Kemampuan hantar arus: metode instalasi, faktor koreksi, dan tabel nasional

Di lantai produksi laundry komersial berkapasitas dua puluh mesin, dapat dijumpai kabel yang terasa hangat saat disentuh padahal tidak ada beban berat sesaat. Penyebabnya sering kali bukan bebannya, melainkan cara kabel itu dipilih: angka dari buku lama dipakai tanpa memperhitungkan cara pemasangan, suhu ruang, dan jumlah kabel yang berjalan sejalur. Uraian berikut menjelaskan mengapa angka kemampuan hantar arus (KHA) tidak tunggal, bagaimana membacanya dari PUIL 2020, dan bagaimana menerapkan faktor koreksi secara sistematis.

Bab ini hadir karena tabel "kabel 2,5 mm² = X A" yang beredar di buku-buku lama ditampilkan tanpa konteks metode instalasi, suhu ambien, maupun pengelompokan kabel. Bab konduktor dan kabel sudah memilih jenis kabel, dan susut tegangan dibahas pada babnya sendiri. Yang tersisa adalah menentukan luas penampang konduktor yang mampu mengalirkan arus secara termal aman pada kondisi pemasangan yang sebenarnya.

Batas pembahasan

Cakupannya kabel tegangan rendah 230/400 V, 50 Hz, untuk instalasi tetap di dalam bangunan, di rak kabel, dan di dalam tanah menurut PUIL 2020 Bagian 5-52; seri IEC 60287 hanya pengayaan (523.3). Koordinasi pengaman, ketahanan hubung pendek, pemasangan fisik, dan konduktor di dalam panel dirujuk ke babnya masing-masing, seperti tercantum pada bagian hubungan dengan bab lain. Kabel berisolasi kertas dan konduktor telanjang, yang tabelnya hanya ada di PUIL 2000 Tabel 7.3-21 dan seterusnya (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan), di luar cakupan.

Kedudukan norma

Bagian 5-52 PUIL 2020 adalah adopsi termodifikasi IEC 60364-5-52 Ed. 3.0 (2009); edisi IEC 2009+AMD1:2024 adalah pengayaan, dan tabel PUIL 2020 tetap yang dipakai, seperti dijelaskan pada bab membaca norma kelistrikan. Bagian 2, 2.2.2.2, meminta setiap konduktor mempunyai KHA menurut Bagian 5-52. Klausul 523 dan Lampiran A normatif, sedangkan Lampiran B (tabel KHA) informatif "sebagai panduan"; meski begitu, 523.2 menyatakan syarat suhu dianggap terpenuhi bila arus tidak melebihi nilai Lampiran B yang dipilih melalui Tabel A.52.3 dan dikenai faktor koreksinya. Lampiran K juga informatif, dan catatannya menyatakan bahwa bila terjadi pertentangan, yang berlaku adalah Bagian 5-52.

KHA sebagai keseimbangan panas

Kemampuan hantar arus adalah arus kontinu terbesar yang tidak membuat suhu konduktor melampaui batas termal isolasinya pada kondisi pemasangan tertentu. PUIL 2020 Tabel 52.1 menetapkan batas itu 70 °C pada konduktor untuk PVC dan 90 °C untuk XLPE atau karet EPR. Fisika dasarnya adalah keseimbangan panas: panas yang dibangkitkan oleh rugi resistif $P = I^2 R$ (Bab 1) harus sama dengan panas yang dapat dibuang ke lingkungan. Jika panas yang dibangkitkan melebihi kemampuan pembuangan, suhu konduktor naik sampai isolasi rusak permanen, bahkan menjadi sumber nyala.

Secara sederhana, untuk satu meter kabel pada keadaan tunak (steady state):

$$I^2 R' = \frac{\theta_\text{k} - \theta_\text{a}}{R'_\text{th}} \qquad\Longrightarrow\qquad I = \sqrt{\frac{\theta_\text{k} - \theta_\text{a}}{R'\,R'_\text{th}}}$$

dengan $I$ arus efektif (A), $R'$ resistansi konduktor per meter pada suhu $\theta_\text{k}$ (Ω/m), $\theta_\text{k}$ suhu konduktor maksimum (°C), $\theta_\text{a}$ suhu ambien (°C), dan $R'_\text{th}$ resistansi termal gabungan isolasi, selubung, dan media sekitar untuk satu meter kabel (K·m/W); kedua ruas bersatuan W/m. Anggapannya konduktor lurus, beban tetap, dan rugi dielektrik diabaikan, yang wajar untuk tegangan rendah. Seri IEC 60287 mengembangkan model ini untuk isolasi majemuk, selubung logam, dan tanah berlapis.

Rumus itu menjelaskan dua hal. Pertama, bila $R'$ dan $R'_\text{th}$ tetap, arus yang diizinkan sebanding dengan akar selisih suhu, dasar faktor koreksi suhu di bawah. Kedua, $R'_\text{th}$ bergantung pada media di sekitar kabel: kabel di udara bebas membuang panas melalui konveksi dan radiasi, sedangkan kabel dalam konduit di dinding berinsulasi termal hanya lewat satu permukaan dinding. Untuk kabel PVC multiinti 2,5 mm² tembaga dengan tiga konduktor berbeban, Tabel B.52.4 memberi 17,5 A untuk metode A2 dan Tabel B.52.10 memberi 25 A untuk metode E, sekitar 43 % lebih besar. Karena itu tabel KHA tanpa keterangan metode instalasi tidak dapat digunakan secara langsung.

Menentukan metode instalasi acuan dari kondisi lapangan

PUIL 2020 Tabel A.52.3 memuat contoh cara pemasangan bernomor 1 sampai 73, dan setiap contoh menunjuk salah satu metode acuan A1, A2, B1, B2, C, D1, D2, E, F, atau G. Metode acuan menentukan kolom tabel KHA yang boleh dibaca, sehingga kesalahan di tahap ini langsung menghasilkan penampang yang terlalu kecil atau terlalu besar. Dinding pada metode A adalah dinding berlapis insulasi panas dengan permukaan dalam dari kayu atau serupa (B.52.6.1 a); dinding bata atau beton biasa tidak termasuk, dan menurut B.52.6.1 b) dan c) pemasangan pada tembok dapat memberi KHA lebih tinggi dari nilai acuan.

Di lapangan, teknisi menjawab pertanyaan berurutan: (1) apakah kabel di dalam konduit, berumbung, atau terpasang langsung; (2) apakah konduit atau kabel tertanam, menempel di permukaan, atau di udara; (3) apakah kabel inti tunggal atau multiinti; (4) bila di rak, apakah raknya berlubang. Menurut B.52.6.2 b), rak dianggap berlubang bila luas lubangnya sekurang-kurangnya 30 % luas dasar; bila kurang, rak diperlakukan seperti metode C. Jadi jalur kabel ke mesin pengering pada rak berlubang yang digantung di bawah langit-langit ruang mesin masuk metode E, sedangkan pada rak pelat tanpa lubang masuk metode C. Bila kondisi berubah sepanjang rute, bagian terburuk yang menentukan (523.8).

Membaca tabel KHA PUIL 2020 dan tabel nasional Lampiran K

PUIL 2020 menyediakan dua kelompok tabel: tabel IEC di Lampiran B dan tabel nasional di Lampiran K. Lampiran B memuat Tabel B.52.2 (PVC, dua konduktor berbeban), B.52.3 (XLPE, dua), B.52.4 (PVC, tiga), dan B.52.5 (XLPE, tiga) untuk metode A1 sampai D2; Tabel B.52.6 sampai B.52.9 untuk kabel berinsulasi mineral; serta Tabel B.52.10 sampai B.52.13 untuk metode E, F, dan G. Kolom dipilih dari kode metode, baris dari luas penampang dalam mm². Nilai yang dibaca adalah KHA dasar pada suhu ambien acuan 30 °C untuk kabel di udara dan 20 °C untuk kabel di tanah, dengan resistivitas termal tanah 2,5 K·m/W dan kedalaman 0,7 m (B.52.2.1, B.52.3, B.52.6.1 d). Sirkit satu fasa memakai kolom dua konduktor berbeban, sirkit tiga fasa kolom tiga. Menurut 523.6.1, netral sirkit tiga fasa seimbang tidak dihitung, kecuali harmonik ketiga dan kelipatannya membuat THDi lebih dari 15 %; konduktor PE tidak pernah dihitung (523.6.4).

Lampiran K memuat tabel gaya PUIL lama: Tabel K.52.7 untuk kabel inti tunggal PVC seperti NYA (dalam konduit dan di udara, dengan kolom arus pengenal gawai proteksi), Tabel K.52.10 untuk kabel berselubung PVC seperti NYM dan kabel fleksibel PVC, dan Tabel K.52.11 untuk kabel tanah PVC seperti NYY, di tanah dan di udara. Dasarnya suhu konduktor 70 °C dan ambien 30 °C. Untuk kabel tanah, K.52.3.4.2 dan K.52.3.4.4 menambah syarat: kedalaman 70 cm, resistansi termal spesifik tanah 100 °C·cm/W (setara 1 K·m/W), beban penuh paling lama 10 jam sehari lalu paling tinggi 60 %, serta di udara jarak antarkabel sekurang-kurangnya dua kali diameter. Karena dasarnya berbeda, angkanya tidak selalu sama dengan Lampiran B.

Posisi rak ini: jalur utama adalah Tabel A.52.3, Lampiran B, dan faktor Tabel B.52.14 sampai B.52.21, yang dirujuk 523.2 dan 2.2.2.2. Lampiran K dipakai sebagai pembanding, untuk kolom gawai proteksinya, dan untuk kabel yang tidak dicakup Lampiran B, misalnya kabel berselubung karet: K.52.3.2.2 meminta nilai Tabel K.52.10 dikoreksi dengan kolom karet Tabel K.52.8, cara yang dibahas pada bab pemasangan lapangan mesin. Bila Lampiran K memberi angka lebih tinggi untuk keadaan yang sama, misalnya NYM sirkit tiga fasa dalam konduit pada dinding (26 A terhadap 20 A), dipakai nilai Lampiran B karena Bagian 5-52 berlaku bila keduanya bertentangan. Angka kabel tanah Lampiran K hanya berlaku bila tanahnya memang sekitar 1 K·m/W dan bebannya bersiklus seperti asumsinya. Faktor pengisian konduit Tabel K.52.1 (50 % untuk satu konduktor, 40 % untuk dua, 35 % untuk tiga atau lebih) dimaksudkan supaya kabel mudah ditarik (K.52.13.1.6 sampai K.52.13.1.8), bukan untuk menghitung panas. Efek termal beberapa sirkit dalam satu konduit dihitung dengan Tabel B.52.17 butir 1; pengisian konduit dibahas pada bab pemasangan sistem perkawatan.

Faktor koreksi suhu ambien dan suhu tanah

Suhu ambien menurut 523.4 adalah suhu media di sekitar kabel ketika kabel itu tidak berbeban. Bila berbeda dari suhu acuan, KHA dasar kabel di udara dikalikan faktor Tabel B.52.14, yang mengikuti hubungan akar selisih suhu di atas:

$$f_\text{T} = \sqrt{\frac{\theta_\text{k} - \theta_\text{a}}{\theta_\text{k} - \theta_\text{a,ref}}}$$

dengan $\theta_\text{k}$ suhu konduktor maksimum (70 °C untuk PVC, 90 °C untuk XLPE), $\theta_\text{a}$ suhu ambien di lokasi (°C), dan $\theta_\text{a,ref}$ suhu acuan tabel (30 °C untuk udara). Untuk PVC pada 40 °C, rumus ini memberi $\sqrt{30/40} = 0{,}866$, sama dengan 0,87 di Tabel B.52.14. Tabel itu memberi untuk PVC 0,94 pada 35 °C, 0,87 pada 40 °C, 0,79 pada 45 °C, dan 0,71 pada 50 °C; untuk XLPE 0,91 pada 40 °C dan 0,82 pada 50 °C. Rumus membantu saat suhu di antara baris tabel atau saat suhu konduktor kabelnya lain, seperti kabel karet 60 °C yang dibahas pada bab pemasangan lapangan mesin; kabel berinsulasi mineral memakai kolomnya sendiri.

Faktor Tabel B.52.14 tidak memperhitungkan radiasi matahari atau inframerah; kabel yang terkena radiasi dihitung dengan seri IEC 60287 (B.52.2.3). Catatan B.52.6.2 menyebut udara di kotak sambung plafon dekat luminer dapat mencapai 40–50 °C, jadi yang dipakai adalah suhu udara di posisi kabel. Di atas 55 °C, K.52.3.1.4 meminta kabel tahan panas khusus. Untuk kabel di tanah, suhu acuan Lampiran B 20 °C dan faktornya di Tabel B.52.15 (PVC 0,95 pada 25 °C, 0,89 pada 30 °C); resistivitas tanah selain 2,5 K·m/W dikoreksi dengan Tabel B.52.16, misalnya pada 1 K·m/W 1,18 untuk kabel dalam talang dan 1,5 untuk kabel tertanam langsung. Jalur Lampiran K memakai tabelnya sendiri: Tabel K.52.8 untuk kabel instalasi (PVC 87 % pada 35–40 °C, 80 % pada 40–45 °C), Tabel K.52.21 untuk kabel di tanah dengan acuan 30 °C, dan Tabel K.52.25 untuk kabel tanah di udara.

Faktor grup untuk kabel sejalur

Kabel yang berjalan sejalur dan berdekatan di rak, dalam konduit, atau di dinding saling menghambat pembuangan panas. PUIL 2020 Tabel B.52.17 menyediakan faktor grup $f_\text{g}$ yang bergantung pada jumlah sirkit atau kabel multiinti dan cara penataannya. Untuk metode E dan F, B.52.4.2 menunjuk juga Tabel B.52.20 dan B.52.21, yang membedakan jumlah rak dan susunan kabel. Nilai utama Tabel B.52.17:

Faktor ini berlaku untuk kelompok kabel seragam berbeban sama, dengan ketelitian sekitar ±5 % (catatan 1 dan 6); bila jarak horizontal antarkabel lebih dari dua kali diameternya, faktor grup tidak diperlukan (catatan 2). Kabel yang membawa tidak lebih dari 30 % KHA kelompoknya boleh diabaikan (523.5). Kelompok bersuhu konduktor maksimum berbeda dihitung pada suhu terendah, dan kelompok berukuran campuran dalam konduit dapat memakai faktor aman $F = 1/\sqrt{n}$ dengan $n$ jumlah kabel atau sirkit (B.52.5.1).

KHA terkoreksi akhir diperoleh dengan mengalikan KHA dasar dengan semua faktor yang berlaku:

$$I_\text{Z} = I_\text{tab} \cdot f_\text{T} \cdot f_\text{g} \cdot f_\rho$$

dengan $I_\text{Z}$ KHA terkoreksi (A), $I_\text{tab}$ KHA dasar dari tabel (A), $f_\text{T}$ faktor suhu, $f_\text{g}$ faktor grup, dan $f_\rho$ faktor resistivitas tanah (1 untuk kabel di udara). Hasilnya harus memenuhi PUIL 2020 433.1, yaitu $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$ dan $I_2 \le 1{,}45\,I_\text{Z}$, dengan $I_\text{B}$ arus desain dan $I_\text{n}$ arus pengenal gawai proteksi; penerapannya pada MCB dan sekering diuraikan pada bab proteksi arus lebih.

Netral berbeban harmonisa

Pada beban linear tiga fasa seimbang, arus fundamental ketiga fasa saling meniadakan di netral. Beban nonlinear satu fasa, seperti catu daya elektronik, lampu LED, dan VFD bermasukan satu fasa, menghasilkan harmonik kelipatan tiga yang menjumlah di netral; VFD tiga fasa enam pulsa tidak tersambung ke netral, dan harmonik orde 5 dan 7-nya tidak mengalir di sana. Ketentuan 523.6.3, 524.2, dan 431.2.3 sudah diuraikan pada bab beban tak seimbang dan bab harmonisa: di atas 15 % netral tidak lebih kecil dari lin, pada 15–33 % netral sama dengan lin, di atas 33 % netral kabel multiinti dipilih untuk 1,45 kali arus desain lin (524.2.2), dan netral yang arusnya dapat melebihi KHA-nya diberi deteksi beban lebih.

Yang dibahas di sini adalah penerapan Lampiran E (informatif) pada kabel empat dan lima inti yang netralnya sama dengan lin. Tabel E.52.1 memberi faktor reduksi terhadap tabel tiga konduktor berbeban menurut kandungan harmonik ketiga $h_3$ (rasio harmonik ketiga terhadap fundamental arus lin): 0–15 % faktor 1,0 berdasarkan arus lin; 15–33 % faktor 0,86 berdasarkan arus lin; 33–45 % faktor 0,86 berdasarkan arus netral; di atas 45 % faktor 1,0 berdasarkan arus netral. Arus netral akibat harmonik ketiga pada sirkit seimbang dan arus rencana untuk membaca tabel adalah:

$$I_\text{N} \approx 3\,h_3\,I_\text{B}, \qquad I' = \frac{I_\text{dasar}}{k_\text{h}}$$

dengan $I_\text{dasar}$ sama dengan $I_\text{B}$ atau $I_\text{N}$ menurut baris Tabel E.52.1 dan $k_\text{h}$ faktor reduksinya. Contoh Lampiran E sendiri: 39 A dengan $h_3 = 40$ % memberi $I_\text{N} = 46{,}8$ A dan $I' = 54{,}4$ A, sehingga kabel PVC metode C naik ke 10 mm². Faktor ini hanya untuk sirkit seimbang; ketidakseimbangan lebih dari 50 % atau harmonik orde 9 dan seterusnya di atas 15 % membuat faktor yang lebih rendah perlu dipertimbangkan. Latihan 5 membandingkannya dengan aturan 1,45 kali.

Kesalahan tabel yang diketahui dan cara mengeceknya

Tabel PUIL 2020 sendiri memuat kesalahan cetak yang tidak boleh terbawa ke perhitungan. Yang paling serius adalah Tabel B.52.3 (XLPE, dua konduktor berbeban): nilai tembaga 10–95 mm² teracak di dokumen sumber. Kejanggalannya terlihat tanpa pembanding luar: untuk 35 mm² kolom A2 (145 A) melebihi A1 (131 A) dan B1 hanya 64 A, sedangkan sel D1 95 mm² tercetak "204239". Nilai baris itu diambil dari IEC 60364-5-52:2009 (Ed. 3.0), edisi yang diadopsi PUIL 2020, bukan dari versi konsolidasi 2024, atau untuk sirkit tiga fasa dari Tabel B.52.5 yang datanya utuh.

Kesalahan lain yang dicatat editor:

1. Judul Tabel B.52.5 menyebut suhu konduktor 70 °C untuk XLPE; seharusnya 90 °C (Tabel 52.1).
2. Tabel B.52.2 aluminium 300 mm² metode A1 tercetak 189 A, lebih kecil dari 240 mm² (252 A).
3. Tabel K.52.7 NYA 240 mm² di udara tercetak "5285" (seharusnya sekitar 528 A), dan gawai proteksi 120 mm² dalam konduit 250 A melebihi KHA 235 A, bertentangan dengan K.52.5.1.1.
4. Tabel K.52.11 kabel dua inti 300 mm² dan 400 mm² memberi KHA di tanah lebih kecil dari di udara, dan judul Tabel K.52.7 sampai K.52.9 masih merujuk nomor tabel PUIL lama.

Tabel apa pun, termasuk brosur, dicek dalam empat langkah. Pertama, tabel harus menyebut metode pemasangan, jumlah konduktor berbeban, suhu konduktor maksimum, dan suhu acuan. Kedua, nilai harus naik terhadap penampang. Ketiga, urutan antarmetode harus wajar untuk kabel yang sama (A lebih kecil dari B, B dari C, C dari E) dan XLPE lebih besar dari PVC. Keempat, bandingkan dengan kolom yang sepadan di Tabel B.52.2, B.52.4, atau B.52.10; bila angka tabel itu lebih tinggi dan dasar perbedaannya tidak tercantum, pakai nilai PUIL 2020.

Contoh kerja: kabel pengering 9 kW di rak kabel bersama empat sirkit lain

Data (ilustrasi). Mesin pengering tiga fasa berpemanas listrik, 9 kW, 400 V; bebannya pemanas resistif dengan $\cos\varphi = 1$, sedangkan motor drum dan kipas disuplai sirkit lain, sama dengan data pada bab proteksi arus lebih. Bila pelat nama mencantumkan arus, arus itulah yang dipakai. Kabel NYY lima inti tembaga berisolasi PVC (tiga fasa, netral untuk sirkit kendali 230 V, dan PE) dipasang dari PHB di rak kabel berlubang yang digantung di bawah langit-langit ruang mesin, satu lapisan bersentuhan dengan empat kabel multiinti lain yang berukuran serupa dan berbeban sama. Suhu udara terukur di jalur kabel pada jam terpanas 40 °C.

Langkah 1: arus desain. Alasan: $I_\text{B}$ adalah batas bawah KHA terkoreksi dan batas bawah arus pengenal pengaman (433.1).

$$I_\text{B} = \frac{P}{\sqrt{3}\,U\cos\varphi} = \frac{9\,000}{\sqrt{3} \times 400 \times 1} = 13{,}0\ \text{A}$$

Langkah 2: metode instalasi acuan. Alasan: kabel multiinti di rak berlubang adalah Tabel A.52.3 nomor 31, metode E. Netral hanya membawa arus kendali yang kecil dan beban seimbang, sehingga dipakai kolom tiga konduktor berbeban (523.6.1).

Langkah 3: KHA dasar. Alasan: metode E untuk PVC tembaga ada di Tabel B.52.10 kolom 3. Untuk 2,5 mm² nilainya 25 A dan untuk 4 mm² 34 A pada 30 °C. Tabel K.52.11 di udara memberi angka sama, tetapi mengandaikan kabel berjarak dua diameter, jadi faktor grup diambil dari Lampiran B.

Langkah 4: faktor suhu. Alasan: PVC pada 40 °C, Tabel B.52.14 memberi $f_\text{T} = 0{,}87$.

Langkah 5: faktor grup. Alasan: lima kabel multiinti satu lapisan di rak berlubang adalah Tabel B.52.17 butir 4, $f_\text{g} = 0{,}75$. Tabel B.52.20 (satu rak, bersentuhan) memberi 0,79 untuk empat kabel dan 0,76 untuk enam, jadi 0,75 berada di sisi aman.

Langkah 6: KHA terkoreksi dan pengaman. Alasan: $I_\text{Z}$ dibandingkan dengan $I_\text{B}$ dan dengan arus pengenal MCB standar.

$$2{,}5\ \text{mm}^2:\ I_\text{Z} = 25 \times 0{,}87 \times 0{,}75 = 16{,}3\ \text{A}; \qquad 4\ \text{mm}^2:\ I_\text{Z} = 34 \times 0{,}87 \times 0{,}75 = 22{,}2\ \text{A}$$

Kabel 2,5 mm² memenuhi 433.1 dengan MCB 16 A ($13{,}0 \le 16 \le 16{,}3$ A) dan luas minimum sirkit daya Tabel 52.2, tetapi cadangan $I_\text{Z}$ terhadap $I_\text{n}$ hanya 0,3 A (2 %), di bawah ketelitian ±5 % faktor grup.

Langkah 7: varian rak tak berlubang. Alasan: rak dengan lubang kurang dari 30 % adalah metode C dengan Tabel B.52.17 butir 2 (nomor 30). Tabel B.52.4 kolom C memberi 24 A untuk 2,5 mm² dan 32 A untuk 4 mm², dengan $f_\text{g} = 0{,}73$ untuk lima kabel.

$$2{,}5\ \text{mm}^2:\ 24 \times 0{,}87 \times 0{,}73 = 15{,}2\ \text{A} < I_\text{n} = 16\ \text{A}; \qquad 4\ \text{mm}^2:\ 32 \times 0{,}87 \times 0{,}73 = 20{,}3\ \text{A}$$

Kabel 2,5 mm² masih di atas $I_\text{B}$, tetapi gagal $I_\text{n} \le I_\text{Z}$ dengan MCB 16 A; MCB 13 A tidak memberi cadangan terhadap 13,0 A.

Keputusan. Penampang 2,5 mm² lolos hanya pada rak yang terbukti berlubang dan isi rak yang tidak bertambah. Editor memilih NYY 5 × 4 mm² dengan MCB 16 A, karena cadangan 2,5 mm² di bawah ketelitian tabel, isi rak biasanya bertambah selama umur instalasi, dan 4 mm² tetap lolos pada rak tak berlubang (20,3 A). Pilihan ini masih diperiksa terhadap susut tegangan (dibahas pada bab susut tegangan), pemutusan otomatis, dan ketahanan hubung pendek; bila salah satunya lebih ketat, penampang dinaikkan sampai semua syarat terpenuhi.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan nilai tabel yang dikutip bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Suhu dan arus pada sirkit yang bekerja diukur personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, seperti pada kondisi berhenti di bawah.

Contoh 1: suhu di antara baris tabel di ruang setrika hotel. Kabel NYY tiga fasa 6 mm² ke setrika gulung di laundry sebuah hotel dipasang sendirian di rak berlubang (metode E, Tabel B.52.10: 43 A). Udara di jalur kabel pada jam terpanas 37 °C, arus desain 36 A, dan MCB 40 A (angka latihan).

$$f_\text{T} = \sqrt{\frac{70 - 37}{70 - 30}} = 0{,}908, \qquad I_\text{Z} = 43 \times 0{,}908 = 39{,}1\ \text{A} < 40\ \text{A}$$

Membulatkan suhu ke baris 35 °C (0,94) memberi 40,4 A dan kabel tampak lolos; pembulatan itu ke arah yang tidak aman. Baris 40 °C (0,87) memberi 37,4 A dan juga gagal. Penampang dinaikkan, dan KHA ukuran berikutnya dibaca dari Tabel B.52.10.

Contoh 2: kabel tanah ke pos jaga dan lampu taman hotel. Sub-PHB pos jaga dan lampu taman sebuah hotel berarus desain 22 A dengan MCB 25 A, dan lampunya menyala penuh 12 jam semalam; kabelnya NYY empat inti 4 mm² yang ditanam langsung di tanah bersuhu 30 °C (angka latihan). Tabel K.52.11 memberi 44 A, tetapi mengandaikan tanah 1 K·m/W dan beban penuh paling lama 10 jam sehari, sehingga dipakai jalur Lampiran B (metode D2, beban kontinu):

$$I_\text{Z} = I_\text{tab} \cdot f_\text{T} \cdot f_\rho = 33 \times 0{,}89 \times 1 = 29{,}4\ \text{A}$$

Syarat $22 \le 25 \le 29{,}4$ A terpenuhi. Bila resistivitas tanah terukur 1 K·m/W, faktor 1,5 menaikkannya ke sekitar 44 A, tetapi angka itu baru boleh dipakai setelah pengukuran.

Contoh 3: konduit berisi sirkit campuran di koridor rumah sakit. Konduit pada dinding tembok koridor sebuah rumah sakit berisi tiga sirkit satu fasa NYA, dua berpenampang 2,5 mm² dan satu 4 mm² (angka latihan). Untuk kelompok berukuran campuran dipakai faktor aman B.52.5.1, dan KHA dasar NYA 2,5 mm² metode B1 dengan dua konduktor berbeban adalah 24 A:

$$F = \frac{1}{\sqrt{3}} = 0{,}577, \qquad I_\text{Z} = 24 \times 0{,}577 = 13{,}9\ \text{A}$$

Sirkit 2,5 mm² boleh memakai MCB 10 A, tetapi tidak 16 A. Faktor Tabel B.52.17 butir 1 untuk tiga sirkit, 0,70, akan memberi 16,8 A, padahal faktor itu untuk kelompok seragam berbeban sama.

Contoh 4: netral sirkit lampu LED hotel. Sirkit tiga fasa lampu LED koridor sebuah hotel berarus desain 20 A per fasa dengan kandungan harmonik ketiga terukur 25 %, memakai kabel PVC lima inti metode C dan MCB 20 A (angka latihan). Baris 15 sampai 33 % Tabel E.52.1 memberi faktor 0,86 berdasarkan arus lin:

$$I_\text{N} \approx 3 \times 0{,}25 \times 20 = 15\ \text{A}, \qquad I' = \frac{20}{0{,}86} = 23{,}3\ \text{A} \le 24\ \text{A}\ (2{,}5\ \text{mm}^2)$$

Pada 30 °C, kabel 2,5 mm² lolos tipis ($24 \times 0{,}86 = 20{,}6$ A ≥ 20 A). Kabel itu berjalan di atas plafon dekat luminer, dan udara di posisinya terukur 40 °C (angka latihan); nilainya menjadi $24 \times 0{,}87 \times 0{,}86 = 18{,}0$ A dan gagal, sedangkan 4 mm² memberi 23,9 A. Dipilih 4 mm² dengan netral sama dengan lin.

Kondisi berhenti

Pengukuran arus pada sirkit bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan tang ampere true RMS berkategori ukur sesuai dan APD (bab tang ampere); pekerjaan pada kabel dilakukan setelah sirkit diisolasi dan diverifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan. Hentikan pemakaian sirkit, jangan menambah beban, dan laporkan untuk dievaluasi jika:

1. Isolasi atau selubung kabel melunak, berubah warna, retak, berbau hangus, atau terminalnya berbekas panas. Sirkit tidak dibebani lagi sampai kabel dan terminal diganti dan penyebabnya dipastikan.
2. Arus pengenal gawai proteksi lebih besar dari $I_\text{Z}$ terkoreksi pada kondisi nyata, misalnya MCB dinaikkan setelah sering trip. Trip berulang bukan alasan menaikkan rating pengaman; kabel diganti atau beban dikurangi dulu.
3. Arus netral terukur melebihi arus fasa terbesar (dasar tiga konduktor berbeban gugur) atau mendekati KHA terkoreksi netral, sedangkan netral tidak mempunyai deteksi beban lebih (431.2.3).
4. Pemasangan menyimpang dari dasar desain: kabel tertutup insulasi termal, ditumpuk atau ditambah sirkit di rak, dilewatkan dekat pipa uap atau saluran buang pengering, atau udara di jalur kabel PVC melampaui 55 °C (K.52.3.1.4). Beban tidak ditambah sampai KHA dihitung ulang.

Salah tafsir yang sering terjadi

"KHA di tabel sudah cukup, tidak perlu faktor koreksi." Keliru. KHA di tabel adalah nilai dasar pada kondisi acuan; suhu lebih tinggi atau kabel berkelompok diperhitungkan dengan faktor koreksi.

"Tabel nasional Lampiran K wajib didahulukan karena lebih sesuai dengan kabel buatan dalam negeri." Keliru. Lampiran K informatif, dan catatannya menyatakan Bagian 5-52 yang berlaku bila terjadi pertentangan. Tabel K.52.10 tidak menyebut metode pemasangan, dan untuk NYM sirkit tiga fasa dalam konduit angkanya 30 % di atas Tabel B.52.4.

"Sebagian besar rute kabel di udara, jadi KHA udara yang dipakai." Keliru. 523.8 meminta KHA ditentukan dari bagian rute terburuk, misalnya dua meter di dalam dinding berinsulasi termal atau di atas pengering; hanya penembusan dinding kurang dari 0,35 m yang boleh diabaikan.

"Netral tidak perlu dihitung karena beban tiga fasa seimbang." Keliru bila ada beban nonlinear satu fasa: harmonik kelipatan tiganya menjumlah di netral walaupun arus fasa seimbang.

"Suhu ambien di Indonesia 30 °C, jadi faktor suhu tidak diperlukan." Keliru. Yang dipakai adalah suhu udara di jalur kabel pada jam terpanas, dan di dekat pengering atau setrika suhunya dapat jauh di atas 30 °C.

Hubungan dengan bab lain

Rugi $I^2R$ berasal dari Bab 1, jenis kabel dari bab konduktor dan kabel, dan aturan netral dari bab harmonisa dan bab beban tak seimbang. Koordinasi dengan MCB dan sekering diuraikan pada bab proteksi arus lebih, dan ketahanan hubung pendek pada bab arus hubung pendek. Setelah penampang ditentukan, susut tegangan diperiksa pada babnya sendiri, yang pada sirkit panjang sering menjadi penentu. Penampang konduktor proteksi tidak diturunkan dari KHA beban dan dibahas pada bab pembumian dan ikatan ekuipotensial. Pemasangan konduit, rak, dan kabel tanah dibahas pada bab pemasangan sistem perkawatan, kabel karet ke mesin pada bab pemasangan lapangan mesin, kabel motor pada bab proteksi motor, dan konduktor di dalam panel pada bab desain panel.

Latihan dan pembahasan

1. [Hitung dan tafsir] Motor tiga fasa 5,5 kW, 400 V, faktor daya 0,80, arus pelat nama 11,2 A (ilustrasi). (a) Hitung arus dari $P/(\sqrt{3}\,U\cos\varphi)$ dan jelaskan mengapa hasilnya berbeda dari pelat nama. (b) Berapa KHA minimum kabel sirkit akhirnya?
2. [Tafsir dan hitung] Kabel NYM 3 × 2,5 mm² untuk sirkit satu fasa (L, N, PE) dimasukkan ke dalam konduit PVC yang dipasang pada permukaan dinding bata (tidak tertanam). Metode instalasi acuan mana yang berlaku menurut Tabel A.52.3 PUIL 2020, dan berapa KHA dasarnya? Bagaimana bila konduit itu berada di dinding berinsulasi termal?
3. [Hitung] Kabel NYY berisolasi PVC 4 mm² diklip pada dinding (metode C, sirkit tiga fasa) di ruang mesin bersuhu 45 °C, melayani beban 24 A dengan MCB 25 A. Apakah kabel ini memenuhi 433.1?
4. [Hitung dan tafsir] Tiga kabel NYY tiga inti 6 mm², masing-masing satu sirkit tiga fasa, dipasang satu lapisan bersentuhan di rak kabel pelat tanpa lubang pada 30 °C. (a) Berapa KHA efektif tiap kabel? (b) Berapa bila raknya diganti rak berlubang?
5. [Hitung dan tafsir] Sirkit tiga fasa seimbang dengan arus desain 30 A memasok catu daya elektronik, memakai kabel PVC lima inti metode C. Kandungan harmonik ketiga terukur 38 %. Tentukan penampang menurut Tabel E.52.1, lalu bandingkan dengan aturan 524.2.2 a).
6. [Tafsir] Seorang teknisi menemukan tabel KHA dalam brosur kabel yang tidak mencantumkan metode instalasi acuan dan suhu acuan. Jelaskan mengapa tabel ini tidak dapat digunakan langsung, dan sebutkan dua langkah untuk memverifikasi atau menggantikannya.

Kunci jawaban beralasan

1. (a) $I = 5\,500/(\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}80) = 9{,}9$ A. Daya pelat nama motor adalah daya keluaran poros, sehingga arus masukan juga menutup rugi motor; efisiensi tersiratnya $9{,}9/11{,}2 = 0{,}89$. Arus pelat nama yang dipakai. (b) PUIL 2020 5100.5.3.1 meminta KHA kabel sirkit akhir motor tunggal sekurang-kurangnya 125 % arus pengenal motor: $1{,}25 \times 11{,}2 = 14{,}0$ A setelah faktor koreksi; penerapannya pada starter dibahas pada bab proteksi motor.
2. Kabel multiinti dalam konduit pada dinding tembok adalah Tabel A.52.3 nomor 5, metode B2; B1 hanya untuk konduktor berinsulasi atau kabel inti tunggal. Sirkit satu fasa mempunyai dua konduktor berbeban (PE tidak dihitung), sehingga Tabel B.52.2 kolom B2 memberi 23 A. Pada dinding berinsulasi termal, konduit berisi kabel multiinti menjadi nomor 2, metode A2, dan KHA-nya turun menjadi 18,5 A. Tabel K.52.10 memberi 26 A tanpa menyebut metode; yang dipakai nilai Lampiran B.
3. KHA dasar Tabel B.52.4 kolom C untuk 4 mm² tiga berbeban adalah 32 A, dan faktor PVC pada 45 °C dari Tabel B.52.14 adalah 0,79. $I_\text{Z} = 32 \times 0{,}79 = 25{,}3$ A. Karena $24 \le 25 \le 25{,}3$ A, syarat $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$ terpenuhi dengan cadangan kecil.
4. (a) Rak pelat tanpa lubang adalah metode C dengan Tabel B.52.17 butir 2; untuk tiga kabel $f_\text{g} = 0{,}79$. KHA dasar 6 mm² Tabel B.52.4 kolom C 41 A, jadi $41 \times 0{,}79 = 32{,}4$ A. (b) Rak berlubang adalah metode E: Tabel B.52.10 memberi 43 A, dan butir 4 untuk tiga kabel memberi 0,82, sehingga $43 \times 0{,}82 = 35{,}3$ A.
5. Jalur Tabel E.52.1: 38 % berada di rentang 33–45 %, jadi ukuran didasarkan pada arus netral dengan faktor 0,86. $I_\text{N} = 3 \times 0{,}38 \times 30 = 34{,}2$ A, $I' = 34{,}2/0{,}86 = 39{,}8$ A; Tabel B.52.4 kolom C memberi 6 mm² = 41 A, cukup. Tanpa harmonisa, 30 A cukup dengan 4 mm² (32 A). Aturan 524.2.2 a) meminta netral kabel multiinti mampu $1{,}45 \times 30 = 43{,}5$ A, sehingga diperlukan 10 mm² (57 A). Aturan 524.2 berlaku "bila tidak ada informasi yang lebih akurat", sehingga hasil ukur membuka jalur Lampiran E. Namun 6 mm² hanya bertahan sampai $h_3 = 41 \times 0{,}86/(3 \times 30) = 39{,}2$ %, dan satu kali pengukuran pada beban yang berubah bukan batas atas desain. Jawaban: 10 mm²; 6 mm² hanya bila 38 % adalah batas atas terdokumentasi, misalnya data pabrikan pada beban penuh.
6. KHA bergantung pada metode pemasangan, jumlah konduktor berbeban, dan suhu acuan. Untuk 2,5 mm² PVC saja, PUIL 2020 memberi 17,5 A (metode A2, tiga berbeban) sampai 30 A (metode E, dua berbeban), perbedaan sekitar 1,7 kali. Langkah pertama: minta lembar data resmi pabrikan yang menyebut metode, jumlah konduktor berbeban, suhu konduktor, dan suhu acuan. Langkah kedua: tentukan metode dari Tabel A.52.3 dan pakai tabel Lampiran B dengan faktor koreksinya; bila angka brosur lebih tinggi tanpa dasar tercantum, pakai nilai PUIL 2020.

Referensi