Abstrak— Kabel  bawah  tanah  merupakan  satu  atau beberapa  kawat  yang  diisolasikan  sehingga  tahan  terhadap tegangan  tertentu  dan  terpisah  antara  satu  penghantar  dengan penghantar  lainnya,  maupun  antara  penghantar  dengan  tanah sehingga  dapat  terhindar  dari  pengaruh-pengaruh  garam  serta bahan  kimia  yang  berada  dalam  tanah.  Penggunaan  kabel bawah  tanah  memakan  biaya  cukup  besar  dalam  pemasangan, pemeliharaan  dan  ketika  terjadi  gangguan.  Walaupun  begitu, kabel  bawah  tanah  tetap  saja  sangat  diminati  oleh  pengguna  di daerah  perkotaan  karena  memberikan  beberapa  keuntungan yaitu  memberi  keindahan  untuk  daerah  sekitar  karena  tidak nampak  di  permukaan  tanah,  tidak  mudah  terjadi  gangguan oleh  cuaca  dan  memberikan  keamanan  untuk  orang-orang sekitar.
Salah  satu  masalah  yang  dapat  menimbulkan  gangguan  dan rusaknya  kabel  bawah  tanah  adalah  kenaikan  temperatur  atau pemanasan  yang  timbul  akibat  arus  yang  mengalir  di  dalam kabel.  untuk  itu  perlu  di  lakukan  perhitungan  termis  untuk mengetahui besar kenaikan temperatur pada kabel bawah tanah tersebut. Untuk mempermudah dalam perhitungan termis, maka perhitungan  termis  dirancang  dalam  suatu  perangkat  lunak Visual Basic 6.0. Perangkat lunak Visual Basic merupakan salah satu  bahasa  pemrograman  komputer  yang  dapat  membantu dalam membuat berbagai macam program komputer khususnya yang  menggunakan  sistem  operasi  windows  atau  berbasiskan grafis.
Berdasarkan hasil perhitungan termis yang dirancang dengan perangkat  lunak  Visual  Basic  inilah  nantinya  akan  diketahui kenaikan  temperatur  dalam  kabel  dan  komponen  kabel berbahan  logam  dan  kuat  hantar  arus  kabel. Hasil perhitungan termis  tersebut  dapat  digunakan  sebagai  acuan  atau  tolak  ukur dalam penggunaan kabel bawah tanah.
Kata Kunci:  Kabel bawah tanah, kenaikan temperatur, perhitungan termis, Visual Basic

## I. PENDAHULUAN
Dalam penyaluran tenaga listrik, salah satu komponen yang berperan  penting  yaitu  penghantar  listrik  (konduktor).  Kabel merupakan  konduktor  yang  dilapisi  dengan  isolasi.  Kabel diisolasikan agar tahan terhadap tengangan tertentu. [2]
Berdasarkan pemasangannya, saluran listrik dibagi menjadi tiga  kategori,  yaitu:  saluran  udara  (overhead  line),  saluran bawah  tanah  (underground  cable)  dan  penyaluran  listrik melalui kabel  laut (submarine cable). [2,6]
Ditinjau  dari  biaya  pemasangan,  untuk  penyaluran  listrik melalui  kabel  bawah  tanah  jauh  lebih  mahal  daripada  kabel pada saluran udara. Walaupun mahal, kabel bawah tanah
masih  sangat  diminati  di  daerah  perkotaan  karena memberikan  keuntungan  yaitu,  memberikan  keindahan  untuk daerah sekitar karena tidak nampak di permukaan tanah, tidak mudah  terjadi  gangguan  oleh  cuaca  dan  memberikan keamanan untuk orang-orang sekitar. [3]
Dalam  pemasangan  kabel  bawah  tanah,  ada  beberapa  hal yang  sangat  menentukan  umur  dari  instalasi  kabel  bawah tanah  antara  lain  cara  pemasangan  kabel,  bahan  material penyusun,  kapasitas  arus  maksimum  kabel  pada  saat  sistem beroperasi,  panas  yang  akan  timbul  ketika  kabel  dialiri  arus, tahanan isolasi dan besar tahanan termal dari tanah. [5]
Dalam  kabel  tanah  terdapat  pemanasan  yang  merupakan salah satu masalah utama pada kabel dan sering menimbulkan kerusakan.  Pemanasan  di  dalam  kabel  timbul  ketika  adanya arus  yang  mengalir  pada  kabel  tersebut,  pemanasan  dalam kabel  sering  disebut  rugi-rugi  panas  (heat  loss).  Untuk mengetahui  pemanasan  tersebut,  dibutuhkan  perhitungan termis untuk mengetahui kenaikan temperatur kabel. [1]

## II. LANDASAN TEORI

## A. Konstruksi dan Material Kabel Bawah Tanah
Bagian  utama  kabel  tanah  terdiri  atas  konduktor (conductor)  atau  penghantar  dengan  bahan  aluminium  dan tembaga, isolasi (insulation) yang digunakan untuk mencegah kontak  langsung  antara  konduktor  ke  tanah  atau  antara  dua konduktor  yang  saling  berdekatan.  Setelah  itu  lapisan pelindung  berupa  selubung  logam  atau  perisai,  biasanya berbahan  aluminium,  timbal,  tembaga,  baja  dan  juga  berupa selubung  karet.  Bagian  terluar  kabel  tanah  disebut  juga selubung  luar  berbahan  PE  (polyethylene)  dan  PVC (polyvinylcloride).  Bagian-bagian  utama  kabel  tanah  dapat dilihat pada gambar 1.

## Pemrograman Perhitungan Termis Kabel Bawah Tanah 20 kV Menggunakan Program Visual Basic 6.0
F. A. Y. Walangare, L. S. Patras, H. Tumaliang, A. F. Nelwan Jurusan Teknik Elektro-FT. UNSRAT,  Manado-95115, Email: fitrianiadelein@gmail.com
Gambar 1. Konstruksi Kabel
Gambar 2. Tipe Pemasangan Kabel Langsung Dalam Tanah
Gambar 3. Analogi Resistansi Thermal

## B. Pemasangan Kabel Tanah
Metode  yang  banyak  digunakan  dalam  pemasangan  kabel tanah  yaitu  meletakan  kabel  tanah  langsung  dalam  tanah dengan  ukuran  kedalaman  penanaman  kira-kira  1  m  (3-4 kaki).  Bentuk  pemasangan  dilakukan  untuk  rangkaian  tiga fasa yang terdiri atas kabel satu inti diletakan langsung dalam tanah seperti pada gambar 2.

## C. Sumber Panas Pada Kabel Tanah
Berdasarkan konstruksi kabel tanah dan kondisi pemasangan  kabel,  ada  beberapa  sumber  penghasil  panas  di dalam  kabel.  Panas  yang  dihasilkan  diartikan  sebagai  rugi panas  kabel  (cable  heat  losses).  Secara  umum  ada  dua  tipe rugi (losses), yaitu:
• Rugi-rugi Karena Arus (Current-dependent Losses) Rugi-rugi  karena arus merupakan panas yang dihasilkan di dalam komponen berbahan logam pada kabel. Rugi-rugi
• Karena Tegangan (Voltage-dependent Losses)
Ada dua tipe yang berbeda untuk rugi-rugi yang disebabkan oleh  tegangan,  yaitu  rugi-rugi  dielektrik  dan  rugi-rugi  yang disebabkan  oleh  arus  pengisian  (charging  current).  Kedua rugi-rugi  ini  selalu  muncul  ketika  kabel  dialiri  arus. dilambangkan dengan W d .

## D. Rangkaian Ekivalen dan Rancangan Perhitungan Termis
Analisa  untuk  persamaan  perpindahan  panas  hanya  dapat digunakan untuk konstruksi kabel yang sederhana dan kondisi
penampang  sederhana.  Perancangan  termis  kabel  dimulai dengan  membagi  fisik  kabel  ke  beberapa  bagian,  dimana setiap  bagiannya  dianalogikan  dengan  sebuah  resistansi  dan kapasitansi  thermal.  Resistansi  thermal  adalah  kemampuan material  untuk  menghalangi  aliran  panas.  Contoh  untuk analogi  resistansi  thermal  seperti  yang  terlihat  pada  Gambar 3.
Pada  contoh  analogi  pada  gambar  3  perpindahan  panas  yang berlaku adalah konduksi dan konveksi.
Gambar 4. Distribusi Temperatur Penampang Silinder Kabel
Mendefinisikan  resistansi  sebagai  perbandingan  antara  beda potensial  terhadap perpindahan.  Jika resistansi thermal untuk konduksi adalah
[1] 2 1 ln 2 r T r ρ π = (1)
Dimana ρ adalah  resistivitas  thermal  dari  material  (K.m/W) dan r 1 , r 2 adalah jari-jari komponen kabel. Persamaan Perpindahan panas menjadi,
[1] W T θ ∆ = (2)
Dimana ∆θ adalah perubahan suhu dan W adalah perpindahan panas.  Rangkaian  ekivalen  thermal  dapat  digunakan  pada kabel  yang  berlapis.  Perpindahan  panas  dapat  ditentukan secara  terpisah  dengan  mempertimbangkan  setiap  elemen dalam jaringan yaitu:
[1] 2 3 3 4 4 1 2 2 3 4 4 1 3 2 1 ln ln ln 2 2 2 2 amb A A A W r r r r h r r r θ θ θ θ θ θ θ θ ρ ρ ρ π π π π − − − − = = = = (3)
Dimana h adalah koefisian perpindahan panas.
Dalam hal perbedaan temperatur keseluruhan θ 1 – θ amb dan resistansi  thermal  total  dapat  ditentukan  dengan  persamaan dibawah ini,
[1]
1 amb tot W T θ θ − = (4)
Konduktor Lapisan Pelindung/selubung Isolasi Selubung
Karena resistansi konduksi dan konveksi  dihubungkan secara seri maka:
[1] 3 2 4 1 2 3 4 1 ln ln ln 2 2 2 2 C A B tot r r r T r r r r h ρ ρ ρ π π π π = + + + (5)
Distribusi  temperatur  untuk  penampang  kabel  dapat  dilihat pada gambar 4.
Gambar 5. Ilustrasi Mencari Tahanan Thermal Tanah
Untuk  merumuskan  besar  tahanan  termis  kabel  yang ditanam  langsung  di  dalam  tanah  dapat  dapat  dilihat ilustrasinya  pada gambar 5.
Jika  W C =  I 2 R  ada  pada  kabl  maka ∆θ antara  kabel  dan permukaan tanah:
[4] 2 ln 2 2 L Wc r ρ π (6)
Dimana  L  adalah  jarak  antara  tanah  dengan  kabel  dan biasanya 1 meter, r adalah jari-jari kabel. untuk persamaannya menjadi,
[1] 2 ln 2 2 L T W r θ ρ π = = (°C/W per cm kabel)            (7)
Untuk kabel yang diletakan secara berjajar dapat digambarkan seperti pada gambar 6. Persamaannya adalah,
[4] 2 2 2 2 4 ln ln 2 c L L s W
De s ρ θ π     + = +         (8)

## E. Persamaan Rating Keadaan Tunak
Kondisi  tunak  adalah  kondisi  ketika  arus  mengalir  dan temperaturnya konstan. Persamaan rating untuk keadaan tunak adalah:
• Kenaikan temperatur
[1] 1 2 (1 ) l c s a c
W W W W W λ λ = + + = + + (9) 2 [1] c W I R =
[ ] ( ) ( ) 1 1 2 [1] 1 2 3 4 1 (1 ) 2 1 c d c d c d W W T W W nT W W n T T θ λ λ λ   ∆ = + + + + +     + + + +     (10)
( ) 2 4 [1] ln 1 2
2 s T u u L u De ρ π = + − = (11)

## Dimana:

## I      =  Arus  yang  mengalir  dalam  konduktor  pada  kondisi steady-state (A)

## Gambar 6. Kabel yang Diletakkan Berjajar
R    = Resistansi AC pada temperatur operasi konduktor per satuan panjang ( Ω /m) Ρ s = Tahanan thermal tanah (K.m/W)
W l = Total rugi-rugi Joule dalam kabel (W/m)
W c = Rugi-rugi panas dalam konduktor (W/m)
W s = Rugi-rugi panas dalam sheath (W/m) W a = Rugi-rugi panas dalam armour (W/m)
W d = Rugi-rugi panas dielektrik (W/m)
De  = Diameter luar kabel (m)
L        =  Ukuran  kedalaman  pananaman  kabel  tanah  dari tengah kabel (m)
• Faktor rugi-rugi
Faktor rugi-rugi berhubungan dengan lapisan logam pada selubung,  perisai  dan  lapisan  lain  yang  berbahan  logam yang menghasilkan rugi-rugi terhadap inti kabel.
• Kapasitas Hantar Arus (KHA) ( ) ( ) ( )( ) 0.5[1] 1 2 3 4
1 1 2 1 2 3 4 0.5 1 1 d W T n T T T I RT nR T nR T T θ λ λ λ   ∆ − + + +     =   + + + + + +     (12)
Dimana:
T 1 = Nilai resistansi thermal per satuan panjang antara konduktor dan selubung logam (K.m/W)
T 2 = Nilai resistansi thermal per satuan panjang antara lapisan selubung logam dan perisai (K.m/W)
L s Udara Tanah L +Wc r
e-Jurnal Teknik Elektro dan Komputer (2013)
T 3 = Nilai resistansi thermal per satuan panjang
selubung luar kabel (K.m/W)
T 4 = Nilai resistansi thermal per satuan panjang antara permukaan  kabel  dengan  media  sekeliling  kabel (K.m/W)
R = Resistansi AC pada temperatur operasi konduktor per satuan panjang ( Ω /m)
n
= Jumlah konduktor
∆θ = Kenaikan temperatur (°C)
λ 1, λ 2 = Perbandingan faktor rugi-rugi sheath dan armour
Tabel I Pengkodean Kabel Tanah Huruf Kode Komponen N Kabel jenis standar, dengan tembaga sebagai penghantar. NA Kabel jenis standar, dengan aluminium
sebagai penghantar.
2x Isolasi XLPE S Lapisan logam tembaga pada masing- masing inti
Y Selubung dalam PVC
2Y Selubung luar PE (polietilen)
Y Selubung luar PVC
cm
Penghantar dipilin bulat dipadatkan
rs Penghantar bulat terdiri dari sektor-sektor

## F. Visual Basic 6.0
Visual  Basic  adalah  salah  satu  bahasa  pemrograman komputer.  Visual  Basic  versi  6.0  merupakan  produk  rilis  di akhir  tahun  1998.  Microsoft  umumnya  membuat  tiga  edisi Visual Basic yaitu :
• Standard Edition merupakan produk dasar.
• Profesional  Edition  berisi  tambahan  Microsoft  Jet  Data Access  Engine  (database)  dan  pembuatan  server  OLE automation.
• Enterprise Edition adalah edisi client-server.

## III. METODE PENELITIAN
Langkan-langkah  penelitian  yang  dilakukan  sebagai berikut:
A. Studi Literatur
Studi  literatur  dilakukan  untuk  mendapatkan  pengetahuan dan penguasaan teori-teori yang mencakup hal-hal berikut:
• Teori tentang konstruksi dan material kabel bawah tanah,
• Standar pemasangan kabel bawah tanah,
• Rugi-rugi pada kabel bawah tanah,
• Mekanisme perpindahan panas,
• Rangkaian ekivalen termis kabel bawah tanah,
• Perhitungan kenaikan temperatur dan kuat hantar arus kabel bawah tanah dan
• Program Visual Basic 6.0.

## B. Pengumpulan Data
Data-data  yang  dikumpulkan  untuk  membuat  perhitungan termis kabel bawah tanah meliputi beberapa bagian yaitu:
Gambar 7. Konstruksi Kabel Tanah

## a) Jenis Kabel Tanah
Jenis  kabel  tanah  yang  diteliti  adalah  kabel  tanah  inti tunggal  berisolasi  XLPE  dan  berselubung  PE  (polyethylen) atau  PVC  (polyvinyl  chloride)  dan  tanpa  perisai  untuk instalasi tetap di dalam tanah dengan penanaman langsung.
Penghantar  terdiri  dari  kawat  yang  dipilin  bulat  dan dipadatkan  dari  bahan  tembaga  polos  dan  aluminium.  Untuk memudahkan membedakan jenis kabel digunakan pengkodean seperti pada Tabel I.
b) Material Penyusun Kabel
Untuk tiap lapisan kabel memiliki bahan penyusun sebagai berikut:
1. Penghantar  harus  terbuat  dari  bahan  tembaga  polos  atau aluminium.
2. Serbuk penaha penetrasi air (atau bahan yang setara) pada celah-celah antar kawat penghantar, bahan ini harus tidak
mengandung  selulosa  dan  tidak  berpengaruh  negatif terhadap penghantar dan lapisan semi-konduktif.
3. Lapisan  semikonduktor  pada  penghantar  berfungsi sebagai pembatas medan listrik.
4. Isolasi  terbuat  dari  XLPE  (cross-linked  polyethylene) atau  polietilen  sambung  silang  yang  memiliki  tanahan thermal yang rendah.
5. Lapisan  semi-konduktif  pada  isolasi  berfungsi  sebagai pembatas medan listrik.
6. Lapisan  pita  penahan penetrasi  air  antara semi-konduktif dan isolasi dan lapisan logam pelindung listrik.
7. Lapisan  kawat  pelindung  listrik  harus  terbuat  dari  bahan tembaga  polos  dengan  resistivitas  tidak  lebih  dari 0,01786 Ω .mm 2 /m pada suhu 20 ° C.
Tabel II

## Konstruksi Kabel Tanah Inti Tunggal
No Bagian Bahan Satuan Ukuran 1. Penghantar
Tembaga
Luas Penampang 25 mm 2 - 800 mm 2 Aluminium 25 mm 2 - 1000 mm 2 2. Lapisan Semi- konduktif Sintetis Tebal 0,5 mm 3. Isolasi XLPE Tebal 5,5 mm 4. Lapisan Semi- konduktif Sintetis Tebal 0,5 mm 5. Sheath Kawat Tembaga Luas Penampang 16 mm 2 , 25 mm 2 , 35 mm 2 Diameter
0,6 mm-
1,2 mm
6. Reinforcement Pita Tembaga Tebal 0,1 mm Lebar 10 mm Panjang 100 mm 7. Selubung Luar PE/PVC Tebal 3 mm
c) Pemasangan Kabel Bawah Tanah Pemasangan  kabel  bawah  tanah  harus  diperhatikan konstruksi  dan  karakteristik  kabel  yang  ditanah    harus  sesuai degan Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Perlindungan  terhadap  kerusakan  mekanis  pada  umumnya dianggap mencukupi jika kabel ditanah:
a) Minimum 0,8 m di bawah permukaan tanah pada jalan yang dilewati kendaraan,
b) Minimum  0,6  m  di  bawah  permukaan  tanah  yang  tidak dilewati kendaraan.
d) Konstruksi Kabel
Setiap kabel memiliki konstruksi yang berbeda-beda dengan standar  konstruksi  yang  berbeda  pula.  Kabel  yang  digunakan ditentukan  berdasarkan  standar  dengan  konstruksi    dan  di bedakan pada penampang kabel. Spesifikasi pada tabel II.

## C. Gambaran Sistem
Dalam  pembuatan  program  perhitungan  termis,  langkah awal  yang  harus  dilakukan  adalah  perancangan  sistem. Perancangan  sistem  meliputi perancangan perhitungan termis dan perancangan program.
Tabel III Resistansi DC Maksimum pada Suhu 20 ° C
Luas Penampang Resistansi DC Maksimum 20°C (R 20 ) Tembaga Polos Aluminium mm 2 Ohm/km Ohm/km 35 0,524 0,868 50 0,387 0,641 70 0,268 0,443 95 0,193 0,320 120 0,153 0,253 150 0,124 0,206 185 0,0991 0,164 240 0,0754 0,125 300 0,0601 0,100 400 0,0470 0,0778 500 0,0366 0,0605 630 0,0283 0,0469 800 0,0221 0,0367 1000 0,0176 0,0291 Tabel IV Resistivitas Thermal dan  Koefisien Temperatur Material Resistivitas Thermal ( ρ 20 ).10 -8 Ω .m Koefisien Temperatur ( α 20 ).10 -3 per °C Tembaga 1,7241 3,93 Aluminium 2,8264 4,03 a. Perhitungan Termis Kabel
Perhitungan  termis  dilakukan  dalam  beberapa  tahapan yaitu:
• Perhitungan Resistansi Konduktor Kabel
Hubungan antara resistansi DC maksimum pada suhu 20 ° C
dan luas  penampang  knduktor  dirumuskan  dalam persamaan di bawah ini,
20 20 l R S ρ = (12)
Dimana ρ 20 adalah  resistivitas  bahan  pada  suhu  20°C,  l adalah  panjang  kawat  penghantar,  R 20 digunakan  untuk menghitung  resistansi  AC  konduktor  pada  pengoperasian temperatur maksimum dengan nilai seperti pada tabel III.
Untuk  perhitungan  resistansi  DC  maksimum  digunakan persamaan,
( ) [1] 20 20 ' 1 20
R R α θ = + −     (13)
Dimana  R'  adalah  resistansi  DC  konduktor  saat  operasi pada  temperatur  maksimum  [ Ω /m], α 20 merupakan koefisien temperatur bahan per °C dan θ adalah temperatur aktual 1 .
Resistansi AC konduktor dipengaruhi oleh faktor efek kulit (skin  effect)  dan  efek  permukaan  (proximity  effect).  Maka persamaannya adalah,
( ) [1] ' 1 R R ys yp = + + (14)
Dimana ys adalah faktor efek kulit (skin effect) dan yp adalah faktor  efek  permukaan  (proximity  effect)  dengan  persamaan masing-masing,
4 [1] 4 192 0,8 Xs ys Xs = +
(15) [1] . Xs Fk Ks = , 7 [1] 8 .10 ' f Fk R π − = (16) 2 2 [1] 1,18 0,312 0, 27 yp ay y a   = +   +   (17) 4 [1] 4 192 0,8 Xp a Xs = + , [1] dc y s = , [1] . Xp Fk Kp = (18)
Dimana  a  dan  Fk  adalah  fungsi  Perhitungan  untuk  efek permukaan,  Xp  dan  X S menyatakan  fungsi  Bessel,  dc  adalah diameter  luar  konduktor  [m],  s  adalah  jarak  antar  konduktor dalam  satu  rangkaian  [m],  Ks  dan  K p adalah  konstanta  efek kulit da efek permukaan dan f  adalah frekuensi sistem [Hz]
• Perhitungan Rugi Dielektrik Dalam  perhitungan  rugi  dielektrik,  termasuk  perhitungan
nilai kapasitansi isolasi. Persamaan yang digunakan yaitu,
9 [1] .10 18ln C Di dc ε − =       (19)
Dimana  C  adalah  kapasitansi  isolasi  [F/m], ε adalah permitivitas bahan isolasi atau konstanta dielektrik bahan dan Di adalah diameter dalam lapisan isolasi [m].
Persamaan  untuk  rugi  dielektrik  bahan  dapat  dihitung dengan persamaan,
2
2 [1] 0 0 tan i U
Wd
CU R ω δ = = (20)
1 Bersasarkan  PUIL  2000  temperatur  aktual  penghantar  dengan  isolasi XLPE adalah 90 ° C.
Dimana  W d merupakan  rugi  dielektrik  bahan  [W/m],  U 0 adalah tegangan kerja antar penghantar fase dengan tanah atau lapisan  logam  (konduktor  dan  selubung  logam),    f    adalah frekuensi sistem [Hz] dan tan δ adalah aktor rugi isolasi 2 .
• Menghitung Faktor Rugi Selubung Logam
Pada  kabel  bawah  tanah  berisolasi  XLPE  ini  memiliki selubung  logam  kawat  tembaga  dengan  lilitan  pita  tembaga. Dengan perhitungannya sebagai berikut:
Perhitungan resistansi selubung logam digunakan persamaan,
( ) 6 [1] 20 20 .10 1 20 S s s R C dt ρ α θ π = + − °     (21) ( ) 1 2 2 6 [1] 20 2 20
.10 1 1 20
T T T T T T d R C n t l ρ π α θ ω       = + + − °             (22) [1] . S T ST S T R R R R R = + (23)
Dimana ρ 20 adalah  resistivitas  thermal  bahan  pada temperatur 20°C [ Ω .m], d = D s – t s , D s adalah diameter kawat selubung  logam  [m],  t s adalah  ketabalan  lapisan  selubung logam [m], α 20 adalah koefisien temperatur  bahan, θ S dan θ T adalah  temperatur  aktual  selubung  logam 3 , ω T adalah  lebar pita [m], n T adalah jumlah pita, t T adalah tebal pita [m], d 2 = D T –  n T .t T ,  l T adalah  panjang  penempatan  pita  diasumsikan panjang penempatan pita 100 mm.
Perhitungan reaktansi selubung logam digunakan persamaan,
7 [1] 3 4 .10 ln 2 2 s X f d π −     =         (24)
Dimana  s  adalah  jarak  antar  konduktor  dalam  satu  rangkaian [m],  d  =  Ds  –  ts,  Ds  adalah  diameter  kawat  selubung  logam [m] dan t S adalah ketabalan lapisan selubung logam [m].
Untuk  kabel  yang  dipasang  pada  konfigurasi  sejajar,  rugi selubung  logam  akibat  arus  eddy  diabaikan  sehingga persamaanya adalah,
[1] 1 1 1 1 ' " " 0 λ λ λ λ = + = [1] 1 1 2 1 ' . 1 ST ST R R R X λ λ = =   +     (25)
Dimana λ 1 adalah  rasio  rugi  pada  selubung  logam, λ 1 '  adalah rasio  rugi  pada  selubung  logam  akibat  arus  sirkulasi  antara selubung  logam  dan  konduktor  dan λ 1 ''  =  Rasio  rugi  pada selubung logam akibat arus eddy.
• Merancang Rangkaian Ekivalen
2 Nilai ε dan tan δ untuk isolasi XLPE kabel bawah tanah berturut-turut adalah 2,5 dan 0,004 menurut Anders J. George Hal. 111.
3 PUIL 2000 : Selubung logam berbahan tembaga θ = 70 ° C.
Rangkaian  ekivalen  yang  akan  dirancang  adalah  rangkaian dengan menggunakan analogi resistansi thermal. Perancangan rangkaian  ekivalen  ini  tergantung  jumlah  lapisan  penyusun kabel.  resistansi  thermal  adalah  kemampuan  dari  suatu  kabel dalam menghalangi panas. Untuk kabel satu ini tanpa perisai, rangkaian  ekivalennya  lebih  sederhana  daripada  yang berperisai. Rangkaian ekivalen kabel inti tunggal tanpa perisai seperti pada Gambar 10 dan 11.
• Perhitungan Resistansi Thermal
1) Resistansi Thermal Antara Konduktor dan Selubung Logam (T 1 ) [1] 1 1 2 ln 1 2 t T dc ρ π  
= +     (26)
2) Resistansi Thermal Lapisan Selubung Luar (T 3 )
[1] 3 3 2 ln 1 2 ' t T
D a ρ π   = +     (27)
Gambar 8. Rangkaian Ekivalen Thermal-listrik

## Gambar 9. Rangkaian Ekivalen Listrik
3) Resistansi  Thermal  Permukaan  Kabel/Sekeliling  Kabel (T 4 ) ( ) 2 [1] 4 ln 1 2 s T u u ρ π = + − (28)
Dimana ρ adalah  resitivitas  thermal  bahan  isolasi [K.m/W],  t 1 adalah  tebal  lapisan  isolasi  [m],  dc  adalah diameter  luar  konduktor  termasuk  lapisan  pelindung konduktor  [m],  t 3 adalah  tebal  lapisan  selubung  luar  [m],
D'a  =  Diameter  luar  armor  atau  selubung, ρ S adalah resistivitas thermal tanah [1 K.m/W], u = 2L/De, L adalah kedalaman  penanaman  kabel  [m]  dan  De  adalah  diameter luar kabel [m]. Nilai resistansi thermal bahan isolasi dapat dilihat pada tabel V.
• Menentukan Kuat Hantar Arus (KHA) Perhitungan  kuat  hantar  arus  (Ampacity)  berguna  untuk menentukan  besar  arus  maksimal  yang  dapat  dihantar  oleh kabel dengan persamaan,
( ) ( ) ( ) ( )( ) [ 0 ,5 ] 1 2 3 4 1 1 2 1 2 3 4 0 , 5 ( 2 9 ) 1 1
a m b d W T n T T T I R T n R T n R T T θ θ λ λ λ   − − + + +     =   + + + + + +    
Dimana  T 1 ,  T 2 ,  T 3 adalah  nilai  resistansi  thermal  lapisan [K.m/W],  T 4 adalah  nilai  resistansi  thermal permukaan kabel [K.m/W], R adalah resistasi AC konduktor saat pengoperasian pada  temperatur  maksimum  [ Ω /m], θ adalah  Temperatur aktual  konduktor  maksimum  untuk  batas  kerja  isolasi  [°C] dan θ amb adalah temperatur lingkungan dalam tanah (30°C).

## Tabel V Resistansi Thermal Bahan Isolasi dan Selubung
Material Resistivitas Thermal ( ρ ) [K.m/W] XLPE (Cross-linked Polyethylen) 3,5 PVC (Polyvinyl Chloride) 5,0 PE (Polyethylen) 3,5
Gambar 10. Tampilan New Project VB 6.0
• Menghitung  Rugi  Joule  Konduktor  dan  Kenaikan Temperatur
Dengan persamaan rugi joule Konduktor adalah
2 C W I R = maka,  kenaikan  temperatur  dihitung  melalui persamaan,
( ) ( ) ( ) 1 1 2 [1] 1 2 3 4 1 1 2 1 C d C d C d W W T W W nT W W n T T θ λ λ λ   ∆ = + + + + +        
+ + + +    
(30)
Dimana:
Wc    = Rugi joule pada konduktor [W/m] W d = Rugi dielektrik [W/m]
T 1 = Resistansi thermal isolasi [K.m/W]
T 2 = Resistansi thermal lapisan antara selubung logam dan perisai [K.m/W]
T 3 = Resistansi thermal selubung luar [K.m/W]
T 4 = Resistansi thermal permukaan kabel [K.m/W]
λ 1 , λ 2 = Perbandingna faktor rugi pada selubung logam dan armor
n       = Jumlah inti konduktor pada kabel
Kenaikan temperatur pada komponen kabel ditentukan melalui persamaan:
- Kenaikan temperatur pada selubung logam, ∆θ s : ( ) ( ) } { [1] 1 2 3 4 1 s amb C d n W W T T
∆ = + + + + +     θ θ λ λ (31)

## Gambar 11. Visual  Kerja atau IDE
Tabel VI
Tipe Data Variabel pada Visual Basic 6.0 Tipe Data Ukurang Nilai Byte 1 byte 0 s/d 255 Boolean 2 byte True atau False Integer 2 byte -32. 768 s/d 32767 Long 4 byte -2, 147, 483, 648 s/d 2, 147, 483, 648 Single 4 byte -3,402823E38 s/d -1,401298E-45 (-) 1,401298E-45 s/d 3,402823E38 (+) Double 8 byte -1,79769313486232E308 s/d - 4,94065645841247E-324 Currency 8 byte -922,337,203,685,477.5808 s/d 922,337,203,685,477.5807 Decimal 14 byte +/- 79,228,162,514,264,337,593,543,950,335 Date 8 byte 1 Januari 100 s/d 31 Desember 9999
Object 4 byte Mengacu pada objek tertentu String 10 byte + panjang String 0 sampai lebih kurang 2 milyar Variant (angka) Double 16 byte Sembarang angka sampai jangkauan jenis Variant (karakter) 22 byte + panjang String sama dengan jangkauan variabel String - Kenaikan temperatur pada konduktor ∆θ C : ( ) [1] 1 0.5 C s C d W W T θ θ ∆ = ∆ + + (32)
- Kenaikan temperatur akibat rugi dielektrik, ∆θ d :
[1] d d d nW T θ ∆ = (33) ( ) ( ) [1] 1 1 2 1 2 3 1 1 T T T T n λ λ λ = + + + + + (34)
[1] 1 2 3 2 d T T T T n = + + (35)
Dimana  T    adalah  resistansi  thermal  kabel  [K.m/W]    dan  T d adalah resistansi thermal dielektrik [K.m/W].
Tabel VII Operator Matetatik Aritmatika Komparasi Logik a Pangkat (^) Sama (=) Not Negasi (-) Tidak sama (<>) And Kali (*) dan Bagi (/) Kurang dari (<) Or Pembagian bulat (\) Lebih dari (>) Xor Sisa Bagi (Mod) Kurang dari atau sama (<=) Eqv Tambah (+) dab Kurang (-) Lebih dari atau sama (>=)
Penggabungan
String (&)
Like
Tabel VIII Fungsi Matematik
Fungsi Keterangan Abs (x) Menentukan nilai x mutlak Rnd Bilangan random dengan range 0-1 Sqr (x) Nilai  akar  kuadrat  dari  x,  dimana  x harus ≥ 0 Sin (x) Nilai  Sinus  sudut  x,  dimana  x  dalam radian Cos (x) Nilai  Cosinus  sudut  x,  dimana  x  dalam radian Tan (x) Nilai  Tangen  sudut  x,  dimana  x  dalam radian
Log (x) Nilai  Logaritma  natural  dari  x,  dimana x ≥ 0 Exp (x) Nilai e pangkat x Int (x) Nilai Bilangan integer terbesar yang ≤ x Cint (x) Nilai Bilangan integer yang paling dekat ke x (pembulatan) Fix (x) Nilai Bilangan integer dari x (pemotongan) Round (nilai x) Membulatkan  nilai  sebesar  x  angka dibelakang koma
b. Mengenal Microsoft Visual Basic 6.0
• Mengenal Integrated Development Environment (IDE) VB 6.0 [10] . Cara Menggunakan Visual Basic adalah dengan langkah-langkah berikut:
1) Aktifkan  VB  6  melalui  tombol  Start  >  Programs  > Microsoft  Visual  Studio  6.0  >  Microsoft  Visual  Basic 6.0.  Tunggulah  beberapa  saat  hingga  muncul  tampilan seperti pada gambar 11.
2) Pilihlah program Standard EXE dan klik tombol Open
3) Berikutnya  akan  terlihat  visual  area  kerja  atau  IDE (Integrated  Development  Environment)  VB  6.0  dengan bagian-bagian utama seperti pada gambar 12.

## Gambar 12. Tampilan Utama Program
• Mengenal Variabel VB 6.0 Tipe  data  variabel  yang  digunakan  pada  Visual  Basic  6.0 dapat dilihat pada tabel VI.
• Operator Matematika dan Fungsi Visual Basic
Dalam pembuatan program perhitungan termis kabel bawah tanah,  operator  matematikan  dan  fungsi  sangatlah  penting untuk diketahui, karena banyak pemrograman perhitungan ini menggunakan  operator  matematika  dan  fungsi.  Tabel  VII, VIII  adalah  gambaran  simbol-simbol  operator  dan  fungsi matetatik  yang  digunakan  dalam  pemrograman  di  Visual Basic.  Agar  setiap  variabel  yang  digunakan,  harus dideklarasikan terlebih dahulu.
• Struktur Kontrol dalam VB 6.0 [10]
Untuk  control  pada  Visual  Basic  sangatlah  pengting. Terdapat  dua  jenis  struktur  kontrol  dalam  Visual  Basic  yang berperan dalam pembuatan program, yaitu pernyataan kondisi (selection)  dan  perulangan  (looping).  Loop  atau  kadang  juga disebut  iterasi  adalah  instruksi  program  yang  memerintahkan suatu tugas diulang berdasarkan kondisi tertentu.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Program Perhitungan Termis
Setelah  membuat  proses  perhitungan  dengan  satu  sampel, maka  dilakukan  perancangan  sistem  perhitungan  ke  dalam program  Visual  Basic.  Perancangan  dilakukan  dengan  cara sebagai berikut:
• Perancangan Tampilan Utama
Tampilan  utama  merupakan  tampilan  pembuka  pada program  yang  dirancang.  Ketika  menjalankan  program, beberapa detik kemudian akan muncul tampilan utama seperti pada gambar 13.
• Perancangan Form Perhitungan
Setiap  jenis  kabel  dirancang  perhitungan  untuk  setiap ukuran      luas  penampang    kabel.    Untuk      menghasilkan setiap
Gambar 13. Form Perhitungan
output, setiap jenis kabel dibuat dalam satu form perhitungan. Untuk  membedakan  setiap  kabel,  form  perhitungan  dibuat berbeda  warna.  Tampilan  form  Perhitungan  Seperti  Pada Gambar 13.

## • Perancangan Form Pelengkap
Pada  program  perhitungan  termis  kabel  tanah,  dirancang form pelengkap yang berisi informasi mengenai standar kabel yang  digunakan,  symbol-simbol  dan  persamaan-persamaan yang  digunakan  untuk  menghitung.  Tampilan  untuk  form pelengkap dapat dilihat pada gambar 14.

## B. Listing Program
Setelah  membuat  tampilan  model  program,  bagian  yang terpenting  adalah  pembuatan  listing  program.  Pada  listing program,  input  dan  proses  perhitungan  dibuat  dalam  bahasa program  yang  dimengerti  oleh  perangkat  lunak  yang digunakan  sehingga menghasilkan output yang sesuai dengan yang diinginkan.
Listing  program  untuk  setiap  jenis  kabel  berbeda-beda sesuai  dengan  data  spesifikasi  kabel.  Sebagai  contoh  untuk listing  program  untuk  deklarasi  variabel  kabel  jenis  N2XSY 1×35 cm/16 seperti berikut ini.
Contoh listing program untuk deklarasi variabel
Private Sub Option1_Click() R20 = 0.000524 a20 = 0.00393 a20_sheath = 0.00393 a20_tape = 0.00393 rho20_sheath = 0.00000001724 rho20_tape = 0.00000001724 rho_i = 3.5 rho_out = 5 rho_soil = 1 theta_max = 90
theta_sheath = 70 theta_tape = 70 theta_amb = 30
Ks = 1
Kp = 1
Gambar 15. Form Pelengkap
f = 50 phi = 3.14 e_perm = 2.5
tandelta = 0.004
U0 = 12000 L = 0.8 dc = 0.00768 Di = 0.01868 Dt = 0.02228 Da = 0.02228
De = 0.02828
Contoh listing program untuk persamaan R AC adalah,
Rdc = R20 * (1 + a20 * (theta_max - 20))
Fk = (8 * phi * f * 0.0000001) / Rdc
Xs = Sqr(Fk * Ks)
ys = (Xs ^ 4) / (192 + 0.8 * (Xs ^ 4))
Xp = Sqr(Fk * Kp)
A = (Xp ^ 4) / (192 + 0.8 * (Xp ^ 4))
Y = dc / s
yp = A * (Y ^ 2) * (0.312 * (Y ^ 2) + (1.18 / (A + 0.27))) R = Rdc * (1 + ys + yp)

## C. Hasil perhitungan
Melalui  perhitungan  menggunakan  program  yang  telah dirancang  dari  perangkat  lunak  Visual  Basic,  diperoleh  hasil perhitungan  sehingga  dan  dapat  diketahui  kabel  yang memiliki
Tabel IX Hasil Perhitungan Termis Kabel N2XSY Luas Penampang Kabel ∆θ I ∆θ C ∆θ S ∆θ d mm 2 °C A °C °C °C 35 60 249,785 90 69,338 1,237×10 -2 50 60 297,552 90 70,513 1,267×10 -2 70 60 365,821 90 71,639 1,297×10 -2 95 60 440,329 90 72,668 1,325×10 -2 120 60 502,718 90 73,451 1,347×10 -2 150 60 567,249 90 74,196 1,369×10 -2 185 60 643,932 90 74,890 1,389×10 -2 240 60 751,437 90 75,740 1,414×10 -2 300 60 853,853 90 76,451 1,435×10 -2 400 60 982,723 90 77,345 0,015 500 60 1124,864 90 78,021 1,438×10 -2 630 60 1286,948 90 78,698 1,504×10 -2 800 60 1457,607 90 79,373 1,525×10 -2
Kuat  Hantar  Arus  terbesar  dan  mengalami  kenaikan temperatur terbesar baik pada kabel keseluruhan maupun pada setiap komponen lapisan kabel berbahan logam.
Kuat hantar arus setiap kabel berbeda-beda dan dipengaruhi bahan  kabel  yang  digunakan,  resistansi  thermal,  kedalaman penanaman,  temperatur  tanah  dan  ukuran  kabel.  Sebagai contoh  kabel  N2XSY  hasil  perhitungan  menggunakan program dapat dilihat di tabel IX.

## D. Analisa Perhitungan Termis
Melalui  hasil  perhitungan  program  diatas,  dapat  diketahui kabel yang memiliki kuat hantar arus terbesar dan mengalami kenaikan  temperatur  terbesar  baik  pada  kabel  keseluruhan maupun pada setiap komponen lapisan kabel berbahan logam. Kuat  hantar  arus  setiap  kabel  berbeda-beda  dan  dipengaruhi bahan  kabel  yang  digunakan,  resistansi  thermal,  keadalaman penanaman kabel, temperatur tanah dan ukuran kabel.

## V. P ENUTUP

## A. Kesimpulan:
1. Dari  hasil  perhitungan,  kabel  dengan  konduktor  berbahan tembaga  memiliki  kemampuan  menghantar  arus  lebih  baik daripada kabel dengan konduktor berbahan aluminium,
2. Bahan  selubung  luar  juga  mempengaruhi  kuat  hantar  arus kabel,  kabel  dengan  selubung  luar  berbahan  PE (polyethylen)  memiliki  kemampuan  untuk  menghantarkan arus  lebih  baik  daripada  kabel  dengan  selubung  luar berbahan PVC (polycinyl chloride)
3. Melaui  program  perhitungan  termis  yang  dirancang  dapat menbantu pengguna untuk mengetahui pengaruh kedalaman penanaman  kabel  dan  resistivitas  thermal  tanah  terhadap kuat hantar arus (KHA) kabel yang akan digunakan,
4. Perhitungan  kenaikan  temperatur  pada  masing-masing kabel  dapat  membantu  dalam  menentukan  posisi gangguan ketika kabel digunakan dengan cara menentukan input data kabel  sebagai  acuan.  Input  data  tersebut  seperti  kedalaman penanaman  kabel,  resistivitas  thermal  tanah  dimana  kabel diletakan dan jika kabel diletakan sejajar dengan kabel yang lain maka harus di ketahui jarak antar kabel,
5. Hasil  perhitungan  termis  kabel  tanah  menggunakan program  yang  telah  dirancang  dapat  menjadi  acuan  atau standar dalam penggunaan kabel tanah.

## B. Saran
1. Penelitian dapat dilanjutkan untuk perhitungan termis kabel berbahan  isolasi  yang  lain,  juga  untuk  kabel  berinti  tiga ataupun berinti banyak,
2. Perancangan  program  juga  dapat  dilakukan  dengan pembuatan simulasi maupun pengujian bila memungkinkan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] G.J. Anders, “Rating of Electric Power Cables: Ampacity Computations or Transmission, Distribution, and Industrial Applications,” New York: Institute of Elelctrical and Electronics Engineers Inc, 1997
[2] BAB II Kabel Tanah. Pusat Pendidikan dan Pelatihan PLN (Persero)
[3] BAB  II  Kabel  dan  perpindahan  panas  ,    Universitas  Sumatra  Utara, tersedia di:
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24312/.../Chapter%20II. pdf,
Tanggal akses: 18 Juni 2012
[4] Persyaratan  Umum  Instalasi  Listrik  2000,  Badan  Standardisasi Nasional, 2000
[5] Diktat  Teknik  Tegangan  Tinggi.  Fakultas  Teknologi  Indukstri  Jurusan Teknik  Elektro. ITS : Surabaya
[6] T. Gonen, “Electric Power Transmission System Engineering: Analysis and  Design,”  California  State  University  Sacramento:  A  Wiley- Interscience Publication, 1988
[7] R. Larry, “Jurus Kilat Mahir Visual Basic,” Jakarta: Dunia Komputer
[8] K. Octovhiana, “Tutorial Pemrograman Visual Basic 6.0, 2003
[9] I. Paramita, “Analisis Pengaruh Jenis dan Kedalaman Tanah Terhadap Kuat Medan Listrik serta Kapasitas Hantar Arus pada Kabel XLPE 20 kV dengan Metode Elemen Hingga,” Surabaya: Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2009
[10] EVO. Visual Basic 6.0, tersedia di:
http://masbudiyono.files.wordpress.com/2009/09/visual-basic-6-0.pdf Tanggal akses: 11 Juli 2012
[11] SPLN  41-1:1991:  Persyaratan  Penghantar  Tembaga  dan  Aluminium untuk  Kabel  Listrik  Berisolasi,  Departemen  Pertambangan  dan  Energi: Jakarta, 1991
[12] SPLN  43-5-3:1995:  Kabel  Tanah  Inti  Tunggal  Berisolasi  XLPE  dan Berselubung  PE/PVC  Degan  atau  Tanpa  Perisai  Tegangan  Pengenal 3,6/6 (7,2) kV s/d 12/20 (24) kV, Departemen Pertambangan dan Energi: Jakarta, 1995