1.5 mm2. Untuk saluran 2 kawat, kawat netral harus memiliki luas penampang sama dengan luas penampang kawat fasanya. Untuk saluran 3 fasa dengan hantaran netral, kemampuan hantaran arusnya harus sesuai dengan arus maksimum yang mungkin timbul dalam keadaan beban tak seimbang yang normal. Luas penampang sekurang-kurangnya harus sama dengan luas penampang kawat fasa. Dalam saluran 3 fasa semua hantaran fasanya harus mempunyai penampang yang sama.

2.3 Karakteristik Medan Magnet dan Temperatur

pada Penghantar yang

Ditekuk[3][4] Hasil percobaan dan hasil perhitungan menunjukkan bahwa temperatur di sepanjang penghantar yang ditekuk tidaklah merata. Hal ini disebabkan karena kepadatan arus yang tidak sama di sepanjang penghantar. Pada nilai arus yang sama, temperatur permukaan dari sebuah penghantar yang ditekuk lebih tinggi daripada penghantar yang direntang lurus. Perubahan temperatur berbanding lurus dengan nilai rasio arus I/Icr, sudut tekukan, dan radius penekukan dimana I adalah besar arus yang dialirkan, dan Icr adalah arus maksimal yang bisa diberikan kepada penghantar


18

Gambar 2.4.Penghantar yang ditekuk

Pada gambar 2.4, Ro adalah radius penekukan, α adalah sudut penekukan dan D adalah diameter penghantar. Adapun hal yang menyebabkan kenaikan suhu pada penghantar yang ditekuk adalah medan magnet yang dihasilkan oleh arus, hambatan termal yang disebabkan penekukan, efek kulit, serta kepadatan arus yang tidak merata di sepanjang penghantar. Temperatur maksimum dan medan magnet maksimum terjadi pada bagian konduktor yang ditekuk. Sedangkan nilai maksimum dari gaya magnetik pada bagian yang ditekuk bisa sepuluh kali lebih besar dari pada nilai yang terukur pada bagian yang lain.

2.3.1.Distribusi gaya magnetik pada konduktor yang ditekuk[3] Kepadatan flux magnet yang dihasilkan pada titik P(x,y), dimana x,y(m) adalah koordinat Cartesian dari titik P, digambarkan pada persamaan berikut: B

B1,2

B1 B2

l 4

.

B3 (T)……………………………………(2.8)

1 r1,2 sin

lRo sin

B1

1 cos

1,2

(T)…………………..(2.9)

1,2

.d (t)………………….……………(2.10)

0

  Fm

  ( I . s ) B (N/m)………………….....................(2.11)

dimana B1, B2, dan B3 adalah kepadatan medan magnet pada titik 1 ,2 dan 3.


19

Gambar 2.5 Model yang digunakan untuk perhitungan[3] Pada persamaan 2.9, B1,2(T), r1,2(m) dan θ1,2(radian) adalah parameter yang diukur pada titik 1 dan 2. Ro(m) adalah radius penekukan, I adalah nilai dari arus, α(radian) adalah sudut yang dibentuk oleh garis yang ditarik dari titik yang diukur menuju titik (0,0) dan θ(radian) adalah sudut antara garis yang ditarik dari titik 3 menuju titik P. Medan magnet per satuan panjang dapat diekspresikan pada persamaan 2.9. Perhatikan gambar 2.5, untuk bagian 1, nilai B pada persamaan 2.11 adalah B2 + B3, pada bagian 2 adalah B1 + B3 dan B1 + B2 + B3 untuk bagian 2, dimana B3 adalah kepadatan flux magnetik yang di hasilkan bagian 3.

2.3.2 Karakteristik Temperatur dari konduktor yang ditekuk[4] 2.3.2.1 Pengaruh sudut penekukan dan Radius Penekukan

Terhadap

temperatur Konduktor Gambar 2.6

menunjukkan pengaruh radius tekukan Ro terhadap

temperatur maksimum konduktor. Konduktor yang digunakan adalah konduktor dengan diameter 1 mm. Arus kritis dari konduktor yang lurus adalah Icr=69 A. Temperatur maksimum adalah temperatur yang tercapai ketika konduktor dialiri arus dalam waktu yang cukup lama. Ketika penghantar dialiri arus I=50 A, sudut penekukan α=90o dan radius penekukan Ro=2 mm, Tmax yang diperoleh lebih tinggi jika dibandingkan dengan

konduktor yang lurus. Bertambahnya nilai

radius penekukan akan menyebabkan temperatur maksimum Tmax berkurang. Tmax dari konduktor yang ditekuk 90 o dapat dapat diturunkan dalam bentuk persamaan:

Tmax,90 ( oC )

20.56ln Ro 283 ……………………((2.12)


20

Persamaan 2.12 jika digambarkan dalam bentuk grafik adalah seperti pada gambar 2.6:

Gambar 2.6.Pengaruh nilai Ro terhadap temperatur maksimum[4]

Sedangkan grafik pengaruh sudut penekukan

terhadap temperatur

maksimum kabel adalah seperti pada gambar 2.7. Kabel yang digunakan disini adalah kabel dengan diameter 1 mm. Gambar 2.7 menunjukkan semakin besar nilai sudut penekukan, semakin besar nilai temperatur maksimum yang dicapai.

Gambar 2.7.Pengaruh sudut penekukan terhadap Temperatur maksimum[4]

2.3.2.2.Pengaruh Rasio Arus I/Icr terhadap Temperatur Penghantar Kenaikan temperatur pada penghantar yang lurus dapat digambarkan pada persamaan 2.16 dimana Icr adalah Arus kritis dari penghantar. o

Tmax,180 C

I 0.00170 I cr

3

I 0.0382. I cr

2

0.441

I I cr

17.0 ………(2.13)


21

dimana

0

I (%) 55,5 I cr

.

Jika digambarkan dalam bentuk grafik, maka

persamaan 2.16 dapat digambarkan seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2.8.Pengaruh rasio arus terhadap temperatur maksimum[4]

Sedangkan Pengaruh arus pengujian terhadap temperatur dapat dilihat pada gambar 2.9.

Gambar 2.9.Pengaruh suhu pengujian terhadap temperatur maksimum[4]

Terlihat bahwa untuk arus yang sama, nilai temperatur maksimum yang dicapai penghantar yang ditekuk lebih besar bila dibandingkan dengan penghantar lurus.

2.4 Karakteristik Panas Dari Kabel Menurut [5] Kabel dirancang dengan berbagai macam konstruksi sesuai dengan kebutuhannya. Pada bagian ini akan dibahas konstruksi kabel khusus


22

untuk tegangan pengenal 300 /500V berisolasi PVC. Konstruksi dari kabel jenis ini dapat dibagi menjadi 4 bagian:

4 3 2 selubung lapisan pembungkus bahan inti isolasi

1 konduktor

Gambar 2.10 Konstruksi kabel tegangan menengah

1. Konduktor. Merupakan bagian dari kabel yang bertegangan dan berfungsi untuk menyalurkan energi listrik Umumnya tidak berupa satu hantaran pejal, tetapi kumpulan kawat yang dipilin agar lebih fleksibel. Bahan yang digunakan adalah tembaga atau aluminium. Bentuk penampangnya bisa bulat tanpa rongga, bulat berongga, maupun bentuk sektoral. 2.Bahan isolasi. Isolasi suatu kabel merupakan bahan yang berfungsi untuk menahan tekanan listrik sehingga energi listrik

tidak bocor kemana-mana. Terdapat

berbagai jenis bahan isolasi yang umumnya dikelompokkan menjadi bahan isolasi cair, isolasi gas dan isolasi padat. 3. Lapisan pembungkus inti Untuk tegangan kerja yang tinggi, setiap inti kabel dilengkapi dengan suatu lapisan yang disebut lapisan pembungkus inti, yang terbuat dari bahan semi konduktif. Lapisan tersebut berfungsi untuk: Meratakan distribusi medan listrik sehingga tidak terjadi penimbunan tegangan. Untuk mengamankan manusia dari bahaya listrik. Untuk menahan radiasi medan elektromagnetik. 4. Selubung Lapisan ini berfungsi sebagai pelindung inti kabel dari pengaruh luar, pelindung terhadap korosi, pelindung terhadap gaya mekanis dan gaya listrik, maupun sebagai pelindung terhadap masuknya air atau uap air. Bahan yang


23

digunakan adalah logam, seperti timbal atau aluminium, maupun bahan sintetis seperti karet silikon dan PVC.

2.4.1 Sumber Pemanasan pada Kabel [6] Pemanasan yang terjadi pada kabel berasal dari arus litrik yang mnyebabkan losses atau rugi-rugi yang terjadi di dalam kabel. Sumber-sumber pemanasan tersebut adalah sebagai berikut: 2.4.1.1 Rugi-Rugi Konduktor Sumber panas utama yang terjadi pada suatu kabel tenaga adalah rugi-rugi yang terjadi pada konduktor karena adanya resistansi.

Pc

I 2 Rac

(2.14)

W

dengan I adalah arus yang mengalir dan Rac adalah resistansi AC. Nilai resistansi AC berbeda dengan nilai resistansi DC. Nilai resistansi DC dipengaruhi oleh temperatur kerja dan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut: RT

R20 1

20

T

20

(2.15)

dengan : R20 20

T

: resistansi arus searah pada suhu 20oC [Ohm] : koefisien temperatur dari resistansi pada 20 oC [Ohm/oC] : temperatur kerja [oC]

Resistansi AC lebih besar daripada resistansi DC karena dipengaruhi oleh efek kulit (skin effect) dan efek kedekatan (proximity effect). Efek kulit (skin effect) adalah gejala ketidakseragaman distribusi kerapatan arus listrik pada suatu penampang penghantar. Pada penghantar berbentuk silinder kerapatan arus semakin meningkat dari sumbu penghantar ke permukaan. Ketidakseragaman tersebut meningkat bila frekuensi arus bolak-baliknya semakin besar. Sedangkan efek kedekatan (proximity effect) adalah gejala ketidakseragaman distribusi


24

kerapatan arus pada penampang suatu penghantar akibat adanya pengaruh dari penghantar lain yang berdekatan. Akibat kedua efek tersebut, resistansi AC lebih besar daripada resistansi DC, dan hubungannya dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Rac

Rdc 1 Ys Yp

(2.16)

dengan : Rac

: resistansi AC [Ohm]

Rdc

: resistansi DC [Ohm]

Ys

: faktor koreksi akibat skin effect

Yp

: faktor koreksi akibat proximity effect

2.4.1.2 Rugi-Rugi Dielektrik (Dielectric losses) Rugi-rugi dielektrik adalah rugi-rugi yang terjadi pada bahan isolasi akibat ketidakidealan bahan isolasi. Apabila arus bolak-balik melalui suatu kapasitor sempurna, maka arus mendahului tegangan sebesar 90o, seperti terlihat pada Gambar 2.5a, dan arusnya adalah Ic=ωCV. Sedangkan pada kapasitor yang tidak ideal, maka I mendahului V dengan sudut kurang dari 90o karena terjadi kehilangan daya dielektrik. Sudut φ adalah sudut fasa kapasitor, dan δ = 90o-φ, adalah sudut kehilangan (loss-angle). I

Ic=ωCV

Ic=ωCV

δ V

(a)Kapasitor sempurna

φ IR=V/R

V

(b) Kapasitor yang tidak sempurna

Gambar 2.11 Diagram arus pada kapasitor

Pada kapasitor sempurna kehilangan daya dielektriknya adalah nol, sedangkan pada bahan dielektrik yang tidak ideal, kehilangan daya dielektriknya adalah sebagai berikut:


25

PD

CV 2 tan

(2.17)

W

dengan:

2 f , f adalah frekuensi [Hz] C

: kapasitansi [F]

V

: tegangan [V]

tan

: faktor kehilangan (loss factor)

Kapasitansi pada kabel, menurut [7], untuk kabel berinti tunggal atau tiga inti berpelindung dengan konduktor silindris dapat dinyatakan dengan: C

0, 024 d log in dc

(2.18)

F / phase / km

dengan: d in

: diameter bahan isolasi kabel

dc

: diameter konduktor : permitivitas bahan dielektrik kabel

2.4.2 Temperatur dan Aliran Panas Pada Kabel Pada kabel panas yang timbul dari dalam kabel akan dialirkan ke luar kabel melalui proses konduksi panas. Pada proses konduksi, aliran panas ratarata,

q[W], melalui suatu resistansi termal, Rt [ C / W ], dan perbedaan

temperatur,

T [ C ], pada daerah yang dilewatinya dapat dinyatakan sebagai

berikut: T

Rt .q

(2.19)

Resistansi termal dapat dianalogikan dengan resistansi listrik, dan satuannya mengikuti hukum Ohm yaitu „termal ohm‟. Oleh karena itu resistansi termal dapat dinyatakan dengan: Rt

r

l A

(2.20)

dengan :

r

: resistivitas termal [ C m / W ]

l

: panjang [m] Universitas Indonesia


26

A

: luas permukaan yang benda padat yang dilewati [m2]

Kebalikan dari resistivitas termal dan resistansi termal

adalah

konduktivitas termal dan konduktansi termal. Konduktivitas termal dinyatakan dengan:

q

k

T

A

[W / m / C ]

(2.21)

m

yang menyatakan kemampuan suatu material untuk menyalurkan panas, dan konduktansi panas dinyatakan dengan: K

1

q Rt

T

[W / C ]

(2.22)

Konduktivitas termal merupakan besaran yang bersifat temperature dependent, artinya nilainya berubah-ubah sesuai dengan perubahan temperatur. Semakin bertambah temperatur, nilai konduktivitas termal dapat bertambah atau berkurang sesuai dengan jenis bahannya. Aliran panas pada penghantar dapat digambarkan dalam bentuk rangkaian termal, semakin banyak komponen yang ada pada kabel, maka rangkaian termalnya akan semakin kompleks. Simbol yang digunakan pada rangkaian termal adalah: R = resistansi termal

Q =Sumber energi panas

C =Kapasitansi Termal Untuk kabel dengan satu lapis bahan isolasi rangkaian termalnya adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3 a. Sumber panas yang ada pada konduktor mengalirkan panas hanya kepada satu resistansi termal. Resistansi ini bisa dalam wujud isolasi dan selubung .Sedangkan gambar 3.3.b merupakan gambar rangkaian terrmal dari kabel dengan dua bahan isolasi yang berbeda

a .kabel dengan satu bahan isolasi

b.kabel dengan dua bahan isolasi

Gambar 2.12 .rangkaian termal untuk kabel dengan satu sumber kalor


27

Kedua rangkaian termal diatas adalah rangkain termal untuk kabel dengan satu sumber panas. Untuk kabel dengan lebih dari satu sumber panas, maka gambar rangkaiannya adalah sperti pada gambar dibawah adalah, dimana Qc adalah sumber kalor dari konduktor, dan Qi adalah sumber kalor dari Isolasi.

Gambar 2.13 rangkaian termal untuk kabel dengan dua sumber kalor


28

BAB 3 METODE PENGUJIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai metode yang dilakukan dalam pengujian, peralatan dan rangkaian yang digunakan dalam pengujian, serta jalannya pengujian.

3.1 Peralatan dan Rangkaian Pengujian Pengujian dilakukan di Laboratorium Tegangan Tinggi dan Pengukuran Listrik (LTTPL), Lantai 2, Departemen Teknik Elektro FTUI. 3.1.1.Sampel Pengujian Sampel yang digunakan untuk pengujian adalah kabel NYM 2x 1.5 mm2 dengan standar SPLN-42. Dibawah ini adalah gambar konstruksi dari kabel NYM.

Gambar 3.1.Konstruksi kabel NYM

Adapun parameter teknis dari kabel yang menggunakan stndar SPLN-42 adalah sebagai berikut[7]: Jumlah inti dan luas penampang

=2 x 1.5 mm2

Jumlah kawat dalam satu inti

=1 buah

Diameter kawat

=1.38 mm

Isolasi nominal S1

=0,7 mm

28



29

Lapisan Pembungkus inti S2

=0.4 mm

Selubung Nominal S3

=1,2 mm

Diameter luar

= 10 mm

Kuat Hantar Arus pada 30o C

=19 A

o

Kuat Hantar Arus Pada 40 C

=16 A

Untuk kabel yang digunakan adalah kabel yang beredar dipasaran dengan label standar SNI/SPLN-42. Sedangkan untuk kabel yang tidak memenuhi standar digunakan kabel yang juga banyak dipasaran dengan harga yang lebih murah. Sebagai perbandingan, pada selubung luar kedua kabel diatas tertera tulisan SPLN-42 namun sebenarnya terdapat beberapa perbedaan : 1. Kabel dengan label SPLN-42/SNI yang sesuai standar dijual dengan harga yang lebih mahal. 2. Material isolasi kabel yang sesuai standar jauh lebih kaku dibanding kabel non standar. 3. Konduktor kabel yang sesuai standar punya ukuran yang lebih besar jika dibandingkan kabel non standar.

3.1.2 Peralatan Pengujian Peralatan yang digunakan untuk pengujian kabel NYM 2 x 1.5 mm2 adalah sebagai berikut 1. High Current Injector Test Set 2. Sumber tegangan AC 220 V 3. Amperemeter 4. Thermocouple 5. Stopwatch 6. Kabel – kabel penghubung dengan kapasitas 500 Amp

3.1.3 Rangkaian Pengujian Pada Pengujian terdapat tiga buah kabel yang akan diuji, yaitu kabel yang lurus, kabel yang ditekuk

dan

kabel yang tidak sesuai standar.


30

Pengujian ini dilakukan untuk mengukur kenaikan temperatur kabel apabila dialiri arus diatas kemampuan hantar arus hingga pada akhirnya isolasi kabel meleleh. Pengukuran temperatur dilakukan dengan menggunakan thermocouple. Temperatur kabel di catat ketika sudah mencapai kondisi stabil C

A

T

High Current Injector

Gambar 3.2 Rangkaian Pengujian Kenaikan Temperatur

Gambar 3.3 Penampang Current Injector dan bagian - bagiannya

3.2 Pengujian ketahanan termal isolasi kabel NYM 2 x 1.5 mm2 Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai proses pengujian karakteristik termal kabel yang dibagi menjadi dua tahap, yaitu: 1. Persiapan awal pengujian 2. Proses pengujian


31

3.2.1.Persiapan awal pengujian Pengujian ini dilakukan dalam 2 bagian yaitu pengujian temperatur untuk kabel yang sesuai standar dan pengujian untuk kabel yang tidak sesuai standar. Sebelum melakukan pengujian, maka ada beberapa hal yang harus dikerjakan, antara lain : 1. Mencatat temperatur ruangan . 2. Mengukur temperatur semua bagian dari kabel, baik itu konduktor maupun isolasi. 3. Mencatat Kelembaban 4. Menyiapkan form untuk mencatat data pengujian.

3.2.2 Prosedur Pengujian Apabila setiap langkah pada persiapan telah selesai dilaksanakan, maka kabel telah siap untuk diuji temperaturnya. 3.2.2.1.Pengujian terhadap kabel yang sesuai standar Apabila setiap langkah pada persiapan telah selesai dilaksanakan, maka kabel telah siap untuk diuji kenaikan temperaturnya. Kabel yang diuji ada dua jenis yaitu kabel yang lurus dan kabel yang ditekuk. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan arus kepada kabel hingga pada akhirnya isolasi kabel meleleh Langkah- langkah yang dilakukan pada pengujian adalah sebagai berikut : 1. Menyiapkan semua peralatan. 2. Menyiapkan kabel yang akan diuji baik itu kabel yang lurus,maupun kabel yang ditekuk. 3. Merangkai rangkaian percobaan seperti pada gambar 3.2. 4. Menyalakan sumber tegangan AC 220 V. 5. Menyalakan Current Injector (tombol main power diposisikan on) dan tunggu beberapa detik agar current meter menunjukkan angka nol Ampere. 6. Atur skala arus yang akan digunakan, jika akan menggunakan arus pada range 0 sampai dengan 2 Ampere maka skala arus diatur pada posisi 2 Ampere, begitu seterusnya sesuai dengan kebutuhan.


32

7. Tekan tombol JOG dan naikkan arus (raise current) perlahan – lahan sampai yang diinginkan (variasi arus adalah 1 A, 3 A, dan 4 A). 8. Setelah itu, tekan tombol on pada daerah high current . 9. Jika berhasil maka timer akan menyala dan jika tidak berhasil tombol trip akan menyala. 10. Jika trip maka turunkan arus melalui tombol raise current dan tekan tombol reset, setelah itu, ulangi langkah nomer 7 sampai 9. 11. Setelah kabel dialiri arus selama 5 menit, pengujian dilanjutkan dengan mengukur temperatur kabel, baik itu bagian konduktor maupun bagian isolasi. Untuk tahapan ini besar arus yang diberikan adalah 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 dan 19 A. 12. Pada pengujian selanjutnya, kenaikan arus yang diberikan adalah sebesar 5 Ampere. Pengujian dimulai dari Arus 25 Ampere. Temperatur kabel diukur pada saat t=30s,t=150s,dant=300 s. Untuk tiap nilai arus yang diberikan, kabel didinginkan terlebih dahulu hingga kembali ke keadaan sebelum dialiri arus. Hal ini dilakukan guna melihat laju kenaikan temperatur dari kabel. 13. Jika arus yang diberikan mencapai 45 A, pengujian dilanjutkan dengan memberikan kenaikan arus sebesar 1 A. Temperatur dari semua bagian kabel diukur, lalu dicatat pada arus berapa kabel mulai mengeluarkan asap serta selang

waktu yang dibutuhkan

hingga

kabel mulai mengeluarkan asap 14. Naikkkan kembali arus, lalu dicatat pada arus berapa kabel mulai meleleh. temperatur dari setiap bagian kabel tetap diukur. 15. Apabila percobaan sudah selesai, matikan current injector dan sumber tegangan AC 220 V

3.2.2.2.Pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar Pada dasarnya pengujian untuk kabel yang tidak sesuai

tidak jauh

berbeda dengan pengujian kabel yang sesuai standar. letak perbedaannya terletak pada penentuan nilai arus dimana isolasi kabel mulai meleleh. Nilai arus awal yng diberikan masih sebesar 1, 2, 3, 4, 5 ,10, 15 A, dan 19 A dilanjutkan dengan


33

kenaikan arus sebesar 5 Ampere. Seperti halnya pengujian untuk kabel yang sesuai standar, untuk arus diatas 19 A, kabel terlebih dahulu harus didinginkan. Namun untuk pengujian ini, kenaikan arus sebesar 1 A diberikan ketika pengukuran sudah mencapai 22 A. Lalu dicatat pada Arus berapa isolasi kabel mulai mengeluarkan asap dan meleleh. Keadaan konduktor juga dilihat apakah masih utuh atau terputus. Pada pengujian selanjutnya dilihat pengaruh lelehan dari isolasi kabel yang terbakar terhadap lingkungan tempat kabel dipasang. Hal ini dilakukan dengan cara menambahkan bahan yang mudah terbakar seperti kertas.


34

BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

4.1 Data Pengujian temperatur Kabel yang Sesuai Standar Pengujian dibagi menjadi tiga tahap.pada tahap pertama setelah dilakukan pengukuran, nilai arus langsung diubah tanpa didinginkan terlebih dahulu.Pada tahap kedua pengukuran temperatur dilakukan pada t=30 detik, t =150 detik, hingga temperatur stabil. Setelah dilakukan pengukuran, kabel langsung didinginkan. Pada tahap ke tiga sama seperti tahap kedua, namun kenaikan arus yang diberikan lebih kecil, berkisar 1 hingga 2 Ampere.

4.1.1 Data Pengujian Kabel yang lurus Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, diperoleh data seperti pada tabel 4.1.Perlu diperhatikan: Ts= temperatur selubung Tl =Temperatur lapisan pembungkus inti, Ti1=Temperatur isolasi kabel 1, Ti2= Temperatur isolasi kabel 2, Tc1= Temperatur Konduktor kabel 1 dan Tc2 =Temperatur konduktor kabel 2 dimana kabel 1 adalah label yang dialiri arus dan kabel 2 adalah kabel yang yang tidak dialiri arus. Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus

Arus Waktu (A) (menit) 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 10 5 15 5 19 5

Ts 28.3 28.2 28.4 28.3 28.1 31.5 30.2 32.8 35.6

Tl 28.2 28.2 28.3 28.2 28.0 29.8 31.4 33.8 37.9

Temperatur(oC) Ti1 27.9 27.6 28.9 28.2 28.2 29.5 31.1 33.8 39.0

34

Ti2 27.8 27.7 28.9 28.1 28 29 31.2 33 36.5

Tc1 27.4 27.5 28.8 28.2 28.2 29.1 33.2 35.5 44.7

Tc2 27.4 27.3 28.6 28.2 28.2 29.2 30.7 34.4 37.3



35

Tabel 4.1 Tabel pengukuran temperatur kabel lurus(lanjutan)

19 20 25

30

35

40

45

46 47 48 50 52 54 55 56

5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 15 15 15 15 15 15 15 15

35.6 37.9 37.5 40.8 32.2 33.1 35.9 44 43.6 48.2 33.2 35 40 44 51.5 50.8 35 36.1 43 47.9 58 65.7 35.9 40.4 52.2 55 70.8 83.9 37.8 48.3 55.6 63 84.4 97 90.6 100 96.4 110.1 102.6 126.4 109 136 129.1 144.4 140.8 159.5 157.2 165.6 meleleh meleleh

39 42 35.7 40.6 49.7 38.7 48.4 60.4 39.4 57.3 73.2 45.1 64.6 95.5 52.2 77.7 116.2 120.6 136 152 167 184 199 meleleh meleleh

36.5 38.6 29 32 48.1 31.1 36.3 51 31.6 39.9 60.2 33.2 44.5 73.5 33.1 45.1 78.5 92.2 95 99.7 113 117 122 128 134

44.7 47 39.9 44.2 57.3 42.7 51.3 66.2 48.5 63.9 84 51.7 73.7 107 60 81.3 126 135 150.8 162 180 192 204 223 262

37.3 39.1 31.4 36.8 44.1 32.1 40.2 52 32.8 43.4 68.9 32.7 47.8 76.8 35.1 54.4 87.5 96 101.1 107 114 122 133 136.2 150

Dari data kenaikan temperatur bagian-bagian kabel, diperoleh grafik temperatur ketika kabel berada pada kondisi stabil seperti pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang lurus


36

Untuk nilai arus 1 hingga 5 ampere, nilai temperatur dari setiap bagian kabel relatif konstan, berkisar 28-29 O C. Perubahan temperatur yang terjadi lebih disebabkan karena pengaruh temperatur luar. Sedangkan arus yang dialirkan ke konduktor tidak memberikan banyak pengaruh. Untuk data selanjutnya temperatur kabel diukur pada waktu 30 detik, 150 detik, hingga pada akhirnya mencapai kondisi stabil pada waktu 300 detik. Hubungan antara temperatur dan waktu yang menggambarkan keadaan transien sampai setimbang dapat dinyatakan sebagai berikut: t

T

Tm 1 e

t

(4.1)

Dimana:

t

T

: kenaikan temperatur [oC]

Tm

: temperatur setimbang,

Tm

q.RT

: waktu [s] t

: termal time-constant

Dari Persamaan diatas, kenaikan temperatur berbanding lurus dengan temperatur stabil. Semakin tinggi nilai

temperatur stabil, maka

kenaikan

temperatur yang dialami juga semakin besar. Pada data pengujian terlihat bahwa temperatur stabil dari konduktor yang dialiri arus merupakan yang paling tinggi sehingga kenaikan temperatur pada keadaan transien juga paling besar. Pada pengujian ini, konduktor yang dialiri arus merupakan sumber pemanasan utama pada kabel yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Panas tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel kemudian dilepaskan ke lingkungan, sehingga timbul selisih temperatur dari konduktor ke permukaan kabel akibat adanya resistansi termal. Pada kondisi transien, perubahan temperatur yang paling besar terjadi pada konduktor, sedangkan yang paling kecil adalah pada isolasi kabel yang tidak dialiri arus Demikian halnya dengan temperatur pada saat kondisi stabil, kenaikan temperatur paling besar tercatat pada konduktor yang di aliri arus, sedangkan yang paling kecil terdapat pada isolasi kabel yang tidak dialiri arus . Kenaikan temperatur dari bagian kabel dirumuskan sebagai berikut,


37

T

Rt .q ............................................. (4.2)

dimana ΔT adalah kenaikan temperatur q aliran panas rata-rata dan Rt adalah resitansi termal. Dari Persamaan diatas terlihat bahwa semakin besar resistansi termal maka kenaikan temperatur juga akan semakin besar. Karena resistansi termal dari bahan isolasi lebih kecil dari pada bahan konduktor, maka kenaikan temperaturnya juga lebih kecil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin jauh dari konduktor kenaikan lebih kecil temperatur dari bagian kabel akan semakin kecil karena terdapat resistansi termal antara bahan isolasi dan permukaan kabel dengan konduktor yang merupakan sumber panas pada kabel. Perhatikan grafik pada gambar 4.1 Terlihat bahwa pada kabel yang tidak dialiri arus temperatur yang dicapai oleh bahan konduktor lebih tinggi dibanding bahan isolasinya. Hal ini dikarenakan kalor jenis dari bahan konduktor lebih rendah dari pada kalor jenis bahan polimer, sehingga temperaturnya lebih tinggi. Pada tahap selanjutnya kenaikan arus yang diberikan sebesar 1 A, hal ini dilakukan untuk menentukan nilai arus dimana kabel mulai mengeluarkan asap. Setelah semua bagian kabel di ukur temperaturnya, kabel dibiarkan dialiri arus selama 15 menit, dan dicatat waktu yang dibutuhkan hingga kabel mengeluarkan asap. Kondisi dimana kabel mulai mengeluarkan asap di tunjukkan oleh gambar 4.2

Gambar 4.2 Kondisi kabel ketika dialiri arus sebesar 48 A

Asap yang ditimbulkan pada pengujian ini merupakan hasil pembakaran yang tidak sempurna dari material isolasi. Reaksi pembakaran dari material PVC dapat digambarkan pada gambar 4.3.


38

Gambar 4.3 reaksi pembakaran PVC

Dengan memperhatikan gambar 4.3, asap hasil pembakaran PVC merupakan

kombinasi dari gas CO2 dan HCl. Hal ini diindikasikan oleh

timbulnya bau disaat kabel mengeluarkan asap. Disamping itu hasil pembakaran PVC juga menghasilkan air. Cairan yang tertinggal

pada tempat pengujian

merupakan air hasil pembakaran PVC. Dari gambar 4.2 terlihat bahwa bagian kabel yang terkelupas lebih cepat berasap dibandingkan dengan bagian lainnya. Karena bagian yang terkelupas terbuka terhadap lingkungan luar maka suplai oksigen yang diperoleh juga lebih banyak dibandingkan bagian lainnya, sehingga bagian ini

lebih mudah

mengalami proses pembakaran. Dari sini dapat diambil kesimpulan bahwa pada suatu instalasi listrik, bagian yang cacat dan terkelupas merupakan bagian yang rawan akan kebakaran. Sedangkan isolasi kabel mulai berasap pada arus sebesar 48 A dalam waktu 1057 detik(17 menit). Diatas 48 ampere kabel lebih cepat mengeluarkan asap dan intensitas asap yang dikeluarkan juga bertambah

Dari sini dapat

disimpulkan bahwa ketahanan panas bahan isolasi dipengaruhi oleh lama kabel di aliri arus. Bahan isolasi dari kabel akan mengalami kerusakan jika dialiri arus terus menerus dalam jangka waktu yang lama. Disamping itu besar arus yang dialirkan pada kabel juga ikut memberikan pengaruh. Semakin besar arus yang dialirkan maka kalor yang dialirkan dari konduktor kepada isolasi kabel akan bertambah sehingga proses pembakaran bahan isolasi menjadi semakin cepat. Dengan demikian kabel akan lebih cepat mengeluarkan asap.


39

Tabel 4.2 Waktu yang diperlukan kabel yang lurus untuk mengeluarkan asap

Arus (A) 48 50 52 54 55 56

Waktu(detik) 1057 682 381 264 145 100

Dengan menaikkan nilai arus, isolasi akan mulai meleleh pada arus 56 A. Berikut ini adalah gambar disaat kabel mulai meleleh.


Pada kondisi ini

terdapat 3 bagian yang meleleh, yaitu isolasi kabel

yang dialiri arus, lapisan pembungkus inti dan selubung luar. Sedangkan isolasi dari kabel yang tidak diliri arus tidak ikut meleleh. Hal ini terjadi karena besar kalor yang diterima oleh bahan isolasi kabel yang tidak dialiri arus lebih rendah jika dibandingkan dengan ketiga bagian lainnya. Secara teoritis disebutkan bahwa distribusi temperatur sepanjang konduktor yang lurus adalah seragam. Namun dari gambar 4.1 terlihat bahwa proses pembakaran tidak berlangsung disepanjang kabel. Hal ini dikarenakan resistansi konduktor yang tidak merata sepanjang kabel.

Gambar 4.5.Kondisi kabel ketika isolasinya meleleh

Resistansi konduktor dapat dirumuskan sebagai :


40

R

l ...................................................... (4.3) A

Dimana R adalah resistansi konduktor, ρ adalah hambatan jenis, l adalah panjang kabel dan A adalah luas penampang konduktor. Dari persamaan diatas, nilai resistansi berbanding

terbalik dengan

luas penghantar dari konduktor.

Sedangkan panas yang dihasilkan oleh konduktor yang dialiri arus berbanding lurus dengan resistansi konduktor. Apabila luas penampang berubah, maka resistansi akan berubah, sehingga kalor yang dihasilkan konduktor juga ikut berubah. Karena luas penampang dari konduktor tidak merata, maka distribusi temperaturnya juga tidak merata, sehingga tidak semua bahan

isolasi kabel

meleleh . Perlu diperhatikan, pada arus 56 Ampere, isolasi kabel meleleh tapi tidak sampai terbakar. Hal ini dikarenakan bahan isolasi dari kabel yang sesuai standar merupakan bahan yang memiliki kualitas yang baik. Bahan isolasi yang digunakan oleh kabel yang sesuai standar merupakan bahan yang mengandung bahan penstabil didalamnya yang fungsinya adalah untuk mengurangi degradasi termal yang timbul ketika kabel bekerja pada temperatur yang tinggi.

4 1.2.Data Pengujian Kabel yang ditekuk Dari pengujian yang dilakukan di laboratorium, diperoleh data seperti pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Data pengujian kabel yang ditekuk

Arus (A) 0 1 2 3 4 5 10 15 19 20 25

Waktu (menit) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0.2 0.5

Ts 29.1 28.3 28.4 29.9 29.1 29 30.4 34.4 36.4 38 31.9 38

Tl 28.5 28.5 28.5 28.9 29.9 29.2 32.1 35.9 40.9 42.2 35.3 44.2

Temperatur(oC) Ti1 28.7 29.1 28.9 30.5 29.5 29.6 31.9 35.4 41.7 42.2 38.1 46

Ti2 29.1 28.5 28.7 29 29.5 28.8 31.9 32.7 35.8 34.9 31 38.5

Tc1 28.7 28.4 28.8 29.3 28.8 29.6 32.7 37.7 44.3 45.6 40.5 47.2

Tc2 29 28.4 28.8 29.9 28.6 28.9 31.2 34 36.4 39.1 31.3 39.3


41

Tabel 4.3 Data pengujian kabel yang ditekuk(lanjutan)

30

35

40

45

46 48 50 52 53 54

5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 0.2 0.5 5 15 15 15 15 15 15

41.1 49.4 33.5 58.1 42.5 46.4 56.1 62 35.1 42.6 46.4 52.2 62.1 75 36.3 43.8 54.1 61.9 80 97 40.2 47.3 62.4 70.6 94 111.5 101.3 122.8 110.6 139 131 154.6 140 161.1 162.2 168.3 meleleh meleleh

56 41.2 52 63.5 45.5 60 81.4 49.6 71.2 102 52.6 83.1 122.3 133.6 170 195 211 meleleh meleleh

42 32.4 41.7 50 35 49.5 54.2 36.6 55 79 40.2 63.9 93.4 100.3 106 122 129 135 167

60.9 43.9 55.2 73.9 49 65.5 90.5 59.2 83.8 114 58.7 91.7 148.4 156 186 212 230 260 295

45 33.2 44 56 36.1 51 68 39.3 59.6 79 43.6 66.4 96.9 102.1 114 126 230 141 170

Dari data yang ada pada tabel 4.3 peroleh grafik temperatur stabil dari kabel yang ditekuk seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.6 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang ditekuk


42

Dengan memperhatikan gambar 4.6, terlihat bahwa sama halnya dengan kabel yang lurus temperatur untuk arus dari 1 hingga 5 ampere relatif konstan berkisar 28-29 oC. Pada kondisi ini temperatur luar masih lebih dominan Sedangkan

arus yang dialirkan ke konduktor tidak memberikan banyak

pengaruh. Perubahan temperatur yang signifikan baru terlihat pada saat nilai arus yang diberikan sebesar 10 Ampere. Untuk data selanjutnya pengukuran temperatur dilakukan dengan memberikan kenaikan arus sebesar 5 ampere dengan pengukuran temperatur yang dilakukan pada t =30 s, t =150 s, dan t=150 s. Seperti halnya pada kabel yang lurus, temperatur pada keadaan setimbang paling besar terukur pada konduktor yang dialiri arus. Berdasarkan persamaan 4.1, temperatur pada keadaan transien berbanding lurus dengan temperatur pada keadaan setimbang. Karena temperatur setimbang dari konduktor yang dialiri arus merupakan yang paling tinggi, maka temperatur transiennya juga paling besar. Dari grafik pada gambar 4.6, terlihat bahwa perubahan temperatur yang paling besar terjadi pada konduktor, sedangkan yang paling kecil adalah pada isolasi kabel yang tidak dialiri arus. Disini Konduktor yang dialiri arus merupakan sumber pemanasan utama pada kabel yang terjadi akibat rugi-rugi tembaga. Panas tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel kemudian dilepaskan ke lingkungan. Adanya selisih temperatur antara konduktor dengan bagian

kabel lainnya

karena adanya perbedaan resistansi termal.

Berdasarkan persamaan 4.2, kenaikan temperatur dari bagian kabel berbanding lurus dengan resistansi termal. Karena resistansi termal dari konduktor lebih besar dari bahan isolasi, maka kenaikan temperaturnya juga paling tinggi jika dibandingkan dengan bagian lainnya. Pada arus 46 A, kabel yang ditekuk mulai berasap. Asap yang ditimbulkan pada pengujian ini merupakan hasil pembakaran yang tidak sempurna dari material isolasi[8].


43

Gambar 4.7 Kondisi kabel yang ditekuk ketika berasap.

Pada umumnya kabel ditekuk seperti pada gambar 4.7 dengan diameter tekukan 2 cm dan sudut tekuk 45o. Sedangkan isolasi kabel yang ditekuk mulai meleleh pada arus 54 A. Kondisi ketika kabel mulai meleleh dapat dilihat pada gambar 4.7. Berdasarkan pengujian terdapat 3 bagian yang paling cepat meleleh, yaitu bagian yang ditekuk, bagian yang diikat.dan bagian yang saling berhimpit . Dari sini sini dapat disimpulkan bahwa dalam suatu instalasi listrik, ketiga bagian tadi merupakan bagian yang rawan mengalami kebakaran. Bagian yang ditekuk merupakan bagian yang mudah terbakar karena temperaturnya paling tinggi jika dibandingkan dengan bagian lainnya. Selain itu, penekukan kabel memberikan tekanan lebih terhadap bahan isolasi dari bagian yang ditekuk sehingga proses pembakaran juga berlangsung lebih cepat.


Dari gambar 4.8 terlihat bahwa bagian yang kabel yang terkelupas lebih mudah berasap jika dibandingkan dengan bagian lainnya. Karena bagian yang terkelupas terbuka terhadap lingkungan luar, maka tak ada material lain yang menyerap panas dari konduktor kecuali udara yang banyak mengandung oksigen, sehingga bagian ini lebih mudah mengalami proses pembakaran. Pada bagian yang diikat, proses pembakaran juga berlangsung cepat. Bagian ini mengalami tekanan dari luar akibat adanya kawat yang mengikat


44

kabel. Karena adanya tekanan, reaksi pembakaran berlangsung lebih cepat sehingga isolasi kabel lebih mudah meleleh. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.9.a. Terlihat bahwa bagian yang ditunjukkan oleh tanda panah mengalami pembakaran sedangkan bagian yang lainnya tidak mengalami pembakaran. Sedangkan bagian yang berhimpit dapat dilihat pada gambar 4.9 b. Pada bagian ini jumlah kalor yang diterima oleh isolasi lebih besar karena adanya tambahan kalor dari konduktor yang ada disebelahnya.

a.bagian yang diikat

b.bagian yang berhimpit

Gambar 4.9 Bagian dari kabel yang mudah terbakar

Disamping itu tekanan yang diberikan oleh kawat yang mengikat juga ikut mempercepat proses pembakaran. Gambar 4.10 merupakan grafik perbandingan temperatur maksimum antara kabel lurus dengan kabel yang ditekuk. Terlihat bahwa pada nilai arus yang sama temperatur yang dicapai oleh kabel yang ditekuk lebih tinggi dibandingkan dengan kabel yang lurus.

Meleleh 54 A

Meleleh 56 A

Gambar 4.10. Grafik perbandingan kabel yang ditekuk dengan kabel lurus


45

Hal ini sesuai dengan teori yang menyebutkan temperatur maksimum dari kabel yang ditekuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan kabel yang lurus. Hasil pengujian menunjukkan kabel yang ditekuk mulai berasap pada arus 46 A dengan temperatur konduktor 156 oC serta meleleh pada arus 54 A dengan temperatur konduktor 295 oC. Berbeda dengan kabel yang lurus yang mulai berasap pada arus 48 A dan meleleh pada arus 56 A. Jika dibuat tabelnya maka dapat dibandingkan kondisi kabel yang ditekuk dengan kabel lurus. Tabel 4.4 Perbandingan kondisi kabel lurus dengan kabel yang ditekuk

Arus

Tc kabel lurus

46 135 48 162 50 180 52 192 54 204 √ = Berasap × = Meleleh

Kondisi kabel

Tc kabel yang ditekuk

√ √ √ √

√ √ √ √ ×

156 186 212 230 295

Disamping itu, dari gambar 4.8 terlihat bahwa

Kondisi kabel

bagian yang ditekuk

mudah meleleh, sedangkan bagian yang tidak ditekuk tidak mengalami kerusakan. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi temperatur dari kabel yang ditekuk tidak merata, dimana temperatur paling tinggi terukur pada bagian ujung yang ditekuk. Karena pada nilai arus yang sama temperatur maksimum dari kabel yang ditekuk lebih tinggi dari pada kabel yang lurus maka proses pembakarannya juga berlangsung lebih cepat. Berikut ini adalah tabel waktu yang diperlukan kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan asap. Tabel 4.5 Waktu yang diperlukan kabel yang ditekuk untuk mengeluarkan asap

Arus 46 48 50 52 53 54

Waktu 1052 528 347 283 152 57

Jika dibandingkan dengan data tabel 4.2, maka pada nilai arus yang sama kabel yang ditekuk lebih cepat mengeluarkan asap. Sebagai contoh diambil nilai


46

arus 50 A. Pada nilai arus ini kabel yang ditekuk berasap pada waktu 347 detik (5.5 menit). Sedangkan untuk

nilai arus yang sama kabel yang lurus

mengeluarkan asap pada waktu 682 detik (10.5 menit).

4.2. Data Pengujian temperatur Kabel yang tidak Sesuai Standar Dari pengujian yang dilakukan, diperoleh data untuk kabel yang tidak sesuai standar seperti pada tabel 4.5. Tabel 4.6 Data pengujian kabel yang tidak memenuhi standar

Arus (A) 1 2 3 4 5 10 15 19 20 22 23 24 26 28 30 32

waktu (menit) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 15 15

Ts 28 28 28.5 29.3 30.0 37.4 52.0 51.9 70.4 78.1 82.3 86.5 98.6 105 122.5 156.7

Tl 28.2 28 28.7 29.8 31.2 39.7 59.0 71.0 78.0 91.3 101.3 112.4 130.6 141 152.5 163.8

Temperatur(oC) Ti1 Ti2 29.6 29.4 28.6 28.4 29.1 29.8 29.9 29.8 31.0 30.2 41.0 38.0 61.1 52.2 77.4 65.6 86.5 70.0 108.5 76.0 128 86.9 132.9 91.1 149.1 108.1 175.8 119 meleleh 141 meleleh 163

Tc1 28.7 29 29.4 30.4 32.1 43.9 65.3 88.3 96.6 118.4 135 143 164 202 240 276

Tc2 28.3 29 28.9 30.3 31.2 38.2 52.4 67 71.5 77.5 88.3 95.4 110.5 120.3 144.5 166

Dari data diatas dapat dibuat grafik seperti pada gambar 4.11. Untuk arus 1 hingga 5 ampere temperatur kabel relatif konstan. Pada kondisi ini, pengaruh temperatur luar masih lebih dominan. Kenaikan arus baru terjadi ketika nilai arus diatas 10 A. Sama seperti pengujian sebelumnya, konduktor pada kabel yang tidak sesuai standar merupakan sumber kalor akibat adanya rugi-rugi tembaga. Panas tersebut akan dialirkan ke bahan isolasi dan ke permukaan kabel kemudian dilepaskan ke lingkungan, sehingga timbul selisih temperatur dari konduktor ke permukaan kabel akibat adanya resistansi termal dimana resistansi termal paling tinggi dimiliki oleh konduktor yang dialiri arus sehingga kenaikan temperaturnya paling tinggi jika dibandingkan dengan bagian lainnya.


47

gambar 4.11 Grafik arus vs temperatur pada kabel yang tidak sesuai standar

Jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar, pada nilai arus yang sama, kabel yang tidak sesuai standar

memiliki nilai temperatur yang lebih

tinggi. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.12. Berdasarkan Persamaan 4.3, nilai resistansi dari konduktor berbanding terbalik dengan luas penampangnya. Semakin kecil luas penampang maka resistansi konduktor akan semakin besar. Penurunan luas penampang akan menaikkan hambatan dari konduktor yang selanjutnya akan ikut menaikkan temperatur. Pengukuran terhadap diameter konduktor menunjukkan bahwa konduktor kabel yang

yang sesuai standar memiliki diameter 1.38 mm

sedangkan kabel yang tidak sesuai standar memiliki diameter 0.8 mm. Karena diameter konduktor kabel yang tidak sesuai standar lebih kecil dari pada kabel yang sesuai standar, maka luas penampangnya menjadi lebih kecil, sehingga pada nilai arus yang sama temperatur yang dicapai juga lebih tinggi.

47



48

Meleleh 30 A

Meleleh 56 A

Gambar 4.12 Perbandingan temperatur konduktor kabel standar dengan kabel non standar

Pengujian yang dilakukan pada kabel yang tidak sesuai

standar

menunjukkan bahwa bahan isolasi mulai berasap pada arus 24 A dengan suhu konduktor 143

o

C serta meleleh pada arus 30 A dengan temperatur konduktor

276 oC. Sedangkan pada nilai arus 24 A hingga 30 A, kabel yang sesuai standar belum mengalami kerusakan. Hal ini dapat dilihat pada tabel 4.6 Tabel 4.7 Perbandingan kondisi kabel standar dengan kabel non standar.

Arus

Tc kabel non standar (oC)

24 143 26 164 28 202 30 240 32 276 √ = Berasap × = Meleleh

Kondisi kabel √ √ x x

Tc kabel standar (oC) 48,9 52,7 60,1 66,2 76,9

Kondisi kabel -

Dari pengujian diperoleh data, isolasi kabel mulai berasap arus sebesar 24 A dalam selang waktu yang 776 detik Hal ini sangat berbeda dengan kabel yang sesuai standar. Pada nilai arus 25 Ampere kabel yang sesuai standar belum mengeluarkan asap. Diatas 24 ampere, proses pembakaran berlangsung lebih cepat. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 4.7. Terlihat bahwa semakin tinggi arus yang diberikan, makin cepat isolasi kabel terbakar.


49

Tabel 4.8 Waktu yang diperlukan kabel non standar untuk mengeluarkan asap

Arus(A) 24 26 28 30 32

Waktu (detik) 776 343 122 117 95

Untuk pengujian selanjutnya, panjang kabel sengaja dijadikan setengah meter untuk melihat kondisi ketika isolasi dari kabel meleleh secara keseluruhan. Setelah dilakukan pengujian, isolasi kabel meleleh pada nilai arus 32 A dengan temperatur konduktor. Dari pengujian

terlihat bahwa intensitas asap yang

dikeluarkan oleh kabel yang tidak sesuai standar jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar. Disamping itu

air yang

dihasilkan dari proses pembakaran juga jauh lebih banyak. Perbandingan intensitas asap kabel standar

dengan kabel non

standar dapat dilihat pada

gambar 4.13. Bahan isolasi yang baik adalah bahan isolasi yang menggunakan bahan penstabil sehingga tahan terhadap temperatur tinggi. Tingginya intensitas air dan asap hasil pembakaran menunjukkan bahwa bahan isolasi dari kabel yang tidak sesuai standar merupakan bahan isolasi yang menggunakan bahan penstabil dalam jumlah yang sedikit sehingga lebih cepat mengalami pembakaran. Perlu diketahui, penambahan bahan penstabil akan membuat isolasi kabel lebih kaku. Hal inilah yang menyebabkan bahan isolasi sesuai standar lebih kaku jika dibandingkan dengan bahan isolasi kabel yang tidak sesuai standar.

a.kabel sesuai standar

b.kabel non standar

Gambar 4.13 Perbandingan kabel standar dengan kabel non standar


50

Dari gambar 4.14, terlihat bahwa lelehan dari kabel yang tidak sesuai standar menempel pada kertas dan juga tempat pengujian. Hal ini sangat berbeda dengan kabel yang sesuai standar, dimana isolasi yang meleleh pada akhirnya akan hangus namun tidak ada lelehan isolasi yang menempel pada tempat pengujian. Disinilah kelemahan dari kabel yang tidak sesuai standar. Ketika dialiri arus yang sangat tinggi, isolasi kabel akan meleleh. Lelehan dari isolasi kabel akan jatuh dan mengenai lingkungan sekitarnya. Hal ini tentunya berbahaya jika isolasi kabel

yang meleleh mengeluarkan api dan terjatuh pada bahan-bahan yang

mudah terbakar seperti kertas atau kain.

a.Pada kertas

b.pada tempat pengujian

Gambar 4.14 Pengaruh lelehan isolasi kabel terhadap lingkungan sekitar

Setelah 10 menit, current injector menunjukkan nilai arus sama dengan nol yang mengindikasikan konduktor dari kabel telah putus. Dalam.proses pengujian, kawat juga mengalami pemuaian dan penyusutan pada saat terjadi perubahan temperatur. Semakin besar suhu pada kawat maka akan semakin besar pemuaian yang terjadi. Pemuaian akan terus terjadi sampai pada kondisi dimana kawat tidak mungkin lagi untuk mengalami pemuaian. Sama halnya dengan penyusutan pada kawat. Pada saat itu kondisi kawat sudah tidak memungkinkan lagi untuk terjadi pemuaian, sehingga timbul tegangan akibat kompresi pada kawat, yang disebut tegangan termal. Tegangan ini dapat menjadi sangat besar sehinggga mampu menegangkan kawat melampaui batas elastiknya dan mencapai titik putusnya.


51

KESIMPULAN

1. Pada nilai arus yang sama, kabel yang ditekuk memiliki temperatur maksimum yang lebih tinggi dibandingkan dengan kabel yang lurus. Distribusi temperatur disepanjang kabel yang ditekuk tidaklah merata, dimana temperatur yang paling tinggi terukur pada bagian yang ditekuk. 2. Semakin tinggi arus yang diberikan, maka semakin cepat isolasi kabel mengalami kerusakan. Kondisi dimana isolasi kabel mulai meleleh berbeda-beda untuk tiap kabel. Untuk kabel yang lurus, isolasinya mulai meleleh pada arus 56 A. Pada kabel yang ditekuk, isolasinya mulai meleleh pada arus 54 A. Sedangkan untuk kabel yang tidak memenuhi standar, isolasinya mulai meleleh pada arus 30 A. 3. Kabel yang tidak sesuai standar memiliki ketahanan panas yang lebih rendah jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar. Pada nilai arus yang sama, temperatur yang dicapai oleh kabel non standar lebih tinggi jika dibandingkan dengan kabel yang sesuai standar sehingga isolasinya lebih mudah mengalami kerusakan. 4. Dalam suatu instalasi listrik, terdapat 4 bagian yang rawan terhadap kebakaran, yaitu bagian yang diikat, bagai kabel yang berhimpit, bagian yang.cacat.atau.terkelupas.serta.bagian.yang.ditekuk.

51



52

DAFTAR ACUAN

[1].Prof.Tata Surdia,Prof Shinroku Saito,Pengetahuan Bahan Teknik(Pradya Paramita, Cetakan kedua, 1992).

[2] Farizandi, Dananto,” Analisis Karakteristik Penghantar Kabel Fleksibel Dengan Penghantar Kabel Inti Tunggal NYM 2,5 mm2 Dan 4mm2” Skripsi, S1 Departemen Teknik Elektro FTUI, Depok, Juli 2004.

[3].Yafang Liu, Kazunari Morita, Toru Iwao, Masao Endo, and Tsuginori Inaba, The Temperature Characteristics and Current Conducting Ability of Horizontally Curved Conductors. IEEE transanction on power delivery,Vol. 17,no 4,Oktober 2002.

[4].Yafang Liu, Masao Endo, Tsuginori Inaba, The distributions of temperature an magnetic force on a curved conductor,” IEEE Power Eng. Rev., vol. 19, pp. 51 52, July 1999. [5].Bayliss, Colin, “Transmission and Distribution Electrical Engineering”, Oxford, Butherworth-Heinemann, 1996.

[6].Thue,.Williamm,.ElectricalvPowerccablebEngineering,.MarcelfDekkerb Inc, NewYork, 1999 .

[7].PLN, Kabel berisolasi Berselubung PVC tegangan pengenal 300/500V, dipublikasikan tahun 1992 .

[8] SVP Indutries, PVC and Fire, <www.svpindustries.com/docs/pvc-andfire.pdf>


53

LAMPIRAN

1.Data pengujian terhadap kabel yang lurus

(A) 0 1 2 3 4 5 10 15 19 20 25

30

35

40

45

46 47 48 50 52 54 55 56

Waktu Temperatur(oC) (menit) Ts Tl Ti1 5 28.3 28.2 27.9 5 28.2 28.2 27.6 5 28.4 28.3 28.9 5 28.3 28.2 28.2 5 28.1 28.0 28.2 5 31.5 29.8 29.5 5 30.2 31.4 31.1 5 32.8 33.8 33.8 5 35.6 37.9 39.0 5 37.5 40.8 42.0 0.2 32.2 33.1 35.7 0.5 35.9 44 40.6 5 43.6 48.2 49.7 0.2 33.2 35 38.7 0.5 40 44 48.4 5 51.5 50.8 60.4 0.2 35 36.1 39.4 0.5 43 47.9 57.3 5 58 65.7 73.2 0.2 35.9 40.4 45.1 0.5 52.2 55 64.6 5 70.8 83.9 95.5 0.2 37.8 48.3 52.2 0.5 55.6 63 77.7 5 84.4 97 116.2 15 90.6 100 120.6 15 96.4 110.1 136 15 102.6 126.4 152 15 109 136 167 15 129.1 144.4 184 15 140.8 159.5 199 15 157.2 165.6 meleleh 15 meleleh meleleh meleleh

Truang

= 27,5oC

Kelembaban

= 56 %

Ti2 27.8 27.7 28.9 28.1 28 29 31.2 33 36.5 38.6 29 32 48.1 31.1 36.3 51 31.6 39.9 60.2 33.2 44.5 73.5 33.1 45.1 78.5 92.2 95.0 99.7 113 117 122 128 134

Tc1 27.4 27.5 28.8 28.2 28.2 29.1 33.2 35.5 44.7 47 39.9 44.2 57.3 42.7 51.3 66.2 48.5 63.9 84 51.7 73.7 107 60 81.3 126 135 150.8 162 180 192 204 223 262

Tc2 27.4 27.3 28.6 28.2 28.2 29.2 30.7 34.4 37.3 39.1 31.4 36.8 44.1 32.1 40.2 52 32.8 43.4 68.9 32.7 47.8 76.8 35.1 54.4 87.5 96 101.1 107 114 122 133 136.2 150


54

2.Data pengujian terhadap kabel yang ditekuk Arus (A) 0 1 2 3 4 5 10 15 20 25

30

35

40

45

46 48 50 52 53 54

Waktu Temperatur(oC) (menit) Ts Tl Ti1 Ti2 5 29.1 28.5 28.7 29.1 5 28.3 28.5 29.1 28.5 5 28.4 28.5 28.9 28.7 5 29.9 28.9 30.5 29 5 29.1 29.9 29.5 29.5 5 29 29.2 29.6 28.8 5 30.4 32.1 31.9 31.9 5 34.4 35.9 35.4 32.7 5 38 42.2 42.2 34.9 0.2 31.9 35.3 38.1 31 0.5 38 44.2 46 38.5 5 41.1 49.4 56 42 0.2 33.5 58.1 41.2 32.4 0.5 42.5 46.4 52 41.7 5 56.1 62 63.5 50 0.2 35.1 42.6 45.5 35 0.5 46.4 52.2 60 49.5 5 62.1 75 81.4 54.2 0.2 36.3 43.8 49.6 36.6 0.5 54.1 61.9 71.2 55 5 80 97 102 79 0.2 40.2 47.3 52.6 40.2 0.5 62.4 70.6 83.1 63.9 5 94 111.5 122.3 93.4 15 101.3 122.8 133.6 100.3 15 110.6 139 170 106 15 131 154.6 195 122 15 140 161.1 211 129 15 162.2 168.3 meleleh 135 15 meleleh meleleh meleleh 167

Truang

= 27,5oC

Kelembaban

= 56 %

54

Tc1 28.7 28.4 28.8 29.3 28.8 29.6 32.7 37.7 45.6 40.5 47.2 60.9 43.9 55.2 73.9 49 65.5 90.5 59.2 83.8 114 58.7 91.7 148.4 156 186 212 135 260 295

Tc2 29 28.4 28.8 29.9 28.6 28.9 31.2 34 39.1 31.3 39.3 45 33.2 44 56 36.1 51 68 39.3 59.6 79 43.6 66.4 96.9 102.1 114 126 230 141 170



55

3.Data pengujian terhadap kabel yang tidak sesuai standar Arus (A) 0 1 2 3 4 5 10 15 19 20 22 23 24 26 28 30 32

waktu (menit) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 15

Ts 27.9 28 28 28.5 29.3 30 37.4 52 51.9 70.4 78.1 82.3 86.5 98.6 105 122.5 156.7

Tl 28.3 28.2 28 28.7 29.8 31.2 39.7 59 71 78 91.3 101.3 112.4 130.6 141 152.5 163.8

Truang

= 27,5oC

Kelembaban

= 56 %

Temperatur(oC) Ti1 Ti2 28.5 28 29.6 29.4 28.6 28.4 29.1 29.8 29.9 29.8 31 30.2 41 38 61.1 52.2 77.4 65.6 86.5 70 108.5 76 128 86.9 132.9 91.1 149.1 108.1 175.8 119 meleleh 141 meleleh 163

Tc1 28.3 28.7 29 29.4 30.4 32.1 43.9 65.3 88.3 96.6 118.4 135 143 164 202 240 276

Tc2 29 28.3 29 28.9 30.3 31.2 38.2 52.4 67 71.5 77.5 88.3 95.4 110.5 120.3 144.5 166

4.Pengaruh arus terhadap waktu yang dibutuhkan kabel mengeluarkan ...asap a.Kabel yang sesuai standar Kabel lurus Arus (A) 48 50 52 54 55 56

Waktu(detik) 1057 682 381 264 145 100

55



56

Kabel yang ditekuk Arus (A) 46 48 50 52 53 54

Waktu(detik) 1052 528 347 283 152 57

b.Kabel yang tidak sesuai standar Arus(A) 24 26 28 30 32

Waktu(detik) 776 343 122 117 95

56



500 VOLT

Recommend Documents