Keselamatan alat ukur: kategori ukur, rating, dan verifikasi bebas tegangan

Pengering di sebuah laundry tiga fasa berhenti di tengah siklus, dan teknisi dipanggil ke PHB utama. Kabel merah multimeternya masih di terminal 10 A sisa mengukur arus kemarin. Di sisi masuk sakelar utama ia menempelkan kedua probe ke dua fasa untuk melihat tegangan, lalu terdengar letupan dan kilatan. Minggu berikutnya, test pen tidak menyala di terminal motor karena ia berdiri di karpet karet bersepatu keselamatan, dan ia menyimpulkan terminal itu mati. Pemilik usaha bertanya: alat apa yang boleh dibawa ke PHB utama, dan bagaimana membuktikan sirkit bebas tegangan?

Bab-bab pengukuran sesudah ini membahas cara mengukur dengan multimeter, tang ampere, penguji resistansi isolasi, serta alat uji pembumian dan RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS), dan semuanya menganggap alat dan orangnya selamat ketika probe menyentuh konduktor. Pembahasan di sini menjawab anggapan itu: energi apa yang menunggu di titik ukur, bagaimana alat diberi rating untuk menghadapinya, dan bagaimana alat dipakai untuk membuktikan keadaan tanpa tegangan. Prosedur pemutusan, penguncian, pembumian kerja, dan izin kerja dibahas pada bab kerja aman.

Batas pembahasan

Cakupannya alat ukur genggam dan detektor tegangan untuk instalasi 230/400 V, 50 Hz: multimeter, kabel uji dan probe, detektor dua kutub, detektor tanpa kontak, test pen, dan lampu uji. Tegangan menengah, osiloskop, energi insiden busur api, dan APD tidak dibahas. Verifikasi bebas tegangan dijelaskan sebagai prinsip, bukan instruksi kerja. Setiap pengukuran pada instalasi bertegangan, termasuk verifikasi itu sendiri, hanya dilakukan personel kompeten yang ditugaskan, dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD. Angka contoh adalah ilustrasi.

Energi yang tersedia di titik ukur

Alat ukur menghadapi dua ancaman. Pertama, tegangan lebih transien: lonjakan beberapa kilovolt selama mikrodetik akibat petir atau penyakelaran beban induktif, yang dapat menembus isolasi alat atau kabel uji. Kedua, energi yang mengikuti. Begitu isolasi tembus, udara terionisasi menjadi jalur konduktif, dan arus gangguan dari sistem mengalir melalui busur di genggaman teknisi. Besar arus itu ditentukan impedansi sumber di titik ukur, bukan oleh alat.

Impedansi sumber paling kecil di dekat trafo dan awal instalasi, lalu membesar setiap kali arus melewati kabel yang lebih panjang dan lebih kecil. Perkiraan kasarnya memakai hukum Ohm dari Bab 1:

$$I_\text{p} \approx \frac{U_0}{Z_\text{LN}}, \qquad Z_\text{LN} = Z_\text{hulu} + \rho\,\frac{2L}{A}$$

dengan $I_\text{p}$ arus prospektif fasa-netral (A), $U_0$ tegangan fasa-netral 230 V, $Z_\text{LN}$ impedansi lingkar fasa-netral di titik itu (Ω), $Z_\text{hulu}$ impedansi lingkar di titik hulu, $\rho \approx 0{,}0178\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$ untuk tembaga pada 20 °C, $L$ panjang kabel (m), dan $A$ luas penampang (mm²); faktor 2 menghitung fasa dan netral. Asumsinya: gangguan tanpa resistansi busur, reaktansi diabaikan, fasa dan netral berpenampang sama. Impedansi lingkar sebenarnya diukur; caranya dibahas pada bab uji pembumian dan impedansi lingkar.

Busur yang disuplai beberapa kiloampere menghasilkan panas, tekanan, dan logam cair jauh lebih besar daripada busur beberapa ratus ampere. Karena itu "berapa volt" belum cukup untuk memilih alat; yang juga ditanyakan adalah di mana probe menempel.

Kategori ukur CAT II, III, dan IV

Keselamatan alat ukur diatur seri IEC 61010, dengan persyaratan umum di IEC 61010-1:2010+AMD1:2016. Sejak edisi 2010, definisi kategori ukur berada di IEC 61010-2-030, kini Ed. 3.0 tahun 2023, yang antara lain menambah ketentuan perlindungan terhadap bahaya yang dapat timbul dari pembacaan tegangan dan terhadap busur api pada sirkit ukur. Kategori ukur menilai titik tempat probe menempel:

• CAT IV: sumber instalasi bangunan, di hulu sekering atau pemutus utama, misalnya kabel masuk, APP (alat pembatas dan pengukur), dan terminal sisi masuk gawai proteksi atau sakelar utama.
• CAT III: instalasi tetap dari PHB utama ke hilir, misalnya rel dan terminal keluar PHB, pemutus, kotak sambung, dan terminal motor terpasang tetap.
• CAT II: titik pemanfaatan, yaitu kotak kontak dan titik sejenis, termasuk peranti berkabel yang dicolokkan ke sana.
• Sirkit yang tidak tersambung langsung ke jaringan, misalnya keluaran catu daya kendali 24 V terisolasi, tidak diberi kategori II–IV; edisi lama menyebutnya CAT I.

Urutan ini sejajar dengan kategori tegangan lebih PUIL 2020 Bagian 4-44, 443.6.2: kategori IV di atau dekat awal instalasi, misalnya meter energi dan gawai proteksi arus lebih primer; kategori III pada instalasi tetap dari PHB utama ke hilir, termasuk kabel, sakelar, kotak kontak, dan motor stasioner; kategori II untuk peranti; kategori I untuk elektronik yang dilindungi gawai proteksi surja di luarnya. Tabel 443.2 memberi tegangan ketahanan impuls pengenal yang disyaratkan, diterapkan antara konduktor aktif dan PE:

Kategori tegangan lebih PUIL mengklasifikasikan peralatan terpasang; kategori ukur mengklasifikasikan titik yang diukur. Kotak kontak sebagai peralatan berkategori tegangan lebih III, tetapi pengukuran di lubangnya termasuk CAT II, karena sirkit akhir di hulunya meredam transien dan membatasi arus gangguan. Sebaliknya, terminal sisi masuk sakelar utama berada di dalam PHB utama tetapi di hulu isolator pertama, sehingga termasuk CAT IV; anggapan bahwa seluruh PHB utama cukup CAT III adalah kekeliruan yang paling sering.

Membaca rating: kategori, tegangan, dan kombinasi

Rating selalu berupa pasangan kategori dan tegangan, misalnya "CAT III 600 V". Angka tegangannya adalah tegangan fasa terhadap bumi tertinggi dari sistem tempat alat boleh dipakai pada kategori itu, sejajar dengan kolom fasa-netral turunan Tabel 443.2. Dengan tabel itu, CAT III 300 V setara 4 kV, CAT IV 300 V dan CAT III 600 V sama-sama 6 kV, dan CAT IV 600 V setara 8 kV. Kesetaraan impuls tidak membuat rating dapat dipertukarkan, karena kategori lebih tinggi juga mengandaikan sumber lebih kuat.

Alat, kabel uji, probe, jepit buaya, dan adaptor dinilai sebagai satu rangkaian, dan rating rangkaian adalah rating terendah bagiannya. Multimeter CAT IV 600 V dengan kabel uji CAT II 1000 V hanya layak untuk CAT II, dan jepit tanpa tanda tidak memiliki rating. Tanda kategori harus dapat dipercaya: cari nomor standar dan tanda lembaga uji independen pada alat, bukan hanya tulisan "CAT" di kemasan.

Untuk angka tegangan dipakai aturan editorial:

$$U_\text{rating} \ge \max\left(U_\text{fasa-bumi,maks};\ U_\text{antarprobe,maks}\right)$$

Di antara dua probe pada dua fasa muncul tegangan fasa-fasa, yang dengan toleransi +10 % menurut IEC 60038 dapat mencapai $1{,}1 \times 400 = 440$ V. Menurut arti angkanya, rating 300 V pada kategori yang sesuai sudah mencakup sistem 230/400 V dengan netral terbumi, karena tegangan fasa-bumi 230 V. Namun tegangan di antara kedua terminal ukur harus tetap dalam batas yang dinyatakan pabrikan, dan IEC 61010-2-030:2023 kini mensyaratkan rating tegangan minimum untuk terminal ukur. Catatan d Tabel 443.2 menunjukkan prinsip yang sama untuk sistem IT, yang dibahas pada bab sistem pembumian: tegangan ke bumi saat gangguan dapat naik ke tegangan antarfasa, sehingga baris ditentukan oleh tegangan itu. Karena itu, sebagai aturan editorial dengan margin, alat dan detektor untuk panel 400 V dipilih dari kelas 600 V pada kategori titik ukurnya, dengan batas ukur yang mencakup 440 V.

Sekering alat ukur dan bahaya terminal arus

Terminal arus multimeter berisi resistor shunt seperseratus ohm atau kurang. Bila kabel uji tertinggal di terminal arus lalu probe ditempelkan pada dua titik bertegangan, multimeter menjadi hubung pendek yang arusnya hanya dibatasi impedansi lingkar sistem ditambah resistansi kabel uji, sekering, dan shunt: ratusan ampere di kotak kontak, kiloampere di PHB utama.

Penghalang satu-satunya adalah sekering di dalam alat, yang harus memutus arus itu pada tegangan sistem tanpa meledak. Tiga angkanya menentukan: arus pengenal, tegangan pengenal, dan kapasitas pemutusan. Alat ukur yang layak memakai sekering keramik berkapasitas pemutusan tinggi dengan tegangan pengenal setara rating alat, dan mencantumkan spesifikasinya. Sekering kaca murah yang ukurannya pas biasanya bertegangan pengenal 250 V dengan kapasitas pemutusan jauh lebih rendah, dan pada gangguan kiloampere dapat membentuk busur yang tidak padam. Modul multimeter di korpus menyebut sekering putus harus diganti tanpa menyebut spesifikasinya; pengganti harus identik dengan spesifikasi pabrikan, dan kawat penjembatan tidak pernah dapat diterima. Terminal arus tinggi bertanda tanpa sekering tidak dipakai pada instalasi daya.

Bahaya serupa muncul bila selektor berada di fungsi resistansi, dioda, atau kontinuitas saat probe menyentuh konduktor bertegangan; fungsi itu hanya untuk rangkaian yang terbukti bebas tegangan dan bebas muatan. Pencegahnya: periksa selektor dan terminal kabel uji sebelum probe menyentuh apa pun. Arus pada instalasi sebaiknya diukur dengan tang ampere, yang dibahas pada bab tang ampere dan pengukuran daya.

Kabel uji, probe, dan aksesori

Sejak ketentuan IEC 61010-031 yang mulai berlaku 2011, ujung logam terbuka probe untuk CAT III dan CAT IV dibatasi paling panjang 4 mm; sebelumnya sampai 19 mm (keyakinan sedang untuk kesamaan ketentuan ini pada edisi 2022). Banyak probe memenuhinya dengan tutup isolasi; ujung panjang tanpa tutup dapat menjembatani dua terminal berdekatan dan memicu busur antarfasa. Pedoman regulator keselamatan Inggris menganjurkan ujung terbuka paling panjang 4 mm, sebaiknya 2 mm atau kurang, serta pelindung jari pada probe dan jepit.

Kabel uji yang layak berisolasi utuh tanpa retak, sayatan, atau bagian meleleh; bila lapisan dalam yang berwarna kontras terlihat, isolasi luar sudah tembus. Konektornya berselubung penuh, pelindung jarinya utuh, dan tanda kategori tercetak pada kabel, probe, dan tutupnya. Menyatukan kedua ujung pada fungsi resistansi memeriksa kontinuitas: angka tinggi atau berubah saat kabel ditekuk menandakan konduktor putus, yang dapat membuat alat membaca nol volt pada konduktor bertegangan. Kabel uji bersekering, yang juga dianjurkan pedoman itu, membatasi akibat salah terminal tetapi tidak menggantikan rating kategori.

Verifikasi bebas tegangan: ketentuan PUIL dan praktik uji-ukur-uji

PUIL 2020 Bagian 9, 9.9.2 mengatur bekerja pada keadaan tidak bervoltase (istilah PUIL untuk tanpa tegangan). Peralatan dibebaskan dari tegangan menurut 9.10.5.1 dengan rambu di tempat pemutusan (9.9.2.1). Sebelum pekerjaan dimulai, seorang yang berwenang harus melakukan "pemeriksaan voltase dengan teleskop atau lampu uji" (9.9.2.2). Peralatan lalu dibumikan (9.9.2.3), pemimpin pembebasan tegangan memegang surat penugasan (9.9.2.4), dan pekerjaan baru dimulai setelah ketiganya dipenuhi (9.9.2.5); 9.10.6 a) juga mengawali pengamanan dengan pemeriksaan itu. PUIL tidak mendefinisikan kedua alat itu; editor menafsirkan teleskop sebagai tongkat detektor berisolasi untuk tegangan menengah dan lampu uji sebagai lampu dua kawat untuk tegangan rendah.

Praktik tambahan yang lebih aman adalah memakai alat yang dirancang untuk membuktikan ketiadaan tegangan, yaitu detektor dua kutub IEC 61243-3:2014, dengan urutan yang membuktikan bahwa alat itu sendiri bekerja. EN 50110-1:2023 menempatkan pembuktian bebas tegangan sebagai aturan ketiga dari lima aturan emas, sesudah memutus dan mengamankan dari penyambungan kembali, sebelum membumikan dan menghubungsingkatkan. Urutan uji-ukur-uji (live-dead-live):

1. Uji alat pada sumber yang diketahui bertegangan, dengan penguji sumber (proving unit) atau sirkit setara yang diketahui bertegangan.
2. Ukur di titik kerja pada semua kombinasi konduktor dengan alat dan setelan yang sama.
3. Uji alat lagi pada sumber yang sama, untuk membuktikan alat tidak rusak selama langkah kedua.

Tanpa langkah ketiga, hasil "tidak ada tegangan" tidak dapat dibedakan dari alat yang rusak di tengah pemeriksaan; pedoman regulator Inggris meminta alat pembukti mati dibuktikan sebelum dan sesudah dipakai. Jumlah kombinasi mengikuti jumlah konduktor $n$ di titik itu, termasuk netral dan PE:

$$N_\text{uji} = \frac{n\,(n-1)}{2}$$

Tiga fasa dengan netral dan PE ($n = 5$) memerlukan 10 pasangan: tiga fasa-fasa, tiga fasa-netral, tiga fasa-PE, dan netral-PE. Satu fasa dengan PE ($n = 3$) memerlukan 3. Pasangan fasa-PE tidak boleh dilewati, karena tegangan dapat muncul terhadap PE walaupun tidak antarfasa. Pasangan netral-PE mengungkap netral yang bertegangan akibat beban lain atau pengawatan salah.

Verifikasi ini adalah pengukuran pada konduktor yang dianggap bertegangan sampai terbukti sebaliknya. Prasyaratnya: pemisah sudah dibuka dan dikunci menurut 9.9.2.6, titik kerja sudah dipastikan benar dari gambar dan penandaan, sumber lain yang dapat mengumpan sudah dibuka menurut 9.10.6 e), pemeriksa kompeten dan ditugaskan, detektor berkategori ukur sesuai, dan APD dipakai sesuai penilaian risiko busur api. Indikasi tegangan pada pasangan mana pun berarti titik itu bertegangan, walaupun angkanya kecil. Sesudah terbukti bebas tegangan, peralatan dibumikan menurut 9.9.2.3, dan EN 50110-1 menambahkan hubung singkat; urutan dan pencatatannya dibahas pada bab kerja aman.

Detektor dua kutub, detektor tanpa kontak, test pen, lampu uji, dan multimeter

Prinsip kerja tiap alat menentukan kapan ia dapat diam walaupun konduktor bertegangan.

IEC 61243-3:2014 mencakup detektor dua kutub genggam untuk tegangan bolak-balik sampai 1.000 V pada 16⅔–500 Hz dan tegangan searah sampai 1.500 V; edisi 2014 memperbaiki perilakunya terhadap tegangan interferensi, yaitu tegangan induksi atau kapasitif pada konduktor yang sudah diputus. Detektor ini tidak memakai tubuh pemakai sebagai jalur arus. Test pen justru bergantung pada jalur itu: neonnya menyala oleh arus sangat kecil dari konduktor melalui resistor, jari, dan tubuh ke bumi. Sepatu keselamatan dan karpet karet memutus jalur itu, sehingga nasihat memakai alas kaki berisolasi dan nasihat memastikan tegangan dengan test pen saling melemahkan bila diikuti bersamaan. Alat ini juga bukan perkakas berisolasi, jadi ujungnya tidak dipakai sebagai obeng di PHB. Detektor tanpa kontak berguna untuk peringatan cepat, tetapi pedoman regulator Inggris menyatakan detektor satu kutub dan tanpa kontak hanya untuk mengenali peralatan bertegangan, bukan membuktikan peralatan mati.

Lampu uji dalam arti lazimnya, lampu dengan dua kawat, adalah alat dua kutub, jadi prinsipnya lebih baik daripada test pen. Kelemahannya pada konstruksi: kaca dapat pecah, umumnya tanpa rating kategori, dan arus filamennya pada pasangan fasa-PE dapat membuat RCD memutus. Detektor dua kutub IEC 61243-3 adalah bentuk modern lampu uji dengan fungsi yang sama, ditambah pembatas energi dan rating yang teruji. Multimeter dapat dipakai bila berkategori sesuai dan disetel benar, tetapi pedoman yang sama mencatat multimeter salah setel sering menjadi penyebab kecelakaan saat dipakai mendeteksi tegangan.

Kapasitor dan energi tersimpan sebelum mengukur resistansi

Sirkit yang sudah diputus belum tentu bebas muatan. Kapasitor perbaikan faktor daya, kapasitor rel DC pada VFD dan catu daya elektronik, kabel panjang yang baru diuji isolasinya, dan kapasitor motor satu fasa dapat tetap bertegangan. Energinya $W = \tfrac{1}{2}CU^2$, dan peluahannya lewat resistor peluah sudah dibahas pada bab perbaikan faktor daya; bab magnet dan induksi menambahkan energi medan induktansi yang dilepas saat pemutusan. Sebagai ilustrasi, kapasitor rel DC 1.000 µF pada VFD 400 V bermuatan sekitar $\sqrt{2} \times 400 \approx 565$ V tanpa beban dan menyimpan $\tfrac{1}{2} \times 1\,000 \times 10^{-6} \times 565^2 \approx 160$ J, cukup untuk sengatan berbahaya dan untuk merusak fungsi resistansi multimeter.

Sebelum resistansi atau kontinuitas diukur pada sirkit berkapasitor, tiga syarat dipenuhi: sumber diputus dan terverifikasi bebas tegangan bolak-balik, waktu tunggu pada label peralatan terlewati, dan tegangan searah di terminal penyimpan muatan terverifikasi mendekati nol dengan detektor atau multimeter pada fungsi tegangan searah.

Contoh kerja: memilih alat ukur dan probe untuk panel utama laundry tiga fasa

Data (ilustrasi). Laundry disuplai 230/400 V tiga fasa, sistem TN-C-S. Impedansi lingkar fasa-netral di sisi masuk sakelar utama PHB utama diandaikan $Z_\text{A} = 0{,}05$ Ω. PHB cabang ruang cuci disuplai kabel tembaga 4 × 16 mm² sepanjang 25 m; kotak kontak setrika di ujung sirkit 2,5 mm² sepanjang 20 m dari PHB cabang. Rencana: mengukur tegangan di ketiga titik, lalu memverifikasi bebas tegangan di terminal masuk kontaktor pengering, yang disuplai dari PHB cabang, sebelum kontaktor itu diganti. Semua pengukuran dilakukan personel kompeten yang ditugaskan, dengan APD sesuai penilaian risiko busur api.

Langkah 1: arus prospektif di tiga titik, untuk melihat perbedaan energi.

$$Z_\text{B} = 0{,}05 + 0{,}0178 \times \frac{2 \times 25}{16} = 0{,}1056\ \Omega, \qquad Z_\text{C} = 0{,}1056 + 0{,}0178 \times \frac{2 \times 20}{2{,}5} = 0{,}3904\ \Omega$$

Langkah 2: bahaya terminal arus. Andaikan kabel uji tertinggal di terminal arus seperti pada pembuka, dengan resistansi jalur kabel uji, sekering, dan shunt 0,05 Ω, dan impedansi lingkar fasa-fasa di titik A sama dengan fasa-netral. Menempelkan probe pada dua fasa menghasilkan

$$I = \frac{400\ \text{V}}{0{,}05\ \Omega + 0{,}05\ \Omega} = 4\,000\ \text{A}$$

dan pada fasa-netral $230/0{,}10 = 2\,300$ A. Bila arus dianggap tetap sampai sekering memutus dalam 5 ms, energi di jalur alat sekitar $4\,000^2 \times 0{,}05 \times 0{,}005 = 4\,000$ J. Keputusan: sekering alat wajib jenis kapasitas pemutusan tinggi dengan tegangan pengenal setara rating alat.

Langkah 3: kategori dan tegangan. Titik tertinggi yang disentuh adalah A, jadi seluruh rangkaian alat minimal CAT IV. Kelas 300 V sudah memenuhi arti rating untuk sistem TN ini; dengan aturan editorial dan margin untuk tegangan antar-probe 440 V dipilih kelas 600 V: rangkaian bertanda CAT IV 600 V, setara impuls 8 kV menurut Tabel 443.2, dengan batas ukur tegangan bolak-balik minimal 600 V.

Langkah 4: kabel uji dan probe. Bertanda CAT IV 600 V atau lebih, tutup probe terpasang sehingga ujung terbuka tidak lebih dari 4 mm, pelindung jari utuh, konektor berselubung penuh. Jepit buaya hanya dipakai bila bertanda kategori sama.

Langkah 5: detektor. Untuk terminal kontaktor pengering (CAT III, instalasi tetap) disiapkan detektor dua kutub IEC 61243-3 dengan rentang yang mencakup 440 V dan tanda minimal CAT III 600 V, ditambah penguji sumber. Di titik kerja itu ada L1, L2, L3, N, dan PE, jadi $N_\text{uji} = 5 \times 4/2 = 10$ pasangan, diapit uji alat sebelum dan sesudahnya. Arus pengering diukur oleh personel yang sama dengan tang ampere berkategori sesuai dan APD, sehingga terminal arus multimeter tidak dipakai di panel ini.

Contoh kerja: menilai satu set alat yang tidak layak

Data (ilustrasi). Tas alat seorang teknisi berisi: (a) multimeter bertanda "CAT II 600 V" saja; (b) kabel uji tanpa tanda kategori, ujung logam terbuka sekitar 18 mm tanpa tutup, isolasi retak dekat konektor; (c) sekering terminal 10 A yang diganti sekering kaca 10 A 250 V, padahal label menyebut sekering keramik berkapasitas pemutusan tinggi 1.000 V; (d) test pen neon yang juga dipakai sebagai obeng; (e) detektor tanpa kontak; (f) lampu uji buatan sendiri dari fiting dan dua kabel. Alat itu akan dipakai di PHB utama tadi.

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. Semua pengukuran dan verifikasi dilakukan personel kompeten yang ditugaskan, dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: verifikasi bebas tegangan di PHB dapur hotel. Sebelum rel PHB dapur sebuah hotel dibersihkan, pemisahnya dibuka dan dikunci. Di titik kerja ada L1, L2, L3, N, dan PE, sehingga

$$N_\text{uji} = \frac{5 \times 4}{2} = 10$$

Detektor dua kutub lolos uji pada penguji sumber. Sembilan pasangan tidak menunjukkan tegangan, tetapi pasangan netral-PE menunjukkan 35 V (angka latihan), dan uji ulang pada penguji sumber lolos. Hasil itu sah dan berarti titik kerja bertegangan, walaupun angkanya kecil. Pekerjaan tidak dimulai (kondisi berhenti butir 6) sampai sumbernya ditemukan, misalnya netral bersama sirkit lain yang masih bekerja atau pengawatan salah.

Contoh 2: kabel uji tertinggal di terminal arus di kamar hotel. Teknisi hotel mengukur tegangan kotak kontak di ujung sirkit seperti titik C pada contoh kerja pertama ($Z_\text{LN}$ = 0,390 Ω), dengan kabel merah masih di terminal arus (jalur alat 0,05 Ω).

$$I = \frac{230}{0{,}390 + 0{,}05} \approx 522\ \text{A}$$

Bila sekering memutus dalam 5 ms, energi di jalur alat sekitar $522^2 \times 0{,}05 \times 0{,}005 \approx 68$ J. Angka itu sekitar 60 kali lebih kecil daripada 4.000 J pada dua fasa di titik A, tetapi arusnya tetap ratusan ampere di genggaman. Kondisi berhenti butir 3 dan 4 berlaku juga di kamar tamu, dan sekering alat tetap harus sesuai label.

Contoh 3: kapasitor bank di PHB rumah sakit. Satu tahap kapasitor bank 400 V di PHB sebuah rumah sakit diputus agar resistor peluahnya dapat diperiksa dengan fungsi resistansi multimeter. Pelat nama elemen kapasitornya 83 µF (angka latihan), dan dalam keadaan terburuk elemen itu tertinggal bermuatan pada tegangan puncak $\sqrt{2} \times 400 \approx 565$ V:

$$W = \tfrac{1}{2} C U^2 = \tfrac{1}{2} \times 83 \times 10^{-6} \times 565^2 \approx 13\ \text{J}$$

Tiga elemen menyimpan sekitar 40 J. Resistansi baru diukur setelah waktu tunggu pada label terlewati dan tegangan searah di terminal setiap elemen terverifikasi mendekati nol dengan alat yang lolos uji pada sumber diketahui (kondisi berhenti butir 9). Peluahan dan resistor peluah dibahas pada bab perbaikan faktor daya.

Kondisi berhenti

Hentikan pengukuran atau verifikasi, dan jangan menyentuhkan probe ke konduktor, bila:

1. Bagian mana pun dari rangkaian alat tidak bertanda kategori ukur, atau tanda terendahnya di bawah kategori dan tegangan titik ukur (misalnya CAT II di PHB, CAT III di sisi masuk sakelar utama).
2. Kabel uji atau probe retak, meleleh, memperlihatkan lapisan dalam, pelindung jarinya patah, atau tutup probe untuk CAT III/IV hilang.
3. Sekering alat putus, tidak cocok dengan label pabrikan dalam arus, tegangan, atau kapasitas pemutusan, dijembatani, atau terminal arus tinggi tidak bersekering.
4. Kabel uji berada di terminal arus atau selektor di fungsi resistansi, kontinuitas, atau dioda ketika yang diukur tegangan; rumah alat retak, basah, atau bekas terbakar; indikator baterai lemah menyala.
5. Detektor gagal pada uji sumber yang diketahui, sebelum atau sesudah pengukuran; hasil "tanpa tegangan" di antaranya tidak berlaku.
6. Ada indikasi tegangan pada pasangan mana pun, termasuk netral-PE, atau penunjukan berubah-ubah; pekerjaan tidak dimulai sampai sumbernya, termasuk umpan dari sumber lain, ditemukan.
7. Satu-satunya bukti bebas tegangan berasal dari test pen, detektor tanpa kontak, lampu pilot pada pintu panel, atau posisi tuas pemutus.
8. Pemutusan dan penguncian menurut 9.9.2.6 belum dilakukan, pemeriksa tidak kompeten atau tidak ditugaskan, atau APD sesuai penilaian risiko busur api tidak tersedia.
9. Sirkit berkapasitor akan diukur resistansinya sebelum waktu tunggu label terlewati dan tegangan searahnya terverifikasi mendekati nol.
10. Panel basah, lantai tergenang, ruang sangat panas, ada bau gas atau risiko kebakaran dan ledakan di sekitar panel (PUIL 2020 9.9.3.2), atau panel menunjukkan tanda panas, bau hangus, atau bunyi tidak wajar.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Test pen membedakan kabel positif dan negatif." Satu buku ajar instalasi di korpus menyebut tanah sebagai kutub negatif dan menganjurkan test pen untuk membedakan kabel positif dan negatif; buku ajar lain menyebut lampu test pen padam berarti tidak ada tegangan, tanpa menguji alat lebih dulu. Pada arus bolak-balik tidak ada kutub positif dan negatif, yang ada fasa, netral, dan PE. Test pen hanya menunjukkan tegangan terhadap bumi melalui tubuh pemakai, dan tidak menyala bukan bukti mati.

"Label 1.000 V atau sekering berampere sama sudah cukup." Tegangan tanpa kategori tidak menyatakan ketahanan terhadap transien: CAT II 1000 V tidak layak di PHB utama, CAT IV 600 V layak. Pada sekering, tegangan pengenal dan kapasitas pemutusan sama menentukannya.

"Multimeter menunjukkan nol, jadi aman." Kabel uji putus, selektor salah, atau baterai lemah dapat menampilkan nol pada konduktor bertegangan; hanya uji-ukur-uji yang menutup celah itu.

Hubungan dengan bab lain

Bab 1 memberi hukum Ohm dan resistansi konduktor. Bab sistem tiga fasa menjelaskan tegangan fasa-netral dan fasa-fasa. Bab perbaikan faktor daya dan bab magnet dan induksi menjelaskan energi tersimpan. Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan memberi kerangka bahaya, kondisi berhenti, dan verifikasi keadaan aman. Bab multimeter, tang ampere, uji resistansi isolasi, dan uji pembumian memakai prinsip keselamatan ini; LOTO dan pembumian kerja dibahas pada bab kerja aman, energi insiden dan APD pada bab busur api.

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi. Angka dalam soal adalah data latihan.

1. Hitung jumlah pasangan uji verifikasi bebas tegangan pada (a) terminal motor tiga fasa dengan PE tanpa netral, (b) PHB tiga fasa dengan netral dan PE, dan (c) kotak kontak satu fasa. Mengapa pasangan netral-PE diikutkan pada (b)?
2. Tentukan kategori ukur dan alasannya untuk: (a) terminal sisi masuk pemutus utama PHB utama; (b) terminal motor pompa sirkulasi yang terpasang tetap; (c) lubang kotak kontak setrika; (d) terminal keluaran 24 V DC catu daya kendali terisolasi di dalam panel mesin cuci.
3. Impedansi lingkar fasa-netral di PHB cabang 0,12 Ω. Sebuah kotak kontak disuplai kabel tembaga 2,5 mm² sepanjang 35 m dari PHB itu. Perkirakan arus prospektif fasa-netral di kedua titik dan jelaskan artinya bagi pemilihan alat.
4. Multimeter bertanda "CAT III 1000 V, CAT IV 600 V". Kabel ujinya bertanda "CAT II 1000 V" pada kabel dan konektor, dan tutup probe yang dipasang bertanda "CAT III 600 V" tetapi berasal dari set kabel uji lain. Sekering 10 A-nya putus dan akan diganti sekering kaca 10 A 250 V yang ukurannya pas. Pilih yang benar dan jelaskan: (A) rangkaian layak CAT IV 600 V sesuai rating multimeter; (B) rangkaian hanya layak CAT II, dan rencana sekering membuat alat tidak layak dipakai pada instalasi; (C) rangkaian layak CAT III 600 V karena tutup probe-nya; (D) sekering kaca aman asal amperenya sama.
5. Seorang teknisi berkata: "Test pen saya tidak menyala di terminal motor, dan PUIL hanya meminta lampu uji, jadi test pen sudah cukup." Nilai pernyataan itu terhadap PUIL 2020 9.9.2.2 dan prinsip kerja test pen, lalu tentukan alat dan urutan yang tepat.
6. Rel DC sebuah VFD berkapasitansi 470 µF dan bermuatan 560 V saat sumber diputus; resistor peluah internal 100 kΩ. Hitung energi tersimpan, konstanta waktu, dan tegangan setelah 1 dan 5 menit. Mengapa resistansi kabel motor tidak diukur pada menit pertama, dan mengapa label "tunggu 5 menit" tetap perlu diikuti verifikasi?

Kunci jawaban beralasan

1. Dengan $N_\text{uji} = n(n-1)/2$: (a) $n = 4$ (L1, L2, L3, PE) memberi 6; (b) $n = 5$ memberi 10; (c) $n = 3$ memberi 3. Netral-PE diikutkan karena netral dapat bertegangan terhadap PE bila dipakai bersama sirkit lain yang masih bekerja, bila sambungannya putus, atau bila pengawatan salah.
2. (a) CAT IV: di hulu gawai proteksi utama, di sumber instalasi bangunan. (b) CAT III: motor terpasang tetap pada instalasi di hilir PHB. (c) CAT II: titik pemanfaatan; kategori tegangan lebih III kotak kontak menilai peralatannya, bukan titik ukurnya. (d) Tidak berkategori II–IV karena tidak tersambung langsung ke jaringan; namun probe di panel itu harus memenuhi kategori tertinggi yang mungkin tersentuh, yaitu CAT III untuk terminal dayanya.
3. Di PHB cabang $I_\text{p} \approx 230/0{,}12 = 1\,917$ A. Resistansi kabel $0{,}0178 \times 2 \times 35/2{,}5 = 0{,}498$ Ω, jadi $Z_\text{LN} = 0{,}618$ Ω dan $I_\text{p} \approx 372$ A di kotak kontak. Arus di PHB sekitar lima kali, sehingga alat untuk PHB minimal CAT III, sedangkan CAT II cukup di kotak kontak.
4. B. Rating rangkaian adalah tanda terendah, yaitu kabel dan konektor CAT II 1000 V, jadi A salah. Tutup probe hanya menaikkan kategori bila pabrikan kabel uji itu sendiri mencantumkan kategori lebih tinggi untuk rakitan bertutup; tutup dari set lain tidak mengubah penandaan kabel, jadi C salah. Sekering kaca 250 V bertegangan pengenal di bawah tegangan fasa-fasa 440 V maksimum dan berkapasitas pemutusan jauh di bawah arus gangguan kiloampere di PHB, jadi D salah. Alat ditarik sampai sekering sesuai label dipasang.
5. PUIL 2020 9.9.2.2 menyebut teleskop atau lampu uji; lampu uji adalah alat dua kutub, sedangkan test pen satu kutub, jadi, dengan tafsir lazim lampu uji sebagai alat dua kutub, pernyataan itu keliru bahkan terhadap teks PUIL. Test pen bergantung pada arus melalui tubuh ke bumi, sehingga alas kaki berisolasi, cahaya terang, atau sirkit tak terbumi dapat membuatnya diam walaupun ada tegangan. Yang tepat: detektor dua kutub IEC 61243-3 berkategori sesuai, dengan uji-ukur-uji pada 6 pasangan (L1, L2, L3, PE), oleh personel kompeten dengan APD setelah pemutusan dan penguncian.
6. $W = \tfrac{1}{2} \times 470 \times 10^{-6} \times 560^2 = 73{,}7$ J; $\tau = RC = 100 \times 10^{3} \times 470 \times 10^{-6} = 47$ s. Setelah 60 s: $560\,e^{-60/47} \approx 156$ V; setelah 300 s: $560\,e^{-300/47} \approx 0{,}95$ V. Pada menit pertama tegangan 156 V masih cukup untuk sengatan dan merusak fungsi resistansi. Label waktu tunggu mengandaikan resistor peluah utuh; bila putus, tegangan bertahan jauh lebih lama, sehingga tegangan searah di rel DC tetap diverifikasi dengan alat yang sudah diuji pada sumber diketahui.

Referensi