## EVALUASI JENIS KABEL DARI TEMBAGA KE ALUMUNIUM UNTUK DISTRIBUSI POWER SUPPLY 20 KV COAL CONVEYOR
Daeny Septi Yansuri 1 , Subianto 2 / Muhammad Ali Akbar 3
sdaeny@yahoo.com 1
maakbar1614@gmail.com 3
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1&2
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 3

## ABSTRAK
Distribusi energi listrik dari pusat pembangkit listrik (power plant) ke jaringan beban tambang yang  letaknya  berjauhan  selalu  mengalami  terjadiya  rugi-rugi  (losses),  salah  satunya  adalah  rugi tegangan.  Rugi  tegangan  akan  menyebabkan  terjadinya  jatuh  tegangan  (drop  voltage)  yang  cukup besar, yang mengakibatkan rendahnya tegangan terima terutama yang berada di ujung saluran jaringan tegangan menengah (JTM). Drop Voltage pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding terbalik dengan  luas  penampang  penghantar.  Sehingga  penambahan  luas  penampang  penghantar  akan  sangat berpengaruh  terhadap  perbaikan  jatuh  tegangan.Metode  untuk  memperbaiki  jatuh  tegangan  pada sistem  distribusi  jaringan  tegangan  menengah  (JTM)  20  kV  di  suatu  feeder  diantaranya  adalah rekonduktor penghantar yaitu dengan mengganti luas penampang menjadi lebih besar dan mengganti jenis  penampang  konduktor.  Penelitian  ini  menganalisis  penambahan  luas  penampang  penghantar terhadap drop voltage. Perhitungannya dilakukan dengan cara memasukan data-data yang didapat dari katalog  spesifikasi  kabel  serta  sebagai  pembanding  dilakukan  pengukuran  nilai  resistansi  dan induktansi  pada  kabel  AL  3  x  240  mm  dan  CU  3  x  70  mm  dengan  mengambil  sampel  langsung dilapangan.Penelitian  dilakukan  pada  penghantar  jenis  kabel  AAAC  (All  Alumunium  Alloy Conductor)  3  x  240  mm²,  dan  kabel  CU  3  x  70  mm.  Hasil  simulasi  perhitungan  menunjukkan  nilai drop voltage nya 1,11% untuk kabel tembaga, 0,83% untuk kabel Alumunium. Dengan dilakukannya rekonduktor  penghantar  dengan  penambahan  luas  penampang  penghantar  akan  menurunkan  drop voltage, sehingga dapat meningkatkan kualitas serta keandalan sistem tenaga listrik.
Kata kunci : drop voltage, jatuh tegangan, losses, rekonduktor,

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Kabel memiliki peranan yang sangat penting dalam proses penyaluran energi listrik tersebut. Permasalahan yang banyak terjadi pada kabel adalah permasalahan pada bahan isolasi dimana sering kali  terjadi  kegagalan  isolasi  sehingga  bahan  isolasi  tidak  dapat  melakukan  fungsinya  dengan  baik. Kegagalan  dari  isolasi  tersebut  disebutkan  disebabkan  oleh  banyak  hal  dan  salah  satunya  adalah karena panas yang terjadi pada kabel sehingga isolasi kabel tersebut menjadi rusak.
Di dalam merencanakan pemasangan suatu sistem tenaga listrik perlu sekali memperhitungkan dan  memilih  bahan-bahan  kabel  yang  akan  digunakan,  apakah  bahan  kabel  tersebut  sudah  sesuai dengan kebutuhan baik itu secara dimensi ukuran, sifat dan karakteristik bahan yang akan digunakan serta dari segi ke ekonomisan harga kabel pada saat perencanaan awal. Berdasarkan pemilihan bahan yang sesuai, maka akan sangat menunjang keberhasilan dalam perencanaan tersebut.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menghitung arus dan daya terpasang pada Jalur power Supply 20 kV Coal Conveyor CE 43 New- Inpit
2. Menentukan  diameter  kabel  Tembaga  (Copper)  dan  Alumunium  (AL)  pada  Jalur  power  Supply 20 kV Coal Conveyor CE 43 New-Inpit
3. Mengetahui  perbandingan  perbedaan  nilai  efisiensi  biaya  pada  penggunaan  kabel  Tembaga (Copper) dan Alumuium (AL) pada Jalur power Supply 20 kV Coal Conveyor New-Inpit CE 43

## 1.3. Manfaat Penelitian
1. Dapat  mengetahui  besaran  arus  dan  daya  terpasang  pada  arus  dan  daya  terpasang  pada  Jalur power Supply 20 kV Coal Conveyor New-Inpit CE 43
2. Dapat  mengetahui  diameter  kabel  Tembaga  (Copper)  dan  Alumunium  (AL)  pada  Jalur  power Supply 20 kV Coal Conveyor New-Inpit CE 43

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan dalam batasan-batasan yang berhubungan dengan hasil yang di inginkan yaitu  pada  perbandingan    perbedaan  nilai  efisiensi  biaya  pada  penggunaan  kabel  Tembaga  (Copper) dan Alumuium (AL) pada Jalur power Supply 20 kV Coal Conveyor New-Inpit CE 43.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penghantar Listrik [2], [3]
Dalam  penyaluran  tenaga  listrik,  ada  banyak  faktor  yang  mempengaruhi  baik  atau  tidaknya penyaluran tersebut. Bahan hantaran listrik dibagi menjadi beberapa bagian yaitu :
a) Karakteristik Konduktor Ada 2 (dua) jenis karakteristik konduktor, yaitu :
1. Karakteristik  mekanik,  yang  menunjukkan  keadaan  fisik  dari  konduktor  yang menyatakan  kekuatan  tarik  dari  pada  konduktor  (dari  SPLN  41-8:1981,  untuk konduktor 70 AAAC-S pada suhu sekitar 30º C dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A)
2. Karakteristik  listrik,  yang  menunjukkan  kemampuan  dari  konduktor  terhadap  arus listrik  yang  melewatinya  (dari  SPLN  41-10  :  1991,  untuk  konduktor  70  berselubung AAAC-S pada suhu sekitar 30º C, maka kemampuan maksimum dari konduktor untuk menghantar arus adalah 275 A)
b) Sifat Bahan Konduktor Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting, yaitu:
1. Daya  Hantar  Listrik  Arus  yang  mengalir  dalam  suatu  penghantar  selalu  mengalami hambatan  dari  penghantar  itu  sendiri.  Besar  hambatan  tersebut  tergantung  dari bahannya. Besar hambatan tiap meternya dengan luas penampang 1 pada temperatur 200º C dinamakan hambatan jenis
2. Koefisien  Temperatur  HambatanTelah  kita  ketahui  bahwa  dalam  suatu  bahan  akan mengalami perubahan volume bila terjadi perubahan temperatur. Bahan akan memuai jika temperatur suhu naik dan akan menyusut jika temperatur suhu turun.
3. Daya  Hantar  Panas  Daya  hantar  panas  menunjukkan  jumlah  panas  yang  melalui lapisan  bahan  tiap  satuan  waktu.  Diperhitungkan  dalam  satuan  Kkal/jam  0º  C. Terutama  diperhitungkan  dalam  pemakaian  mesin  listrik  beserta  perlengkapanya. Pada umumnya logam mempunyai daya hantar panas yang tinggi
4. Daya Tegangan Tarik Sifat mekanis bahan sangat penting, terutama untuk hantaran di atas  tanah.  Oleh  sebab  itu,  bahan  yang  dipakai  untuk  keperluan  tersebut  harus
diketahui  kekuatanya.  Terutama  menyangkut  penggunaan  dalam  pendistribusian tegangan tinggi
5. Timbulnya Daya Elektro-Motoris Termo Sifat ini sangat penting sekali terhadap dua titik  kontak  yang  terbuat  dari  dua  bahan  logam  yang  berlainan  jenis,  karena  dalam suatu  rangkaian,  arus  akan  menimbulkan  daya  elektro-motoris  termo  tersendiri  bila terjadi perubahan temperatur suhu.
6. Daya  Elektro-Motoris  Termo  Daya  elektro-motoris  termo  dapat  terjadi  lebih  tinggi, sehingga  dalam  pengaturan  arus  dan  tegangan  dapat  menyimpang  meskipun  sangat kecil.  Besarnya  perbedaan  tegangan  yang  dibangkitkan  tergantung  pada  sifat-sifat kedua  bahan  yang  digunakan  dan  sebanding  dengan  perbedaan temperaturnya.  Daya elektro-motoris  yang  dibangkitkan  oleh  perbedaan  temperatur  disebut  dengan  daya elektro-motoris termo.
c) Konduktivitas Listrik
Sifat  daya  hantar  listrik  material  dinyatakan  dengan  konduktivitas,  yaitu  kebalikan  dari resistivitas  atau  tahanan  jenis  penghantar.  Memberikan  kemudahan  suatu  material  untuk menghantarkan arus listrik. Satuan konduktivitas adalah (ohm meter).
d) Kriteria Mutu Penghantar
Konduktivitas logam penghantar sangat dipengaruhi oleh unsur-unsur pemadu, impurity atau ketidak-sempurnaan dalam kristal logam, yang  ketiganya banyak  berperan dalam proses pembuatan penghantar itu sendiri. Unsur-unsur pemandu selain mempengaruhi konduktivitas listrik,  akan  mempengaruhi  sifat-sifat  mekanika  dan  fisika  lainnya.  Logam  murni  memiliki konduktivitas  listrik  yang  lebih  baik  daripada  yang  lebih  rendah  kemurniannya.  Akan  tetapi kekuatan mekanis logam murni adalah rendah.
Pada saat ini, logam tembaga dan aluminium adalah logam yang terpilih diantara jenis logam penghantar  lainnya  yang  memenuhi  nilai  kompromi  teknis  ekonomis  termurah.Disamping persyaratan  sifat  listrik  seperti  konduktivitas  listrik  diatas,  kriteria  mutu  lainnya  yang  juga harus dipenuhi meliputi seluruh atau sebagian dari sifat-sifat atau kondisi berikut ini, yaitu:
1. Komposisi kimia
2. Sifat tarik seperti kekuatan tarik (tensile strength) dan regangan tarik (elongation)
3. Sifat bending atau pembengkokan
4. Diameter dan variasi yang diijinkan
5. Kondisi permukaan kawat harus bebas dari cacat, dan lain-lain

## 2.2. Bahan Isolator
Bahan Isolator berfungsi agar tidak terjadi short circuit di kabel. gangguan yang paling sering terjadi  pada  penyaluran  tenaga  listrik  menggunakan  penghantar  ber  isolasi  adalah  rusaknya  bahan isolasi. Secara umum bahan isolator harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
1. Ketahanan dielektrik yang tinggi.
2. Tahanan jenis tinggi.
3. Bekerja pada temperatur rendah ataupun tinggi.
4. Tidak menghisap air/ uap air
5. Fleksibel
6. Tidak mudah terbakar
7. Tegangan impuls yang tinggi dapat dihambat

## 2.3. Konstruksi Kabel Tegangan Menengah
Umumnya  kabel tegangan menengah  memiliki konstruksi yang sama dengan kabel tegangan tinggi.  Dalam  penggunaannya  kabel  dirancang  dengan  konstruksi  yang  berbeda-beda  sesuai  dengan kebutuhannya.  Sebagai  konduktor  berisolasi,  konstruksi  kabel  dibagi  menjadi  bagian  utama  dan bagian pelengkap.
Bagian  utama  kabel  adalah  bagian  yang  harus  dimiliki  oleh  kabel  tenaga,  yaitu  konduktor ( conductor ),  isolasi  ( insulation ),  tabir  ( screen )  dan  selubung  ( sheath ).  Sedangkan  bagian  pelengkap kabel adalah bagian yang hanya melengkapi kabel digunakan untuk memperbaiki sifat-sifat kabel atau untuk  melindungi  kabel,  bagian-bagian  tersebut  adalah  bantalan  ( bedding ),  perisai  ( armor ),  bahan pengisi ( filler ) dan sarung kabel ( serving ).
Gambar  berikut  menunjukkan  bagian  utama  kabel  berinti  tunggal  dan  bagian-bagian  kabel berinti tiga.
Gambar : Bagian utama kabel berinti tunggal
Gambar : Bagian-bagian kabel berinti tiga
2.4. Daya Listrik [2], [4]
a. Daya Aktif
Daya ini dinyatakan dengan simbol P dengan satuan W atau kW. Besar dari daya aktif ini, dinyatakan dengan persamaan :
P = 1,73 x V x I x Cos 
Dengan: P  = Daya nyata (W) V = Tegangan 3 fasa (volt) Cos  = Faktor daya (0,85) I  = Arus (ampere)

## b. Daya Reaktif
Daya reaktif dinyatakan dengan simbol Q dengan satuan VAR (Volt Ampere Reaktif). Besar dari daya reaktif ini, dinyatakan dengan persamaan:
Q = V x I x Sin Phi
Dengan: Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan 3 fasa (volt) Sin  = Faktor kerja untuk daya reaktif I = Arus (ampere)
c. Daya Semu
Daya semu adalah daya yang terbentuk dari daya aktif dan reaktif. Daya ini dinyatakan dengan simbol S dengan satuan (volt ampere/VA). Daya nyata ini merupakan penjumlahan vektor dari daya aktif dan reaktif.
√
Dengan : S = Daya semu (VA) P = Daya nyata (Watt) Q = daya reaktif (VAR) V = Tegangan 3 fasa (volt) I = Arus (ampere)

## 2.5. Susut Tegangan (Losses/Drop Voltage)
Drop  voltage  atau  disebut  dengan  susut  tegangan  merupakan  perbedaan  antara  tegangan sumber  dengan  tegangan  di  beban,  karena  tegangan  di  beban  tidak  sama  dengan  tegangan  sumber yaitu  tegangan  di  beban  lebih  kecil  dari  tegangan  sumber,  dapat  disebabkan  oleh  faktor  arus  dan impedansi saluran.
Jatuh  tegangan  merupakan  besarnya  tegangan  yang  hilang  pada  suatu  penghantar,  Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta  berbanding  terbalik  dengan  luas  penampang  penghantar.  Besarnya  jatuh  tegangan  dinyatakan baik  dalam  persen  atau  dalam  besaran  Volt.  Besarnya  batas  atas  dan  bawah  ditentukan  oleh kebijaksanaan  perusahaan  kelistrikan.  Perhitungan  jatuh  tegangan  praktis  pada  batas-batas  tertentu dengan  hanya  menghitung  besarnya  tahanan  masih  dapat  dipertimbangkan,  namun  pada  sistem jaringan  khususnya  pada  sistem  tegangan  menengah  masalah  indukstansi  dan  kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti.
Tegangan  jatuh  secara  umum  adalah  tegangan  yang  digunakan  pada  beban.  Tegangan  jatuh ditimbulkan  oleh  arus  yang  mengalir  melalui  tahanan  kawat.  Tegangan  jatuh  V  pada  penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula.Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat  menurunkan  tegangan  pada beban.  Akibatnya  hingga  berada di  bawah tegangan  nominal  yang dibutuhkan.
Atas  dasar  hal  tersebut  maka  tegangan  jatuh  yang  diijinkan  untuk  instalasi  arus  kuat  hingga 1.000  V  yang  ditetapkan  dalam  persen  dari  tegangan  kerjanya  (Daryanto,  2010).  Berdasarkan  dari standar  SPLN  1  :1978,  dimana  ditentukan  bahwa  variasi  tegangan  pelayanan,  sebagian  akibat  jatuh tegangan,  karena  adanya  perubahan  beban,  maksimum  +5%  dan  minimum  -10%  dari  tegangan nominalnya. Besarnya rugi tegangan pada saluran distribusi diukur pada titik yang paling jauh (ujung). Persamaan jatuh tegangan adalah sebagai berikut : [5]
ΔV = I (R cos θ  +  X sin θ)
Keterangan : ΔV = Jatuh tegangan (Volt) I     = Arus yang mengalir (Ampere) R   = Tahanan saluran (Ohm) θ    = Sudut dari factor daya beban X   = Reaktansi Saluran (Ohm)
Untuk mencari presentase susut tegangan dapat digunakan persamaan sebagai berikut :
( )
Keterangan : Vin   = Tegangan Input (Volt)

## 3. METODELOGI PENELITIAN
3.1. Layout Coal Conveyor Unit Pertambangan Tanjung Enim (UPTE) [1], [2]
Secara  umum,  layout  Coal  Conveyor  unit  Pertambangan  Tanjung  Enim  dapat  dilihat pada berikut ini :
3.2. Single Line Diagram Jalur Power Supply 20 kV New-Inpit CE43 [1], [2]

## Gambar :  Penyerdehanaan SLD New-Inpit

## 4. ANALISA PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan arus nominal motor coal conveyor CE 43 New-Inpit
Tabel 4.1. Data Motor Conveyor
No Data Motor Conveyor Unit Conveyor CE 40 CE 41 CE 42 CE 43 BWE 202 1 Daya (kW) 760 760 1140 760 1700 2 Tegangan (Volt) 6000 6000 6000 6000 6000 3 Cos θ 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
Berdasarkan  tabel  diatas  dapat  dilakukan  perhitungan  untuk  mencari  arus  nominal  (In)  pada motor conveyor dan arus primer (IP) pada transformator, hasil perhitungan tersebut dapat dilihat pada table berikut :
Tabel 4.2 Arus Motor Conveyor & Arus primer Trafo
No Unit Arus Arus Kuat Hantar Arus Conveyor Motor Conveyor Primer Trafo x 125% 1 CE40 86,13 25,83 32,2875 2 CE41 86,13 25,83 32,2875 3 CE42 129,2 38,76 48,45 4 CE43 86,13 25,83 32,2875 5 BWE 202 192,67 57,8 72,25 Total 580,26 174,05 217,5625

## 4.2. Penentuan diameter kabel menggunakan jenis tembaga dan alumunium
Berdasarkan perhitungan susut tegangan antara kabel Tembaga (Copper) berukuran 3x70 mm² dan  kabel  alumunium  berukuran  3x95  mm²  pada  beban  Coal  conveyor  CE43-New  Inpit  dengan besaran arus nominal 217,56 Ampere, memiliki perbedaan nilai susut tegangan yang tidak terlalu jauh atau masih dalam ambang batas wajar nilai susut tegangan jaringan distribusi yaitu dibawah niali 5 %, untuk nilai akhir perhitungan susut tegangan dapat dilihat pada table berikut ini :
Tabel 4.3 Hasil perhitungan susut tegangan
No Jenis Kabel Ukuran Kabel Metode Perhitungan Susut tegangan Susut Tegangan (%) Dengan Data Sheet Kabel Nilai R & X Dengan Pengukuran Nilai R & X 1 Tembaga 3x70mm 223,80 Volt 0,097 Volt 1,11 0,0004 2 Alumunium 3x95mm 167,24 Volt 0,135 Volt 0,83 0,00675

## 4.3. Perbandingan  nilai  efisiensi  biaya  pada  penggunaan  kabel  Tembaga  (Copper)  dan Alumunium (AL)
Perhitungan  nilai  efisiensi  biaya  adalah  langkah  terakhir  dalam  evaluasi  penggunaan  jenis kabel Tembaga (Copper) dan  kabel Alumunium (AL) pada jalur distribusi power supply 20 kV Coal Conveyor CE 43 New-Inpit, dapat di hitung nilai efisiensi sebagai berikut :
Tabel 4.4. Nilai perbandingan efisiensi biaya pembelian kabel
No Jenis kabel Harga Acuan Panjang kabel (Meter) Total Biaya 1 Tembaga (Copper)  Rp. 3.475.000 3.452 Rp11.995.700.000 2 Alumunium (AL) Rp.  449.064 3.452 Rp  1.550.168.928 4.4. Analisa
1 Pada  hasil  perhitungan  berdasarkan  persamaan  diketahui  bahwa  arus  total  pada  motor  coal conveyor  CE43  New  Inpit  sebesar  174,05  Ampere  dan  setelah  dilakukan  perhitungan  dengan menentukan KHA kabel melalui pengukuran, di ketahui arusnya menjadi 217,56 Ampere.
2 Setelah diketahui bahwa besar arus pada jalur distribusi 20 kV Coal conveyor CE43 New Inpit sebesar  217,56  Ampere,  selanjutnya  yang  harus  kita  lakukan  adalah  melihat  spesifikasi  data kabel dan menentukan diameter kabel, baik Kabel tembaga (Copper) ataupun Alumunium (AL) sesuai  dengan  Arus  yang  di  hitung  sebelumnya  yaitu  untuk  kabel  Tembaga  bisa  menggunakan diameter 3x70mm² sedangkan untuk alumunium 3x95 mm²,dengan besaran susut tegangan pada kabel tembaga (Copper) dibawah nilai 2% dan untuk kabel alumunium dibawah 1%.
3 Berdasarkan  hasil  perhitungan  pada  table  4.4,  antara  kabel  Tembaga  (Copper)  dan  kabel Alumunium (AL) memiliki selisih harga yang sangat jauh dimana jika kita menggunakan kabel tembaga  (Copper)  dengan  panjang  3.452  Meter  memerlukan  biaya  sebesar  Rp.11.995.700.000, sedangkan  jika  menggunakan  kabel  Alumunium  (AL)  hanya  memerlukan  biaya  sebesar Rp.1.550.168.928

## 5. PENUTUP
Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh sebagai berikut :
1. Besar arus primer yang mengalir pada jalur distribusi power supply 20 kV Coal conveyor New- Inpit  sebesar 174,05 Ampere.
2. Setelah  dilakukan  perhitungan  diketahui  bahwa  jika  akan    menggunakan  kabel  jenis  tembaga (Copper)  harus  menggunakan  kabel  berukuran  3x70mm²,  sedangkan  jika  menggunakan  kabel Alumunium  (AL)  harus  menggunakan  kabel  berukuran  3x95mm²,  dari  perhitungan  susut
tegangan antara kabel tembaga dan alumunium memiliki nilai susut tegangan dibawah 2% untuk kabel tembaga dan nilai dibawah 1% untuk kabel Alumunium.
3. Berdasarkan  hasil  perhitungan  antara  kabel  Tembaga  (Copper)  dan  kabel  Alumunium  (AL) memiliki selisih harga yang sangat besar, dimana jika kita menggunakan kabel tembaga (Copper) dengan  panjang  3.452  Meter  memerlukan  biaya  sebesar  Rp.11.995.700.000,  sedangkan  jika menggunakan kabel Alumunium (AL) hanya memerlukan biaya sebesar Rp.1.550.168.928.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. “Data Lapangan” , PT. Bukit Asam (Persero)
[2]. Diklat PT. Bukit Asam Persero, “ Modul Pelatihan Listrik Dasar” , Tanjung Enim, 1983.
[3]. “Persyaratan Umum Instalasi Listrik” , PUIL, 2000.
[4]. “Suplementary Technical Information and  Rating Factory of Power Cable” ,  PT.  KMI  Wire and Cable (Tbk), 2913.
[5]. Dedi Nugroho, ST., MT., “Konferensi Ilmiah Mahasiswa UNISSULA” , Semarang, 18 Oktober 2018.