Isolasi, penyakelaran, dan pemutusan darurat dalam instalasi

Di ruang mesin sebuah laundry komersial, seorang teknisi mendekati washer-extractor tiga fasa yang bermasalah pada bantalan drum. Ia menekan tombol stop di panel mesin, lampu indikator padam, dan mesin berhenti berputar. Ia lalu membuka penutup samping untuk memeriksa puli penggerak. Situasi ini mengandung risiko serius: tombol stop hanya membuka sirkit koil kontaktor atau memerintahkan penggerak berhenti, sedangkan tegangan tetap hadir di sisi masuk kontaktor, di terminal masuk penggerak, dan di seluruh kabel dari PHB sampai mesin. Kontaktor dapat menutup kembali sewaktu-waktu akibat gangguan sirkit kendali, suplai yang pulih, atau tindakan orang lain yang tidak tahu ada pekerjaan mekanis sedang berlangsung.

Keputusannya: gawai mana yang boleh dipercaya untuk memisahkan mesin, di mana dipasang, berapa kutubnya, dan gawai mana yang dipakai bila keadaan darurat menuntut suplai diputus. Bab sistem pembumian, proteksi kejut, dan proteksi arus lebih sudah memberi sistem dan pengaman otomatisnya; yang tersisa adalah gawai yang dioperasikan manusia. Stop darurat pada mesin dibahas pada bab tombol, lampu indikator, dan stop darurat, pemasangan isolator di dinding dekat mesin pada bab pemasangan lapangan, dan prosedur penguncian (lock-out tag-out, LOTO) pada bab kerja aman.

Batas pembahasan

Pembahasan terbatas pada gawai di sisi instalasi, dari PHB (istilah PUIL 2020 lainnya: PSDK) sampai terminal masuk mesin, pada sistem 230/400 V, 50 Hz. Peralatan listrik di dalam mesin diatur IEC 60204-1, bukan PUIL, dan hanya disinggung sebagai pembanding. PUIL 2020 menempatkan rincian pemilihan gawai isolasi dan penyakelaran di Bagian 5-53. Bagian itu tidak ada di salinan korpus; bukti penomorannya ada di 521.8.2 Bagian 5-52, yang merujuk gawai isolasi menurut 536.2.2. Karena itu rincian gawai ditulis dari IEC 60364-5-53, dengan klausul PUIL padanannya ditandai belum diverifikasi. Uraian ini bahan belajar, bukan instruksi kerja: pemutusan, penguncian, dan verifikasi bebas tegangan dilakukan personel kompeten menurut Bab 2 · Keselamatan.

Empat fungsi penyakelaran dalam instalasi

PUIL 2020 Bagian 1 mendefinisikan empat operasi yang berbeda tujuannya, mengikuti kosakata IEC 60050-826. Satu gawai boleh menjalankan lebih dari satu fungsi, asalkan memenuhi syarat setiap fungsi yang diembannya.

1. Isolasi (isolation): mematikan seluruh atau sebagian instalasi karena alasan keselamatan dengan memisahkannya dari setiap sumber energi listrik. Tujuannya keselamatan orang yang bekerja pada atau di dekat bagian listrik. Gawainya dirancang atau dipasang supaya tidak menutup tanpa dikehendaki, misalnya karena kejutan atau getaran (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan).
2. Penyakelaran off untuk pemeliharaan mekanis (switching off for mechanical maintenance): membuka gawai sakelar untuk menonaktifkan peralatan bertenaga listrik supaya bahaya selain kejut listrik dan busur, misalnya gerak drum atau sabuk, tidak muncul selama kerja nonlistrik. Untuk motor instalasi, pemutus yang jauh dari motor harus dapat dikunci terbuka atau dilengkapi pemutus lain di dekat motor (5100.5.8.4.2), dengan syarat serupa bila motor tidak tampak dari tempat kendali (5100.5.7.5).
3. Penyakelaran off darurat (emergency switching-off): membuka gawai sakelar untuk melepas daya listrik guna menghindari atau mengurangi keadaan berbahaya, misalnya kebakaran, busur, atau orang yang tersengat. Fungsi ini menyasar energi listrik, berbeda dari penghentian darurat (emergency stopping) yang menyasar gerakan mesin.
4. Penyakelaran fungsional (functional switching): menyalakan, mematikan, atau mengubah suplai untuk operasi normal. Kontaktor, relai, dan sakelar lampu termasuk di sini. Fungsi ini tidak memerlukan sifat pemisah dan tidak menggantikan isolasi. RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS) dipasang terutama sebagai gawai proteksi; kecocokannya untuk isolasi atau penyakelaran tidak dianggap otomatis, tetapi dibaca dari standar produknya dan tabel gawai di Lampiran E IEC 60364-5-53, yang isinya belum diverifikasi editor. Tipe dan pemilihannya dibahas pada bab RCD.

Sebuah kontaktor yang dipakai untuk penyakelaran fungsional sehari-hari tidak dapat dianggap telah menjalankan fungsi isolasi, meskipun kontaktor itu terbuka dan motor tidak berputar. PUIL 2020 132.10 meminta gawai diskoneksi disediakan untuk penyakelaran dan/atau isolasi instalasi, sirkit, atau aparatus guna operasi, inspeksi, deteksi gangguan, pengujian, pemeliharaan, dan perbaikan, sedangkan catatan 430.1 mengingatkan bahwa diskoneksi oleh gawai proteksi tidak berarti isolasi.

Syarat pemisah dan sarana pemutus motor

IEC 60947-3:2020 dengan amendemen 1 tahun 2025 mengatur sakelar, pemisah (disconnector), dan sakelar pemisah (switch-disconnector). Pemisah memenuhi syarat isolasi pada posisi terbuka; sakelar pemisah juga mampu memutus arus beban. Untuk motor instalasi, PUIL 2020 5100.5.8 memberi syarat sarana pemutus, yang wajib bagi setiap motor di atas 1,5 kW kecuali kelompok motor dalam 5100.5.8.2.

Tiga syarat sifat gawai menentukan apakah posisi "terbuka" dapat dipercaya.

1. Celah terbuka yang teruji. Standar produk menguji celah terbuka gawai yang dinyatakan cocok untuk isolasi terhadap tegangan impuls yang lebih tinggi dan membatasi arus bocornya (keyakinan sedang untuk rinciannya); PUIL 2000 menuliskannya sebagai jarak pisah minimum menurut tabel IEC (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan). Celah itu tidak ditembus tegangan lebih transien dan tidak mengalirkan arus berbahaya ke sisi beban.
2. Indikasi posisi yang andal. PUIL 2020 5100.5.8.3.2 meminta sarana pemutus menunjukkan dengan jelas apakah ia terbuka atau tertutup. PUIL 2000 menambahkan bahwa tanda "O" atau "Off" hanya boleh tampak bila jarak pisah pada setiap kutub sudah tercapai (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan), dan IEC 60204-1 5.3 memuat syarat serupa untuk pemutus suplai mesin (sekunder). Lampu indikator yang hanya menunjukkan keadaan sirkit kendali tidak memenuhi syarat ini.
3. Dapat dikunci pada posisi terbuka. Gawai memiliki fasilitas penguncian (lockout) yang mencegah penutupan kembali selama pekerjaan berlangsung. Penguncian dilakukan dengan gembok pribadi setiap pekerja sesuai prosedur yang dibahas pada bab kerja aman.

Syarat pemutusan dan kemampuan arus ada di 5100.5.8.3. Sarana pemutus harus memutus motor dan kendalinya dari semua konduktor suplai yang tidak dibumikan, tanpa kutub yang dapat dioperasikan sendiri (5100.5.8.3.1), dan berkemampuan arus sekurang-kurangnya 115 % arus beban penuh motor (5100.5.8.3.3); bila melayani beberapa motor atau motor bersama beban lain, 115 % dari jumlah arus beban penuhnya (5100.5.8.3.4). Klausul 2.12.1.3 Bagian 2 menegaskan bahwa sakelar beroperasi bersamaan pada semua konduktor aktif (di Bagian 2 berarti fasa), dengan pengecualian sakelar sirkit kendali kontaktor dan sirkit akhir fasa-netral. Klausul 5100.5.7.7.1 menambahkan bahwa sirkit kendali harus ikut terputus dari semua sumber suplai saat sarana pemutus terbuka; bila dipakai dua gawai terpisah, keduanya ditempatkan berdampingan.

Syarat letak ada di 5100.5.8.4. Sarana pemutus ditempatkan sehingga tampak dari tempat kendali. Bila letaknya jauh dari motor, dipasang sarana pemutus lain di dekat motor, atau sarana yang jauh itu harus dapat dikunci pada kedudukan terbuka; motor yang disuplai dari lebih dari satu sumber memerlukan sarana pemutus untuk setiap sumber. Klausul 5100.5.7.5 memberi pilihan serupa bila motor tidak tampak dari tempat kendali: pemutus dapat dikunci terbuka, atau sakelar tangan dipasang di tempat yang tampak dari motor. Untuk ruang lembab, 790.6.1.1 meminta bagian instalasinya dapat diputus dengan sakelar yang dipasang setempat, dan Tabel 790.28 menggolongkan area teromol cuci, sentrifugal, dan pengeringan binatu sebagai ruang lembab dan basah.

Mengapa kontaktor, relai semikonduktor, dan VFD bukan pemisah

Kontaktor. Kontaktor dirancang untuk penyakelaran fungsional berulang dalam operasi normal. Posisinya ditentukan oleh koil, bukan oleh tangan orang yang bekerja, sehingga tidak dapat dikunci terbuka, dan kontak utama yang las tidak terlihat dari luar. Kontaktor dapat menutup kembali karena gangguan tanah di sirkit kendali, kesalahan program, suplai yang pulih pada kendali dua kawat, atau tombol yang ditekan orang lain. Kontaktor yang dinyatakan cocok untuk isolasi pun tetap tidak dapat dikunci. IEC 60204-1 5.4 membolehkan gawai seperti kontaktor untuk mencegah start tak terduga hanya pada pekerjaan ringan tanpa bahaya kejut, misalnya penyetelan, dan tidak untuk pemutusan penuh (sekunder).

Relai semikonduktor (SSR). PUIL 2000 menyatakan gawai semikonduktor tidak boleh dipakai sebagai gawai pemisah (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan); klausul PUIL 2020 padanannya berada di Bagian 5-53 dan belum diverifikasi. SSR yang "mati" masih mengalirkan arus bocor miliampere melalui semikonduktor dan peredamnya, sehingga terminal beban tetap berpotensi berbahaya, dan kegagalannya yang paling sering adalah hubung singkat. Penghentian arusnya hanya elektronik.

Penggerak frekuensi variabel (VFD). VFD menyimpan energi pada kapasitor rel DC yang tetap bermuatan setelah suplai AC diputus dari sisi masuk, selama waktu yang tercantum pada label dan dokumentasi pabrikan. Perintah berhenti dan fungsi safe torque off (STO) menghilangkan torsi tanpa memisahkan tegangan; terminal masuk VFD tetap tersambung ke jaringan dan terminal motor tetap tersambung ke rel DC melalui semikonduktor keluaran. VFD tidak memiliki celah kontak di jalur daya, sehingga secara konstruksi tidak dapat berfungsi sebagai pemisah. Prinsip dan parameternya dibahas pada bab VFD.

Karena itu setiap motor, termasuk washer-extractor ber-VFD, tetap memerlukan pemisah di sisi masuk, sebelum VFD atau kontaktor. Setelah pemisah dibuka, waktu tunggu peluahan rel DC dihormati, lalu bebas tegangan diverifikasi oleh orang yang akan bekerja; urutannya dibahas pada bab kerja aman dan alatnya pada bab keselamatan alat ukur.

Jumlah kutub dan pemutusan netral menurut sistem pembumian

Jumlah kutub ditentukan sistem pembumian dan pemakaian netral di sisi beban. Semua konduktor lin selalu diputus, PE tidak pernah; yang berbeda adalah netral. Instalasi pelanggan tegangan rendah di Indonesia lazim berbentuk TN-C-S, dengan PEN dipisah menjadi N dan PE di awal instalasi, sehingga sisi hilir berperilaku TN-S; instalasi dengan elektrode sendiri tanpa sambungan ke netral jaringan berbentuk TT.

Pada TN-S dan hilir TN-C-S, netral terhubung ke bumi di awal instalasi, sehingga termasuk konduktor yang dibumikan dan tidak diwajibkan diputus oleh 5100.5.8.3.1. IEC 60364 juga mengizinkan netral pada TN-S tidak diisolasi bila dapat dianggap terhubung andal ke bumi, sedangkan pada TT netral diisolasi (sekunder, keyakinan sedang; klausul PUIL padanannya belum diverifikasi). Namun potensial netral dapat naik oleh susut tegangan arus beban atau netral putus (bab beban tak seimbang), sehingga mesin yang memakai netral untuk kendali 230 V lebih aman diisolasi dengan pemisah empat kutub. Klausul 2.12.2 melarang sakelar kutub tunggal di netral yang dibumikan langsung, tetapi membolehkan sakelar kutub banyak yang memiliki kontak netral; netral yang diputus tidak boleh terbuka sebelum konduktor lin dan harus tersambung kembali bersamaan atau lebih dulu (431.3).

PUIL 2020 444.4.7 mengatur pengalihan suplai pada sistem TN: gawai sakelarnya harus menyakelar konduktor lin dan netral, dengan sakelar 4 kutub untuk suplai tiga fasa dan 2 kutub untuk satu fasa. Catatan klausul menyebut alasannya kompatibilitas elektromagnetik: sakelar 3 kutub membuat arus netral beredar melalui jalur yang tidak diinginkan dan membangkitkan medan elektromagnetik. Rinciannya dibahas pada bab genset dan sakelar alih.

Sakelar utama dan pemutusan darurat di tingkat instalasi

PUIL 2020 132.9 meminta gawai pemutus untuk keadaan bahaya dipasang sehingga mudah dikenali dan dapat dioperasikan dengan efektif dan cepat. IEC 60364-5-53 memisahkan gawai penyakelaran off darurat dan gawai penghentian darurat dalam subklausul tersendiri (536.4.2 dan 536.4.3 pada edisi 2019, judul dari pratinjau resmi; isi dan padanan PUIL belum diverifikasi). Tujuannya memutus suplai untuk menghentikan bahaya listrik yang sedang terjadi, seperti kebakaran, busur, atau orang yang tersengat.

Di instalasi kecil, gawai penyakelaran off darurat yang paling nyata adalah sakelar utama. PUIL 2020 2.8.1 meminta suplai instalasi dikendalikan dari PHB utama dengan satu atau beberapa sakelar utama, dengan sarana pengoperasian tidak lebih dari 2 m di atas lantai, diberi tanda "SAKELAR UTAMA", dan mudah dibedakan dari sakelar lain supaya dapat dioperasikan cepat dalam keadaan darurat. MCB jenis tusuk tidak boleh menjadi sakelar utama, dan sakelar utama yang dapat ditutup dari jarak jauh harus dapat dikunci terbuka (2.8.1.5). Letak dan penandaan PHB dibahas pada bab PHB dalam instalasi.

Tombol stop darurat pada mesin bekerja di tingkat kendali mesin: ia membuka sirkit koil kontaktor atau memerintahkan penggerak berhenti dengan kategori stop 0 atau 1, bukan memutus suplai utama. Pada bahaya listrik langsung, tombol itu tidak mencukupi: sirkit kendali, kabel dari PHB, dan terminal masuk kontaktor atau VFD masih bertegangan, dan kerusakan sirkit kendali dapat menghidupkan mesin kembali. Keduanya direncanakan bersama pada tahap desain dan saling melengkapi. Letak gawai penyakelaran off darurat ditentukan dari penilaian risiko: misalnya sakelar utama atau tombol pembuka pemutus di dekat pintu keluar ruang mesin, sehingga personel dapat memutus suplai tanpa mendekati peralatan yang berbahaya. Akses ke gawai ini tidak boleh terhalang oleh peralatan, palet, atau tumpukan cucian, dan setiap pekerja perlu tahu letaknya sebelum kejadian, karena langkah pertama pertolongan orang tersengat adalah memutus suplai.

Proteksi tegangan kurang dan pencegahan start ulang otomatis

Skenario bahayanya sederhana. Suplai padam sesaat, teknisi mendekati drum yang diam, lalu tegangan pulih dan mesin yang dikendalikan sakelar pilih, termostat, pelampung, atau program yang tetap "jalan" hidup kembali tanpa perintah baru.

PUIL 2020 menjawabnya di dua tempat. Klausul 5100.5.7.6 meminta kemungkinan start kembali otomatis yang berbahaya setelah motor berhenti karena penurunan tegangan atau pemutusan suplai dicegah dengan cara yang tepat. Ayat 445 Bagian 4-44 berlaku umum: bila turun atau hilangnya tegangan dan pemulihannya dapat berbahaya bagi manusia atau properti, tindakan pencegahan diambil (445.1.1), operasinya boleh ditunda bila peralatan tahan pemutusan singkat (445.1.2), dan penutupan balik yang berbahaya tidak boleh otomatis (445.1.5). Gawai ini tidak disyaratkan bila yang terancam hanya kerusakan peralatan dengan risiko yang dapat diterima.

Tiga cara lazim memenuhi syarat itu.

1. Kontaktor dengan kendali penahan diri. Koil AC melepas pada suatu nilai antara 75 % dan 20 % tegangan pengenal, atau saat tegangan hilang. Bila start memakai tombol sesaat dan kontak bantu penahan diri, kontaktor tetap terbuka setelah tegangan pulih sampai tombol start ditekan lagi. Hanya susunan inilah yang memenuhi 5100.5.7.6 tanpa gawai tambahan; kendali dua kawat dinilai tersendiri, dan keduanya dibahas pada bab proteksi motor dan bab logika kendali dasar.
2. Pelepas atau relai tegangan kurang. Pelepas tegangan kurang pada pemutus atau MPCB, atau relai pemantau tegangan yang membuka sirkit kendali, memutus saat tegangan turun di bawah ambang dan tidak menutup sendiri. Pelepas ini diperlukan bila MPCB atau pemutus langsung menjadi sakelar motor tanpa kontaktor.
3. Fungsi VFD. VFD umumnya memiliki fungsi start ulang otomatis setelah suplai pulih dan fungsi reset gangguan otomatis. Pada mesin yang dapat didekati orang, fungsi itu dinonaktifkan kecuali penilaian risiko menyatakan aman (5100.5.7.6 dan, untuk reset gangguan, 5100.5.4.8), dan setelannya dicatat serta diperiksa ulang setiap kali parameter diganti. Parameternya dibahas pada bab parameter dan komisioning VFD.

Keputusan tentang motor mana yang memerlukannya dicatat dalam gambar instalasi dan petunjuk operasi.

Rumus kemampuan arus pemisah

Syarat 5100.5.8.3.3 dan 5100.5.8.3.4 PUIL 2020 ditulis sebagai:

$$I_\text{Q} \ge 1{,}15 \sum_{i} I_{\text{FL},i}$$

dengan $I_\text{Q}$ kemampuan arus (arus pengenal operasional) sarana pemutus dalam ampere dan $I_{\text{FL},i}$ arus beban penuh setiap motor atau beban lain yang dilayaninya, pada fasa yang paling berat, dalam ampere. Penjumlahan aritmetis adalah asumsi konservatif, karena arus masukan VFD dan arus pemanas tidak persis sefasa.

Rak ini memakai satu pembanding editorial, yang juga dipakai pada bab pemasangan lapangan: arus pengenal pemisah tidak lebih kecil dari arus pengenal gawai proteksi di hulunya, $I_\text{Q} \ge I_\text{n,hulu}$, supaya pemisah tidak dapat terbebani lebih tanpa ada yang memutus. Nilai $I_\text{Q}$ dibaca pada kategori pemakaian dan tegangan yang sesuai, misalnya AC-23B pada 400 V, bukan angka terbesar di badan sakelar yang dapat berupa arus termal. Kategori AC-23 dalam IEC 60947-3 berarti menyambung dan memutus beban motor atau beban sangat induktif; akhiran A berarti operasi sering dan akhiran B operasi jarang (sekunder). IEC 60204-1 menyebut sakelar pemisah AC-23B sebagai salah satu jenis pemutus suplai mesin (sekunder; sumbernya dicatat pada bab pemasangan lapangan). Kemampuan hubung pendek terkondisi pemisah bersama gawai hulunya juga dicek terhadap arus hubung pendek prospektif $I_\text{psc}$ di titik pasang, dengan cara pada bab arus hubung pendek.

Contoh kerja: memilih pemisah lokal untuk washer-extractor tiga fasa

Data (ilustrasi). Washer-extractor 400 V 3N, 50 Hz, di ruang cuci. Motor drum dikendalikan VFD internal dengan arus masukan 11 A per fasa; pemanas 12 kW terdiri atas tiga elemen 400 V terhubung segitiga; sirkit kendali 230 V mengambil 0,5 A dari L1 dan netral. Panel mesin tidak memiliki sakelar utama yang dapat dikunci. Sirkit disuplai dari MCB kurva C 32 A empat kutub di PHB area cuci, di ruang terpisah yang tidak tampak dari mesin. Sistem TN-C-S dengan PEN dipisah di PHB utama. Isolator tersedia dalam seri 25 A, 32 A, 40 A, dan 63 A (nilai AC-23B pada 400 V, ilustrasi). Tentukan spesifikasi isolator lokal -Q1.

Langkah 1: fungsi yang diperlukan. Alasan: bantalan dan sabuk adalah pemeliharaan mekanis; terminal mesin memerlukan isolasi. MCB di PHB jauh dan tidak tampak dari mesin, sehingga menurut 5100.5.8.4.2 diperlukan pemutus di dekat motor atau MCB itu harus dapat dikunci terbuka. Pemutus lokal dipilih karena area cuci adalah ruang lembab dan basah (Tabel 790.28) yang meminta sakelar setempat (790.6.1.1), dan karena orang yang bekerja dapat melihat posisinya. -Q1 bukan sakelar fungsional harian dan bukan gawai penyakelaran off darurat ruangan.

Langkah 2: arus beban penuh per fasa. Alasan: 5100.5.8.3.4 memakai jumlah arus beban pada keadaan beban penuh. Arus pemanas segitiga seimbang:

$$I_\text{E} = \frac{P}{\sqrt{3}\,U} = \frac{12\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 17{,}3\ \text{A}$$

Fasa terberat L1 memikul $11 + 17{,}3 + 0{,}5 = 28{,}8$ A.

Langkah 3: kemampuan arus minimum. Alasan: rumus di atas dan pembanding gawai hulu.

$$I_\text{Q} \ge 1{,}15 \times 28{,}8 = 33{,}1\ \text{A} \qquad I_\text{Q} \ge I_\text{n,hulu} = 32\ \text{A}$$

Syarat yang menentukan adalah 33,1 A. Isolator 32 A gagal walaupun sama dengan MCB, sehingga dipilih 40 A pada AC-23B 400 V. Kemampuan hubung pendek terkondisinya dengan MCB C 32 A dicek terhadap $I_\text{psc}$ di titik pasang dari data pabrikan.

Langkah 4: kategori pemakaian. Alasan: -Q1 dioperasikan jarang, hanya untuk pemeliharaan, tetapi harus mampu memutus mesin yang masih berjalan bila seseorang membukanya dalam keadaan berbeban. Kategori AC-23B memenuhi keduanya; bila isolator dipakai untuk menyalakan dan mematikan mesin setiap hari, kategori A yang diperlukan dan fungsi itu sebaiknya diserahkan pada kendali mesin.

Langkah 5: jumlah kutub. Alasan: 5100.5.8.3.1 mewajibkan ketiga fasa diputus serentak. Netral pada hilir TN-C-S dibumikan di PHB utama, sehingga tidak diwajibkan diputus. Namun netral kendali 230 V tetap tersambung ke sirkit lain bila pemisah hanya tiga kutub. Dipilih empat kutub dengan kontak netral yang menutup lebih dulu dan membuka paling akhir (431.3), yang juga tetap memenuhi 790.6.1.2 bila suplai kelak menjadi TT. Pilihan ini juga dipakai pada bab pemasangan lapangan.

Langkah 6: syarat tambahan. Alasan: syarat sifat pemisah. -Q1 memiliki posisi O dan I dengan indikasi yang hanya menunjukkan O bila semua kontak terbuka, penguncian gembok pada posisi O dengan penjepit banyak gembok, dan label yang menyebut mesin yang dilayani. Letaknya dalam jarak pandang mesin, dapat dijangkau tanpa membungkuk di atas mesin, di luar jangkauan semprotan, dengan kode IP sesuai pengaruh eksternal area yang dibahas pada bab ruang basah.

Tafsir. Isolator tidak menghilangkan energi tersimpan: rel DC VFD dan drum yang masih berputar tetap berbahaya setelah -Q1 dikunci; urutannya dibahas pada bab kerja aman.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan. Pemutusan, penguncian, dan verifikasi bebas tegangan pada setiap contoh dilakukan personel kompeten menurut Bab 2 · Keselamatan.

Contoh 1: dua kipas dapur hotel pada satu isolator atap. Kipas buang 7,5 kW berarus beban penuh 15 A dan kipas pasok 4 kW berarus 8 A (angka latihan) di atap dapur sebuah hotel dilayani satu isolator lokal, karena MCB C 25 A di PHB lantai bawah tidak tampak dari kipas. Kedua motor di atas 1,5 kW, dan satu gawai melayani keduanya, sehingga dipakai jumlah arusnya (5100.5.8.3.4):

$$I_\text{Q} \ge 1{,}15 \times (15 + 8) = 26{,}5\ \text{A} \qquad I_\text{Q} \ge I_\text{n,hulu} = 25\ \text{A}$$

Syarat 26,5 A menentukan. Dari seri 25 A, 32 A, dan 40 A (angka latihan) dipilih 32 A pada AC-23B 400 V; isolator 25 A gagal walaupun sama dengan MCB.

Contoh 2: pengering laundry rumah sakit pada suplai TT. Laundry sebuah rumah sakit di gedung terpisah memakai elektrode sendiri tanpa sambungan ke netral jaringan (TT). Pengeringnya 400 V 3N dengan pemanas 15 kW segitiga, motor drum 2,2 kW berarus 4,6 A, dan kendali 0,5 A dari L1 (angka latihan), disuplai MCB C 32 A.

$$I_\text{E} = \frac{15\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 21{,}7\ \text{A} \qquad I_\text{Q} \ge 1{,}15 \times (21{,}7 + 4{,}6 + 0{,}5) = 30{,}8\ \text{A}$$

Kali ini pembanding gawai hulu, 32 A, yang menentukan, sehingga isolator 32 A pada AC-23B 400 V cukup. Area pengeringan tergolong lembab dan basah (Tabel 790.28), dan pada TT netral wajib diputus bersama fasa (790.6.1.2): empat kutub di sini kewajiban, bukan pilihan seperti pada contoh kerja di atas.

Contoh 3: tegangan kendali turun sesaat di dapur hotel. Mesin pengaduk adonan tiga fasa di dapur hotel dikendalikan kontaktor berkoil AC 230 V. Pencatat tegangan menunjukkan tegangan kendali turun sesaat ke 150 V (angka latihan). Rentang lepas koil AC adalah

$$0{,}20 \times 230 = 46\ \text{V} \quad \text{sampai} \quad 0{,}75 \times 230 = 172{,}5\ \text{V}$$

Nilai 150 V berada di dalam rentang itu, jadi kontaktor mungkin melepas dan mungkin tidak; perilaku itu tidak dapat dijadikan proteksi tegangan kurang. Dengan tombol sesaat dan penahan diri, mesin yang terlepas tetap diam setelah tegangan pulih. Dengan sakelar pilih yang tetap tertutup, mesin dapat hidup kembali tanpa perintah dan melanggar 5100.5.7.6; kendalinya diubah ke penahan diri atau diberi relai pemantau tegangan, dan sampai itu selesai kondisi berhenti butir 6 berlaku.

Contoh 4: tinggi tuas sakelar utama di rumah sakit. PHB utama sebuah rumah sakit kecil dipasang di atas alas beton 0,30 m, dan tuas sakelar utamanya berada 1,75 m dari dasar PHB (angka latihan). Tingginya dari lantai:

$$h = 0{,}30 + 1{,}75 = 2{,}05\ \text{m} > 2\ \text{m}$$

Sarana pengoperasiannya lebih dari 2 m di atas lantai, sehingga 2.8.1 tidak terpenuhi dan dalam keadaan darurat orang harus mencari pijakan. Perbaikannya menurunkan PHB atau memindah sakelar utama, bukan menaruh bangku di depan panel, karena akses ke gawai pemutusan darurat tidak boleh terhalang. Tuasnya juga diberi tanda "SAKELAR UTAMA" dan dibedakan dari sakelar lain.

Kondisi berhenti

Pekerjaan mekanis atau listrik pada mesin tidak dimulai, atau dihentikan bila sudah berjalan, dalam keadaan berikut:

1. Satu-satunya pemutus yang tersedia adalah kontaktor, tombol stop, tombol stop darurat, perintah berhenti VFD, atau STO.
2. Pemisah tidak dapat dikunci pada posisi O, indikasi posisinya rusak atau meragukan, atau labelnya tidak cocok dengan mesin yang akan dikerjakan.
3. Pemisah menunjukkan O tetapi uji bebas tegangan menemukan tegangan di sisi beban. Kontak las atau suplai kedua dicurigai; pemisah tidak dioperasikan ulang dan kejadian dilaporkan.
4. Sumber lain belum ditelusuri dan diisolasi: genset atau suplai kedua, sirkit interlock atau kendali bersuplai luar, UPS untuk PLC, atau pompa dosis yang disuplai dari kotak kontak sendiri.
5. Waktu tunggu peluahan kapasitor rel DC belum terlewati, atau bebas tegangan belum diverifikasi oleh orang yang akan bekerja.
6. Mesin terlihat hidup kembali sendiri setelah suplai pulih: mesin tidak dioperasikan sampai start ulang otomatisnya dicegah dan diverifikasi.
7. Akses ke sakelar utama atau gawai penyakelaran off darurat terhalang: pekerjaan di ruang itu ditunda sampai aksesnya bebas.

Verifikasi bebas tegangan adalah pengukuran pada konduktor yang mungkin bertegangan, sehingga hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, menurut Bab 2 · Keselamatan dan bab keselamatan alat ukur. Kerangka bahayanya ada di Bab 1 · Keselamatan.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Motor tidak berputar berarti aman dikerjakan." Sisi masuk kontaktor, terminal masuk VFD, dan kabel dari PHB tetap bertegangan, dan motor dapat hidup kembali karena perintah otomatis atau suplai yang pulih.

"Tombol stop darurat mesin sama dengan pemisah instalasi." Tombol stop darurat membuka sirkit kendali; suplai utama tetap hadir, dan penguncian tombolnya dapat dilepas siapa saja.

"Lampu indikator padam berarti tidak ada tegangan." Lampu hanya menunjukkan sirkit kendali atau suplainya sendiri, dan bisa padam karena rusak; bebas tegangan hanya dibuktikan dengan pengukuran.

"MCB tidak pernah boleh dipakai sebagai pemisah." Justru PUIL 2020 411.3.2.1 meminta gawai proteksi untuk pemutusan otomatis cocok untuk isolasi sekurang-kurangnya konduktor lin. Yang sering kurang pada MCB di PHB jauh adalah hal lain: tidak dapat dikunci tanpa aksesori pengunci, tidak tampak dari mesin, dan pada TT tidak memutus netral bila hanya berkutub tiga. MCB yang memenuhi syarat itu boleh menjadi titik isolasi; yang tidak memenuhi harus dilengkapi atau diganti isolator lokal.

"Isolator dengan tulisan 63 A pasti cukup untuk beban 50 A." Angka terbesar di badan sakelar dapat berupa arus termal, sedangkan kemampuan memutus beban motor dibaca pada kategori AC-23 dan tegangan kerja, yang nilainya dapat jauh lebih kecil.

Hubungan dengan bab lain

Uraian di atas memakai sistem pembumian, proteksi kejut, proteksi arus lebih, arus hubung pendek, beban tak seimbang, dan keselamatan alat ukur yang sudah dibahas. PHB, genset dan sakelar alih, serta ruang basah dibahas pada bab masing-masing. Kontaktor, proteksi motor, penahan diri, stop darurat, isolator dinding, pertolongan pertama, LOTO, VFD, dan keselamatan fungsional dibahas pada bab masing-masing. Kerangkanya berasal dari Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan.

Latihan dan pembahasan

1. Sebuah instalasi memiliki MCB tiga kutub 32 A di PHB distribusi dan kontaktor 32 A di panel lokal dekat motor pompa 11 kW (arus beban penuh sekitar 21 A, ilustrasi). Seorang teknisi ingin mengganti sabuk penggerak pompa. Jelaskan mengapa ia tidak boleh mengandalkan kontaktor sebagai satu-satunya sarana isolasi, dan apa yang harus tersedia sebelum pekerjaan dimulai.
2. Sebuah motor tiga fasa memiliki arus beban penuh 45 A pada 400 V, 50 Hz. Tentukan kemampuan arus minimum sarana pemutusnya menurut PUIL 2020 5100.5.8.3.3. Bila nilai AC-23B 400 V yang tersedia adalah 40 A, 50 A, dan 63 A, nilai mana yang dipilih dan mengapa?
3. Instalasi laundry berbentuk TN-C-S dengan PEN dipisah di PHB utama. Terdapat tiga beban: (a) motor pompa tiga fasa 400 V tanpa netral, (b) washer-extractor 400 V 3N yang memakai netral untuk kendali 230 V, (c) pemanas air satu fasa 230 V. Tentukan jumlah kutub pemisah masing-masing dan beri alasan. Apa yang berubah bila instalasi itu TT?
4. Sebuah washer-extractor dikendalikan VFD. Operator melaporkan mesin hidup kembali sendiri beberapa detik setelah suplai pulih dari padam sesaat. Jelaskan risikonya, klausul PUIL 2020 yang dilanggar, dan apa yang diperiksa pada VFD dan sirkit kendalinya.
5. Pengering listrik 9 kW tiga fasa dengan beban pemanas dominan ($\cos\varphi = 1$) disuplai dari MCB 16 A di PHB yang berada di ruang lain. Hitung kemampuan arus minimum isolator lokalnya dengan pembanding gawai hulu, pilih dari seri 16 A, 20 A, dan 25 A, dan sebutkan klausul PUIL 2020 yang menuntut isolator itu.
6. Seorang karyawan tersengat dan tidak dapat melepaskan genggamannya dari rangka mesin yang bertegangan. Bandingkan menekan tombol stop darurat mesin dengan mengoperasikan sakelar utama atau gawai penyakelaran off darurat. Mana yang efektif dan mengapa?

Kunci jawaban beralasan

1. Kontaktor tidak memenuhi syarat pemisah: posisinya ditentukan koil dan tidak dapat dikunci terbuka, kontak lasnya tidak terlihat, dan ia dapat menutup karena sirkit kendali atau tindakan orang lain. Yang harus tersedia adalah pemisah yang memutus ketiga fasa serentak, menunjukkan posisinya, dan dapat dikunci: MCB di PHB dengan aksesori pengunci bila PHB tampak dan terjangkau, atau isolator lokal di dekat pompa bila tidak (5100.5.8.4.2). Setelah dikunci, bebas tegangan diverifikasi di terminal motor oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD; prosedurnya dibahas pada bab kerja aman.
2. $I_\text{Q} \ge 1{,}15 \times 45 = 51{,}75$ A. Nilai 50 A kurang dari 51,75 A, walaupun selisihnya kecil, sehingga dipilih 63 A, nilai terkecil yang memenuhi pada kategori dan tegangan yang benar. Bila gawai hulu lebih besar dari 63 A, isolator dinaikkan lagi.
3. (a) Tiga kutub: 5100.5.8.3.1 mewajibkan semua konduktor yang tidak dibumikan diputus, dan motor tidak memakai netral. (b) Empat kutub: fasa wajib diputus, dan netral yang dipakai kendali 230 V ikut diisolasi karena potensialnya dapat naik oleh arus sirkit lain; kontak netralnya tidak membuka sebelum fasa (431.3). (c) Satu kutub di fasa sudah diizinkan untuk sirkit akhir fasa-netral pada TN-C-S (2.12.1.3 c); dua kutub dipilih bila netral ikut diisolasi, dan karena 2.12.2 melarang sakelar kutub tunggal di netral, netral hanya boleh diputus oleh gawai kutub banyak. PE tidak pernah diputus. Pada TT, netral wajib diputus bersama fasa di ruang lembab (790.6.1.2) dan diisolasi menurut IEC 60364, sehingga jumlah kutub (a), (b), dan (c) tetap, tetapi pemutusan netral pada (b) dan (c) menjadi wajib, bukan lagi pilihan perancang.
4. Mesin yang hidup sendiri dapat mencederai orang yang mengira mesin sudah mati. Keadaan itu melanggar 5100.5.7.6 dan 445.1.5; reset gangguan otomatis juga dilarang 5100.5.4.8. Yang diperiksa: fungsi start ulang setelah suplai pulih dan reset gangguan otomatis pada VFD dinonaktifkan kecuali penilaian risiko menyatakan aman; perintah jalan berasal dari tombol sesaat dan penahan diri, bukan sakelar pilih yang tetap tertutup; dan setelan akhir dicatat serta diverifikasi setiap kali parameter diganti.
5. $I_\text{B} = 9\,000/(\sqrt{3} \times 400) = 13{,}0$ A. $1{,}15 \times 13{,}0 = 14{,}95$ A, sedangkan pembanding gawai hulu 16 A. Syarat yang menentukan adalah 16 A, sehingga dipilih 16 A, dengan nilainya dibaca pada kategori pemakaian yang sesuai dan 400 V. Isolator setempat dituntut 790.6.1.1, karena Tabel 790.28 menggolongkan area pengeringan binatu sebagai ruang lembab dan basah; MCB berpengunci di PHB ruang lain tidak setempat sehingga tidak memenuhinya. Faktor 115 % mengikat lewat 5100.5.8.3.4 bila motor pengering di atas 1,5 kW (5100.5.8.2); untuk motor yang lebih kecil, faktor itu tetap dipakai sebagai batas aman rak, dan hasilnya sama, 16 A.
6. Tombol stop darurat hanya menghentikan gerak; rangka yang bertegangan karena gangguan isolasi tetap bertegangan, karena arus melalui tubuh berasal dari suplai daya, bukan sirkit kendali. Sakelar utama atau gawai penyakelaran off darurat memutus semua fasa suplai ke area itu dan menghentikan aliran melalui tubuh. Karena itu gawai tersebut harus mudah dikenali, mudah dicapai, dan cepat dioperasikan (132.9, 2.8.1.3), dan penilaian risiko sebaiknya menempatkannya di luar area bahaya. Penolong tidak menyentuh korban sebelum suplai putus; langkah pertolongan selanjutnya dibahas pada bab bahaya listrik pada tubuh.

Referensi