Arus hubung pendek dan kapasitas pemutusan

Di sebuah laundry komersial dengan deretan mesin cuci, pengering, dan setrika uap yang beroperasi sepanjang hari, hubung pendek adalah kejadian yang harus diperhitungkan sejak rancangan, bukan kemungkinan yang boleh diabaikan. Ketika kabel instalasi mengalami kerusakan isolasi akibat panas berlebih atau terjepit bodi mesin, arus yang mengalir bisa mencapai puluhan kali arus nominal dalam sepersekian detik. Jika pengaman yang terpasang tidak mampu memutus arus sebesar itu, pengaman tersebut bisa meledak, busur api bertahan, dan instalasi terbakar sebelum pemutusan terjadi. Kabel kecil juga bisa rusak sebelum pengaman memutus, walaupun pengamannya sendiri selamat.

Batas pembahasan

Bab ini membahas besaran arus gangguan yang dapat mengalir di setiap titik instalasi, kemampuan pengaman memutus arus itu tanpa rusak, dan kemampuan konduktor bertahan secara termal sampai pengaman memutus; respons pengaman terhadap beban lebih ada di Bab 23 tentang proteksi arus lebih. Cakupannya instalasi 230/400 V, 50 Hz di laundry komersial dan mesin industri ringan. PUIL 2020 Bagian 4-43 Ayat 434 hanya mempertimbangkan hubung pendek antara konduktor pada sirkit yang sama; gangguan fasa ke konduktor proteksi dan waktu pemutusan otomatisnya dibahas di Bab 21 tentang proteksi kejut listrik. Perhitungan memakai metode impedansi sederhana yang diturunkan dari prinsip IEC 60909-0 (edisi 3, 2026) untuk dua keadaan: arus tiga fasa simetris maksimum dan arus fasa-netral minimum. Arus puncak asimetris, komponen simetris, dan sumbangan motor secara rinci memerlukan IEC 60909-0 secara penuh atau perangkat lunak studi. Energi busur api dibahas di Bab 77 tentang busur api. Uraian ini bahan belajar, bukan instruksi kerja; penggantian pengaman dilakukan personel kompeten dalam keadaan bebas tegangan yang terverifikasi, sesuai Bab 2 · Keselamatan tentang verifikasi keadaan aman.

Sumber arus hubung pendek

Arus hubung pendek ditentukan oleh semua unsur antara sumber energi dan titik gangguan: trafo distribusi, genset bila ada, dan kabel instalasi, yang bukan sumber energi tetapi membatasi arus sehingga arus di ujung kabel yang panjang dan kecil lebih rendah.

Trafo distribusi (-T1) adalah sumber terbesar arus hubung pendek di sisi sekunder. Impedansi hubung singkat relatif (short-circuit impedance) $u_\text{k}$ adalah tegangan uji hubung singkat trafo dalam persen tegangan pengenal (Bab 12 tentang transformator). Impedansi jaringan tegangan menengah di sisi primer diabaikan dalam perhitungan sederhana, yang membuat arus maksimum sedikit lebih besar dari sebenarnya, atau diambil dari data operator jaringan.

Genset memberi arus hubung pendek yang lebih kecil daripada trafo berdaya serupa, karena reaktansi subtransiennya ($X''_\text{d}$) umumnya lebih besar daripada $u_\text{k}$ trafo, lalu arusnya turun ke nilai tunak yang bergantung pada eksitasinya. Bila genset bekerja paralel dengan trafo, sumbangan keduanya dijumlahkan dan kapasitas pemutusan diperiksa terhadap jumlah itu. Bila genset bekerja sendiri, arus gangguan minimum bisa terlalu kecil untuk memicu pelepasan seketika pengaman, sehingga waktu pemutusan diperiksa ulang (Bab 36 tentang genset dan suplai cadangan). Motor induksi yang berputar juga menyumbang arus selama beberapa periode pertama; satu panduan instalasi menyebut sumbangan ini boleh diabaikan kecuali daya motor yang berjalan bersamaan melebihi sekitar 25 % daya trafo.

Perkiraan cepat arus hubung pendek di terminal trafo

PUIL 2020 434.1 mewajibkan arus hubung pendek prospektif (prospective short-circuit current), yaitu arus yang akan mengalir pada gangguan di suatu titik, ditentukan pada setiap titik relevan dengan perhitungan atau pengukuran, dan catatannya menyebut nilai di titik suplai dapat diperoleh dari utilitas. Laundry yang disuplai tegangan rendah dari jaringan operator meminta data itu kepada operator (Bab 13 tentang sistem suplai tegangan rendah) atau mengukurnya (Bab 18). Di terminal sekunder trafo, arus itu dapat diperkirakan dengan menganggap jaringan tegangan menengah tidak menambah impedansi, sehingga impedansi trafo menjadi satu-satunya pembatas.

$$I_\text{k} = \frac{S_\text{n}}{\sqrt{3}\,U_\text{n}\,u_\text{k}} = \frac{I_\text{n}}{u_\text{k}}$$

dengan $I_\text{k}$ arus hubung pendek tiga fasa simetris di terminal trafo (A), $S_\text{n}$ daya pengenal trafo (VA), $U_\text{n}$ tegangan antarfasa sekunder, 400 V, $u_\text{k}$ dalam desimal (4 % = 0,04), dan $I_\text{n}$ arus pengenal sekunder (A), dengan jaringan primer kaku dan tegangan nominal. Trafo 200 kVA dengan $u_\text{k}$ = 4 % menghasilkan:

$$I_\text{n} = \frac{200\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 288{,}7\ \text{A}, \qquad I_\text{k} = \frac{288{,}7}{0{,}04} \approx 7\,217\ \text{A}$$

Impedansi rel dan sambungan di PHB (papan hubung bagi; PUIL 2020 juga memakai istilah PSDK) sedikit menurunkan nilai ini. Sebaliknya, tegangan operasi boleh lebih tinggi daripada nominal; IEC 60909-0 menyatakan hal ini dengan faktor tegangan $c$, yang untuk arus maksimum di jaringan tegangan rendah dengan toleransi +10 % bernilai 1,10. Dengan faktor itu, arus maksimum di terminal trafo tadi menjadi $1{,}1 \times 7\,217 \approx 7\,939$ A. Nilai $u_\text{k}$ wajib diambil dari pelat nama atau laporan uji trafo, bukan dari asumsi. PUIL 2020 434.5.1 mensyaratkan kapasitas pemutusan pengenal gawai proteksi tidak kurang dari arus hubung pendek prospektif maksimum di tempat pemasangannya.

Penurunan arus hubung pendek sepanjang kabel

Untuk setiap titik dicari dua nilai. Arus maksimum, yaitu gangguan tiga fasa tepat di hilir pengaman, dipakai untuk kapasitas pemutusan dan energi lewat. Arus minimum, yaitu gangguan fasa-netral di ujung terjauh yang dilindungi, dipakai untuk memeriksa bahwa pengaman masih memutus seketika dan kabel tidak melampaui batas termalnya.

Metode impedansi sederhana menjumlahkan resistansi dan reaktansi setiap unsur dari sumber sampai titik yang ditinjau secara terpisah, lalu menggabungkannya secara vektor, karena impedansi trafo sebagian besar reaktif sedangkan kabel kecil hampir murni resistif. Reaktansi kabel di bawah 50 mm² boleh diabaikan, dan bila diperlukan nilai sekitar 0,08 mΩ/m dapat dipakai tanpa data lain; nilai itu juga dipakai PUIL 2020 5-52 Lampiran G untuk susut tegangan. Resistansi trafo dihitung dari rugi tembaga (rugi berbeban) $P_\text{k}$ pada pelat nama atau laporan uji.

$$Z_\text{T} = \frac{u_\text{k}\,U_\text{n}^2}{S_\text{n}}, \qquad R_\text{T} = \frac{P_\text{k}\,U_\text{n}^2}{S_\text{n}^2}, \qquad X_\text{T} = \sqrt{Z_\text{T}^2 - R_\text{T}^2}$$$$I_\text{3f,maks} = \frac{c_\text{maks}\,U_0}{\sqrt{(R_\text{T} + R_\text{W,20})^2 + X_\text{T}^2}}, \qquad R_\text{W,20} = \frac{\rho_{20}\,L}{A}$$$$I_\text{psc,min} \approx \frac{U_0}{Z_\text{T} + 2\,R_\text{W,panas}}, \qquad R_\text{W,panas} = \frac{\rho_1\,L}{A}$$

dengan $Z_\text{T}$, $R_\text{T}$, $X_\text{T}$ impedansi, resistansi, dan reaktansi trafo per fasa dilihat dari sekunder (Ω), $P_\text{k}$ rugi tembaga (W), $U_0 = 230$ V, $c_\text{maks} = 1{,}1$, $L$ panjang kabel satu arah (m), $A$ penampang (mm²), $\rho_{20} = 0{,}0178\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$ resistivitas tembaga pada 20 °C, dan $\rho_1 = 0{,}0225\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$ pada suhu layanan normal menurut PUIL 2020 5-52 Lampiran G, nilai yang juga dipakai Bab 21. Faktor 2 pada arus minimum memperhitungkan fasa dan netral berpenampang sama. $Z_\text{T}$ ditempatkan sekali di lingkar fasa-netral karena trafo distribusi Dyn mempunyai impedansi urutan nol kira-kira sama dengan impedansi urutan positifnya.

Setiap penyederhanaan dipilih agar kesalahannya jatuh di sisi aman. Untuk arus maksimum, resistansi kabel pada 20 °C, faktor $c$ 1,1, dan pengabaian impedansi jaringan tegangan menengah semuanya menaikkan hasil. Bila $P_\text{k}$ belum diketahui, anggaplah trafo murni reaktif ($X_\text{T} = Z_\text{T}$, $R_\text{T} = 0$); hasilnya selalu lebih besar daripada nilai sebenarnya dan tetap aman. Untuk arus minimum, resistansi panas dan penjumlahan aritmetika $Z_\text{T}$ dengan resistansi kabel memberi impedansi lebih besar daripada nilai vektornya, jadi arusnya lebih kecil dari sebenarnya. Kebalikannya tidak aman: lembar hitung yang menjumlah $Z_\text{T}$ dan resistansi kabel panas secara aritmetika tanpa faktor $c$ dapat menghasilkan angka sekitar sepertiga lebih kecil daripada arus maksimum yang benar, untuk data Contoh 1 sekitar 3,6 kA terhadap 5,4 kA.

Bila titik awal bukan terminal trafo melainkan hasil uji lingkar, Bab 18 tentang uji impedansi lingkar memberi $I_\text{psc} = U_0/Z_\text{LN}$ dan perkiraan $I_\text{3f} \approx 2\,I_\text{psc}$. Perkiraan dua kali itu terlalu besar bila impedansi trafo mendominasi, sehingga untuk kapasitas pemutusan tetap aman, asalkan netral berpenampang dan berbahan sama dengan fasa; bila netral lebih kecil atau lebih resistif, perkiraan itu terlalu kecil dan tidak dipakai memilih kapasitas pemutusan. Untuk arus busur, yang dibahas di Bab 77, perkiraan yang terlalu besar justru tidak aman.

Icn, Icu, dan Ics: arti dan pemilihan

Kesalahan memilih kapasitas pemutusan berbahaya karena tidak terlihat saat kondisi normal dan baru tampak saat gangguan terjadi.

Kapasitas hubung pendek pengenal (rated short-circuit capacity) $I_\text{cn}$ adalah arus hubung pendek prospektif tertinggi yang terbukti dapat diputus pemutus sirkit miniatur (miniature circuit breaker, MCB) dalam urutan uji IEC 60898-1. Kemampuan memutus yang masih menyisakan MCB layak pakai dinyatakan sebagai kapasitas hubung pendek layanan $I_\text{cs}$; rasio $I_\text{cs}/I_\text{cn}$ sama dengan 1 untuk $I_\text{cn}$ sampai 6 kA, 0,75 untuk 6 sampai 10 kA (sekurang-kurangnya 6 kA), dan 0,5 di atas 10 kA (sekurang-kurangnya 7,5 kA). Jadi MCB 6 kA diuji tetap layak pakai setelah memutus 6 kA, sedangkan MCB 10 kA hanya dijamin layak pakai sampai 7,5 kA.

Kapasitas pemutusan hubung pendek batas (ultimate short-circuit breaking capacity) $I_\text{cu}$ adalah kapasitas pemutusan tertinggi pemutus sirkit industri, yaitu MCCB (moulded case circuit breaker) dan ACB (air circuit breaker), menurut IEC 60947-2, yang dibuktikan dengan urutan uji buka, lalu tutup-buka. Setelah urutan itu pemutus diperiksa kekuatan dielektrik dan pelepas beban lebihnya, tetapi tidak disyaratkan tetap mampu menyalurkan arus pengenalnya secara terus-menerus. Karena itu, pemutus yang pernah memutus arus mendekati $I_\text{cu}$ diperiksa dan, bila petunjuk pabrikan memintanya, diganti. Kapasitas pemutusan hubung pendek layanan MCCB dan ACB, $I_\text{cs}$, dibuktikan dengan tiga operasi (buka, tutup-buka, tutup-buka), dan setelahnya pemutus masih harus menyalurkan arus pengenalnya dengan kenaikan suhu yang diverifikasi; nilainya 25 % sampai 100 % $I_\text{cu}$ dalam jenjang yang ditetapkan standar.

PUIL 2020 434.5.1 menyebut "kapasitas pemutusan pengenal", sehingga yang wajib tidak kurang dari arus hubung pendek prospektif maksimum di titik pemasangan adalah $I_\text{cn}$ untuk MCB dan $I_\text{cu}$ untuk MCCB dan ACB. Untuk instalasi yang mengutamakan kelangsungan operasi tanpa penggantian komponen setelah gangguan, misalnya PHB utama laundry komersial yang harus segera aktif kembali, memilih $I_\text{cs}$ juga tidak kurang dari arus itu adalah pilihan kontinuitas yang lebih ketat (Bab 25 tentang selektivitas). Pilihan itu tambahan atas syarat PUIL, bukan pengganti.

Ketahanan termal kabel dan pemeriksaan I²t

Arus hubung pendek membangkitkan panas di konduktor sesuai hukum Joule, $W = I^2 R\,t$ (Bab 1 tentang daya). Jika energi ini terlalu besar sebelum pengaman memutus, isolasi kabel dapat rusak permanen, bahkan konduktornya bisa meleleh. PUIL 2020 434.5.2 mensyaratkan setiap arus hubung pendek di titik mana pun pada sirkit diputus sebelum isolasi konduktor mencapai suhu batasnya, dan memberi rumus pendekatan untuk durasi sampai 5 s:

$$t = \left(\frac{k\,S}{I}\right)^2 \qquad \text{atau} \qquad S \ge \frac{I\,\sqrt{t}}{k}$$

dengan $t$ durasi yang diizinkan (s), $S$ penampang konduktor (mm²), $I$ arus hubung pendek efektif (A), dan $k$ faktor bahan konduktor dan isolasinya dari Tabel 43A. Anggapannya adiabatik: semua panas tersimpan di konduktor selama $t$. Untuk waktu operasi pengaman kurang dari 0,1 s, ketika asimetri arus berpengaruh, dan untuk gawai pembatas arus, rumus waktu tidak dipakai. Syaratnya berganti menjadi $k^2 S^2$ lebih besar dari energi lewat (let-through energy) $I^2 t$, yaitu energi yang dilewatkan gawai proteksi sampai arus terputus, menurut nilai pabrikan di lembar data.

Catatan Tabel 43A menyebut nilai untuk konduktor di bawah 10 mm² masih dalam pertimbangan. Penggunaan nilai $k$ yang salah, misalnya nilai XLPE untuk kabel PVC, menghasilkan kesimpulan yang terlalu optimis dan berbahaya. Nilai $k$ di tabel sudah menganggap konduktor mulai dari suhu operasi maksimumnya, yaitu kabel berbeban penuh sesaat sebelum gangguan, jadi tidak perlu koreksi tambahan; kabel yang lebih dingin justru memiliki cadangan termal lebih besar.

PUIL 2020 434.2 menempatkan pengaman di titik tempat penampang konduktor berkurang atau kemampuan hantar arusnya berubah, dan 434.2.1 mengizinkan pengaman digeser dari titik itu bila bagian konduktor di antaranya tidak bercabang dan tidak memiliki kotak kontak, dipasang sehingga risiko hubung pendek minimum, dan tidak berada di dekat bahan mudah terbakar. Izin penggeseran ini tidak berlaku di lokasi yang berisiko kebakaran atau ledakan; ruang pengering dengan timbunan serat yang dinilai berisiko kebakaran termasuk yang perlu diperiksa lebih dulu. Butir a) teks PUIL 2020 tertulis "panjangnya melebihi 3 m"; itu salah terjemah. IEC 60364-4-43 dan Lampiran D.2 PUIL 2020 sendiri menyatakan panjang itu tidak melebihi 3 m, sehingga yang benar adalah paling panjang 3 m.

Proteksi cadangan (back-up)

Proteksi cadangan (back-up protection) adalah susunan ketika pengaman hulu, yang lebih dekat ke sumber, ikut memutus gangguan yang melampaui kapasitas pemutusan pengaman hilir, sehingga pengaman hilir tidak perlu berkapasitas pemutusan sebesar arus hubung pendek di titiknya. Dasarnya paragraf kedua PUIL 2020 434.5.1: kapasitas pemutusan pengenal yang lebih rendah diizinkan bila di sisi suplai terpasang gawai lain dengan kapasitas yang diperlukan, dan keduanya dikoordinasikan sehingga energi yang lewat tidak melebihi yang dapat ditahan tanpa kerusakan oleh gawai sisi beban dan konduktor yang dilindunginya. IEC 60947-2 memuat cara verifikasi kombinasi seperti itu. Jadi MCB ber-$I_\text{cn}$ rendah dapat dipakai di posisi yang arus hubung pendeknya melampaui $I_\text{cn}$ tersebut, asalkan kombinasinya telah diuji berpasangan.

Penerapan proteksi cadangan hanya sah bila ada pernyataan tertulis dari pabrikan tentang kombinasi pengaman hulu dan hilir yang diizinkan, biasanya berupa tabel kaskade (back-up table) yang memuat tipe dan arus pengenal pengaman hulu, tipe pengaman hilir, dan batas arus hubung pendek yang dijamin dapat diputus aman oleh pasangan itu; catatan 434.5.1 sendiri menyebut rincian koordinasi diperoleh dari pabrikan gawai. Teknisi dan perancang tidak boleh membuat asumsi sendiri tentang kompatibilitas tanpa data pabrikan ini.

Di laundry, susunan yang umum adalah MCCB di PHB utama berkapasitas pemutusan penuh dengan MCB sirkit mesin ber-$I_\text{cn}$ lebih rendah. Kekurangannya, gangguan di cabang mana pun yang melampaui $I_\text{cn}$ MCB itu membuat MCCB hulu ikut memutus dan seluruh kelompok beban yang dilayaninya padam. Akibatnya terhadap kontinuitas, kewajiban label pada PHB, dan selektivitas dibahas di Bab 25.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Data trafo dibaca dari pelat nama atau laporan uji, dan uji lingkar hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: arus maksimum dan kapasitas pemutusan MCB di PHB laundry 50 m dari trafo 200 kVA. Contoh 1 dan 2 memakai data berikut.

$$Z_\text{T} = \frac{0{,}04 \times 400^2}{200\,000} = 0{,}032\ \Omega, \qquad R_\text{T} = \frac{2\,500 \times 400^2}{200\,000^2} = 0{,}010\ \Omega, \qquad X_\text{T} = \sqrt{0{,}032^2 - 0{,}010^2} = 0{,}0304\ \Omega$$$$R_\text{W,20} = \frac{0{,}0178 \times 50}{35} = 0{,}0254\ \Omega, \qquad R_\text{W,panas} = \frac{0{,}0225 \times 50}{35} = 0{,}0321\ \Omega$$

Reaktansi kabel 35 mm² diabaikan, ke arah aman. Gangguan tepat di hilir terminal -F1 sampai -F6 di rel PHB memberi arus terbesar yang harus mereka putus. Mula-mula trafo dianggap murni reaktif, seolah $P_\text{k}$ belum diketahui:

$$I_\text{3f} = \frac{230}{\sqrt{0{,}0254^2 + 0{,}032^2}} = \frac{230}{0{,}04087} = 5\,627\ \text{A}, \qquad 1{,}1 \times 5\,627 = 6\,190\ \text{A}$$

Hasil ini melampaui 6 kA, jadi kecukupan MCB belum terbukti. Dengan resistansi trafo dari laporan uji:

$$I_\text{3f,maks} = \frac{1{,}1 \times 230}{\sqrt{(0{,}010 + 0{,}0254)^2 + 0{,}0304^2}} = \frac{253}{0{,}04668} = 5\,420\ \text{A}$$

Karena $6\,000\ \text{A} \ge 5\,420\ \text{A}$, MCB 6 kA memenuhi PUIL 2020 434.5.1 dengan margin sekitar 10 %, dan $I_\text{cs}$-nya juga 6 kA. Kesimpulan ini bergantung pada data $P_\text{k}$ dan pada anggapan tidak ada genset paralel atau sumbangan motor besar. Tanpa data trafo yang terverifikasi, pilihan yang dapat dipertahankan adalah MCB 10 kA atau kombinasi kaskade yang tercantum dalam tabel pabrikan.

Contoh 2: arus minimum dan ketahanan termal pengumpan -W1. Pengaman di pangkal -W1 harus tetap memutus seketika untuk gangguan terjauh yang dilindunginya, di rel PHB laundry:

$$I_\text{psc,min} \approx \frac{230}{0{,}032 + 2 \times 0{,}0321} = \frac{230}{0{,}09629} = 2\,389\ \text{A}$$

Ambang seketika -Q1, 1.250 A, dengan toleransi atas yang dianggap +20 % menjadi 1.500 A, anggapan yang sama dengan contoh kerja Bab 77, sehingga -Q1 memutus seketika pada gangguan terjauh itu. Pemeriksaan pemutusan otomatis di Bab 21 memakai lingkar fasa-PE ($Z_\text{s}$), bukan lingkar fasa-netral; bila PE berpenampang sama dan berada di kabel yang sama, hasilnya mendekati angka ini. Untuk ketahanan termal, -Q1 memutus di bawah 0,1 s, sehingga dipakai perbandingan $k^2 S^2$ dengan $I^2 t$ untuk arus terbesar yang melewati -W1, yaitu gangguan di pangkalnya, 7.939 A dari perkiraan cepat. Misalkan lembar data -Q1 menyatakan waktu putus total paling lama 0,1 s di daerah seketika. Sebagai perkiraan kasar:

$$k^2 S^2 = (115 \times 35)^2 = 16{,}2 \times 10^6\ \text{A}^2\text{s}, \qquad I^2 t \approx 7\,939^2 \times 0{,}1 = 6{,}3 \times 10^6\ \text{A}^2\text{s}$$

Komponen DC pada X/R trafo sekitar 3 menambah paling banyak sekitar 10 %, menjadi kira-kira $6{,}9 \times 10^6\ \text{A}^2\text{s}$, atau sekitar 43 % dari batas kabel, sehingga -W1 terlindungi secara termal. Perkiraan ini hanya pengganti sementara; PUIL 2020 434.5.2 meminta nilai $I^2 t$ dari lembar data pabrikan, dan nilai itu yang dipakai bila tersedia. Arus 7.939 A juga menjadi syarat kapasitas pemutusan -Q1 sendiri, dan $I_\text{cu}$ 25 kA memenuhinya. Perhitungan ini dicatat di diagram garis tunggal, seperti diminta Bab 19 tentang perencanaan instalasi.

Contoh 3: PHB utama di samping trafo rumah sakit. Trafo sebuah rumah sakit berdaya 400 kVA dengan $u_\text{k}$ = 4 %, dan PHB utamanya berada di ruang sebelah trafo:

$$I_\text{n} = \frac{400\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 577{,}4\ \text{A}, \qquad I_\text{k} = \frac{577{,}4}{0{,}04} \approx 14\,434\ \text{A}, \qquad 1{,}1 \times 14\,434 \approx 15\,877\ \text{A}$$

Pengaman di rel PHB utama memerlukan kapasitas pemutusan pengenal sekurangnya sekitar 15,9 kA, sehingga MCB 10 kA, yang lolos di PHB yang jauh dari trafo, tidak boleh dipasang di rel ini tanpa kombinasi kaskade tertulis dari pabrikan. Bila trafo kelak diganti 630 kVA dengan $u_\text{k}$ yang sama, arus maksimumnya naik ke sekitar 25,0 kA, dan semua PHB di hilirnya dihitung ulang (Kondisi berhenti 4).

Contoh 4: dari hasil uji lingkar di PHB lantai hotel. Uji lingkar di rel PHB lantai sebuah hotel memberi $Z_\text{LN}$ = 0,115 Ω, dan netral kabel pengumpannya sepenampang dan sebahan dengan fasa.

$$I_\text{psc} = \frac{U_0}{Z_\text{LN}} = \frac{230}{0{,}115} = 2\,000\ \text{A}, \qquad I_\text{3f} \approx 2\,I_\text{psc} = 4\,000\ \text{A}$$

MCB 4,5 kA memenuhi 434.5.1 dengan margin 12,5 %. Perkiraan dua kali ini berada di sisi aman untuk kapasitas pemutusan, tetapi tidak dipakai bila netralnya lebih kecil, dan tidak dipakai untuk arus busur.

Contoh 5: waktu yang diizinkan untuk kabel sub-PHB dapur hotel. Sub-PHB dapur sebuah hotel disuplai kabel NYY berisolasi PVC 16 mm² ($k$ = 115). Arus gangguan minimum di ujungnya 900 A, dan pada arus itu MCCB pengumpan bekerja di daerah waktu invers dengan waktu putus 1,5 s menurut kurva pabrikan. Karena 1,5 s berada di antara 0,1 s dan 5 s, rumus waktu berlaku:

$$t = \left(\frac{115 \times 16}{900}\right)^2 = 4{,}18\ \text{s}, \qquad S \ge \frac{900\,\sqrt{1{,}5}}{115} = 9{,}6\ \text{mm}^2$$

Waktu putus 1,5 s di bawah 4,18 s, jadi kabel terlindungi secara termal. Kabel 10 mm² hanya diizinkan 1,63 s, sangat dekat dengan waktu putusnya, sehingga penampang 16 mm² memberi cadangan yang dapat dipertahankan.

Contoh 6: nilai $k$ yang salah pada pengumpan laundry rumah sakit. Pengumpan sub-PHB laundry sebuah rumah sakit memakai kabel PVC 16 mm². Pengaman pangkalnya memutus di bawah 0,1 s, dan lembar datanya menyatakan energi lewat paling besar $4{,}0 \times 10^6$ A²s pada arus hubung pendek di titik itu.

$$k^2 S^2 = (115 \times 16)^2 = 3{,}39 \times 10^6\ \text{A}^2\text{s} < 4{,}0 \times 10^6\ \text{A}^2\text{s}$$

Kabel tidak terlindungi secara termal. Dengan $k$ = 143 yang keliru, hasilnya $5{,}23 \times 10^6$ A²s dan kabel tampak lolos. Perbaikannya kabel PVC 25 mm² ($8{,}27 \times 10^6$ A²s), kabel XLPE yang memang ber-$k$ 143, atau pengaman yang energi lewatnya lebih kecil menurut data pabrikan.

Kondisi berhenti

Hentikan pemilihan, pemasangan, atau pemberian tegangan, jangan lanjutkan sampai keadaan diperbaiki, dan serahkan keputusan lanjutannya kepada personel kompeten yang ditugaskan atas instalasi itu, bila:

1. Arus hubung pendek prospektif di titik pemasangan tidak diketahui dan tidak dapat diperoleh dari operator jaringan, dari perhitungan dengan data trafo yang terverifikasi, atau dari pengukuran; kapasitas pemutusan tidak dapat diperiksa, sama dengan kondisi berhenti di Bab 19 tentang perencanaan instalasi.
2. Kapasitas pemutusan pengenal pengaman ($I_\text{cn}$ atau $I_\text{cu}$) lebih kecil dari arus hubung pendek prospektif maksimum di titik itu dan tidak ada kombinasi kaskade tertulis dari pabrikan. Ketiadaan stok bukan alasan untuk tetap memasangnya.
3. Pengaman dalam susunan kaskade akan diganti dengan tipe, arus pengenal, atau merek lain yang tidak tercantum di tabel pabrikan.
4. Trafo diganti dengan daya lebih besar atau $u_\text{k}$ lebih kecil, kabel sumber diperbesar, atau genset dipasang paralel, sebelum arus hubung pendek dihitung ulang untuk semua PHB di hilirnya.
5. Pemutus yang baru memutus hubung pendek menunjukkan jelaga, rumah retak, bau terbakar, atau tidak dapat dioperasikan normal, atau sebab gangguannya belum ditemukan dan diperbaiki; pemutus itu tidak dimasukkan kembali. Kondisi yang sama dibahas di Bab 77 tentang busur api.
6. Data arus hubung pendek akan diambil dengan uji impedansi lingkar oleh orang yang bukan personel kompeten, atau tanpa alat berkategori ukur yang sesuai dan APD, sesuai Bab 18 tentang uji impedansi lingkar.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Prasyarat bab ini adalah Bab 1 (daya Joule), Bab 5 (reaktansi dan impedansi), dan Bab 12 (transformator). Arus gangguan minimum menjadi masukan Bab 21 tentang proteksi kejut listrik, arus pengenal pengaman dipilih di Bab 23, kapasitas pemutusan dicatat di diagram garis tunggal menurut Bab 19, dan kaskade dilanjutkan di Bab 25 tentang selektivitas.

Latihan dan pembahasan

Data soal adalah ilustrasi; pakai $c_\text{maks} = 1{,}1$, $\rho_{20} = 0{,}0178$ dan $\rho_1 = 0{,}0225\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$ bila diperlukan.

Referensi