PT Sistemdo Kharisma

Civil, Mechanical, and Electrical Engineering

Design, Installation, Manufacture, Testing, Maintenance, Trading.

Home/ About Us/ Portfolio/ Recent Commercial Projects/ Tech News/ Products/ New Products/ Customer Feedback/ Contact Us / Lowongan Kerja / Legal Aspek / News

Tech News.

Bulletin No.19, Agustus 2020       

Mengenal Lebih Jauh Tentang Gawai Proteksi Arus Sisa (GPAS).       

 I.   Pengantar

         Pelanggan yang baik, energi listrik telah mengantar manusia untuk berkehidupan lebih baik. Namun dalam menggunakan energi listrik ini, haruslah dijaga keamanannya, baik terhadap orang dan ternak, maupun terhadap harta-benda atau aset. Pada bulletin kali ini, kami bahas lebih lanjut tentang bagaimana Gawai Proteksi Arus Sisa (GPAS) atau Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) sebagai gawai pelindung, dan spesifikasi dari GPAS tersebut. Semoga bermanfaat untuk Anda.

 II.   Proteksi Sengatan Arus Listrik

         Jika manusia bersentuhan dengan titik-titik yang mempunyai perbedaan tegangan, maka akan ada aliran arus listrik melewati tubuh manusia. Aliran listrik ini berbahaya bagi tubuh manusia, yaitu menyebabkan kekejangan otot dan juga dapat menyebabkan panas yang membakar, baik yang tampak maupun yang di bawah kulit. Kekejangan otot berbahaya antara lain terhadap berhentinya jantung dan pernapasan. Tegangan listrik diatas 50 vac mulai membawa bahaya, tapi ini tergantung pada tahanan tubuh manusia dan lamanya sentuhan listrik. Jadi bahaya besaran listrik adalah dalam besaran arus dan waktu aliran listrik. Hal ini dapat digambarkan dalam grafik Gambar-19.1.

Bagaimana mengamankan manusia bersentuhan dengan listrik yang bertegangan dan mengalirkan arusnya yang berbahaya?

Berikut adalah caranya:

1. Pemutusan otomatis catu-daya/ “Power-Supply” terhadap peralatan yang terhubung (PUIL 411 dan untuk proteksi tambahannya                                             415 dengan GPAS/ ELCB).
2. Pemakaian bahan isolasi yang memadai (PUIL 412).
3. Lokasi yang bukan penghantar, diluar jangkauan atau ditempat yang diberi penghalang.
4. Terlindung dengan titik-penyama-tegangan (PUIL 415.2, Equipotential bonding).
5. Pemisangan secara listrik dengan transformator-isolasi (Puil 413).
6. Tindakan proteksi dengan tegangan listrik ekstra rendah (Puil 414).

Dalam artikel ini dibahas perlindungan manusia terhadap sengatan listrik dengan GPAS.

II.2. Proteksi Sengatan Listrik yang Menimbulkan Panas.

        Penyebab kebakaran karena listrik:

1. Pemakaian sistem pembumian yang tidak benar.
2. Kabel terlalu panas karena kelebihan beban.
3. Keausan isolasi kabel.
4. Sambungan yang buruk (Bad connections)
5. Percikan api pada titik hubung.
6. Kebocoran arus yang permanen menembus isolasi.                                                                                                            

Gambar 19-2.

Dalam artikel ini, akan dibahas penanggulangan arus bocor dengan menggunakan GPAS.

          Pada awalnya sekitar 60 th yang lalu, dibuat ELCB dengan cara mendeteksi tegangan antara pentanahan sebagai tegangan nol-nya dan badan dari peralatan. Kebocoran atau kerusakan isolasi akan membuat munculnya 

tegangan antara badan beralatan dan titik pentanahan, yang jika melebihi 50V akan membuat ELCB bereaksi untuk segera mematikan saklar dari sumber/ catu dayanya.

          Sesuai dengan cara kerjanya, maka ELCB jenis ini dinamakan Voltage Operated ELCB (VO-ELCB). Belakangan, atau 20 th kemudian, diciptakan ELCB yang cara beroperasinya dengan mendeteksi selisih arus keluar dan arus masuk, atau arus residu. Pada mulanya juga disebut ELCB. Tapi karena konsep operasi dan cara pakainya yang berbeda, maka ELCB berdasarkan deteksi arus residu diberi nama RCCB (Residual Current Circuit Breaker) atau RCD (Recidual Current Devices). Perkembangan lebih lanjut, RCCB lebih banyak berfungsi dibanding VO-ELCB. Karenanya selanjutnya yang dipakai adalah RCD. Untuk itu, tinjauan artikel ini hanya untuk RCD saja. Di USA, RCD disebut GFCI (Ground Fault Circuit Interupter) , atau GFI (Ground Fault Interupter, atau ALCI (Appliance Leakage Current Interupter).

          RCD adalah istilah umum dari sebuah gawai/ piranti yang segera melakukan fungsinya mendeteksi arus sisa, atau arus residu,membandingkan arus ini dengan nilai arus pengenalnya, dan membuka rangkaian yang diproteksi jika arus sisa melampaui nilai arus pengenal (Rating) RCD.

          Ditinjau dari kelengkapannya, kita mengenal:
>RCCB yang hanya berisi pemutus rangkaian/ arus karena arus sisa/ bocor saja. Tidak dilengkapi pemutus arus lebih dan hubung-singkat/ short circuit.

>RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Over Current Protections), di samping trip karena ada arus sisa, juga akan trip jika ada arus lebih dan arus hubung singkat.

         Menurut kekebalannya terhadap gangguan (Nuisance), RCCB maupun RCBO mempunyai jenis:

Sedang jenis B untuk jaringan DC murni.

Jadi RCCB masih harus ditambah pelindung arus lebih dan hubung singkat dengan CB (Circuit Breaker) atau fuse. Sedang RCBO sudah merupakan gabungan dari RCCB + CB. 

         Pada jalur distribusi, penempatan GPAS/ RCD dapat di jalur masukan sebagai saklar utama, atau di cabang-cabang, baik satu phase atau 3 phase. Dalam hal ini perlu diatur selectivity, misal dengan gawai/ piranti yang ada waktu tundanya.

         Petir, gangguan jalur distribusi, atau hidup-matinya beban yang berdaya besar dapat menyebabkan transient (Perubahan sesaat) tegangan listrik.Sedang transient arus disebabkan oleh beban yang bersifat capacitive. Peralatan elektronik seperti inverter, LED, variable speed controller dan pemakaian thyristor lainnya menimbulkan harmonic dari spike yang ditimbulkan. Gangguan-gangguan ini dapat membuat fungsi RCD terganggu, tidak melihat atau salah lihat terhadap arus sisa. Dalam hal ini pertimbangkan pada pemilihan jenis kekebalan terhadap gangguan (Nuisance) dari RCD-nya, sesuai dengan yang dibutuhkan.

         Dalam hal perlindungan orang terhadap sengatan listrik, perlindungan ini terhadap sentuhan langsung ke bagian yang bertegangan dan sentuhan tidak langsung terhadap obyek yang bertegangan karena gagalnya isolasi.

Cara kerja RCCB dapat diterangkan sbb:

Arus yang mengalir lewat toroid pada rangkaian yang sehat:

I_res = I₁ + I₂ = 0

Arus yang mengalir lewat toroid pada rangkaian yang mempunya arus bocor I_3:

I_{res  =} I₁ + I_{2 =} I₃  . ( Tidak nol )

Pada gambar di samping terlihat toroid  mengukur medan magnit yang diciptakan oleh arus yang mengalir lewat lingkarannya, baik besarannya dan phasenya.Pada keadaan normal total arus yang lewat toroid sama dengan nol.Jika ada kegagalan/ gangguan  dengan arus bocor ke tanah I₃,maka total arus yang lewat toroid tidak nol. Gangguan ini  dideteksi dengan timbulnya tegangan pada gulungan sekunder toroid yang dipakai untuk membuat trip RCCB hingga rangkaian diputuskan.

Untuk 3 phase, sangat penting untuk diperhatikan adalah bahwa jika netral terdistribusi dalam rangkaian itu, maka netral juga harus dilewatkan toroid.

III. Pemakaian RCCB.

         Jika impedansi pada sebuah lingkar/ loop yang dialiri arus bocoratau residu sangat besar, misal tahanan tanahnya, maka sistem pengamanan dengan pembumian akan mengalirkan arus bocor ini yang kecil saja. Arus yang kecil ini tidak mampu membuat circuit-breaker trip.Jadi arus bocor akan bertahan dan berbahaya. Mengecilkan tahanan tanah adalah baik, tapi kerap kali masih tak mampu mendapatkan nilai impedance yg kecil. Dalam menyelesaikan masalah ini, bisa dipakai RCCB yang akan memutuskan rangkaian walau arus bocor kecil.Dalam hal ini perlu diingat jangan sampa arus residu x impedansi loop lebih dari 50 volt.

Berdasarkan spesifikasi kepekaan terhadap arus bocor, pemakaian RCCB meliputi:

• Kepekaan 30 mA untuk perlindungan manusia dan hewan terhadap sentuhan langsung.
• Kepekaan 100 mA untuk perlindungan sentuhan tak langsung pada instalasi yang luas, atau instalasi yang sudah tua,
• dimana kebocorannya sudah besar walau tanpa gangguan.
• Kepekaan 300 mA untuk perlindungan terhadap kebakaran, kegagalan isolasi pada instalasi bangunan dan pabrik.
• Kepekaan 10 mA untuk tempat-tempat yang memerlukan keketatan perlindungan, misal di laboratorium.

Catatan dan perhatian: Walaupun RCCB sangat efektif dalam melindungi sengatan listrik pada manusia, ternak, dan bahaya kebakaran,jangan pernah memakainya sebagai satu-satunya pelindung sengatan listrik sentuhan langsung.

Perlindungan lain baik diberlakukan seperti:

• Mengisolasi bagian yang bertegangan.
• Memasang pagar atau selungkup atau ‘enclosure’.
• Memasang penghalang.
• Menempatkan bagian bertegangan di luar jangkauan.

IV. Spesifikasi Teknik.

         Dalam memakai RCD, pilihlah spesifikasi yang benar sehingga gawai piranti bisa berfungsi optimal.

Berikut adalah spesifikasi RCD pada umumnya, jadi tidak selalu sama dari merek ke merek dan dari jenis/ type ke jenis.

Spesifikasi  RCCB:

Standards: IEC 61008-1, IS 12640 (Part 1)

Rated Current/ Kemampuan menyalurkan Arus Pengenal In: 25, 40, 63 & 100A

No. of poles/ Jumlah pole: 2P & 4P

Sensitivity/ Kepekaan: 10, 30, 100 & 300mA

Class: Class AC & Class Hi (high immunity)/ Klas AC dan Kekebalan Tinggi.

Rated Voltage/ Tegangan pengenal: 230V (2P); 415V (4P)

Rated Frequency/ Frekwensi pengenal: 50Hz

Rated Residual Making & Breaking Capacity/ Kemampuan melalukan dan memutus kapasitas arus sisa Idm: 1500A

Short Circuit Withstand with fuse back up/ Ketahanan dilalui arus hubung singkat dengan perlindungan fuse: 10kA untuk 25, 40A; 6kA for 63A.

Dengan MCB 10kA: 10kA for 25, 40A; 9kA untuk 63A

Rated Impulse Withstand Current/ ketahanan terhadap denyut sesaat arus 1.2/50μs: 6000A

Electrical Endurance at pf/ Ketahanan listrik pada pf= 0.9 10000 operations

Rated Insulation Voltage/ Tegangan isolasi pengenal Ui 500V (2P), 900V (4P)

Dielectric Voltage/ Tegangan dielektrik 2500V

Degree of Protection/ tingkat perlindungan  IP2X

Contact Flag Indication/ Tanda keterhubungan: Red for ON, green for OFF/ Merah untuk hidup, dan hijau untuk mati.

Fault Indication/ Tanda ada yang salah: Yellow flag indication/ Tanda bendera kuning.

Ambient Temperature/ temperatur ruang: -25 to +40°C

Storage Temperature/ Temperatur penyimpanan: -55 to +70°C

Mounting Position/ Posisi pasangan: Horizontally, vertically or flat

Bus Bars KDNxxx

Sampai jumpa.

Daftar Pustaka:

1. SNI 0225: 2011 ( PUIL 2011 ).
2. https://www.wikilectures.eu/w/Physiological_effect_of_electric_current
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Earth_leakage_circuit_breaker
4. France Installation Rules in Regard to General Rules for Electrical Installation (PUIL) in Indonesia, a handout of seminar Nov 6 1997, by Etienne Tison.
5. Residual Current Circuit Breaker- Hager.