RCD: tipe, sensitivitas, lokasi wajib, dan trip tak diinginkan

Di sebuah laundry komersial dengan puluhan mesin, teknisi menemukan bahwa staf terbiasa menjembatani RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS) yang sering trip dengan kawat tembaga. Kebiasaan ini bukan kejahatan yang disengaja, melainkan respons terhadap gangguan yang tidak dipahami: RCD yang trip berulang dianggap rusak, bukan sinyal bahaya. Akibatnya, instalasi berjalan tanpa gawai yang bereaksi pada arus bocor puluhan miliampere.

Bab proteksi kejut listrik menempatkan RCD dalam strategi proteksi, sebagai proteksi tambahan dan sebagai proteksi gangguan pada sistem TT. Uraian berikut melengkapinya dari sisi perangkat dan pemilihannya: cara kerja internal, tipe menurut bentuk arus bocor, sensitivitas, lokasi yang diwajibkan PUIL 2020, dan cara menghindari trip tak diinginkan. Metode uji dengan alat ada di bab uji pembumian, impedansi lingkar gangguan, dan uji RCD, sedangkan diagnosis RCD yang trip dibahas pada bab diagnosis instalasi. RCD yang trip berulang tidak boleh dijembatani atau diganti dengan sensitivitas lebih besar sebelum penyebabnya ditemukan dan diatasi.

Batas pembahasan

Cakupannya RCD tegangan rendah untuk instalasi satu fasa 230 V dan tiga fasa 400 V, 50 Hz, menurut PUIL 2020 dan standar gawai IEC 61008-1 (RCCB) dan IEC 61009-1 (RCBO), keduanya Ed. 4.0 tahun 2024, dengan IEC 62423:2009 sebagai persyaratan tambahan untuk tipe F dan B. SNI IEC 61008-1:2017 berbasis edisi IEC yang lebih lama. Dibahas tipe AC, A, F, dan B; CBR dan MRCD menurut IEC 60947-2 serta pengisian kendaraan listrik tidak dibahas mendalam, dan Bagian 7-722 hanya dirujuk sebagai contoh ketentuan tipe. Bagian 5-53 PUIL 2020, tempat ketentuan pemilihan RCD dan selektivitasnya (531 dan 535.3), tidak ada di salinan korpus, sehingga aturan dari sana ditulis dari sumber sekunder dan ditandai belum diverifikasi. Uraian ini bahan belajar, bukan instruksi kerja; pengukuran bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Prinsip kerja: trafo arus jumlah

RCD bekerja berdasarkan prinsip trafo arus jumlah (summation current transformer). Semua konduktor aktif sirkit yang diproteksi, yaitu fasa dan netral pada instalasi satu fasa atau ketiga fasa dan netral pada instalasi tiga fasa, dilewatkan melalui inti toroid dari bahan feromagnetik. Dalam kondisi normal, arus ke beban kembali seluruhnya melalui konduktor aktif lain, sehingga jumlah sesaat arus di dalam toroid nol dan tidak ada tegangan induksi pada kumparan sekunder.

Ketika terjadi arus bocor ke bumi, misalnya karena isolasi rusak membuat rangka peralatan bertegangan lalu tersentuh seseorang, sebagian arus kembali melalui konduktor proteksi, tubuh, atau bumi. Jumlah arus dalam inti toroid kini tidak nol; selisihnya adalah arus sisa (residual current), sama dengan arus bocor ke bumi. Arus sisa ini menginduksi tegangan pada kumparan sekunder, dan bila melebihi ambang, pelepas membuka mekanisme kontak; pada banyak RCCB dan RCBO pelepas itu elektromagnetik dan digerakkan energi kumparan sekunder, tanpa bergantung pada tegangan jaringan. PUIL 2020 Lampiran F mendefinisikan GPAS sebagai gawai yang memutus sirkit termasuk netralnya bila arus sisa melebihi nilai tertentu.

RCD mendeteksi ketidakseimbangan arus di antara konduktor aktif, bukan besaran tegangan atau arus beban. Karena itu RCD tidak mendeteksi hubung singkat fasa-netral atau fasa-fasa: arus maju dan balik tetap seimbang meskipun sangat besar. Dengan alasan yang sama, orang yang menyentuh fasa dan netral sekaligus tanpa jalan ke bumi tidak dilihat RCD; akibat arus itu pada tubuh dibahas pada bab bahaya listrik pada tubuh. Proteksi terhadap hubung singkat dan beban lebih tetap disediakan oleh MCB atau pengaman lebur terpisah, atau oleh RCBO yang menggabungkan kedua fungsi.

Jenis perangkat: RCCB, RCBO, dan modul RCD

Gawai proteksi arus sisa tersedia dalam tiga bentuk fisik. RCCB (residual current operated circuit-breaker without integral overcurrent protection, IEC 61008-1) adalah perangkat murni proteksi arus sisa tanpa kemampuan proteksi arus lebih. RCCB dipasang seri dengan MCB atau pengaman lebur terpisah, sehingga proteksi arus lebih dapat diubah tanpa mengganti RCD. RCCB tersedia dua kutub (satu fasa dan netral) dan empat kutub (tiga fasa dan netral).

RCBO (residual current operated circuit-breaker with integral overcurrent protection, IEC 61009-1) menggabungkan fungsi RCD dan MCB dalam satu perangkat. Keunggulannya hemat ruang di PHB (PUIL 2020 juga memakai istilah PSDK) dan setiap sirkit dapat padam sendiri; kelemahannya, bila salah satu elemen rusak, seluruh perangkat diganti. RCBO umumnya berbentuk satu kutub dan netral untuk satu fasa; RCBO tiga fasa dan netral juga dibuat.

Modul RCD adalah unit tambahan yang dirakit pada MCB, berguna untuk modernisasi instalasi lama; kompatibilitasnya dengan MCB diverifikasi menurut dokumentasi pabrikan. Netral tidak boleh digabung antarsirkit di sisi beban RCD, karena arus balik sirkit lain menyebabkan trip yang tidak terkait bocor ke bumi; pola ini dibahas pada bab diagnosis instalasi.

Netral wajib melewati toroid bersama fasa. Karena itu PUIL 2020 411.4.5 melarang GPAS dalam sistem TN-C: bila konduktor PEN melewati toroid, arus gangguan ke rangka kembali lewat konduktor yang sama dan tidak menjadi arus sisa. Pada sistem TN-C-S, RCD dipasang di hilir titik pemisahan PEN menjadi PE dan N, dan PE tidak dilewatkan melalui RCD.

Tipe RCD: AC, A, F, dan B

Tipe RCD ditentukan oleh bentuk arus sisa yang dijamin dapat dideteksinya.

Tipe AC dan A diatur IEC 61008-1 dan IEC 61009-1, sedangkan tipe F dan B memenuhi persyaratan tambahan IEC 62423 yang dipakai bersama kedua standar itu. Tipe B juga memenuhi tipe F, A, dan AC. VFD satu fasa memerlukan tipe F atau B, dan penyearah tiga fasa seperti VFD tiga fasa memerlukan tipe B. Bila manual pabrik meminta tipe yang lebih tinggi, manual yang diikuti.

Inverter PLTS on-grid tiga fasa tanpa trafo juga konverter tiga fasa, tetapi kalimat tentang tipe B di atas tidak otomatis berlaku untuknya. Satu manual inverter yang dibahas Bab 92 tentang inverter on-grid string menyebut pemantau arus sisa internal sebagai alasan untuk tidak menyarankan pengaman bocor eksternal; bila RCD tetap diwajibkan, manual itu meminta tipe A dengan arus trip 300 mA atau lebih di antara inverter dan jaringan. Manual inverter lain meminta arus trip paling sedikit 300 mA, atau jumlah inverter kali 300 mA bila beberapa inverter melewati satu pengaman bocor utama, tanpa menyebut tipe. Pernyataan itu hanya berlaku untuk sirkit inverter yang manualnya memuatnya; VFD dan konverter lain tetap mengikuti aturan tipe di atas. Tipe dan arus trip RCD sirkit inverter, serta kecocokannya dengan RCD hulu menurut aturan hierarki di bawah, ditentukan perancang menurut manual unit yang terpasang, dan RCD 300 mA itu tidak menggantikan RCD 30 mA pada lokasi wajib.

Konverter tiga fasa, termasuk VFD pada mesin cuci industri berdaya besar, dapat menghasilkan arus bocor searah halus bila isolasi di sisi rel DC atau keluarannya rusak. Arus jenis ini tidak dijamin terdeteksi oleh RCD tipe AC, A, atau F; hanya tipe B yang diuji untuknya menurut IEC 62423:2009. Arus searah di atas toleransi tipe A atau F juga dapat memagnetisasi inti toroid sehingga RCD itu kurang peka terhadap gangguan bolak-balik biasa. Lampiran E Bagian 5-51 (informatif), yang mereproduksi syarat produk IEC 61140, menyatakan peralatan a.b. tidak boleh membangkitkan komponen searah pada konduktor proteksi yang mengganggu fungsi RCD. Bagian 7-722 memberi contoh: setiap titik isi kendaraan listrik diproteksi RCD 30 mA tersendiri sekurang-kurangnya tipe A; bila memakai stopkontak atau konektor IEC 62196, proteksi terhadap arus gangguan searah berupa RCD tipe B, atau tipe A atau F bersama gawai deteksi arus searah sisa (RDC-DD) IEC 62955, kecuali stasiun pengisian sudah menyediakannya.

Ada aturan hierarki: RCD di sisi hulu tidak boleh bertipe lebih rendah daripada RCD di sisi hilir; IEC 60364-5-53 (2019, Amandemen 1:2020) 531.2.3.3.2 meminta RCD hulu sekurang-kurangnya memenuhi persyaratan tipe RCD hilirnya. Bila RCD hilir bertipe B, RCD hulu yang dilalui arus sirkit yang sama juga harus bertipe B. Alasannya, arus bocor searah dari sirkit tipe B yang belum cukup besar untuk memutus RCD hilir tetap mengalir melalui RCD hulu; bila RCD hulu bertipe A atau AC, arus itu dapat membutakannya sehingga tidak bekerja pada gangguan bolak-balik di sirkit lain yang ia lindungi. RCD paralel dapat terkena sebagian arus yang sama. Padanan klausul PUIL 2020 untuk aturan ini (Bagian 5-53, yang disusun dari edisi IEC lebih lama) belum diverifikasi.

Rentang arus pemutusan menurut bentuk arus

Untuk arus sisa sinus, RCD tidak boleh memutus sampai $0{,}5\,I_{\Delta\text{n}}$ dan harus memutus pada $I_{\Delta\text{n}}$, sehingga RCD 30 mA boleh memutus di mana saja antara 15 mA dan 30 mA. Untuk arus searah berdenyut setengah gelombang pada RCD tipe A, batas atasnya $1{,}4\,I_{\Delta\text{n}}$ (untuk $I_{\Delta\text{n}}$ di atas 10 mA; $2\,I_{\Delta\text{n}}$ untuk 10 mA ke bawah), dan batas bawahnya bergantung pada sudut penyalaan arus uji: $0{,}35\,I_{\Delta\text{n}}$ pada 0°, $0{,}25\,I_{\Delta\text{n}}$ pada 90°, dan $0{,}11\,I_{\Delta\text{n}}$ pada 135°. Untuk arus searah halus pada RCD tipe B, rentangnya $0{,}5$ sampai $2\,I_{\Delta\text{n}}$.

Sensitivitas dan selektivitas: memilih arus operasi sisa pengenal

Sensitivitas RCD dinyatakan dengan arus operasi sisa pengenal $I_{\Delta\text{n}}$. $I_{\Delta\text{n}}$ terlalu besar mengurangi proteksi orang; terlalu kecil menyebabkan trip berulang karena arus bocor alami yang tidak berbahaya.

PUIL 2020 411.3.3 mewajibkan RCD tidak melebihi 30 mA untuk kotak kontak (istilah PUIL 2020: stopkontak) a.b. berarus pengenal sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum dan untuk peralatan a.b. mobil luar ruang sampai 32 A, kecuali sistem IT yang arus gangguan pertamanya tidak melebihi 15 mA. Angka 32 A adalah arus pengenal kotak kontak atau peralatan, bukan arus beban. Butir 411.3.4 mewajibkan RCD yang sama untuk sirkit akhir luminer di perumahan rumah tangga tunggal. Lampiran F (normatif) F.1.2.3 memberi RCD maksimum 300 mA untuk proteksi dari bahaya kebakaran, dan angka ini tercetak benar. Kesalahan cetak ada di F.1.2.2 a): RCD proteksi gangguan pada sistem TT tertulis "maksimum 30 A", padahal yang dimaksud 30 mA, konsisten dengan F.1.2.1 dan Tabel G.1.

RCD tipe S (selective) memiliki waktu tunda yang disengaja: selain waktu putus maksimum, standar memberi waktu tak-kerja minimum, yaitu lama arus sisa boleh mengalir tanpa membuat RCD memutus. Tipe S hanya dibuat untuk $I_{\Delta\text{n}}$ di atas 30 mA. Batas waktunya menurut tabel standar gawai, yang diperiksa dengan uji alat, tercantum di bawah.

Tujuan tipe S adalah selektivitas: pada arus bocor di satu sirkit, RCD hilir jenis umum memutus lebih dulu dan hanya sirkit itu yang padam; bila RCD hilir gagal, RCD hulu memutus sebagai cadangan. Syaratnya menurut pedoman gawai: RCD hulu bertipe S, dan arus operasi sisa pengenalnya sekurang-kurangnya tiga kali milik RCD hilir.

$$I_{\Delta\text{n},\text{hulu}} \ge 3\,I_{\Delta\text{n},\text{hilir}}, \qquad t_{\text{tak-kerja},\text{hulu}}(I_\Delta) > t_{\text{putus},\text{hilir}}(I_\Delta)$$

dengan $I_\Delta$ arus sisa gangguan (mA) dan $t$ waktu (ms) pada arus itu. Syarat pertama mencegah RCD hulu memutus pada arus bocor di pita hilir; syarat kedua memastikan RCD hilir selesai memutus sebelum RCD hulu bertindak. PUIL 2020 411.4.5 dan 411.5.3 merujuk diskriminasi antar-GPAS ke 535.3 Bagian 5-53, yang tidak ada di salinan korpus. Koordinasi antarpengaman secara umum dibahas pada bab selektivitas.

PUIL 2020 415.1.2 menegaskan bahwa RCD bukan sarana tunggal proteksi dan tidak meniadakan tindakan proteksi di 411 sampai 414; RCD 30 mA adalah proteksi tambahan saat proteksi dasar atau proteksi gangguan gagal atau pengguna lalai (415.1.1).

Lokasi wajib dan lokasi yang disarankan

Kewajiban 411.3.3 berlaku pada semua sistem pembumian kecuali sistem IT yang arus gangguan pertamanya tidak melebihi 15 mA; 411.3.4 ditulis untuk sistem TN dan TT. Pada sistem TT, RCD umumnya juga wajib sebagai proteksi gangguan (411.5.2), dengan syarat $R_\text{A} \times I_{\Delta\text{n}} \le 50$ V (411.5.3) yang dinilai pada bab proteksi kejut listrik.

Kotak kontak ≤32 A untuk orang awam dan penggunaan umum (411.3.3). Setiap kotak kontak berarus pengenal sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum, termasuk di area pelayanan pelanggan laundry, wajib dilindungi RCD 30 mA. Teks 411.3.3 tidak memuat pengecualian untuk kotak kontak yang hanya dipakai personel terlatih; tafsir untuk kotak kontak khusus mesin ada di bab membaca norma kelistrikan.

Peralatan mobil luar ruang (411.3.3). Peralatan a.b. mobil untuk penggunaan luar ruang berarus pengenal sampai 32 A wajib diproteksi RCD 30 mA.

Proteksi kebakaran (Lampiran F dan 5110.8.4.3). Lampiran F F.1.2.3 memberi RCD maksimum 300 mA untuk proteksi dari bahaya kebakaran. RCD ini bukan pengganti RCD 30 mA hilir, melainkan lapisan yang memutus arus bocor berkelanjutan sebelum membakar isolasi atau debu serat. Butir 5110.8.4.3 Bagian 5-511 menyebut GPAS 30 mA dan 300 mA sebagai bagian "proteksi yang lengkap" PSDK daya; ini petunjuk tambahan, bukan daftar sirkit wajib.

Lokasi yang disarankan di laundry. Mesin cuci yang disambung magun ke sakelar isolasi tidak termasuk rumusan 411.3.3, tetapi di ruang basah RCD 30 mA tetap proteksi yang tersisa di antara tangan operator dan rangka bertegangan. Tabel 790.28 menggolongkan area teromol pencuci dan sentrifugal binatu sebagai ruang lembab dan basah; ketentuan ruang basah dibahas pada bab ruang basah dan ruang khusus.

Susunan yang disarankan: RCD 30 mA tersendiri per mesin cuci dan pengering, sehingga gangguan satu mesin tidak mematikan mesin lain, dan bila proteksi kebakaran dipasang, RCD 300 mA tipe S sebagai hulu di PHB utama. Mesin ber-VFD satu fasa memakai tipe F atau B, mesin ber-VFD tiga fasa tipe B, dan RCD hulu bertipe tidak lebih rendah daripada RCD hilir terberat. Sirkit penerangan dan kotak kontak layanan umum memakai RCD 30 mA tipe A, karena banyak penggerak LED dan pengisi daya memuat penyearah; tipe AC hanya bila bebannya diketahui tidak menghasilkan arus sisa berdenyut.

Arus bocor alami dan pencegahan trip tak diinginkan

Peralatan elektronik modern mengalirkan arus ke konduktor proteksi bahkan dalam operasi normal. Sumbernya: filter EMC (electromagnetic compatibility) yang memakai kapasitor antara konduktor aktif dan konduktor proteksi, arus berfrekuensi tinggi dari pensakelaran VFD yang kembali lewat kapasitansi kabel dan belitan motor ke rangka (dibahas pada bab pemasangan lapangan mesin), serta elemen pemanas berdaya besar yang memiliki kapasitansi dan arus bocor isolasi terhadap selubungnya. Dalam batas pabrik, arus ini bukan tanda kerusakan isolasi.

PUIL 2020 516 meminta arus konduktor proteksi peralatan kompatibel dengan desain instalasi; batas dari IEC 61140 7.5.2 yang direproduksi di Lampiran E Bagian 5-51 (informatif) dipertimbangkan bila informasi pabrikan tidak tersedia. Untuk peralatan hubungan tetap atau stasioner tanpa tindakan khusus untuk konduktor proteksi, batasnya 3,5 mA sampai 7 A, 0,5 mA per ampere untuk 7–20 A, dan 10 mA di atas 20 A; peralatan di atas 10 mA memerlukan konduktor proteksi diperkuat. Nilai itu batas atas, bukan arus bocor nyata; data pabrikan diutamakan, dan Catatan 3 pada 516 menganjurkan peralatan yang nilainya dicantumkan pabrikan.

RCD boleh memutus pada arus sisa sinus antara 50 % dan 100 % $I_{\Delta\text{n}}$, sehingga RCD 30 mA dapat memutus pada arus bocor serendah 15 mA. Bila sepuluh mesin masing-masing membocorkan 2 mA ke satu RCD, jumlahnya 20 mA, sudah di dalam pita 15–30 mA tempat RCD boleh memutus.

PUIL 2020 314.1 meminta instalasi dibagi dalam sirkit, antara lain untuk mengurangi trip RCD tak diinginkan akibat arus konduktor proteksi yang bukan gangguan. Caranya: kumpulkan arus bocor tiap peralatan dari data pabrik atau ukur dengan tang arus bocor (personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, APD), kelompokkan sehingga jumlahnya per RCD tidak melebihi 30 % $I_{\Delta\text{n}}$, lalu pasang RCD per kelompok atau per peralatan. Pembanding 30 % tercantum di IEC 60364-5-53 (2019, Amandemen 1:2020) 531.2.3.2 dan di persyaratan instalasi Inggris BS 7671 regulasi 531.3.2; PUIL 2020 516 Catatan 2 merujuk ke 531.2.1.3 Bagian 5-53, yang tidak ada di salinan korpus, sehingga padanannya belum diverifikasi. Bab tang ampere memakai pembanding yang sama. Untuk RCD 30 mA batasnya 9 mA, menyisakan ruang bagi lonjakan saat mesin dihidupkan. Jumlah mesin yang muat bergantung pada data arus bocor masing-masing; pada 2 mA per mesin, empat mesin (8 mA) masih di bawahnya. Rumus pemeriksaannya:

$$\sum_{k} I_{\text{bocor},k} \le 0{,}30\,I_{\Delta\text{n}}$$

dengan $I_{\text{bocor},k}$ arus bocor alami peralatan ke-$k$ di hilir satu RCD (mA) dan $I_{\Delta\text{n}}$ arus operasi sisa pengenal RCD (mA). Penjumlahan aritmetika adalah batas atas karena arus bocor tidak selalu sefase; tang di keluaran RCD membaca jumlah fasornya.

Pengujian berkala RCD

Tombol uji (test button) mengalirkan arus sisa simulasi di dalam RCD untuk memeriksa mekanisme trip. Tombol ditekan berkala dengan interval dari petunjuk pabrikan; rak ini memakai sebulan sekali untuk ruang cuci, dan jadwalnya dibahas pada bab pemeliharaan listrik terencana. Bila RCD tidak memutus saat tombol ditekan, RCD tidak memberi proteksi, dan sirkitnya tidak dioperasikan sampai RCD diganti dan diuji.

Tombol uji hanya membuktikan mekanisme bekerja. Ia tidak mengukur waktu putus atau arus pemutusan, dan tidak membuktikan PE utuh. Untuk itu diperlukan alat uji RCD menurut IEC 61557-6: pada $0{,}5\,I_{\Delta\text{n}}$ RCD tidak boleh memutus, pada $I_{\Delta\text{n}}$ dan $5\,I_{\Delta\text{n}}$ waktu putus dicatat, dan pada uji naik bertahap arus saat memutus dicatat. Uji ini bertegangan, sehingga hanya oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, tanpa orang lain menyentuh bagian konduktif terbuka selama uji.

Contoh kerja: memilih RCD untuk tiga peralatan laundry

Contoh ini memilih tipe dan pembagian RCD untuk tiga peralatan laundry komersial bersistem TN-C-S 230/400 V. Semua arus bocor adalah data ilustrasi yang dianggap diambil dari lembar data pabrik, karena nilai aktual bergantung pada desain filter EMC dan VFD.

Langkah 1: tipe RCD. Alasan: tipe ditentukan bentuk arus sisa yang mungkin, bukan daya.

• -M1/-T1 (VFD satu fasa): konverter fasa-netral menghasilkan arus sisa berdenyut dan frekuensi campuran. Dipilih tipe F; tipe B juga memenuhi. Tipe A tidak dipakai kecuali manual VFD mengizinkannya secara tertulis.
• -M2/-T2 (VFD tiga fasa): penyearah tiga fasa dapat menghasilkan arus bocor searah halus, sehingga hanya tipe B yang dapat diterima.
• -E1/-M3 (pemanas dan motor tanpa VFD): arus bocor pemanas terutama sinus, tetapi papan kendali elektroniknya memakai penyearah satu fasa. Tipe A memadai; tipe F atau B diperbolehkan.

Nilai 5,0 mA pada -M2 melampaui batas Lampiran E untuk peralatan stasioner berarus pengenal 8 A (ilustrasi; $0{,}5 \times 8 = 4{,}0$ mA), sehingga hanya dipakai bila benar tercantum di data pabrik; tanpa data, batas Lampiran E menjadi pegangan menurut 516.

Langkah 2: sensitivitas dan pembagian sirkit. Alasan: tiap mesin berada di ruang basah dan harus dapat padam sendiri. Setiap mesin mendapat RCD atau RCBO tersendiri dengan $I_{\Delta\text{n}} = 30$ mA: -F1 untuk -M1, -F2 empat kutub untuk -M2, dan -F3 untuk -E1/-M3. Pemeriksaan terhadap pembanding 30 %:

• -F1: $3{,}5/30 = 11{,}7\ \%$, di bawah 30 %.
• -F2: $5{,}0/30 = 16{,}7\ \%$, di bawah 30 %.
• -F3: $2{,}0/30 = 6{,}7\ \%$, di bawah 30 %.

Bila -M1 dan -E1/-M3 digabung dalam satu RCD, jumlahnya $3{,}5 + 2{,}0 = 5{,}5$ mA atau $5{,}5/30 = 18{,}3\ \%$, masih di bawah 30 %. Penggabungan tetap tidak disarankan karena trip satu mesin mematikan mesin lain yang mungkin sedang dipakai pelanggan, dan RCD gabungan harus bertipe F.

Langkah 3: RCD hulu. Alasan: proteksi kebakaran Lampiran F dan cadangan, tanpa merusak selektivitas. RCD hulu -F4 empat kutub dipilih 300 mA tipe S. Karena -F2 bertipe B dan arus searah dari -M2 juga melewati -F4, -F4 harus tipe B. Pemeriksaan:

• Arus bocor: $3{,}5 + 5{,}0 + 2{,}0 = 10{,}5$ mA; $10{,}5/300 = 3{,}5\ \%$ dari $I_{\Delta\text{n}}$ hulu.
• Rasio: $300/30 = 10 \ge 3$.
• Waktu: gangguan bolak-balik di sirkit -F1 dengan arus sisa $1\,500$ mA ($50\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi -F1, $5\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi -F4) diputus -F1 paling lama 40 ms, sedangkan -F4 tipe S tidak memutus sebelum 50 ms. Gangguan 150 mA ($5\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi -F1) hanya $0{,}5\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi -F4, arus tempat -F4 tidak boleh memutus.
• Pada gangguan logam di sistem TN arus sisanya ratusan ampere; pada arus sebesar itu tabel standar gawai memberi waktu tak-kerja minimum tipe S 40 ms, sama dengan waktu putus maksimum jenis umum, sehingga selektivitas bersandar pada data pabrik dan pada MCB hilir yang memutus lebih dulu.

Hasil. -F1 tipe F 30 mA, -F2 tipe B 30 mA empat kutub, -F3 tipe A 30 mA, masing-masing dengan proteksi arus lebih sesuai sirkitnya; -F4 tipe B 300 mA tipe S di hulu. Setelah terpasang, setiap RCD diuji dengan alat, dan arus bocor tiap sirkit dicatat sebagai garis dasar tren yang dibahas pada bab pemeliharaan listrik terencana.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka yang bukan dari sumber ditandai angka latihan. Uji bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: dapur hotel tanpa data arus bocor. Tiga peralatan dapur hotel berhubungan tetap, masing-masing berarus pengenal 16 A (angka latihan), direncanakan pada satu RCD 30 mA. Lembar datanya tidak mencantumkan arus konduktor proteksi, sehingga batas Lampiran E menjadi pegangan menurut 516:

$$I_\text{bocor,maks} = 0{,}5 \times 16 = 8{,}0\ \text{mA}, \qquad 0{,}30 \times 30 = 9{,}0\ \text{mA}, \qquad 3 \times 8{,}0 = 24\ \text{mA}$$

Satu peralatan hampir menghabiskan anggaran 9 mA, dan tiga peralatan dapat mencapai pita 15 sampai 30 mA tempat RCD boleh memutus. Setiap peralatan mendapat RCD tersendiri, kecuali data pabrik menyatakan arus yang jauh lebih kecil.

Contoh 2: membaca hasil uji RCD tipe A di lobi hotel. RCD 30 mA tipe A melindungi kotak kontak layanan umum di lobi hotel. Hasil alat uji (angka latihan): tidak memutus pada 15 mA sinus, memutus 28 ms pada 30 mA dan 12 ms pada 150 mA, dan pada uji naik setengah gelombang sudut 0° memutus pada 38 mA. Rentang setengah gelombangnya:

$$0{,}35 \times 30 = 10{,}5\ \text{mA} \;\le\; I_\text{putus} \;\le\; 1{,}4 \times 30 = 42\ \text{mA}$$

Semua hasil memenuhi: 28 ms di bawah 300 ms, 12 ms di bawah 40 ms, dan 38 mA di dalam 10,5 sampai 42 mA.

Contoh 3: RCD hulu 100 mA di laundry rumah sakit. Laundry rumah sakit memakai RCD hulu 100 mA tipe S dan RCD 30 mA jenis umum per mesin, semuanya tipe A (angka latihan), sehingga hierarki tipe terpenuhi. Rasionya $100/30 = 3{,}3 \ge 3$. Gangguan bolak-balik 500 mA di satu mesin adalah $5\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi RCD hulu dan sekitar $17\,I_{\Delta\text{n}}$ bagi RCD mesin. RCD mesin memutus paling lama 40 ms, sedangkan RCD hulu tidak memutus sebelum 50 ms, sehingga hanya mesin itu yang padam.

Kondisi berhenti

1. RCD yang trip berulang tidak dijembatani, dilepas, ditahan tuasnya, atau diganti dengan RCD bersensitivitas lebih besar tanpa menemukan dan mengatasi penyebabnya. Trip berulang wajib diselidiki personel kompeten sebelum instalasi dioperasikan kembali; jalannya dibahas pada bab diagnosis instalasi.
2. RCD yang tidak memutus dengan tombol ujinya atau gagal uji alat: sirkitnya tidak dioperasikan sampai RCD diganti dan diuji ulang.
3. RCD yang tipenya lebih rendah daripada yang diminta manual mesin atau bentuk arus bebannya, misalnya tipe AC atau A pada mesin ber-VFD tiga fasa, atau RCD hulu bertipe lebih rendah daripada RCD hilir: mesin tidak dioperasikan sampai tipenya benar.
4. Konduktor PEN melewati toroid (sistem TN-C, dilarang PUIL 2020 411.4.5), atau netral di sisi beban RCD tersambung ke netral sirkit lain atau ke PE: RCD tidak dianggap melindungi sampai pengawatannya dibetulkan.
5. PE mesin putus atau isolasinya rendah, tetapi mesin diusulkan tetap jalan karena sudah ber-RCD: mesin tidak dioperasikan, karena RCD hanya proteksi tambahan (PUIL 2020 415.1).

Salah tafsir yang sering terjadi

"RCD tipe AC cukup untuk semua peralatan." Tidak benar. Tipe AC hanya dijamin untuk arus sisa sinus; peralatan dengan penyearah memerlukan sekurang-kurangnya tipe A, VFD satu fasa tipe F atau B, dan VFD tiga fasa tipe B.

"RCD 30 mA melindungi dari semua bahaya listrik." Tidak benar. PUIL 2020 415.1 menempatkan RCD sebagai proteksi tambahan yang bukan sarana tunggal. RCD tidak menggantikan isolasi dan pembumian, tidak melindungi dari hubung singkat fasa-netral atau sentuhan fasa-netral, dan tidak menggantikan MCB atau pengaman lebur. Dua buku ajar instalasi korpus masih menyebut ELCB mengalirkan arus badan ke pembumian dan melindungi dari korsleting dan kelebihan beban; keduanya keliru, karena RCD hanya membandingkan arus konduktor aktif lalu memutus. Istilah ELCB juga pernah dipakai untuk gawai yang dioperasikan tegangan gangguan, yang tidak tercakup PUIL 2020 (411.5.2). Angka 30 mA juga bukan batas aman arus tubuh; dasar fisiologisnya dibahas pada bab bahaya listrik pada tubuh.

"Trip berulang berarti RCD rusak dan harus diganti." Tidak benar. Trip berulang paling sering disebabkan arus bocor alami gabungan yang terlalu besar untuk satu RCD, isolasi yang menurun, netral yang tersentuh PE atau dipakai bersama, atau pembagian sirkit yang tidak tepat. Mengganti RCD tanpa menyelidiki penyebabnya menunda bahaya.

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya bab membaca norma kelistrikan, bab tang ampere, bab uji pembumian dan uji RCD, dan bab proteksi kejut listrik. Selektivitas antarpengaman dibahas pada bab selektivitas, pengelompokan sirkit pada bab sirkit akhir, ruang basah binatu pada bab ruang basah dan ruang khusus, EMC dan filter VFD pada bab instalasi VFD, susunan lengkap satu laundry pada bab studi kasus instalasi laundry, arus bocor VFD dan pembumian mesin pada bab pemasangan lapangan mesin, dasar fisiologis 30 mA pada bab bahaya listrik pada tubuh, diagnosis RCD yang trip pada bab diagnosis instalasi, dan jadwal uji pada bab pemeliharaan listrik terencana. Isolasi dan verifikasi bebas tegangan mengikuti Bab 2 · Keselamatan. RCD di sisi AC inverter PLTS atap, pemantau arus sisa internal inverter, dan alarm arus sisanya dibahas di Bab 92 tentang inverter on-grid string.

Latihan dan pembahasan

1. Sebuah laundry memasang mesin cuci dengan VFD yang disuplai tiga fasa. Teknisi memasang RCD tipe A karena stok tipe B habis. Jelaskan mengapa keputusan ini tidak dapat diterima dan apa risikonya.
2. Tiga pengering dipasang dalam satu sirkit RCD 30 mA. Arus bocor alami masing-masing 2,5 mA, 3,0 mA, dan 2,0 mA (ilustrasi). Hitung jumlah arus bocor, persentasenya terhadap $I_{\Delta\text{n}}$, dan nilai apakah pembagian ini memenuhi pembanding 30 %.
3. Sebuah PHB memiliki RCD hulu tipe A 300 mA tipe S dan dua RCD hilir: satu tipe A 30 mA dan satu tipe B 30 mA untuk mesin ber-VFD tiga fasa. Apakah susunan ini memenuhi aturan hierarki tipe? Jelaskan alasannya.
4. RCD dengan $I_{\Delta\text{n}} = 30$ mA diuji dengan alat memakai arus sinus naik bertahap dan memutus pada 27 mA. Apakah hasil ini memenuhi persyaratan? Berapa rentang arus pemutusan yang diperbolehkan?
5. Kotak kontak 16 A di area pelayanan pelanggan (dalam ruang) dan di teras pengiriman (luar ruang) sebuah laundry sama-sama dilindungi RCD 30 mA. Staf menyarankan melepas RCD kotak kontak dalam ruang karena menurutnya hanya luar ruang yang diwajibkan. Nilai saran ini berdasarkan PUIL 2020.
6. RCD 30 mA pada sirkit mesin cuci trip tiga kali dalam seminggu. Teknisi menggantinya dengan unit baru berspesifikasi sama, dan RCD baru juga trip. Jelaskan langkah yang seharusnya diambil menurut kondisi berhenti.

Kunci jawaban beralasan

1. VFD tiga fasa dapat menghasilkan arus bocor searah halus bila isolasi di sisi rel DC atau keluarannya rusak. RCD tipe A hanya dijamin untuk arus sisa sinus dan berdenyut dengan arus searah halus sampai 6 mA; di atas itu RCD dapat tidak memutus dan kurang peka terhadap gangguan bolak-balik. Ini kondisi berhenti 3: mesin tidak dioperasikan sampai RCD tipe B terpasang.
2. Jumlah $2{,}5 + 3{,}0 + 2{,}0 = 7{,}5$ mA; $7{,}5/30 \times 100\ \% = 25\ \%$, di bawah pembanding 30 % (9 mA). Pembagian ini memenuhi pembanding. Sisa ruangnya $9{,}0 - 7{,}5 = 1{,}5$ mA, sehingga pengering keempat serupa (2,0–3,0 mA) melampauinya; sirkit ini tidak ditambah beban.
3. Tidak memenuhi. RCD hulu tidak boleh bertipe lebih rendah daripada RCD hilir; karena salah satu RCD hilir bertipe B, RCD hulu harus bertipe B. Arus bocor searah dari sirkit VFD yang belum memutus RCD hilir tipe B (rentang arus searahnya sampai $2\,I_{\Delta\text{n}}$ = 60 mA) mengalir melalui RCD hulu dan dapat melampaui toleransi 6 mA tipe A, sehingga RCD hulu terbutakan dan tidak memberi proteksi kebakaran atau cadangan. RCD hulu diganti tipe B 300 mA tipe S.
4. Memenuhi untuk arus sinus. IEC 61008-1 dan IEC 61009-1 menetapkan RCD tidak memutus sampai $0{,}5\,I_{\Delta\text{n}}$ dan memutus pada $I_{\Delta\text{n}}$: $0{,}50 \times 30 = 15$ mA dan $1{,}00 \times 30 = 30$ mA. Nilai 27 mA berada di rentang 15–30 mA. Kelayakan lengkap masih memerlukan waktu putus pada $I_{\Delta\text{n}}$ (paling lama 300 ms untuk jenis umum) dan $5\,I_{\Delta\text{n}}$ (paling lama 40 ms); uji setengah gelombang memakai rentang lain.
5. Saran itu keliru. PUIL 2020 411.3.3 mewajibkan RCD 30 mA untuk kotak kontak a.b. berarus pengenal sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum; kotak kontak 16 A di area pelayanan pelanggan memenuhi rumusan itu tanpa memandang dalam atau luar ruang. Butir luar ruang menyangkut peralatan mobil dan bukan satu-satunya kewajiban, dan tidak ada pengecualian untuk dalam ruang, sehingga melepas RCD melanggar PUIL 2020.
6. RCD tidak diganti lagi sebelum penyebab trip ditemukan; RCD kedua yang juga trip menunjukkan penyebabnya kemungkinan besar arus sisa yang melampaui pita, bukan RCD. Langkahnya: (1) catat pola trip terhadap beban, jam, dan cuaca; (2) personel kompeten dengan tang arus bocor berkategori ukur sesuai dan APD mengukur arus bocor dalam operasi; (3) setelah isolasi, penguncian, dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan, uji resistansi isolasi kabel, motor, dan pemanas serta periksa netral yang tersentuh PE; (4) bila arus bocor normal tetapi jumlahnya besar, bagi sirkit; (5) periksa tipe RCD terhadap manual. RCD diuji dengan alat setelah penyebab diatasi.

Referensi