Kabel Instrument

Dalam melakukan pemilihan kabel instrumentasi ada beberapa hal yang perlu kita perhatikan. Berikut konstruksi umum kabel instrumentasi :

Gambar : Kabel Triad (4/T) dengan Individual & Overall Screen, Konduktor tembaga berserabut, Inner Sheath dari PVC, Steel Wire Armour, Outer Sheath PVC dengan warna hitam

1. Konduktor, merupakan bagian yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik. Kuat hantar arus listrik konduktor sangat dipengaruhi oleh unsur - unsur campurannya, kemurnian dan ketidaksempurnaan dalam kristal logam.

a. Material Konduktor yang paling sering digunakan adalah :

• Tembaga (Cooper), 
• Aluminium (Aluminum),

Umumnya, konstruksi konduktor tersebut adalah :

• Solid conductor (Class 1 menurut IEC 60288), konduktor ini memiliki karakteristik lebih rigid kekurangannya adalah lebih mudah patah Namun memiliki harga yang relatif lebih murah
• Stranded conductor (Class 2 menurut IEC 60288), konduktor memiliki ciri-ciri berserabut dan memiliki karakteristik lebih fleksibel dibandingkan dengan konduktor solid.

Untuk kebutuhan industri, saat ini yang paling umum digunakan adalah tipe serabut dengan bahan tembaga berpilin 7. Biasanya di dokumen spec cable akan menyebutkan seperti ini :

"CONCENTRIC CIRCULAR STANDARD (7 STRANDED) CONDUCTOR COMPOSED OF ANNEALED BARE COPPER WIRES"

b. Hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan konduktor adalah luas area kabel tersebut karena nilai nya akan berpengaruh terhadap hambatan konduktor tersebut (ingat rumus R=rho.l/A). Umumnya untuk kebutuhan instrumentasi dimana arus yang dihantarkan tidak terlalu besar (untuk kebutuhan sinyal 4-20mA, switch, solenoid) maka yang paling sering digunakan adalah ukuran :

• 0.75 mm2 atau setara 18 AWG
• 1.5 mm2 atau setara 16 AWG
• dan 2.5 mm2 atau setara 14 AWG

Pemilihan luas area konduktor juga didasari oleh drop tegangan yang mana semakin panjang kabel maka drop tegangan akan semakin besar yang perlu diakomodir oleh luas penampang tersebut.

c. Selain Material dan luas penampang kabel, yang perlu diperhatikan adalah jumlah konduktor yang dibuthkan. Umumnya sebagai berikut :

• Single pair, artinya satu pasang kabel yang terdiri dari dua konduktor. untuk aplikasi umum seperti transmitter, positioner atau field device lainnya dari Junction box ke field device.
• Multi pair, banyak pair. umumnya terdiri dari 2/PR, 5/PR, 10/PR, 15/PR, 20/PR, 30/PR, 50/PR dst. Untuk aplikasi dari Junction box ke Marshalling Cabinet
• Triad, artinya satu Triad terdiri dari 3 konduktor. Biasanya untuk Device 3-wire. Seperti RTD, Gas detector, Proximitor dsb.
• Quad, artinya satu Quad terdiri dari 4 konduktor

2. Isolasi, berfungsi untuk memisahkan konduktor, hal - hal yang perlu diperhatikan adalah :

a. Material insulasi, pemilihan material ini berdasarkan Rating suhu, ketahanan terhadap abrasi dan korosi. Material yang sering digunakan antara lain :

• PVC (Polyvinylchloride), Murah, tempeartur kerja sampai dengan 70 degreeC, lebih fleksibel
• PE (Polyethylene), lebih mudah terbakar dibanding PVC, tahan terhadap air, bahan kimia.
• XLPE (Cross-linked Polyethylene, Memiliki semua keunggulan yang dimiliki material Polyethylene (PE), Tahan panas, temperatur kerja tinggi (90 degreeC), tahanan isolasi tinggi (10^19 ohm-cm), umur kabel lama
• HDPE (High Density Polyethylene), Tahan terhadap abrasi/goresan, suhu tinggi

Untuk material yang sering digunakan adalah PVC atau XLPE.

Rating cable juga perlu diperhatikan. Umumnya untuk Instrument Rating 300V sudah cukup. Untuk keperluan Power Supply 600/1000 V

3. Cable Screen, berfungsi untuk mengatasi interferensi signal. Jenis yang paling umum digunakan adalah Aluminium Tape Screen. 

IS untuk Individual Screen, artinya Shield pada setiap pair dan OS untuk Overall Screen artinya satu screen untuk seluruh pair yang ada. 

Untuk kabel multipair wajib menggunakan individual Screen. Screen ini terbuat dari aluminium tape yang menyelubungi seluruh Pair kabel (Dengan overlap 25% agar memastikan tercover ketika ada bending/lekukan kabel). Lapisan aluminium ini menyelubungi satu kabel Draing Wire (terbuat dari tembaga dengan ukuran 18 AWG atau 0.75 mm2).

Kabel Drain (Drain Wire) yang diterminasi dan di ground kan secara terpisah dengan Power Earthing di Control Room. Untuk menghindari Ground Loop Drain wire ini hanya diterminasi pada satu Earthing (Control Room) dan tidak diterminasi pada Field Device (biasanya di potong & di isolasi).

Jenis lain adalah Copper Wire Braid, Jenis ini hanya menyelubungi 80% s.d. 95% sehingga memiliki proteksi yang lebih rendah dibanding tipe Aluminium Tape Screen. Kelebihannya adalah lebih tahan terhadap intervensi mekanik. 

4. Inner Sheath, atau disebut selubung kabel, dapat dibagi menjadi tiga golongan :

• Selubung logam, misalnya timbal/lead (tahan terhadap korosi dan kelembapan), aluminium/aluminum (tahan terhadap korosi dan kelembapan dan lebih ringan dan memiliki bending radius lebih kecil dibandingkan selubung timbal)
• Continuous Corrugated Aluminium Sheath, berfungsi ntuk proteksi terhadap kelembapan dan korosi)
• Selubung karet (sintesis), misalnya karet silikon, polychloroprene
• Selubung plastik, misalnya PVC, paling banyak digunakan dan untuk kebutuhan Control biasa menggunakan tipe Flame Retardant

Fungsi dari selubung antara lain :

• Melindungi inti kabel dari pengaruh luar.
• Melindungi kabel terhadap korosi.
• Menahan gaya mekanis.
• Melindungi / mengamankan kabel terhadap gaya listrik dari luar.
• Mencegah masuknya uap air / cairan ke dalam kabel secara vertikal.
• Untuk kabel kertas yang diresapi minyak (impregnated paper), selubung juga mencegah keluarnya minyak.

Material yang sering digunakan adalah PVC sebagai bantalan/bedding bagi armor kabel.

5. Armour, secara umum berfungis sebagai proteksi mekanikal, terpotong, rayap, kutu, hewan pengerat dan sebagai proteksi terhadap interferensi elektromagnetik.

Terdapat 3 jenis yang sering digunakan :

• SWA, Steel Wire Armour, terbuat dari lapisan kabel galvanis memberikan proteksi mekanik yang baik (terselubung 90%).

• GSWB, Galvanized Steel Wire Braid, memberikan proteksi mekanik yang baik (terselubung 80%) sekaligus mampu memberikan bending radius yang lebih kecil dibandingkan jenis armor lainnya 

• GSTA, Steel Tape Armour, memberikan proteksi yang sangat baik (terselubung 100%).

• GSFA, Steel Flat Armour, sejenis dengan SWA tetapi bentuknya yang pipih memberikan proteksi mekanik yang lebih.

6. Outer Sheath, Selubung luar yang langsung kontak dengan lingkungan/tanah. 

Hal - hal yang perlu diperhatikan adalah :

• Tipe instalasi (indoor/outdoor, direct buried, dst)
• Kemungkinan adanya kelembapan, minyak, bahan kimia, dst..
• Jika terbakar api (Perambatan (dihalau dengan tipe Flame Retardant untuk Process Control, Fire Resistance untuk SIS, keluaran gas dst)
• Suhu kerja
• UV Resistance

7. Proteksi Tambahan, untuk kebutuhan khusus

• Moisture Barrier
• Laminated Sheath
• Lead Sheath, 
• Hi-Pack, alternatif daripada Sheath berbahan timbal memberikan proteksi terhadap korosi dan kelembapan tetapi lebih ringan arena berbahan aluminium

8. Hal lain yang perlu diperhatikan :

• IS atau NON-IS, apakah aplikasinya untuk Intrinsically Safety Circuit atau bukan
• Warna kabel, umumnya berwarna hitam untuk outer sheath. Hitam & Putih untuk masing - masing pair. Hitam, merah dan putih untuk Triad
• Nomor pair/wire
• Tahanan terhadap api. Flame Retardant IEC 60332 dimana api tidak akan merambat meskipun kabel terbakar. Fire Resistance IEC 60331 dimana sirkuit akan tetap beroperasi.

Sumber :
1. INCONEL/Cavicel Cable Catalog
2. https://iwanbandan.wordpress.com/2014/12/29/kabel-tenaga/
3. http://ongengineering.blogspot.co.id/2013/05/sheath-material-of-instrument-cables.html