Ukuran Kabel Tegangan Menengah: Ampacity, Penurunan Tegangan, dan Pemeriksaan Hubungan Pendek

Misalkan Anda memiliki pengumpan trafo 13,8 kV dengan arus primer terhitung 84 A. Tabel ampacity cepat mungkin menyarankan konduktor tembaga #3 AWG. Namun instalasi tipikal di lapangan seringkali berakhir dengan kabel 2/0 AWG. Pasalnya, ukuran kabel tegangan menengah tidak bisa berhenti pada ampacity.

Ukuran yang benar juga harus melewati batas penurunan tegangan, bertahan terhadap arus hubung singkat yang tersedia, menghormati ukuran konduktor minimum praktis, dan memperhitungkan kondisi pemasangan nyata seperti suhu tanah, tepian saluran, dan rangkaian paralel. Perlakukan ini sebagai putaran verifikasi, bukan satu langkah pencarian.

Apa Arti "Ukuran" untuk Kabel MV

Kabel tegangan menengah umumnya berarti kabel dengan tegangan di atas 1 kV dan sampai dengan 35 kV. Kelas tegangan umum meliputi 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV, dan 18/30 kV. Mengukur kabel MV berarti memilih penampang konduktor, tingkat insulasi, dan konstruksi layar yang memungkinkan kabel beroperasi dengan aman selama masa pakai penuh baik dalam kondisi beban tetap maupun gangguan.

Pemeriksaan utama dilakukan secara berdekatan: kapasitas hantar arus kontinu, penurunan tegangan, ketahanan termal hubung singkat, dan penurunan daya berdasarkan kondisi pemasangan. Dalam banyak proyek industri, ukuran akhir ditentukan oleh pemeriksaan hubung singkat atau penurunan tegangan, bukan oleh pemeriksaan ampacity, khususnya ketika feeder panjang atau tingkat gangguan tinggi.

Langkah 1 – Tentukan Input Sistem dan Kabel

Sebelum memulai penghitungan apa pun, kumpulkan data sistem. Anda memerlukan tegangan nominal fase-ke-fase, arus beban kontinu maksimum, arus hubung singkat maksimum di lokasi kabel, dan waktu pembersihan proteksi. Detail pemasangan juga penting: panjang rute, suhu lingkungan, resistivitas termal tanah, kedalaman penguburan, dan apakah kabel dipasang di saluran, baki kabel, atau penguburan langsung.

Kesalahan input kecil menyebabkan kesalahan ukuran besar. Jika Anda mengasumsikan suhu tanah 20°C tetapi lokasi sebenarnya beroperasi pada suhu 30°C, kabel marginal akan beroperasi di atas suhu desainnya. Jika Anda lupa menyertakan pemanas pengumpan paralel, kabel yang sama akan mengalami penurunan daya pada pemasangan sebenarnya. Waktu ekstra yang dihabiskan untuk memverifikasi data masukan selalu bermanfaat.

Untuk sebagian besar aplikasi distribusi, kabel berinsulasi XLPE dengan konduktor tembaga adalah pilihan default. Isolasi memberikan kekuatan listrik yang tinggi, kerugian dielektrik yang rendah, dan kinerja termal yang baik. Referensi praktis untuk distribusi tegangan menengah adalah Seri kabel daya berinsulasi XLPE dengan nilai mulai dari 3,6/6 kV hingga 26/35 kV .

Kabel Daya Berinsulasi XLPE Untuk Tegangan Terukur 3,6/6kV -26/35kV Pemasok, Perusahaan Dongfeng Cina grosir Kabel Daya XLPEInsulated Untuk Tegangan Terukur 3,6/6kV -26/35kV pemasok dan Kabel Daya XLPEInsulated Untuk Nilai V... Lihat Produk →

Langkah 2 – Hitung Ampacity dengan Kondisi Nyata

Ampacity adalah arus kontinyu maksimum yang dapat disalurkan kabel tanpa melebihi nilai suhu insulasinya. Untuk insulasi XLPE, suhu konduktor kontinyu maksimum biasanya 90°C, sedangkan suhu darurat hubung singkat bisa mencapai 250°C untuk konduktor tembaga. Penampang kabel harus memungkinkan panas yang dihasilkan secara internal berpindah ke luar tanpa membuat insulasi menjadi terlalu panas.

Mulailah dari tabel ampasitas dasar, lalu kalikan dengan faktor koreksi suhu lingkungan, resistivitas termal tanah, kedalaman, jarak kabel, dan pengelompokan. Ukuran konduktor yang berfungsi dalam perhitungan desktop dapat menjadi panas bila dipasang paralel dengan kabel lain yang dibebani. Tabel di bawah ini memberikan faktor penurunan rating yang mewakili instalasi MV umum:

Setelah menerapkan semua faktor koreksi, bandingkan ampasitas yang dikoreksi dengan arus beban penuh. Jika nilainya berada di antara dua ukuran konduktor standar, pilih ukuran berikutnya yang lebih besar kecuali pemeriksaan selanjutnya memaksa konduktor yang lebih besar lagi.

Langkah 3 – Periksa Penurunan Tegangan pada Pengumpan Panjang

Penurunan tegangan menjadi kriteria yang mengatur ketika pengumpan MV memiliki panjang beberapa kilometer atau ketika beban relatif tinggi terhadap impedansi kabel. Penurunan tegangan tiga fasa dapat diperkirakan sebagai Vdrop = kuadrat(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, dengan R dan X adalah resistansi dan reaktansi AC efektif per satuan panjang, dan L adalah panjang rute.

Untuk rangkaian tegangan menengah, penurunan tegangan total umumnya harus berada di bawah 5% dari sumber ke beban. Banyak fasilitas menerapkan batas yang lebih ketat sebesar 3% untuk pengumpan saja untuk memberikan margin bagi transformator dan konduktor sekunder. Untuk penyulang 33 kV, 10 km yang membawa daya 250 A, kabel tembaga berukuran 95 mm² mungkin mengalami penurunan tegangan mendekati 3,5%, sedangkan kabel 120 mm² menghasilkan penurunan tegangan di bawah 3%. Dalam kasus seperti ini, kabel yang lebih besar dipilih bukan berdasarkan ampacity namun berdasarkan batas jatuh tegangan.

Pada penyulang 33 kV, induktansi sering kali mendominasi resistansi, sehingga penambahan penampang konduktor hanya memberikan peningkatan terbatas. Dalam hal ini, level tegangan yang lebih tinggi atau rute kabel yang berbeda mungkin lebih efektif.

Langkah 4 – Konfirmasikan Ketahanan Hubungan Pendek

Kabel dalam sistem tegangan menengah harus bertahan dalam arus hubung singkat terburuk cukup lama agar perangkat pelindung dapat mengatasi gangguan. Selama gangguan, suhu konduktor meningkat tajam karena panas tidak dapat keluar dengan cepat. Untuk kabel berinsulasi XLPE, suhu konduktor hubung singkat yang diizinkan seringkali adalah 250°C untuk tembaga dan 200°C untuk aluminium, namun nilai dari data pengujian pabrikan harus digunakan.

Penampang konduktor minimum untuk ketahanan termal dapat diperkirakan sebagai s = I * sqrt(t) / k, dimana I adalah arus gangguan rms, t adalah waktu pembersihan dalam hitungan detik, dan k adalah konstanta yang bergantung pada bahan konduktor dan asumsi suhu awal dan akhir. Sistem 13,8 kV dengan gangguan 20 kA yang diselesaikan dalam 0,2 detik dapat dengan mudah memerlukan konduktor yang lebih besar daripada pemeriksaan ampacity. Inilah sebabnya mengapa pemeriksaan hubung singkat tidak bersifat opsional.

Koordinasi relai hulu juga harus diverifikasi. Jika waktu pengosongan relai lebih lama dari batas termal kabel, maka kabel akan rusak sebelum pemutusnya terbuka.

Langkah 5 – Hormati Persyaratan Penurunan dan Ukuran Minimum

Selain perhitungan teknis, kode dan persyaratan mekanis sering kali memaksakan ukuran konduktor minimum. Banyak pengumpan tegangan menengah menggunakan konduktor tembaga #2 AWG sebagai minimum praktis, bahkan ketika perhitungan ampacity memungkinkan ukuran yang lebih kecil. Lug besar, kit terminasi, dan gaya tarik semuanya menjadi tidak praktis dengan kabel MV yang sangat tipis.

Faktor penurunan peringkat untuk kabel yang dikelompokkan dan instalasi yang terkubur dapat menurunkan ampacity dasar sebesar 20% atau lebih. Ampacity sebenarnya adalah nilai dasar dikalikan dengan semua faktor yang berlaku. Jika nilai akhir masih diatas arus beban, maka kabel dapat diterima untuk pembebanan kontinyu. Namun teknisi juga harus memastikan bahwa kabel dapat terhubung dengan benar ke terminal switchgear, bus, atau transformator.

Langkah 6 – Seimbangkan Biaya, Ketersediaan, dan Pertumbuhan di Masa Depan

Setelah semua pemeriksaan teknis terpenuhi, pertanyaan ekonomi masih tersisa. Konduktor yang lebih besar mengurangi kerugian I^2*R dan memberikan ruang untuk pertumbuhan beban di masa depan, namun hal ini meningkatkan biaya pertama dan dapat mempersulit pemasangan pada saluran yang sempit. Pada jangka panjang, nilai sekarang bersih dari penghematan energi dapat mengimbangi biaya tambahan tersebut. Pada pengumpan pendek, kabel yang lebih besar mungkin tidak diperlukan.

Memilih penampang yang diproduksi secara luas akan mengurangi waktu tunggu dan menghindari penghentian yang tidak standar. Ukuran MV yang umum dalam sistem metrik mencakup 70, 95, 120, 150, 185, dan 240 mm². Saat meninjau opsi produk, Jangkauan kabel listrik XLPE 6-35 kV memberikan gambaran yang baik tentang tegangan pengenal dan detail konstruksi untuk rangkaian distribusi tipikal.

Produsen Kabel Listrik XLPE Tegangan Menengah, Pabrik Sebagai Produsen Kabel Listrik XLPE Tegangan Menengah China, Pabrik Kabel Listrik Tegangan Menengah, Kabel Dongfeng menawarkan Kabel Tegangan Menengah Kustom 6-35kV... Lihat Produk →

Menyatukan Proses Pengukuran Ukuran

Penentuan ukuran kabel tegangan menengah adalah proses sistematis: menentukan parameter sistem, memeriksa ampacity, memverifikasi penurunan tegangan, memastikan ketahanan terhadap hubung singkat, dan menerapkan aturan penurunan daya plus ukuran minimum. Hanya setelah pemeriksaan tersebut lulus barulah saatnya mempertimbangkan biaya dan ketersediaan.

Jika Anda mengukur pengumpan panjang atau sistem distribusi industri tingkat gangguan tinggi, berikan perhatian khusus pada faktor penurunan daya dan penghitungan arus gangguan. Kabel yang berfungsi sekilas mungkin rusak karena terjadi gangguan atau di penghujung hari musim panas. Untuk informasi lebih lanjut tentang peringkat suhu insulasi dan pengaruhnya terhadap ampacity, lihat Perbandingan ampacity dan biaya insulasi kabel MV90 vs MV105 adalah titik awal yang berguna.