Uji resistansi isolasi: tegangan uji dan membaca hasil pada kabel dan motor

Ruang pompa sebuah laundry komersial tergenang air setinggi mata kaki semalaman karena saluran pembuangan tersumbat. Pagi harinya, setelah air surut dan sirkit pompa diputus, dikunci, dan dibuktikan bebas tegangan, teknisi menguji tiga motor pompa 2,2 kW 400 V dengan penguji resistansi isolasi pada 500 V DC. Hasilnya 3 MΩ untuk pompa sirkulasi air panas, 0,8 MΩ untuk pompa transfer, dan nol untuk pompa pembuangan. Seorang teknisi menyatakan dua motor pertama lolos karena buku pegangannya memberi batas 1 kΩ per volt, sekitar 0,4 MΩ; rekannya mengutip 0,5 MΩ dari PUIL lama; lembar kerja lain menulis 1 MΩ. Pemilik usaha ingin tahu motor mana yang boleh dijalankan siang itu, dan apakah kabel 180 m ke rumah pompa baru, yang juga baru diuji, aman dipegang setelah alat dilepas.

Uji resistansi isolasi adalah uji pertama sebelum sirkit baru atau yang baru diperbaiki dialiri listrik, dan alat utama menilai belitan motor tanpa membongkarnya. Multimeter pada bab multimeter digital mengukur resistansi dengan tegangan beberapa volt, sehingga isolasi tidak ditegangkan seperti saat bekerja. Penguji resistansi isolasi memberi tegangan searah ratusan volt dari alatnya sendiri pada sirkit yang sudah terlepas dari jaringan, jadi keselamatan alat ukur dan verifikasi bebas tegangan pada bab keselamatan alat ukur menjadi prasyaratnya. Uji yang memakai tegangan jaringan, yaitu impedansi lingkar gangguan dan uji RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS), serta kontinuitas konduktor proteksi dibahas pada bab uji pembumian. Uraian di sini menjawab tiga hal yang membuat pembuka tadi membingungkan: angka minimum mana yang berlaku, bagaimana angka dibaca pada motor, dan bahaya muatan yang tertinggal sesudah uji.

Batas pembahasan

Cakupannya uji resistansi isolasi dengan tegangan searah pada instalasi 230/400 V, kabel, perlengkapan listrik mesin, dan motor tegangan rendah, tanpa uji ketahanan tegangan (withstand test), kabel tegangan menengah, dan gawai monitor insulasi sistem IT. Tafsir pola kerusakan motor secara lengkap dibahas pada bab kerusakan dan uji motor, sedangkan urutan pengujian instalasi, lembar hasil, dan SLO dibahas pada bab pemeriksaan dan pengujian instalasi. Bab ini bahan belajar, bukan instruksi kerja. Uji dilakukan personel kompeten yang ditugaskan, pada sirkit yang terbukti bebas tegangan, dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Apa yang diukur: arus searah melalui isolasi

Bila tegangan searah $U$ dipasang antara konduktor dan PE atau rangka motor, arus yang mengalir terdiri atas tiga komponen. Arus pengisian kapasitif mengisi kapasitansi antara konduktor dan bumi; ia besar di awal dan turun dalam hitungan detik, lebih lama pada kabel panjang. Arus absorpsi berasal dari polarisasi bahan dielektrik dan turun perlahan dalam hitungan menit. Arus konduksi mengalir melalui volume isolasi dan melalui permukaan yang kotor atau lembap, dan besarnya tetap selama tegangan tetap.

Alat membagi tegangan uji dengan arus total:

$$R_\text{i}(t) = \frac{U}{i_\text{C}(t) + i_\text{A}(t) + i_\text{K}}$$

dengan $R_\text{i}$ resistansi isolasi yang ditampilkan (MΩ), $U$ tegangan uji (V), $i_\text{C}$ arus kapasitif, $i_\text{A}$ arus absorpsi, dan $i_\text{K}$ arus konduksi (µA). Karena dua komponen pertama menyusut, angka di layar naik selama uji, sehingga setiap angka harus disertai waktu pembacaannya. Pada isolasi kering dan bersih, arus konduksi kecil dan arus absorpsi mendominasi lama, sehingga angka terus naik sampai menit kesepuluh. Pada isolasi basah atau kotor, arus konduksi yang besar menutupi arus absorpsi dan angka cepat mendatar.

Kabel panjang dapat dipandang sebagai banyak potongan isolasi pendek yang tersambung paralel, sehingga resistansi isolasinya berbanding terbalik dengan panjang, $R_\text{i} = r_\text{i}/L$, dengan $r_\text{i}$ konstanta isolasi (MΩ·km) dari lembar data kabel dan $L$ panjang (km). Instalasi dengan banyak sirkit berlaku sama: resistansi gabungan lebih kecil dari resistansi sirkit terkecil, menurut $1/R_\text{total} = \sum 1/R_k$ dari Bab 1. Terminal pelindung (guard) pada sebagian alat membelokkan arus permukaan agar tidak ikut terukur.

Alat uji dan arti spesifikasinya

Persyaratan alat uji resistansi isolasi untuk instalasi tegangan rendah diatur IEC 61557-2:2019 (Ed. 3.0). Keluarannya tegangan searah, tegangan rangkaian terbukanya tidak melebihi 1,25 kali tegangan keluaran pengenal, arus pengenalnya paling sedikit 1 mA, dan arus ukurnya tidak melebihi 15 mA puncak. Ketidakpastian operasi maksimum dalam rentang ukur yang ditandai adalah ±30 %. Alat harus bertanda tegangan keluaran pengenal, arus pengenal, rentang ukur, tegangan pengenal terhadap bumi, dan kategori ukur, dan petunjuk pemakaiannya harus menyebut waktu peluahan untuk kapasitansi benda uji tertentu. PUIL 2020 Bagian 1, 134.2.3.3, meminta pengukuran dengan gawai khusus yang baik dan telah ditera.

Arus pengenal 1 mA mempunyai arti praktis. Pada 500 V, alat hanya menjamin tegangan penuh selama resistansi benda uji paling rendah $500\ \text{V} / 1\ \text{mA} = 0{,}5$ MΩ; di bawah itu tegangan keluaran dapat turun. PUIL 2000 3.20.3 memuat syarat serupa: alat harus mampu memberi tegangan uji saat dibebani 1 mA (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan). Pembacaan mendekati nol biasanya disertai tampilan tegangan aktual puluhan volt, jadi "nol" berarti isolasi tidak sanggup menahan tegangan uji, bukan hasil pada 500 V. Batas ketidakpastian ±30 % juga berarti pembacaan 1,2 MΩ terhadap batas 1 MΩ belum meyakinkan; ketelitian sebenarnya dibaca dari lembar data alat.

Memilih tegangan uji dan nilai minimum

Bagian 6 PUIL 2020 (verifikasi) tidak ada di salinan korpus. Nilai berikut diambil dari IEC 60364-6:2016 (Ed. 2.0), 6.4.3.3 dan Tabel 6.1, yang diperiksa dari pratinjau resminya:

Nilai itu berlaku untuk setiap sirkit dengan semua sirkit akhirnya tersambung tetapi peralatan pemanfaat dilepas. PHB utama dan setiap sirkit distribusi diuji terpisah. Pengukuran dilakukan antarkonduktor aktif dan antara konduktor aktif dengan PE yang tersambung ke susunan pembumian; konduktor aktif boleh disatukan selama pengukuran, dan pada sistem TN-C konduktor aktif diukur terhadap PEN. Bila SPD atau peralatan lain dapat memengaruhi hasil atau rusak, ia dilepas lebih dulu. Bila melepasnya tidak praktis, misalnya kotak kontak magun dengan SPD terpadu, tegangan uji sirkit itu boleh diturunkan ke 250 V DC, tetapi resistansi minimumnya tetap 1 MΩ.

PUIL 2020 mewajibkan uji resistans insulasi, istilah PUIL untuk resistansi isolasi, pada instalasi baru atau yang berubah (Bagian 1, 131.8.2.1), dan memasukkannya ke pemeriksaan sebelum instalasi dialiri (Bagian 9, 9.4.3.2 f). Kedua klausul itu merujuk ke 61.3.3 Bagian 6, sedangkan 134.2.3.2 merujuk ke 6.4.3.3 Tabel 6.1. Penomoran yang kedua sama dengan IEC 60364-6:2016, jadi kemungkinan besar Bagian 6 PUIL 2020 memakai tabel di atas, tetapi klausul dan angkanya belum diverifikasi dari teks PUIL. Sampai teks itu didapat, IEC 60364-6:2016 menjadi acuan bab ini.

PUIL 2000 Tabel 3.20-1 memakai tegangan uji yang sama, kecuali FELV yang masih digolongkan bersama SELV dan PELV pada 250 V, dengan batas lebih longgar: 0,25 MΩ untuk tegangan ekstra rendah, 0,5 MΩ sampai 500 V, dan 1,0 MΩ di atas 500 V (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan). Buku ajar korpus lebih longgar lagi (lihat Salah tafsir). Untuk sirkit 230/400 V, bab ini memakai 500 V DC dan 1 MΩ.

Perlengkapan listrik mesin, termasuk panel washer-extractor, diuji menurut IEC 60204-1:2016+AMD1:2021, klausul 18.3: menurut ringkasan sekunder, 500 V DC antara konduktor sirkit daya dan sirkit ikatan protektif dengan hasil paling sedikit 1 MΩ, dan nilai lebih rendah, 50 kΩ, untuk bagian tertentu perlengkapan. Untuk motor tegangan rendah, IEEE 43 menganjurkan 500 V DC bagi belitan bertegangan pengenal di bawah 1.000 V (nilai tabel tegangan uji IEEE 43; teks standar belum dibuka editor). Semua angka minimum itu adalah lantai untuk menolak, bukan tanda sehat. IEC 60364-6 sendiri mencatat bahwa nilai terukur lazimnya jauh di atas Tabel 6.1 dan perbedaan mencolok antarsirkit harus diselidiki, sehingga 3 MΩ yang lolos batas 1 MΩ tetap patut dicurigai bila sirkit sejenis terbaca jauh lebih tinggi.

Melindungi elektronika, SPD, dan VFD

Tegangan 500 V DC di antara fasa dan netral dapat merusak catu daya elektronik, pengatur lampu, driver LED, pewaktu elektronik, modul PLC, dan papan kendali mesin cuci. Resistor, varistor, dan kapasitor filter EMC di dalamnya juga memberi pembacaan rendah palsu. PUIL 2000 3.20.3 memberi cara lama untuk sirkit berisi gawai elektronik: hanya diukur antara fasa dan netral yang disatukan terhadap bumi, sehingga tidak ada tegangan uji di antara terminal masukan gawai (PUIL 2000, sebagai rujukan cadangan). IEC 60364-6:2016 meminta peralatan yang dapat rusak atau memengaruhi hasil dilepas, dengan pilihan 250 V untuk SPD yang tidak dapat dilepas.

Kabel motor dilepas dari terminal keluaran VFD atau soft starter sebelum motor dan kabelnya diuji, karena tegangan uji yang masuk ke keluaran dapat merusak semikonduktor dan kapasitor rel DC. VFD itu sendiri hanya diuji menurut pedoman pabrikannya. Kapasitor perbaikan faktor daya dan kapasitor motor satu fasa dilepas dan diluahkan menurut bab perbaikan faktor daya.

Persiapan sebelum uji

Urutan berikut adalah prinsip, bukan prosedur kerja lengkap:

1. Bebaskan dan kunci sumber, lalu buktikan bebas tegangan dengan uji-ukur-uji dari bab keselamatan alat ukur, termasuk sumber lain seperti genset atau umpan balik dari sirkit kendali. Lembar kerja korpus meminta saluran masuk diuji dengan sakelar utama pada posisi mati; sakelar utama hanya membebaskan sisi hilirnya, sehingga saluran masuk baru boleh diuji setelah gawai di hulunya, misalnya pemutus di APP atau PHB hulu, dibuka dan dibuktikan bebas tegangan.
2. Luahkan muatan tersimpan: kapasitor, rel DC VFD setelah waktu tunggu labelnya, dan kabel panjang yang baru diuji, lalu buktikan tegangan searahnya mendekati nol.
3. Lepas peralatan pemanfaat dan elektronika: lampu, beban kotak kontak, SPD, lampu indikator, kumparan kontaktor, dan trafo kendali. Sakelar yang terpasang seri dalam sirkit ditutup agar seluruh panjang sirkit ikut teruji.
4. Buka penghubung N-PE bila netral akan diuji terhadap PE, misalnya di titik pemisahan TN-C-S, hanya ketika seluruh instalasi yang dilayaninya sudah bebas tegangan, dan pastikan penghubung terpasang kembali sebelum energisasi. Lembar kerja korpus juga melepas PE dari konduktor bumi; IEC 60364-6 justru mengukur terhadap PE yang tersambung ke susunan pembumian.
5. Pada motor, buka kotak terminal bila antarbelitan akan diuji, lepaskan jembatan bintang-segitiga, dan pisahkan kabel motor dari pengasut atau VFD.
6. Catat kondisi: suhu belitan atau kabel, kelembapan ruang, tegangan uji, lama uji, dan apa yang tersambung. Belitan yang lebih dingin dari titik embun ruang mengembunkan air di permukaannya dan terbaca rendah.

Uji kabel dan instalasi

Uji awal yang cepat menyatukan semua konduktor aktif terhadap PE; bila hasilnya rendah, konduktor dipisah untuk mencari yang bermasalah. Pengukuran antarkonduktor aktif menemukan kerusakan di antara inti, misalnya paku yang menembus dua inti. Pasangan yang lengkap untuk tiga fasa dengan netral dan PE sama dengan pasangan verifikasi bebas tegangan pada bab keselamatan alat ukur, yaitu sepuluh.

Tegangan uji dipertahankan sampai pembacaan stabil, lazimnya sekitar satu menit; buku ajar korpus menyebut 0,5 sampai 1 menit. Untuk kepatuhan, Tabel 6.1 menilai sirkit distribusi bersama sirkit akhirnya; untuk diagnosis, pengujian per sirkit lebih berguna. Dua belas sirkit yang masing-masing 12 MΩ memberi gabungan 1 MΩ, angka yang tampak lolos tipis padahal setiap sirkitnya lolos dengan margin besar; sebaliknya, satu sirkit yang basah tertutup oleh sirkit lain dalam angka gabungan. Setiap hasil dibandingkan dengan sirkit sejenis dan dengan catatan sebelumnya.

Uji motor

Uji dasar motor adalah belitan terhadap rangka. Karena jembatan bintang atau segitiga menyatukan ketiga fasa, satu pengukuran dari salah satu terminal ke rangka menguji ketiga belitan sekaligus. Uji antarbelitan hanya bermakna bila keenam ujung belitan terpisah dan jembatan dilepas. Dengan jembatan terpasang, penguji di antara U1 dan V1 mengukur resistansi belitan, beberapa ohm, dan menampilkan nol. Motor diuji bersama kabelnya dari pengasut lebih dulu; bila hasilnya rendah, kabel dan motor dipisah untuk menentukan bagian yang bermasalah.

Resistansi isolasi belitan turun kira-kira separuh setiap suhu naik 10 °C. Edisi lama IEEE 43 memakai aturan ini untuk mengoreksi hasil ke 40 °C:

$$R_{40} = K_T \, R_T, \qquad K_T = 0{,}5^{(40 - T)/10}$$

dengan $R_T$ hasil pada suhu belitan $T$ (°C) dan $R_{40}$ hasil terkoreksi ke 40 °C. Edisi 2013 mengganti aturan tunggal itu dengan koreksi menurut jenis sistem isolasi, jadi rumus di atas adalah pendekatan. Koreksi makin tidak teliti bila $T$ jauh dari 40 °C, sehingga uji tren sebaiknya diulang pada suhu yang mirip.

IEEE 43-2013 berstatus inactive-reserved sejak 21 Maret 2024, dan revisinya, proyek P43 yang disetujui 6 Desember 2023, sedang disusun sebagai standar. Angka IEEE 43 di bawah ini adalah nilai edisi lama dari ringkasan sekunder dan belum diverifikasi dari teks edisi 2013.

Indeks polarisasi (PI, polarization index) dan rasio absorpsi dielektrik (DAR, dielectric absorption ratio) memanfaatkan kenaikan angka terhadap waktu:

$$\text{PI} = \frac{R_{10\,\text{min}}}{R_{1\,\text{min}}}, \qquad \text{DAR} = \frac{R_{60\,\text{s}}}{R_{30\,\text{s}}}$$

Keduanya perbandingan dua pembacaan pada suhu yang sama, jadi hampir tidak dipengaruhi koreksi suhu. PI mendekati 1 berarti arus konduksi mendominasi, yaitu tanda isolasi basah atau kotor. IEEE 43 menganjurkan PI minimum 1,5 untuk kelas termal isolasi A (kelas termal dibahas pada bab data motor lanjutan) dan 2,0 untuk kelas B dan F, juga kelas H yang ditambahkan pada edisi 2000, serta resistansi minimum 1 menit pada 40 °C sebesar 5 MΩ untuk sebagian besar belitan acak (random-wound) dan belitan kumparan cetak di bawah 1 kV. Bila resistansi 1 menit di atas 5.000 MΩ, PI boleh diabaikan karena arusnya terlalu kecil untuk diukur bermakna. DAR dipakai pada motor kecil ketika uji 10 menit tidak praktis, tetapi tidak ada batas universal yang diverifikasi editor untuknya, sehingga DAR dinilai dengan tren dan dengan motor sejenis.

Peluahan setelah uji dan muatan sisa kabel panjang

Benda uji adalah kapasitor: konduktor dan PE dipisahkan dielektrik. Selama uji, kapasitansi $C$ terisi sampai tegangan uji dan menyimpan energi $W = \tfrac{1}{2}CU^2$. Bila alat dilepas sebelum meluahkannya, tegangan hanya turun melalui resistansi isolasi itu sendiri:

$$u(t) = U\,e^{-t/\tau}, \qquad \tau = R\,C, \qquad t_x = \tau \ln\frac{U}{u_x}$$

dengan $R$ resistansi jalur peluahan (Ω), $C$ kapasitansi benda uji (F), dan $t_x$ waktu sampai tegangan turun ke $u_x$. Makin baik isolasinya, makin besar $R$ dan makin lama muatan bertahan. Alat modern meluahkan benda uji melalui resistansi dalamnya ketika tombol uji dilepas, dan IEC 61557-2 meminta petunjuk pemakaian menyebut waktu peluahan untuk kapasitansi benda uji. Peluahan itu hanya bekerja selama kabel uji masih tersambung.

Arus absorpsi juga berbalik. Setelah benda uji dihubung singkat sebentar lalu dibuka, polarisasi yang tersisa dalam dielektrik dapat menaikkan kembali tegangan pada kabel panjang dan belitan besar. Karena itu kabel uji dibiarkan tersambung sampai alat menunjukkan peluahan selesai, lalu benda uji dihubungkan ke PE sebelum disentuh. Buku ajar korpus menyebut hal yang sama: kabel yang baru diuji masih bertegangan dan harus dibumikan ke badan.

Pedoman pemeliharaan pembangkit milik instansi air Amerika Serikat menganjurkan belitan mesin besar tetap dibumikan paling sedikit satu jam setelah uji DC. Untuk motor kecil dan kabel instalasi, aturan editorial bab ini lebih sederhana: benda uji tetap terhubung ke PE sampai tepat sebelum disambung kembali. Sebagai patokan bahaya, bab ini meminjam catatan A.2.5 Bagian 4-41 PUIL 2020, yang ditulis untuk peralatan penyimpan muatan di balik penghalang: sentuhan tidak sengaja dianggap tidak berbahaya bila tegangan muatan turun di bawah 120 V DC dalam kurang dari 5 s setelah diskoneksi.

Tren lebih penting dari satu angka

PUIL 2020 134.2.2 menganjurkan pemeriksaan resistansi isolasi berkala untuk instalasi pabrik atau bengkel, instalasi dengan 100 titik beban atau lebih, dan instalasi di atas 5 kW; instalasi yang tidak memenuhi atau menunjukkan penurunan harus diperbaiki. Bagian 9, 9.12.2 a), menambahkan bahwa penurunan cepat adalah tanda bahaya walaupun nilainya masih memenuhi ketentuan, dan 9.12.1.3.2 meminta hasil pemeriksaan berkala dicatat tertulis. Laundry komersial dengan mesin cuci, pengering, dan pemanas umumnya melewati batas 5 kW itu.

Catatan tren memuat tanggal, pasangan yang diukur, tegangan dan lama uji, pembacaan 1 dan 10 menit, suhu, kelembapan, alat, dan apa yang dilepas. Hasil dikoreksi ke suhu yang sama sebelum dibandingkan. Sebagai aturan editorial, penurunan hingga separuh atau kurang dari catatan sebelumnya pada suhu yang sebanding adalah alasan menyelidiki, walaupun angka masih di atas batas minimum.

Contoh kerja 1: motor pompa laundry setelah terendam

Data (ilustrasi). Tiga motor pompa di pembuka bab bertegangan 400 V, 2,2 kW, belitan acak kelas F, dan terpasang terhubung segitiga di kotak terminal. Kabel masing-masing sudah diuji terpisah dan lolos. Setiap motor diuji belitan terhadap rangka pada 500 V DC selama 10 menit, oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, setelah bebas tegangan terbukti.

Langkah 1: koreksi suhu ke 40 °C. Alasan: batas IEEE 43 (edisi lama, sekunder) dinyatakan pada 40 °C, dan motor yang dingin tampak lebih baik daripada keadaannya saat bekerja panas.

$$R_{40,\text{A}} = 0{,}5^{(40-30)/10} \times 3{,}0 = 1{,}5\ \text{M}\Omega, \qquad R_{40,\text{B}} = 0{,}5^{(40-24)/10} \times 0{,}80 = 0{,}33 \times 0{,}80 = 0{,}26\ \text{M}\Omega$$

Langkah 2: indeks polarisasi. Alasan: PI membedakan isolasi basah dari isolasi kering yang nilainya rendah, dan tidak memerlukan koreksi suhu.

$$\text{PI}_\text{A} = \frac{3{,}9}{3{,}0} = 1{,}30, \qquad \text{PI}_\text{B} = \frac{0{,}84}{0{,}80} = 1{,}05$$

Langkah 3: bandingkan dengan setiap batas. Alasan: pembuka bab memperlihatkan tiga batas yang berbeda. Tabel 6.1 IEC 60364-6 dan Tabel 3.20-1 PUIL 2000 adalah batas sirkit instalasi dengan peralatan pemanfaat dilepas, jadi tidak menilai belitan; IEC 60204-1 menilai perlengkapan listrik mesin sebagai lantai, dan hanya IEEE 43 yang dibuat untuk belitan.

Karena dua baris IEEE 43 berasal dari ringkasan sekunder edisi lama, keputusan di bawah juga bertumpu pada pola PI dan pembanding motor sejenis.

Langkah 4: tafsir motor A. Angka 3 MΩ di atas lantai 1 MΩ, tetapi di bawah minimum belitan menurut IEEE 43 setelah koreksi, dan PI 1,30 menunjukkan arus konduksi besar. Keputusan editor: motor A tidak dijalankan dulu, tetapi dibersihkan, dikeringkan di bengkel dengan pemanasan terkendali, lalu diuji ulang; motor kembali ke layanan bila $R_{40}$ paling sedikit 5 MΩ dan PI paling sedikit 2,0, atau naik mendekati motor sejenis yang kering.

Langkah 5: tafsir motor B. Angka 0,80 MΩ tampak lolos dua batas lama, tetapi terkoreksi menjadi 0,26 MΩ dan PI hampir 1. Isolasinya basah atau terkontaminasi berat. Pada 230 V, 0,26 MΩ hanya memberi arus bocor sekitar 0,9 mA, jauh di bawah ambang RCD; bahayanya ialah isolasi basah yang tembus ketika motor panas atau terkena tegangan lebih sesaat, dan gangguan tanah itu memberi tegangan pada rangka bila konduktor proteksi bermasalah. Keputusan: tidak dienergikan; dibersihkan, dikeringkan, dan diuji ulang, dan bila tidak pulih, belitan diganti.

Langkah 6: tafsir motor C. Nol dengan tegangan aktual 12 V berarti isolasi tidak menahan tegangan uji; alat membatasi arusnya sehingga tegangannya runtuh. Di antara dua terminal berjembatan, nol hanyalah resistansi belitan; di antara belitan dan rangka, nol berarti jalur konduktif, misalnya air di dalam motor atau isolasi yang tembus ke inti. Keputusan: tidak dienergikan dan tidak "dicoba dinyalakan sebentar"; motor dibawa ke bengkel untuk diperiksa dan kemungkinan dililit ulang. Siang itu, tidak satu pun motor boleh dijalankan.

Contoh kerja 2: waktu peluahan kabel 180 m

Data (ilustrasi). Kabel 4 × 25 mm² sepanjang 180 m ke rumah pompa diuji dengan keempat konduktor aktif disatukan terhadap PE pada 500 V DC. Alat menampilkan resistansi isolasi 400 MΩ dan kapasitansi benda uji 0,50 µF. Petunjuk alat, diandaikan, menyebut resistansi peluahan dalam 200 kΩ.

Langkah 1: muatan dan energi. Alasan: besaran ini menentukan apakah muatan sisa perlu diperlakukan sebagai bahaya.

$$Q = C\,U = 0{,}50 \times 10^{-6} \times 500 = 250\ \mu\text{C}, \qquad W = \tfrac{1}{2} \times 0{,}50 \times 10^{-6} \times 500^2 = 62{,}5\ \text{mJ}$$

Energinya jauh lebih kecil dari kapasitor perbaikan faktor daya, tetapi 500 V jauh di atas 120 V DC, dan sentakan kaget di tangga atau dekat bagian berputar dapat menyebabkan cedera sekunder.

Langkah 2: peluahan melalui alat. Alasan: inilah keadaan yang diharapkan bila kabel uji tetap tersambung sampai alat selesai meluahkan.

$$\tau_\text{d} = 200 \times 10^{3} \times 0{,}50 \times 10^{-6} = 0{,}10\ \text{s}, \qquad t_{120} = 0{,}10 \times \ln\frac{500}{120} = 0{,}14\ \text{s}$$

Tegangan turun di bawah 120 V jauh sebelum 5 s, memenuhi patokan catatan A.2.5 PUIL 2020.

Langkah 3: kabel uji dilepas sebelum peluahan. Alasan: kesalahan ini yang sering terjadi, misalnya penjepit terlepas atau alat dimatikan di tengah uji.

$$\tau_\text{i} = 400 \times 10^{6} \times 0{,}50 \times 10^{-6} = 200\ \text{s}, \qquad t_{120} = 200 \times \ln\frac{500}{120} = 285\ \text{s} \approx 4{,}8\ \text{menit}$$

Setelah 5 s tegangan masih sekitar 488 V, dan baru turun ke 30 V setelah $200 \ln(500/30) \approx 563$ s, sekitar 9,4 menit.

Kesimpulan. Ujung kabel di rumah pompa tidak disentuh sebelum kabel diluahkan melalui alat, lalu dihubungkan ke PE. Ujung jauh dijaga atau dihalangi selama uji dan sampai pembumian terpasang.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Setiap uji dilakukan personel kompeten yang ditugaskan, pada sirkit yang terbukti bebas tegangan, dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: dua kabel riser hotel yang berbeda panjang. Dua kabel sejenis di sebuah hotel terbaca 210 MΩ (riser A, 350 m) dan 60 MΩ (riser B, 120 m) pada 500 V DC (angka latihan). Dari $R_\text{i} = r_\text{i}/L$:

$$r_\text{i,A} = 210 \times 0{,}35 = 73{,}5\ \text{M}\Omega\cdot\text{km}, \qquad r_\text{i,B} = 60 \times 0{,}12 = 7{,}2\ \text{M}\Omega\cdot\text{km}$$

Angka mentah berbeda 3,5 kali, tetapi per kilometer riser B sekitar 10 kali lebih buruk. Keduanya lolos 1 MΩ, namun riser B diselidiki per bagian.

Contoh 2: motor kipas pengering diuji panas. Motor kipas pengering laundry hotel diuji segera setelah berhenti, dengan belitan 60 °C, dan terbaca 6 MΩ (angka latihan).

$$R_{40} = 0{,}5^{(40-60)/10} \times 6 = 4 \times 6 = 24\ \text{M}\Omega$$

Catatan tahun lalu 55 MΩ pada 40 °C, jadi nilainya tinggal 44 %. Penurunan sampai kurang dari separuh itu alasan menyelidiki walaupun masih di atas 5 MΩ. Karena 60 °C jauh dari 40 °C, uji diulang pada suhu yang mirip.

Contoh 3: sirkit ber-SPD di ruang rawat rumah sakit. Sirkit kotak kontak magun dengan SPD terpadu diuji pada 250 V DC, dengan minimum tetap 1 MΩ, dan terbaca 1,3 MΩ (angka latihan). Dengan ketidakpastian ±30 %, nilai sebenarnya dapat serendah $0{,}7 \times 1{,}3 \approx 0{,}91$ MΩ, sehingga kelulusan belum meyakinkan. Sirkit sejenis terbaca 60 MΩ, sekitar 46 kali lebih tinggi. Sirkit itu tidak dinyatakan lolos sebelum penyebabnya ditemukan.

Contoh 4: motor A setelah dikeringkan. Motor A pada contoh kerja 1 diuji ulang pada belitan 35 °C: $R_{1\,\text{min}}$ = 12 MΩ dan $R_{10\,\text{min}}$ = 30 MΩ (angka latihan).

$$R_{40} = 0{,}5^{(40-35)/10} \times 12 \approx 8{,}5\ \text{M}\Omega, \qquad \text{PI} = \frac{30}{12} = 2{,}5$$

Kedua kriteria pada Langkah 4 contoh itu, $R_{40}$ paling sedikit 5 MΩ dan PI paling sedikit 2,0, terpenuhi. Motor boleh kembali ke layanan setelah jembatan dan sambungannya diperiksa (kondisi berhenti butir 8).

Contoh 5: DAR dua pompa booster sejenis. Dua pompa booster air bersih hotel diuji pada suhu sama (angka latihan): pompa P1 terbaca 200 MΩ pada 30 s dan 290 MΩ pada 60 s, pompa P2 terbaca 9,8 MΩ dan 10,0 MΩ.

$$\text{DAR}_\text{P1} = \frac{290}{200} = 1{,}45, \qquad \text{DAR}_\text{P2} = \frac{10{,}0}{9{,}8} \approx 1{,}02$$

Tanpa batas universal, DAR dinilai terhadap motor sejenis. Pembacaan P2 hampir tidak naik, pola yang sama dengan PI mendekati 1, sehingga P2 dibersihkan, dikeringkan, dan diuji 10 menit sebelum dipakai lagi.

Kondisi berhenti

Hentikan atau jangan mulai uji resistansi isolasi bila:

1. Sirkit belum dibebaskan, dikunci, dan dibuktikan bebas tegangan dengan uji-ukur-uji, termasuk sumber cadangan dan umpan balik; atau alat menampilkan peringatan tegangan asing pada benda uji. Peringatan alat bukan pengganti verifikasi.
2. Benda uji masih tersambung ke VFD, soft starter, PLC, SPD, papan kendali mesin, atau peralatan elektronik lain tanpa pedoman pabrikan yang mengizinkan.
3. Ujung lain kabel tidak dapat diamankan: ada orang yang dapat menyentuhnya, atau ujungnya berada di area umum tanpa penghalang dan tanda.
4. Kapasitor, rel DC, atau kabel yang baru diuji belum diluahkan dan tegangan searahnya belum terbukti mendekati nol.
5. Kabel uji, penjepit, atau alat tidak memenuhi kategori ukur titik kerja, rusak, atau belum ditera.
6. Ruang masih tergenang, atau ada atmosfer mudah terbakar yang dapat disulut percikan saat peluahan.
7. Hasil di bawah batas minimum, hasil nol, atau PI menunjukkan isolasi basah: sirkit atau motor tidak dienergikan untuk "mencoba" dan tidak dijalankan sebelum penyebabnya diperbaiki dan hasil uji ulang memenuhi.
8. Penghubung N-PE, jembatan motor, atau peralatan yang dilepas belum dipasang kembali dan diperiksa sebelum energisasi.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Batasnya 1 kΩ per volt." Satu buku ajar korpus memberi batas 1.000 kali tegangan kerja, yaitu 220 kΩ pada 220 V, dan menyebutnya sama dengan arus 1 mA/V. Batas 1.000 Ω/V justru berarti arus 1 mA pada tegangan berapa pun, bukan 1 mA per volt. Batas ini jauh di bawah 1 MΩ IEC 60364-6 dan tidak mempunyai dasar untuk belitan motor.

"0,5 MΩ memenuhi PUIL." Angka lembar kerja korpus itu berasal dari PUIL 2000; IEC 60364-6:2016 memberi 1 MΩ, dan klausul PUIL 2020 padanannya belum diverifikasi.

"Angka rendah antarterminal motor berarti isolasi belitan rusak." Lembar kerja motor di korpus mengisi tabel U1-V1, V1-W1, dan U1-W1 setelah motor disambung ke rangkaian dan menyebut pembacaan rendah sebagai masalah isolasi. Dengan jembatan bintang atau segitiga terpasang, ketiga terminal tersambung melalui belitan, sehingga nol adalah hasil yang wajar.

"Instalasi diuji ke tanah dengan semua beban terpasang." Buku ajar korpus meminta semua alat pemakai dipasang ketika menguji jaringan terhadap tanah. Cara itu ikut mengukur isolasi setiap peralatan ke rangka, termasuk filter EMC, varistor, dan elemen pemanas, sehingga angka turun tanpa berarti kabelnya buruk, dan komponen yang tersambung ke PE dapat rusak oleh tegangan uji. IEC 60364-6 menguji dengan peralatan pemanfaat dilepas.

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya Bab 1, Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan, bab keselamatan alat ukur, multimeter digital, tang ampere, dan perbaikan faktor daya. Bab 52 mencatat hasil uji isolasi sebagai bukti komisioning motor. Lanjutannya bab uji pembumian, kerusakan dan uji motor, uji pra-energi dan komisioning, data motor lanjutan, pemeliharaan listrik terencana, dan pemeriksaan dan pengujian instalasi. Mesinnya dibahas pada bab washer-extractor rak Laundry.

Latihan dan pembahasan

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

1. Tentukan tegangan uji DC dan resistansi minimum untuk: (a) sirkit kotak kontak 230 V dengan beban dilepas; (b) sirkit kendali SELV 24 V; (c) sirkit kotak kontak magun dengan SPD terpadu yang tidak dapat dilepas; (d) sirkit daya panel washer-extractor 400 V yang diverifikasi sebagai perlengkapan listrik mesin.
2. PHB cabang ruang cuci melayani 12 sirkit. Sebelas sirkit masing-masing 40 MΩ, satu sirkit 1,5 MΩ. Hitung resistansi gabungan bila seluruh PHB diuji sekaligus. Apakah angka gabungan itu menjawab pertanyaan yang benar?
3. Motor pompa tercatat 120 MΩ pada belitan 45 °C tahun lalu (diuji segera setelah berhenti) dan 150 MΩ pada 25 °C tahun ini. Koreksi keduanya ke 40 °C dan nilai trennya.
4. Sebuah motor 400 V kelas F terbaca 400 MΩ pada 30 s, 520 MΩ pada 1 menit, dan 1.450 MΩ pada 10 menit. Hitung DAR dan PI, lalu tafsirkan. Motor lain terbaca 6.000 MΩ pada 1 menit dan PI 1,2; bagaimana PI itu dinilai?
5. Lembar kerja meminta penguji resistansi isolasi dipasang di antara U1 dan V1 motor yang terhubung segitiga dengan jembatan terpasang, dan hasilnya 0,00 MΩ. Pilih tafsir yang benar: (A) belitan U-V terhubung pendek ke rangka; (B) isolasi antarbelitan rusak dan motor harus dililit ulang; (C) hasil itu adalah resistansi belitan melalui jembatan, sehingga uji antarbelitan tidak bermakna sebelum jembatan dilepas dan uji belitan terhadap rangka menentukan keadaan isolasi; (D) alat rusak karena seharusnya menampilkan tak berhingga.
6. Belitan motor besar bersama kabelnya berkapasitansi 1,2 µF dan resistansi isolasi 2.000 MΩ, diuji pada 500 V. Hitung energi tersimpan, waktu sampai tegangan turun ke 120 V bila kabel uji dilepas sebelum peluahan, dan waktu yang sama bila diluahkan melalui resistansi 100 kΩ. Bandingkan dengan patokan catatan A.2.5 PUIL 2020.

Kunci jawaban beralasan

1. (a) 500 V dan 1 MΩ, baris sampai 500 V pada Tabel 6.1 IEC 60364-6. (b) 250 V dan 0,5 MΩ, baris SELV dan PELV; tegangan 500 V dapat merusak komponen sirkit ekstra rendah. (c) Tegangan boleh diturunkan ke 250 V, tetapi minimumnya tetap 1 MΩ karena sirkitnya sirkit 230 V. (d) IEC 60204-1 klausul 18.3: 500 V antara sirkit daya dan sirkit ikatan protektif, minimum 1 MΩ, dengan elektronika yang dapat rusak dilepas.
2. Sebelas sirkit 40 MΩ paralel memberi $40/11 = 3{,}64$ MΩ; paralel dengan 1,5 MΩ memberi $1/(1/3{,}64 + 1/1{,}5) = 1{,}06$ MΩ. Angka itu lolos tipis dan tidak menunjukkan sirkit mana yang lemah. Setiap sirkit lolos 1 MΩ bila diuji sendiri, tetapi sirkit 1,5 MΩ sekitar 27 kali lebih rendah dari sirkit sejenis dan perlu diselidiki.
3. $120 \times 0{,}5^{(40-45)/10} = 120 \times 1{,}414 = 170$ MΩ dan $150 \times 0{,}5^{(40-25)/10} = 150 \times 0{,}354 = 53$ MΩ. Angka mentah naik, tetapi setelah koreksi resistansinya turun sekitar 3,2 kali, lebih dari separuh. Menurut aturan editorial, motor ini diselidiki walaupun masih jauh di atas 5 MΩ. Karena aturan separuh per 10 °C hanya pendekatan, langkah pertama adalah uji ulang pada suhu yang mirip dengan catatan lama.
4. DAR $= 520/400 = 1{,}30$ dan PI $= 1\,450/520 = 2{,}79$. PI di atas 2,0 untuk kelas F dan resistansi 1 menit jauh di atas 5 MΩ (nilai IEEE 43 edisi lama), jadi isolasinya kering dan bersih. Motor kedua berresistansi 1 menit di atas 5.000 MΩ, sehingga PI 1,2 boleh diabaikan: arusnya terlalu kecil untuk mengungkap pola absorpsi, dan angka 6.000 MΩ sendiri sudah menunjukkan isolasi baik.
5. C. Jembatan segitiga menghubungkan ujung belitan, jadi U1 dan V1 tersambung melalui belitan beberapa ohm dan alat menampilkan nol. A salah karena pengukuran tidak melibatkan rangka. B salah karena antarbelitan hanya dapat diuji bila keenam ujung terpisah. D salah karena tak berhingga hanya diharapkan di antara bagian yang saling terisolasi.
6. $W = \tfrac{1}{2} \times 1{,}2 \times 10^{-6} \times 500^2 = 0{,}15$ J. Tanpa peluahan, $\tau = 2\,000 \times 10^{6} \times 1{,}2 \times 10^{-6} = 2\,400$ s dan $t_{120} = 2\,400 \ln(500/120) = 3\,425$ s, sekitar 57 menit. Melalui 100 kΩ, $\tau = 0{,}12$ s dan $t_{120} = 0{,}17$ s. Hanya peluahan melalui alat yang memenuhi patokan 120 V dalam 5 s; tanpa peluahan, benda uji dengan isolasi yang sangat baik tetap berbahaya hampir satu jam.

Referensi