PENGUKURAN CURRENT MEASUREMENT TEST STATION (bagian 2)

Current Measurement Test station (CMTS) atau yang disebut juga dengan Pipeline Current Span Test station dalam NACE manual merupakan sebuah test station yang digunakan untuk mengukur magnitude/ukuran dan arah dari arus yang mengalir pada pipa. Pengukuran ini berguna untuk mengetahui jangkauan dari system proteksi katodik, lokasi dengan coating buruk, dan untuk mencari lokasi yang terdapat pipa kontak dengan struktur lain.

Pada tiang ukur jenis ini, pipa diumpamakan sebagai sebuah resistor, magnitude dari arus listrik yang mengalir ditentukan dengan mengukur IR drop sepanjang jarak antara kabel test. Arah dari aliran arus ditentukan dengan kode polarity pada voltase yang terukur.

Pada bagian 1 kita sudah membahas mengenai CMTS 2 wire, maka pada bagian 2 kita akan membahas CMTS 4 wire. Gambar CMTS 4 wire secara umum adalah sebagai berikut :

Gambar 1 . CMTS 4 wire

Untuk CMTS yang ditemukan dilapangan adalah sebagai berikut :

Gambar 2 . CMTS 4 wire yang berada di lapangan

Hal yang sangat penting dari CMTS ini adalah pewarnaan kabel sebagai kode dan harus diketahui  gambar rencana konstruksi atau manual tiang ukur. Karena kabel berfungsi untuk kalibrasi dan juga untuk mengukur arus yang mengalir. Jika kabel tidak terpasang seperti dalam gambar konstruksi, maka pengukuran akan salah. Karena itu CMTS 4 wire yang ditemukan dilapangan seperti gambar diatas sangat rawan kemungkinan untuk salah.

Cara untuk melakukan pengukuran CMTS 4 wire diatas maka harus diketahui dulu gambar konstruksinya. Sesuai gambar 3.  diketahui  bahwa terminal 2 dan 3 adalah lokasi kabel yang dalam pada pipa dengan posisi pada test box adalah diatas  sedangkan terminal 1 dan 4 adalah lokasi kabel luar pada pipa dengan posisi pada test box adalah dibawah.

Gambar 3 . Detail Konstruksi CMTS 4 wire

Setelah mengetahui posisi kabel, maka untuk mendapatkan hasil yang akurat maka pipa perlu diinject arus DC dari luar pada CMTS dengan menggunakan terminal 1 dan 4. Ilustrasinya adalah sebagai berikut :

Gambar 4 . Instalasi pengukuran CMTS 4 wire

Dalam gambar konstruksi diatas sebetulnya juga sudah digambarkan instalasi untuk menginject arus DC pada pipa sebagai berikut :

Gambar 5 . Rangkaian injeksi arus DC

Jika kesulitan untuk memahami gambar tersebut maka coba akan saya gambar ulang kira-kira sebagai berikut :

Gambar 6 . Sketsa Rangkaian injeksi arus DC
Gambar 7 . Detail Rangkaian Pengukuran CMTS

Berdasarkan NACE procedures maka dapat dketahui cara pengukurannya adalah sebagai berikut :

  • Instal 12 V sumber arus DC bisa dari aki/baterai atau adaptor dan sumber lain serta ampere meter dan voltmeter sesuai gambar diatas.
  • Sebelum baterai dihidupkan maka ukur voltage drop yang terjadi pada terminal 2 dan 3. Catat arah arusnya dan nilainya dalam satuan mV ( mV off)
  • Hidupkan baterai dan ukur nilai ampere yang terukur pada multimeter ( I on). Sebaiknya memang menambahkan resistor geser agar dapat diatur arus yang masuk tidak terlalu besar, namun jika tidak menambahkan resistor juga tidak apa-apa.
  • Ukur voltage drop pada terminal 2 dan 3 dalam kondisi baterai hidup (mV on)
  • Dari hasil test kalibrasi maka hitung pipe resistance dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Rp = Resistance of the Pipe (ohms)

mVon = Voltage drop pada terminal 1 dan 2 saat baterai dihidupkan (milli volt)

mVoff = Voltage drop pada terminal 1 dan 2 saat baterai tidak dihidupkan (milli volt)

I on = Besaran arus yang terukur pada multimeter (ampere)

Ioff = Current interrupter atau normalnya adalah 0 A

1000 adalah nilai konversi mili volt menjadi volt

Cara alternative untuk mendapatkan nilai kalibrasi adalah menggunakan rumus berikut ini :

Dimana

CF span = factor kalibrasi dari CMTS tersebut (amper/mili volt)

mVon = Voltage drop pada terminal 1 dan 2 saat baterai dihidupkan (milli volt)

mVoff = Voltage drop pada terminal 1 dan 2 saat baterai tidak dihidupkan (milli volt)

I on = Besaran arus yang terukur pada multimeter (ampere)

Ioff = Current interrupter atau normalnya adalah 0 A

1000 adalah nilai konversi mili volt menjadi volt

  • Setelah diketahui tahanan pipanya, maka hitung nilai arusnya dengan rumus berikut :

I span = Nilai arus yang mengalir pada CMTS tersebut (ampere)

Vspan = voltage drop pada CMTS tersebut yang diukur pada terminal 1 dan 4 (volt)

R span = tahanan pipa yang didapatkan pada perhitungan sebelumnya. Dalam hal ini nilai Rspan = Rp (ohm)

Selain itu perhitungan alternative dengan menggunakan CFspan yang sudah diketahui dari rumus diatas adalah dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Dimana :

I span = Nilai arus yang mengalir pada CMTS tersebut (ampere)

mVspan = voltage drop pada CMTS tersebut yang diukur pada terminal 1 dan 4 namun mempunyai satuan mili volt

CF span = nilai factor kalibrasi dari CMTS tersebut dalam satuan ampere/millivolt

Dalam pengukuran ini perlu diperhatikan bahwa data yang didapatkan hanya berlaku pada section tersebut saja, sehingga data-data yang didapatkan pada CMTS ini tidak bisa digunakan untuk CMTS ditempat lain sehingga perlu dilakukan pengukuran ulang. Sama seperti CMTS 2 wire, maka pada CMTS 4 wire juga harus diterapkan pada pipa yang kontinyu, tidak terdapat insulating joint maupun valve. Sedangkan hal yang membedakan adalah CMTS 4 wire tidak memerlukan nilai-nilai diameter pipa, tebal pipa, panjang pipa dan sebagainya.

CMTS 4 wire lebih mudah diaplikasikan dilapangan, namun berdasarkan gambar CMTS dilapangan dengan menggunakan vertinak yang bulat, dengan kabel 5 buah dan kabel dengan warna yang sama, maka kesalahan dapat dengan mudah dilakukan. Karena itu pengukuran harus benar-benar dipastikan penentuan kabelnya dan juga perlu dilakukan beberapa kali dengan melakukan trial and error.

Setelah diketahui adanya CMTS dalam pipa distribusi, maka sebaiknya dibuatkan satu rangkaian khusus yang digunakan khusus untuk mengukur CMTS sehingga saat dilapangan akan cepat melakukan pengukuran, dan sebaiknya memang untuk system impressed current yang sudah terpasang dan belum terdapat CMTS perlu ditambahkan CMTS persegmen (misal dalam jarak per 10 km atau per 5 km) dan juga untuk rencana pemasangan impressed current, perlu ditambahkan juga pemasangan CMTS

Referensi :

  1. NACE, “CP-2 Cathodic Protection Technician Course Manual”, NACE International, 2006
  2. Appalachian underground Corrosion Short Course Intermediate Manual, West Virginia University, West Virginia, 2013
  3. http://www.engineeringtoolbox.com/resistivity-conductivity-d_418.html
  4. Brian holtsbaum, “Cathodic Protection Survey procedures”, NACE International, Texas, 2009