Nov 012011
 

Seperti sudah kita ketahui dari posting terdahulu, bahwa pada gangguan karena kebocoran insulasi yang menyebabkan “first fault“, tidak perlu alat proteksi langsung bekerja untuk mengisolasi gangguan. Hal ini disebabkan tegangan sentuh (touch voltage) tidaklah membahayakan personil. Lihat posting ini. Jadi pilihan pada system IT ini akan meningkatkan kontinuitas pelayanan (service continuity). Beberapa peralatan yang harus terdapat pada operasi system IT adalah sebagai berikut:

  • Instalasi PIM (Permanent Insulation Monitor) untuk memberikan indikasi terjadinya first fault baik melalui lampu indikasi atau suara.
  • Fault finder untuk menemukan lokasi fault baik dengan handheld unit atau dengan unit yang otomatis.
  • Unit proteksi bisa trip saat second fault.
  • Pemeriksaan impedansi system untuk meyakinkan, bahwa pada gangguan fase-ke-fase, unit proteksi PASTI akan bekerja. Jika ternyata tidak bekerja, maka diperlukan proteksi tambahan.
  • Overvoltage limiting device harus dipasang di transformer secondary terminal. Device tersebut dipasang diantara titik netral dan ground ATAU antara fase dengan ground.

Apakah PIM (Permanent Insulation Monitor) itu?

PIM merupakan device yang dipakai untuk memonitor secara terus menerus kondisi level isolasi system dan memberi informasi jika terjadi first fault. Prinsip bekerja dari PIM ini adalah dengan mempergunakan tegangan AC frekuensi rendah atau dengan tegangan DC yang rendah yang dibangkitkan dari suatu unit signal generator elektronik. Jika terjadi kebocoran insulasi, maka akan timbul arus bocor. Arus bocor ini dipakai untuk mengindikasikan terjadinya fault dan membantu lokasi terjadinya fault. Akan tetapi tetap harus diperhatikan bahwa PIM hanya bisa dipakai untuk system yang mengijinkan untuk di-inject dengan frekuensi rendah atau DC tegangan rendah. Dengan memonitor isolasi system secara terus menerus, maka tindakan pencegahan sebelum terjadinya first fault dimungkinkan. Tindakan pencegahan ini dilakukan dengan cara memberikan setting alarm yang sesuai pada nilai level isolasi tertentu yang dianggap cukup rendah.

Gambar dibawah adalah ilustrasi instalasi PIM dari brand BENDER

Pada skematik brand BENDER ini, IRDH575 adalah signal generator untuk membangkitkan detected signal. EDS47xx merupakan unit untuk menemukan lokasi fault secara otomatis (automatic fault locator). Unit yang memakai alat serupa gelang (clamp) warna merah merupakan unit portable untuk menemukan lokasi fault. Selain BENDER, beberapa brand lain adalah SCHNEIDER dan ABB. Berikut ini merupakan skematik dari SCHNEIDER untuk automatic fault locator.

Untuk IT system, International standard seperti IEC 60364-4-471 memberi rekomendasi untuk memasang RCD (residual current device) yang memiliki sensitivitas tinggi (\leq 30 mA) untuk sirkuit \leq 32 A di situasi apapun. Untuk lokasi/area dimana resiko kebakaran bisa terjadi, IEC 60364-4-471 merekomendasikan untuk dipasang RCD dengan sensitivitas \leq 500 mA.

Pada kondisi feeder yang panjang, dimana fault loop resistance untuk gangguan fase ke fase menjadi tinggi, maka ada kemungkinan unti proteksi tidak bekerja. Alternative yang terjadi adalah :

  • Pasang unit proteksi dengan magnetic setting yang rendah untuk menjamin I_{SC Min} > I_{setting magnetic}
  • Atau pasang RCD
  • Atau pasang penghantar dengan diameter lebih besar ( fault loop impedance akan turun)
  • Atau pasang kabel grounding tambahan untuk menurunkan fault loop impedance.

Jika beban yang disupplay ternyata memiliki grounding loop yang berbeda, maka hal ini akan membuat unit proteksi tidak sensitive terhadap second fault. Untuk kondisi seperti itu, maka diwajibkan untuk memasang RCD high sensitivity, seperti ilustrasi dibawah ini.

Hal yang sama diaplikasikan untuk lokasi yang tidak mungkin menginstal electrode gronding (contoh : area yang sangat kering), RCD high sensitivity (\leq 30 mA) harus dipasang.

Oct 192011
 

Dari posting Pentanahan 4 dan Perihal Tegangan Sentuh pada sistem High Resistance Grounding, kita belum mendapatkan berapakah tegangan sentuh pada saat “second fault” terjadi. Tulisan ini ingin mengungkapkan mengapa pada saat “second fault“, gangguan tersebut harus segera diamankan. Ilustrasi dibawah ini akan menjadi acuan pembicaraan kita.

Saat second fault terjadi, arus ganguan I_f akan mengalir pada loop ABCDEFGHIJ. Mari kita umpamakan beban 1 di supply melalui kabel dengan diameter 50 sqmm dengan panjang 50 meter dan beban 2 disupply melalui kabel 25 sqmm dengan panjang 30 meter. Kabel grounding memiliki ukuran yang sama dengan kabel phase dan resistansi pada bagian F-E diasumsikan NOL.

Dari persamaan tentang resistansi, R=\rho l/S, maka impedansi loop fault adalah

Z_{loop}=2\times[\rho\times(\frac{30}{25}+\frac{50}{50}) . Dimana \rho =22.5\times 10^{-3} \Omega .mm2/mZ_{loop}=2\times 22.5\times 10^{-3}\times 2.2Z_{loop}= 99 m\Omega

Kita akan mengasumsikan tegangan saat terjadinya second fault adalah 0.8 V (line-line). Nilai 0.8 ini dianggap cukup worst case untuk memastikan unti proteksi bekerja. Dengan mengasumsikan U_{AJ}=0.8U_n=400\times 0.8 =320 V maka kita dapat arus gangguan (If), I_f=\frac{320}{99\times 10^{-3}}=3232 A.

Akibat arus gangguan sebesar If tersebut maka terdapat beda potensial antara beban 1 (p1) dan beban 2(p2), sebesar ZDGIf=Zloop/2 x If =159 volt.

Body dari beban 1 (p1) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{FG}I_f=(\rho\frac{50}{50})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =73 V

Body dari beban 2 (p2) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{DE}I_f=(\rho\frac{30}{25})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =87 V

Nilai ini jelas melebihi batas minimum yang dipersyaratkan oleh IEC dan harus diamankan kurang dari 5 seconds(lihat posting Pentanahan 4) .

Second fault terjadi di remote system.

Apa yang terjadi jika second fault terjadi di beban 3 (p3)? Untuk hal ini, maka arus gangguan yang kembali akan ditentukan oleh besarnya rp dan rp3. Kita asumsikan bahwa rp= 10 ohm dan rp3=15 ohm. Maka kita akan mendapatkan sebuah rangkaian serial dari V3-cable phase- load 1(p1)grounding conductor (of load 1)-rp-rp3-grounding conductor (of load 3)- load 3 (p3) – conductor of load 3 (p1). Umumnya rsistansi elektrode pentanahan (rp dan rp3) memiliki orde jauh lebih tingi daripada resistansti conductor. Lihat ilustrasi dibawah ini.

Jadi beda potensial antara permukaan load 1, yang fault, dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 10 = 160 V. sesuai dengan hukum pembagi tegangan.

Beda potensial di permukaan load 3 dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 15=240V.

terlihat jelas bahwa menghindari terjadinya remote load pada sistem IT sangat membantu menurunkan tegangan sentuh.

%d bloggers like this: