Diagnosis instalasi: RCD trip, MCB trip, terminal panas, netral putus, dan tegangan rendah

Setiap pagi sekitar pukul tujuh, RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS) utama sebuah laundry kiloan memutus seluruh listrik tepat saat kedua washer-extractor mulai memanaskan air. Karyawan menaikkan tuasnya lagi dan menahannya beberapa detik, dan setengah jam kemudian semuanya berjalan normal sampai besok pagi. Pemilik bertanya apakah RCD itu diganti MCB biasa saja, karena "yang penting ada pengaman". Di ruang setrika, MCB sirkit ketel uap turun hampir setiap sore, dan seorang tukang menyarankan MCB 16 A diganti 25 A. Kedua usul itu memindahkan risiko dari pengaman ke orang dan kabel.

Bab metode diagnosis gangguan listrik menyusun langkah umum, dan bab diagnosis kendali motor menerapkannya pada mesin berkontaktor. Instalasi bangunan membutuhkan katalog sendiri, karena gejalanya muncul pada pengaman, netral, dan titik sambung yang melayani banyak beban sekaligus. Teorinya sudah tersedia: netral putus pada bab beban tak seimbang, uji resistansi isolasi, uji pembumian, lingkar, dan RCD, tang ampere dan arus bocor, serta arus bocor VFD pada bab pemasangan lapangan. Yang disusun di sini gejala, hipotesis, dan uji pembeda untuk lima keluhan instalasi yang paling sering dihadapi pemilik usaha.

Batas pembahasan

Cakupannya instalasi 230/400 V, 50 Hz, bersistem TN-C-S yang menurut PUIL 2020 411.4 umumnya berlaku di Indonesia, dengan PHB (istilah PUIL 2020 juga PSDK) dan sirkit akhir usaha kecil. Sisi operator jaringan hanya diamati dari awal instalasi; batas tanggung jawabnya dibahas pada bab sistem suplai tegangan rendah, pemilihan RCD pada bab RCD. Bab ini bahan belajar, bukan instruksi kerja. Pengukuran bertegangan (arus bocor, arus, tegangan, termografi) hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD; pekerjaan pada konduktor dan terminal dilakukan setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan dan bab kerja aman. Angka pada contoh adalah ilustrasi.

Pengaman yang trip adalah saksi

RCD memutus karena melihat arus yang tidak kembali lewat konduktor aktif, dan MCB memutus karena arus melebihi kurvanya. Trip adalah data; gangguannya belum tentu berada di pengaman. PUIL 2020 411.3.3 mewajibkan RCD dengan arus operasi sisa pengenal tidak melebihi 30 mA untuk kotak kontak a.b. berarus pengenal sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum, dan 415.1.1 menempatkannya sebagai proteksi tambahan bila proteksi dasar atau proteksi gangguan gagal atau pengguna lalai. Mesin cuci berhubungan tetap tidak termasuk 411.3.3, tetapi di ruang basah RCD 30 mA tetap proteksi yang tersisa di antara tangan operator dan rangka bertegangan.

Karena itu tiga tindakan dikeluarkan dari daftar pilihan: menjembatani atau melepas RCD, mengganti RCD 30 mA dengan yang kurang peka atau MCB dengan arus pengenal di atas kemampuan kabel, dan menahan tuas. Menahan tuas tidak mencegah RCD memutus, karena pelepasnya bebas dari tuas, tetapi mengulang pengenergian gangguan yang belum diketahui. Diagnosis memakai tiga jenis bukti seperti pada bab diagnosis kendali motor: (A) pengamatan tanpa membuka PHB: jam, beban yang baru dinyalakan, cuaca, bau, catatan; (M) uji bebas tegangan setelah isolasi: resistansi isolasi dan kontinuitas; (H) pengukuran bertegangan yang tidak dapat diganti, dengan prasyarat di atas.

RCD trip

RCD menjumlah arus sesaat semua konduktor aktif yang melewati trafo arusnya. Selisihnya, arus sisa $I_\Delta$, adalah semua arus yang kembali lewat PE, pipa, atau tanah:

$$I_\Delta \le \sum_k I_{\text{bocor},k} + \sum_j \frac{U_0}{R_{\text{iso},j}}$$

dengan $I_{\text{bocor},k}$ arus bocor normal peralatan ke-$k$ (mA), $U_0$ tegangan fasa terhadap bumi (V), dan $R_{\text{iso},j}$ resistansi isolasi bagian yang rusak (kΩ, sehingga hasilnya mA). Penjumlahan aritmetika adalah batas atas: arus bocor kapasitif dan resistif tidak sefase, dan tang arus bocor yang menjepit semua konduktor aktif di keluaran RCD membaca jumlah fasornya. Suku kedua juga batas atas, karena kebocoran di tengah elemen pemanas melihat tegangan kurang dari $U_0$.

RCD tidak boleh memutus sampai separuh arus pengenalnya dan harus memutus pada arus pengenalnya, jadi RCD 30 mA boleh memutus di mana saja antara 15 dan 30 mA. Bab tang ampere memakai pembanding BS 7671 531.3.2: arus konduktor proteksi kumulatif di hilir satu RCD tidak lebih dari 30 % arus pengenalnya, yaitu 9 mA; padanannya di PUIL 2020 Bagian 5-53 belum diverifikasi. PUIL 2020 meminta instalasi dibagi dalam sirkit untuk mengurangi trip RCD akibat arus PE yang bukan gangguan (314.1), dan Lampiran E Bagian 5-51 mereproduksi batas arus konduktor proteksi peralatan dari IEC 61140: peralatan hubungan tetap atau stasioner 7–20 A boleh 0,5 mA per ampere, di atas 20 A 10 mA. Dua mesin cuci stasioner 16 A yang hanya diketahui memenuhi batas itu boleh membocorkan masing-masing sampai 8 mA, berdua 16 mA, di atas 15 mA. Tanpa data pabrikan, yang menurut 516 membuat Lampiran E menjadi pegangan, keduanya tidak ditaruh di hilir satu RCD 30 mA; dengan data pabrikan atau hasil ukur, jumlah nyatanya dinilai.

Empat keluarga penyebab dibedakan oleh pola waktunya:

Keluarga ketiga paling sering salah didiagnosis. MCB satu kutub memutus fasa saja, sehingga titik sentuh N-PE pada sirkit yang MCB-nya dimatikan tetap tersambung ke rel netral bersama. Arus netral sirkit lain terbagi antara netral dan jalur PE menurut perbandingan resistansinya; untuk beban 10 A, netral 0,10 Ω dan jalur PE 0,20 Ω, arus lewat PE $10 \times 0{,}10/0{,}30 = 3{,}3$ A, lebih dari seratus kali arus pengenal RCD. Uji "matikan satu per satu" lalu menunjuk sirkit yang salah. Bila N dan PE tertukar di satu kotak kontak atau terminal mesin di hilir RCD, seluruh arus beban titik itu kembali lewat PE, dan RCD memutus seketika setiap kali beban di titik itu, bukan di tempat lain, dinyalakan; uji kontinuitas dan polaritas setelah isolasi menemukannya. Daftar penyebab tidak laik operasi di buku ajar instalasi penerangan korpus mencatat dua kesalahan sejenis: PE di kotak kontak disambung ke netral, dan netral dipakai bersama beberapa sirkit. Kebalikannya, N dan PE yang tidak diikat di PHB utama, juga tercatat: pengikatan N-PE tepat satu, di awal instalasi.

Keluarga keempat menyangkut bentuk arus. Tipe AC hanya dijamin untuk arus sisa sinus; tipe A menambah arus searah berdenyut dan tetap bekerja dengan komponen searah halus sampai 6 mA; tipe F menambah arus sisa frekuensi campuran dari penggerak satu fasa, dengan komponen searah halus sampai 10 mA; tipe B menambah arus sisa sinus sampai 1 kHz dan arus searah halus. VFD satu fasa memerlukan tipe F atau B, sedangkan penyearah tiga fasa, seperti VFD tiga fasa, memerlukan tipe B. Tipe AC dan A diatur IEC 61008-1 dan IEC 61009-1; tipe F dan B memenuhi persyaratan tambahan IEC 62423, yang hanya dipakai bersama kedua standar itu. RCD yang tipenya terlalu rendah dapat dibutakan arus searah dan tidak memutus saat gangguan sungguhan; masalah ini hanya terlihat dari tipe yang tercetak dan manual mesin.

RCD rusak dibuktikan dengan uji RCD, dan surja dapat memicu trip sesaat tanpa arus bocor tetap; keduanya disimpulkan setelah empat keluarga di atas tersingkir.

MCB trip

MCB memiliki dua pelepas. Pelepas termal mengikuti $I^2t$: menurut IEC 60898-1, untuk arus pengenal sampai 63 A, MCB tidak memutus dalam satu jam pada 1,13 kali arus pengenal dari keadaan dingin dan memutus dalam kurang dari satu jam pada 1,45 kali. Pelepas magnetik memutus seketika pada 3–5 kali arus pengenal untuk kurva B, 5–10 kali untuk kurva C, dan 10–20 kali untuk kurva D. Waktu antara menyalakan beban dan trip adalah petunjuk pertama.

Batas tindakannya syarat koordinasi PUIL 2020 433.1:

$$I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}, \qquad I_2 \le 1{,}45\, I_\text{Z}$$

dengan $I_\text{B}$ arus desain sirkit, $I_\text{n}$ arus pengenal pengaman, $I_\text{Z}$ kemampuan hantar arus kontinu kabel, dan $I_2$ arus yang memastikan pengaman bekerja dalam waktu konvensional (A). Bila $I_\text{B} > I_\text{n}$, beban dikurangi atau sirkit ditambah; $I_\text{n}$ di atas $I_\text{Z}$ menjadikan kabel sekering. Kurva C pada arus pengenal yang sama dapat sah untuk arus asut, yang pada motor asut langsung beberapa kali arus pengenal dan bertahan sepanjang akselerasi, bila ambang magnetik bawahnya memberi margin terhadap puncak siklus pertama (aturan editor bab proteksi motor: sekurangnya dua kali arus asut efektif) dan impedansi lingkar hasil uji masih memenuhi $Z_\text{s} I_\text{a} \le U_0$ (411.4.4) dengan $I_\text{a}$ ujung atas pita magnetik yang baru.

Terminal panas

Dari bab perakitan panel, daya panas sambungan $P_\text{k} = I^2 R_\text{k}$. Pada 25 A, sambungan sehat 0,8 mΩ membuang 0,5 W, sedangkan sambungan kendur 9,6 mΩ membuang 6 W. Panas mengoksidasi permukaan kontak, oksida menaikkan resistansi, dan resistansi menaikkan panas, tanpa arus sirkit berubah. MCB tidak melihatnya, dan RCD juga tidak karena tidak ada arus yang hilang ke bumi. Buku ajar instalasi penerangan korpus mencatat bahwa busur pada kabel tegangan rendah sering tidak terdeteksi sekering atau MCB.

Penyebab yang dibedakan di lapangan:

• Sekrup kendur karena torsi awal tidak sesuai data pabrikan, siklus panas-dingin, atau getaran.
• Kawat serabut tanpa ujung yang sesuai. PUIL 2020 526.8.1 meminta terminal yang sesuai atau perlakuan ujung supaya kawat serabut dan halus tidak terpisah atau mekar. Serabut yang dijepit langsung sebagian terpotong dan sisanya mengalir di bawah sekrup; ferrule yang dipres sesuai ukuran mencegahnya.
• Tembaga-aluminium. Oksida aluminium keras dan beresistansi tinggi, aluminium memuai lebih besar dan lunak. PUIL 2020 K.52.11.3.3 meminta klem khusus yang menyebar tekanan dan menghilangkan lapisan oksida, dan melarang terminal kuningan atau berkadar tembaga tinggi tanpa lapisan atau pencegah korosi.
• Dua konduktor pada satu terminal yang tidak dirancang untuk itu; K.52.11.3.4 meminta sepatu kabel, selongsong, atau gawai lain yang menjepit semuanya.
• Kelebihan beban, misalnya kotak kontak 16 A untuk ketel uap 3,5 kW yang bekerja terus mendekati arus pengenalnya.

Terminal yang sudah berubah warna tidak dikencangkan lalu dipakai lagi. Setelah isolasi, konduktor yang teroksidasi dipotong, ujung baru dipasang, terminal rusak diganti, dan torsinya dicatat; rumah terminal yang meleleh berarti seluruh gawai diganti.

Netral putus dan tegangan tidak seimbang

Teori netral putus dan rumus Millman ada di bab beban tak seimbang. Diagnosis membutuhkan cara yang berlawanan arah: dari tegangan terukur ke besar pergeseran titik netral, tanpa mengetahui beban. Bila $\bar{U}'_k$ tegangan fasa-netral terukur pada sisi beban dan $U_{ij}$ tiga tegangan antarfasa, besar pergeseran titik netral beban terhadap titik tengah segitiga tegangan antarfasa adalah

$$\left|\bar{U}_\text{N'G}\right| = \sqrt{\frac{1}{3}\left(U'^2_1 + U'^2_2 + U'^2_3 - \frac{U^2_{12} + U^2_{23} + U^2_{31}}{3}\right)}$$

dengan G titik tengah segitiga, yang pada suplai seimbang sama dengan netral sumber. Rumus ini derivasi editorial dari sifat titik berat segitiga dan tidak bergantung pada beban. Angka Contoh kerja 2 bab beban tak seimbang, 150,6; 260,8; dan 301,1 V pada suplai 230 V fasa-netral (398,4 V antarfasa), memberi 86,9 V, sama dengan hasil Millman di sana; memakai 400 V memberi 84,4 V. Hasilnya besar pergeseran, bukan arahnya. Sebagai selisih dua kuadrat besar, ia peka terhadap galat acak: galat 1 % pada tegangan antarfasa saja menggeser hasil contoh lapangan di bawah antara 50 dan 68 V. Keenam tegangan karena itu dibaca dengan satu alat pada rentang sama, berdekatan waktu, pada beban tetap, dan hasilnya dipakai sebagai orde besar yang diperiksa dengan tegangan netral terhadap PE.

Contoh lapangan: di sub-PHB ruang setrika terukur 172, 258, dan 273 V fasa-netral, sedangkan ketiga tegangan antarfasa 400 V. Pergeseran $\sqrt{(170\,677 - 160\,000)/3} = 59{,}7$ V. Tegangan netral terhadap PE di sub-PHB yang sama terbaca sekitar 60 V; pada instalasi sehat angka ini beberapa volt. Dua bukti independen itu menunjuk netral putus atau beresistansi tinggi di hulu sub-PHB, bukan suplai rendah, karena pada suplai rendah tegangan antarfasa ikut turun dan ketiga tegangan fasa turun bersama. Pola khasnya satu fasa turun ketika fasa lain naik.

Netral beresistansi tinggi memberi pola yang lebih kecil dan berubah dengan beban; titik yang dicurigai terminal netral masuk sub-PHB, rel netral yang dijejali, kotak sambung, dan terminal netral kWh meter. Bila pola pergeseran yang sama sudah terukur di awal instalasi, dekat titik pengikatan N-PE, atau rangka logam dan pipa terasa bertegangan terhadap lantai, yang putus mungkin konduktor PEN di sisi jaringan. Di titik pengikatan, voltmeter N-PE tidak menolong karena N dan PE naik bersama; instalasi dikeluarkan dari operasi dan operator jaringan dihubungi.

Tegangan rendah dan kedip: sisi jaringan atau sisi pelanggan

IEC 60038 menganjurkan tegangan di terminal suplai tidak menyimpang lebih dari ±10 % dari nominal, yaitu sekitar 207–253 V untuk 230 V, seperti dibahas pada bab arus bolak-balik. Di dalam instalasi, PUIL 2020 Bagian 2, 2.2.3.1, membatasi susut tegangan antara terminal pelanggan dan titik mana pun sampai 4 % dari tegangan pengenal pada arus yang ditentukan. Tegangan di awal instalasi urusan suplai, selisih ke peralatan urusan instalasi; ketentuan mutu tegangan operator jaringan dibahas pada bab sistem suplai tegangan rendah.

Uji pembedanya mengukur tegangan di dua titik bersamaan: di awal instalasi, dekat kWh meter, dan di peralatan, pada beban kecil lalu pada beban jam sibuk.

$$\Delta U_\text{suplai} = U_\text{awal,0} - U_\text{awal,B}, \qquad \Delta U_\text{instalasi} = U_\text{awal,B} - U_\text{alat,B}$$

dengan indeks 0 beban kecil dan B beban jam sibuk (V). Misalkan di awal instalasi terbaca 226 V pada beban kecil dan 221 V pada jam sibuk, sedangkan di mesin 203 V. Susut sisi suplai 5 V (2,2 %), susut instalasi 18 V (7,8 %), hampir dua kali batas PUIL. Penyebab 18 V itu kabel terlalu kecil atau panjang, atau sambungan beresistansi, dan titiknya dilokalisasi dengan mengukur sepanjang jalur seperti metode bagi dua. Bila tegangan awal instalasi sudah rendah pada beban kecil, rekamannya dibawa ke operator jaringan.

Satu sumber sekunder yang merujuk EN 50160, standar Eropa, mendefinisikan kedip sebagai turunnya tegangan efektif di bawah 90 % nilai yang ditetapkan selama 10 ms sampai satu menit, dengan batas bawah yang memisahkannya dari pemutusan berbeda antaredisi, dan menyebut asut motor serta hubung pendek di jaringan tegangan menengah sebagai penyebab utama. Kedip akibat beban sendiri kira-kira arus lonjak dikali impedansi lingkar fasa-netral dari sumber sampai titik ukur. Motor dengan arus asut 60 A pada impedansi jaringan 0,18 Ω dan impedansi instalasi 0,20 Ω menurunkan tegangan sekitar 10,8 V (4,7 %) di awal instalasi dan 22,8 V (9,9 %) di sub-PHB motor itu. Rekaman bersamaan di dua titik membedakannya: kedip di awal instalasi tanpa beban sendiri menyala berasal dari jaringan; kedip yang bersamaan dengan asut motor sendiri dan lebih dalam di hilir berasal dari instalasi.

Termografi sebagai alat bantu

Kamera termal memperlihatkan titik panas yang tidak terlihat dari arus: terminal kendur, satu kutub MCB yang lebih panas, atau rel netral yang lebih panas. Bacaan bermakna pada beban cukup, dibandingkan dengan komponen serupa pada arus serupa, karena kenaikan suhu sambungan kira-kira sebanding kuadrat arus. Pemindaian PHB berbeban dengan pintu terbuka mensyaratkan penilaian busur api, personel kompeten, dan APD, dan tidak ada yang disentuh atau dikencangkan. Kriteria kenaikan suhu, jadwal, dan pencatatan tren dibahas pada bab pemeliharaan listrik terencana.

Contoh kerja: RCD utama trip setiap pagi saat dua mesin cuci mulai memanaskan

Data (ilustrasi). Laundry kiloan bersuplai satu fasa 230 V, TN-C-S. PHB memiliki RCD 30 mA tipe AC -F1 di hilir sakelar utama dan tujuh MCB: -F2 lampu LED, -F3 kotak kontak kantor dan kasir, -F4 setrika uap, -F5 pompa air, -F6 pengering, -F7 washer-extractor WE1, -F8 WE2. Kedua mesin cuci memakai VFD satu fasa dan pemanas air listrik.

Langkah 1: pengamatan (A). Alasan: pola waktu mempersempit keluarga penyebab. Catatan tiga minggu: trip hanya pukul 07.00–07.20, selalu dalam satu menit setelah pemanas mesin kedua mulai bekerja, lebih sering setelah malam hujan, tidak pernah sore hari walaupun semua beban menyala, dan setelah 30 menit tuas bertahan. Pola ini cocok dengan isolasi basah yang mengering oleh panas; hubung singkat ke PE atau sentuhan N-PE akan menjatuhkan RCD juga sore hari.

Langkah 2: isolasi sirkit. Alasan: memisahkan RCD dan kabel hulu dari sirkit. Pagi berikutnya, sebelum mesin menyala, semua MCB -F2 sampai -F8 diturunkan, lalu -F1 dinaikkan: bertahan. MCB dinaikkan satu per satu dan bebannya dinyalakan seperti biasa, tanpa jembatan. RCD bertahan saat WE1 memanas sendiri dan memutus ketika WE2 ikut memanas: yang dicari jumlah, bukan satu sirkit. Percobaan ini sejalan dengan Kondisi berhenti 3 karena Langkah 1 sudah memberi pola terukur tanpa tanda gangguan tetap: satu percobaan per susunan, disaksikan, tanpa orang menyentuh rangka, berhenti pada trip pertama.

Langkah 3: arus bocor per sirkit (H). Alasan: dugaan diubah menjadi angka. Personel kompeten dengan tang arus bocor berkategori ukur sesuai dan APD menjepit L dan N setiap sirkit di keluaran MCB.

Jumlah aritmetika sore $4{,}1 + 1{,}3 + 2{,}6 + 2{,}6 = 10{,}6$ mA, sudah di atas pembanding 9 mA. Pagi dengan WE1 saja memanas dan WE2 menyala tanpa memanas (1,2 mA): $4{,}1 + 8{,}2 + 1{,}2 = 13{,}5$ mA, di bawah 15 mA, dan RCD bertahan. Pagi dengan keduanya memanas: $4{,}1 + 8{,}2 + 4{,}8 = 17{,}1$ mA, di dalam pita 15–30 mA tempat RCD boleh memutus. Tang perekam di keluaran -F1 membaca 16,2 mA sesaat sebelum trip, sedikit di bawah jumlah aritmetika.

Langkah 4: sumber kenaikan pagi (M). Alasan: kenaikan hanya muncul saat pemanas bekerja. Setelah kedua mesin diisolasi, dikunci, dan diverifikasi bebas tegangan, elemen pemanas dilepas dari kontaktornya dan diuji resistansi isolasinya terhadap rangka pada 500 V DC: WE1 0,025 MΩ dan WE2 0,05 MΩ saat dingin pagi hari. Batas atas arus bocornya pada 230 V: $230/25 = 9{,}2$ mA dan $230/50 = 4{,}6$ mA. Karena tang membaca jumlah fasor, bocoran elemen WE1 yang menjelaskan 8,2 mA di atas 2,6 mA dasar terletak antara $8{,}2 - 2{,}6 = 5{,}6$ mA (sefase) dan $\sqrt{8{,}2^2 - 2{,}6^2} = 7{,}8$ mA (tegak lurus); untuk WE2 antara 2,2 dan 4,0 mA. Keduanya di bawah batas atas, jadi elemen basah cukup menjelaskan kenaikan; letak kebocoran di sepanjang elemen tidak dapat dipastikan. Elemen tidak dialiri listrik untuk dikeringkan; bacaan sore 2,6 mA sudah menunjukkan kebocoran hilang saat elemen hangat. Kriteria elemen mengikuti data pabrik, bukan nilai minimum sirkit instalasi; puluhan kiloohm yang berubah dengan kelembapan cukup untuk menyatakannya tidak layak, dan kedua mesin berhenti sampai elemennya ditangani.

Langkah 5: tipe dan penyebaran beban. Alasan: dua masalah tersembunyi. -F1 bertipe AC, sedangkan VFD satu fasa memerlukan tipe F atau B, sehingga RCD itu dapat tidak memutus pada gangguan berkomponen searah. Setelah elemen diperbaiki pun, 10,6 mA pada satu RCD melampaui pembanding 9 mA.

Langkah 6: keputusan. Kedua elemen diganti. Instalasi dibagi: WE1 dan WE2 masing-masing mendapat RCD 30 mA bertipe sesuai manual mesin, dalam ilustrasi ini tipe F (2,6 mA, 8,7 % arus pengenal); -F2 dan -F3 satu RCD 30 mA (2,7 mA, 9 %); -F4 sampai -F6 satu RCD 30 mA (2,7 mA, 9 %). -F1 tipe AC dilepas dari susunan. RCD hulu untuk proteksi kebakaran, bila dipasang, dipilih jenis tertunda berarus lebih besar dan bertipe tidak lebih rendah daripada RCD hilirnya, karena arus searah dari sirkit VFD juga melewatinya; selektivitasnya dibahas pada bab RCD dan bab selektivitas. Setiap RCD lalu diuji dengan alat uji RCD, dan arus bocor dicatat sebagai garis dasar tren.

Tafsir. Menahan tuas memberi listrik kepada elemen berisolasi 25 kΩ sampai kering sendiri, setiap pagi. Mengganti -F1 dengan MCB menghapus satu-satunya proteksi yang bereaksi pada puluhan miliampere di ruang basah. RCD itu bekerja benar.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Setiap pengukuran bertegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, dan terminal baru disentuh setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan.

Contoh 1: MCB ketel uap di ruang setrika hotel. MCB 16 A sirkit ketel uap 3,5 kW di ruang setrika laundry hotel turun hampir setiap sore. Kabelnya 2,5 mm² dengan $I_\text{Z}$ 24 A, dan tang ampere true RMS membaca 15,1 A pada jam trip (angka latihan).

$$I_\text{B} = \frac{3\,500}{230} = 15{,}2\ \text{A}, \qquad 1{,}13 \times 16 = 18{,}1\ \text{A}, \qquad 1{,}45 \times 16 = 23{,}2\ \text{A}$$

Arus terukur jauh di bawah 18,1 A, arus yang tidak membuat MCB memutus dalam satu jam, sehingga trip ini cocok dengan baris keempat tabel MCB: terminal kendur memanaskan pelepas termal, atau MCB aus. Beban sekitar 95 % arus pengenal yang bekerja terus juga tercatat sebagai penyebab terminal panas. Usul MCB 25 A ditolak karena $I_\text{n}$ melampaui $I_\text{Z}$ (433.1), dan kondisi berhenti butir 1 berlaku.

Contoh 2: anggaran arus bocor di dapur hotel. Mesin cuci piring stasioner 12 A dan pemanas air bilas stasioner 18 A, keduanya berhubungan tetap (angka latihan), direncanakan di hilir satu RCD 30 mA. Tanpa data pabrikan, batas Lampiran E memberi

$$0{,}5 \times 12 + 0{,}5 \times 18 = 6 + 9 = 15\ \text{mA}$$

Jumlah itu tepat di batas bawah pita 15 sampai 30 mA tempat RCD boleh mulai memutus, dan di atas pembanding 9 mA, sehingga keduanya dipisah ke RCD masing-masing: 6 mA (20 %) dan 9 mA (30 %). Bila tang arus bocor membaca 1,8 dan 2,9 mA (angka latihan), jumlah nyata 4,7 mA (16 %) berada di bawah pembanding, dan satu RCD dapat dinilai cukup. Angka itu menjadi garis dasar tren.

Contoh 3: membandingkan titik panas di PHB laundry rumah sakit. Pemindaian PHB laundry rumah sakit mencatat kenaikan suhu terminal terhadap udara: MCB A 6 K pada 10 A, MCB B 22 K pada 20 A, dan MCB C 15 K pada 10 A, ketiganya sejenis (angka latihan). Karena kenaikan suhu sambungan kira-kira sebanding kuadrat arus,

$$\Delta T_\text{B,harapan} \approx 6 \times \left(\frac{20}{10}\right)^2 = 24\ \text{K}$$

MCB B wajar walaupun angkanya terbesar. MCB C, pada arus yang sama dengan A, 2,5 kali lebih panas dan dicatat sebagai temuan: setelah isolasi, torsi dan resistansi sambungannya diperiksa. Pemindaian berbeban mensyaratkan penilaian busur api, personel kompeten, dan APD, tanpa menyentuh apa pun; kriteria tindakannya ada di bab pemeliharaan listrik terencana.

Contoh 4: kedip saat pompa rumah sakit diasut. Perekam di awal instalasi dan di sub-PHB pompa sebuah rumah sakit mencatat kedip setiap kali pompa satu fasa diasut. Arus asutnya 50 A, impedansi jaringan 0,15 Ω, dan impedansi instalasi sampai sub-PHB 0,35 Ω (angka latihan).

$$\Delta U_\text{awal} = 50 \times 0{,}15 = 7{,}5\ \text{V}, \qquad \Delta U_\text{sub} = 50 \times (0{,}15 + 0{,}35) = 25\ \text{V}$$

Dari 230 V, awal instalasi turun 3,3 %, sedangkan sub-PHB turun 10,9 % ke 205 V, di bawah 90 % sehingga tergolong kedip. Kedip yang lebih dalam di hilir dan bersamaan dengan asut sendiri berasal dari instalasi, jadi tidak dilaporkan ke operator jaringan; pilihan cara asut dibahas pada bab metode pengasutan motor.

Kondisi berhenti

Pekerjaan dihentikan, atau instalasi tidak dioperasikan lagi, bila:

1. RCD atau MCB ditemukan dijembatani, dilepas, ditahan dengan benda, atau diganti dengan rating atau sensitivitas yang lebih longgar: sirkit dikeluarkan dari operasi sampai pengaman semula terpasang dan gangguannya ditemukan.
2. RCD memutus seketika setiap kali dinaikkan dengan semua MCB turun, atau MCB memutus seketika tanpa beban: ada gangguan tetap, dan pengaman tidak dinaikkan berulang-ulang.
3. Pengaman trip lagi setelah dua kali dinaikkan tanpa pola yang menjelaskan: tidak ada percobaan ketiga sebelum uji isolasi.
4. Orang merasakan kesemutan dari rangka mesin, pipa, atau lantai, atau pergeseran titik netral besar sudah terukur di awal instalasi: orang dijauhkan, instalasi diputus dari hulu, dan operator jaringan dihubungi bila titiknya di sisi sambungan pelanggan.
5. Tegangan satu fasa naik bersamaan dengan fasa lain turun: dianggap netral putus sampai terbukti bukan, dan beban satu fasa dilepas dengan gawai yang memutus semua kutub.
6. Terminal, rel, atau kotak kontak berubah warna, meleleh, berbau hangus, atau berbunyi: PHB tidak dibuka dan terminal tidak dikencangkan dalam keadaan bertegangan; suplai diputus dari hulu.
7. Pengukuran bertegangan direncanakan tanpa personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, atau APD, atau konduktor akan disentuh sebelum isolasi, penguncian, dan verifikasi bebas tegangan.

Salah tafsir yang sering terjadi

"RCD sering trip berarti RCD-nya terlalu peka atau rusak." Pada Contoh kerja, RCD memutus di dalam pitanya; yang terlalu besar arus bocor gabungan.

"Stop kontak yang panas tidak akan terbakar, karena MCB pasti trip." Sebuah buku ajar instalasi penerangan korpus menulis demikian. Sambungan kendur tidak menaikkan arus sirkit; panasnya berasal dari resistansi di satu titik, dan MCB bereaksi pada arus, bukan pada panas terminal.

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan, bab alat ukur dan uji, metode diagnosis, beban tak seimbang, serta perakitan panel dan pemasangan lapangan. Kelanjutannya bab pemeliharaan listrik terencana.

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi. Angka dalam soal adalah data latihan, dan setiap pengukuran bertegangan dianggap dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

1. Dua mesin cuci stasioner 16 A dengan hubungan tetap, masing-masing tepat pada batas Lampiran E PUIL 2020 Bagian 5-51, ditambah beban lain 3 mA, berada di hilir satu RCD 30 mA. Hitung arus bocor kumulatif dan nilai terhadap 9 mA dan 15 mA.
2. Di sub-PHB tiga fasa terukur 243, 267, dan 189 V fasa-netral dan ketiga tegangan antarfasa 400 V. Hitung besar pergeseran titik netral dan sebutkan satu pengukuran lain yang memeriksanya.
3. MCB kurva B 16 A memutus seketika setiap kali kompresor satu fasa diasut; arus asut terekam 55 A (efektif) selama 0,3 s. Kabel 2,5 mm² dengan $I_\text{Z}$ 24 A dan impedansi lingkar terukur 1,1 Ω. Bolehkah diganti kurva C 16 A? Bolehkah diganti B 25 A?
4. Setelah isolasi, resistansi sambungan terminal masuk tiga kutub pemutus sub-PHB diukur dengan mikroohmmeter: 0,8; 9,6; dan 0,8 mΩ. Arus beban jam sibuk 25 A. Hitung daya panas tiap sambungan dan tentukan tindakan.
5. Dua laundry mengeluh tegangan rendah. Laundry P: awal instalasi 231 V (beban kecil) dan 229 V (jam sibuk), mesin 206 V. Laundry Q: 212 V dan 205 V, mesin 199 V. Di mana masalah masing-masing?
6. RCD 30 mA memutus setiap kali beban besar mana pun dinyalakan, baik setrika, pompa, maupun pengering, yang masing-masing di sirkit berbeda, juga saat MCB sirkit yang dicurigai sudah diturunkan. Tanpa beban besar RCD bertahan, dan tang arus bocor pada kabel tiap peralatan membaca di bawah 2 mA. Pilih sebab yang paling mungkin: (A) arus bocor kumulatif; (B) netral bersentuhan dengan PE di hilir RCD; (C) RCD rusak; (D) tipe AC tidak cocok.

Kunci jawaban beralasan

1. Batas tiap mesin $0{,}5 \times 16 = 8$ mA; jumlah $8 + 8 + 3 = 19$ mA, lebih dari dua kali pembanding 9 mA dan di atas 15 mA, jadi bila hanya batas itu yang diketahui, RCD dapat memutus pada operasi normal. Kedua mesin dipisah ke RCD masing-masing dan beban lain ke RCD ketiga, sesuai tujuan pembagian sirkit 314.1.
2. $\sum U'^2 = 243^2 + 267^2 + 189^2 = 166\,059$; $\sum U_{ij}^2/3 = 160\,000$; $|\bar{U}_\text{N'G}| = \sqrt{6\,059/3} = 44{,}9$ V. Tegangan antarfasa normal dengan pergeseran puluhan volt menunjuk netral putus atau beresistansi tinggi di hulu. Pemeriksanya tegangan netral terhadap PE di sub-PHB itu, yang semestinya berorde 45 V. Selisih sampai belasan volt masih wajar: galat 1 % pada tegangan antarfasa saja menggeser hasil antara 31 dan 56 V.
3. Pita magnetik B16 48–80 A memuat 55 A, jadi trip seketika dapat terjadi. C16: $I_\text{n}$ tetap 16 A sehingga 433.1 terpenuhi, dan 411.4.4 dengan $I_\text{a} = 10 \times 16 = 160$ A memberi $Z_\text{s}$ maksimum $230/160 = 1{,}44$ Ω, dipenuhi 1,1 Ω. Tetapi ambang bawah 80 A hanya $80/55 = 1{,}45$ kali arus asut efektif, di bawah margin 2 bab proteksi motor, jadi C16 berisiko tetap trip. D16 memberi margin $160/55 = 2{,}9$, tetapi $Z_\text{s}$ maksimum $230/320 = 0{,}72$ Ω dilampaui 1,1 Ω, jadi tidak boleh. B25 tidak boleh: $I_\text{n} = 25$ A melebihi $I_\text{Z} = 24$ A. Arus asut kompresor diperiksa lebih dulu terhadap data pabrikan, karena kapasitor atau pengasut yang rusak menaikkannya.
4. $P = I^2 R$: $25^2 \times 0{,}0008 = 0{,}5$ W untuk kedua kutub sehat dan $25^2 \times 0{,}0096 = 6{,}0$ W untuk kutub tengah, dua belas kali lipat. Konduktor yang teroksidasi dipotong, ujung baru dipasang, terminal atau pemutus yang berbekas panas diganti, torsi dicatat, dan termografi diulang saat beban kembali.
5. P: susut suplai 2 V (0,9 %), susut instalasi 23 V (10 %): masalah di dalam instalasi, jauh di atas 4 %. Q: awal instalasi turun dari 212 V ke 205 V (3,0 %), di bawah 207 V, sedangkan susut instalasi 6 V (2,6 %) di bawah 4 %: masalah di sisi suplai, dan rekamannya dibawa ke operator jaringan. Pengukuran bertegangan ini memerlukan personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, dan APD.
6. B. Titik sentuh N-PE membelokkan sebagian arus netral beban mana pun ke PE, dan MCB satu kutub tidak memutus netral, sehingga menurunkan MCB yang dicurigai tidak menolong. A tidak cocok karena arus bocor tiap peralatan kecil dan trip mengikuti arus beban, bukan beban tertentu; C tampak pada uji RCD dan tidak bergantung beban; D tidak menjelaskan trip yang mengikuti arus beban pada tiga sirkit tanpa VFD, karena tipe yang tidak cocok terutama berisiko tidak memutus. Uji pembedanya resistansi isolasi N terhadap PE per sirkit dengan netral dilepas dari rel setelah isolasi.

Referensi