Proteksi dari arus lebih

Arus lebih terjadi ketika arus listrik melebihi rating dari peralatan atau kapasitas sebuah penghantar.

Ini bisa terjadi karena kelebihan beban, hubung singkat atau gangguan tanah [Artikel 100].

Peralatan proteksi arus lebih melindungi penghantar dan peralatan dari arus lebih. Trik yang

diperlukan adalah menseleksi  alat pelindung yang tepat untuk setiap sirkuit.

Artikel 240 memberi arahan bagaimana  memilih proteksi arus lebih. Artikel lain yang bisa

diaplikasikan bisa dilihat di table 240.3

Melindungi Penghantar

Aturan umum untuk proteksi arus lebih adalah memilih proteksi arus lebih (OCPD) yang bisa

melindungi penghantar berdasar kapasitasnya (setelah di derating  mengikuti 310.15)

Proteksi harus diberikan dimana penghantar menerima suplai. [240.4 dan 240.21]. Beberapa

pengecualian dari aturan ini adalah [240.4(A) hingga 240.4(G)]:

Bahaya Power Loss. Jika suatu sirkuit diinterupsi akan menimbulkan suatu bahaya (contoh fire

pump circuit), proteksi hubung singkat harus diberikan, tetapi tidak perlu proteksi arus

lebih untuk penghantar.[240.4(A)].

OCPD rating 800A atau kurang. Jika sesuai dengan syarat-syarat 240.4[B], rating yang lebih

tinggi setingkat bisa dipakai. Terdeftar di 240.6 (diatas kapasitas dari penghantar tak ditanahkan

yang dilindungi)

OCPD rating diatas 800A. Jika OCPD melebihi 800A, kapasitas penghantar (setelah derating)

harus memiliki rating setidaknya seperti OCPD yang didefinisikan di 240.6 [240.6(C)]

Penghantar sekunder transformer.Kita bisa memproteksi penghantar sekunder 2-wire (single

voltage) dengan OCPD bagian primer yang disizing berdasar 450.3(B) selama OCPD tidak

melebihi nilai yang ditetapkan dengan cara mengalikan kapasitas penghantar sekunder dengan

rasio tegangan sekunder/primer

Aplikasi khusus. Proteksi arus lebih untuk peralatan yang khusu dan penghantar harus sesuai

dengan table 240.4(G).

Penyejuk udara (AC) dan refrigerator dan sirkuit penghantar harus dilindungi dari arus lebih

menurut 440.22 dan sirkuit motor arus dilindungi sesuai dengan artikel 430 [240.4(G)].

Kabel flexible dan kabel lampu

NEC hanya diaplikasikan pada premises wiring, bukan pada kabel yang mengikuti peralatan atau

kabel ekstension. Untuk kable fleksible dan kabel lampu yang tidak merupakan bagiaan dari alat

atau lampu, berlaku :

Lindungi kable fleksible dengan OCPD yang di sizing mengikuti  kapasitas kabel menurut table

400.5(A)(1) atau table 400.5(A)(2)[240.5]

Lindungi kable lampu dengan OCPD  yang di size sesuai kapasitas per table 402.5 [240.5].

Proteksi gangguan Tanah

Menurut 240.13, peralatan atau fedder dengan rating 1,000 A atau lebih disupplai dari 4 penghantar,

system 3 phase, 277/480V wye harus dilindungi dari gangguan tanah menurut 230.95 [215.10 dan

230.95]. Syarat ini tidak berlaku jika:

1)      Proses industry yang kontinyu yang jika dimatikan tidak sesuai urutan malah akan

menimbulkan bahaya atau meningkatkan eskalasi bahaya.

2)      Instalasi dimana proteksi arus lebih sudah diberikan pada peralatan

3)      Fire pumps [695.6(H)] 

Ungrounded Conductor

Sebuah fuse atau CB harus dihubungkan secara seri dengan tiap ungrounded conductor [240.15].

Breaker harus secara otomatis (atau secara manual) membuka semua ungrounded conductor dari

sirkuit. Individual pole-tunggal breaker bisa dipakai dengan identifikasi yang jelas untuk:

sirkuit percabangan yang  Multiwire yang menyuplai hanya beban line-neutral [240.15(B)(1)].

Sirkuit percabangan yang menyuplai single phase, beban line ke line(120/240 V) [240.15(B)

(2)].

Sirkuit percabangan yang menyuplai tiga phase, beban line ke line pada system yang tidak

melebihi 120V ke tanah [240.15(B)(3)].

Lokasi

Pasang OCPD dimana sirkuit menerima suplai [240.21]. Pengecualian adalah:

1. Taping percabangan, jika memenuhi aturan 210.19 [240.21 (A)].

2. Taping feeder, jika mengikuti aturan di 240.21(B)(1) hingga (B)(5), tetapi tidak bisa memakai

aturan ‘seting proteksi setingkat lebih tinggi’ dari 240.4(B)[240.21(B)].

3. Penghantar sekuder transformer, jika memenuhi aturan 240.21(C)

4. Service conductor, yang dilindungi dari beban lebih oleh service peralatan pemutus aus lebih

sesuai 230.91 [240.21(D)].

5. Taping busway, yang dilindungi mengikuti 368.17[240.21(E)].

6. Taping sirkuit motor, yang dilindungi mengikuti 430.28 dan 430.53 [240.21(F)].

7. Penghantar dari terminal generator, yang dilindungi mengikuti 445.12 jika ukurannya mengikuti

aturan 445.13 [240.21(G)].

8. Penghantar Battery, dimana OCPD dipasang sedekat mungkin denga termina battery sesuai

dengan [240.21(H)].

OCPD harus mudah diakses [240.24(A)]. Pasang sedemikian hingga pegangan, saat posisi tertinggi,

tidak lebih dari 6 ft 7 in. diatas lantai atau bidang kerja. Ada 4 pengecualian :

1. Busways, mengikuti 368.17(C) [24.24(A)(1)].

2. Supplementary OCPD [240.24(A)(2)].

3. OCPD yang dideskripsikan sesuai dengan 225.40 dan 230.92 [240.24(A)(3).

4. OCPD yang terletak disamping peralatan, jika bisa diakses oleh alat portable [240.24(A)(4)].

OCPD tidak boleh :

Terekpose oleh seuatu yang bisa merusak secara fisik [240.24 (C)].

Diletakkan dekat dengan material yang mudah terpicu (ignitable material).

Diletakkan dik kamar mandi rumah, dormitories atau guest room atau guest suites dari sebuah

hotel atau motel [240.24(E)].

Diletakkan diatas pijakan tangga [240.24(F)].

Kotak hubung listrik (Enclosure)

Dilokasi yagn lembab atau basah, kotak hubung listrik yang berisi OCPD harus bisa mencegah

masukkanya kelembaban atau air ke dalam kotak hubung. [240.32]

Plug Sekering (fuse)

Plug fuse dengan rating 15 A atau lebih kecil diidentifikasi dengan konfigurasi hexagonal. Plug fuse

dapat dipakai jika :

1. Tegangan tidak melebihi 125V antar penghantar [250.50(A)(1)].

2. Jaringan tersebut disuplai oleh system line-to-neutral dengan tegangan tidak lebih dari

150V[240.50(A)(2)].

Edison-base fuse diklasifikasikan untuk dioperasikan pada tegangan tidak lebih dari 125V dan

memiliki ampere rating tidak lebih dari 30A[240.51(A)]. Fuse tersebut bisa dipakai hanya untuk

keperluan penggantian dari instalasi yang telah terpasang dimana tidak ditemukan bukti

pengrusakan atauoverfusing [240.51(B)]. Edison-base fuseholder bisa dipasang hanya jika sebuah

adapter dipasang untuk menerima fuse type S.[240.52].

Fuse type S bekerja pada tegangan tidak lebih dari 125V dan memiliki ampere rating 15A, 20A dan

30A[240.53(A)].

Katridge sekering

Ada 2 basic desain dari katridge sekering yaitu tipe ferrule (rating maksimum 60A) dan tipe pisau

(knife-blade, rating diatas 60A). panjang fuse dan diameternya bervariasi sesuai dengan tegangan

dan rating arus.

Catridge fuse dan fuseholder dengan tegangan 300V hanya jika tegangan sirkuit tidak melebihi

300V[240.60(A)]:

Antar penghanter

Antara ungrounded conductor dengan titik neutral.

Circuit Breaker

Circuit breaker harus bisa dioperasikan secara manual. Non-manual system dari sebuah circuit

breaker, seperti shunt trip atau system pneumatic, diijinkan jika CB tersebut bisa dioperasikan juga

secara manual.[240.80]

CB memiliki interrupting current rating 5,000A kecuali ditulis lain. Yakinkan CB memiliki

interrupting current cukup terhadap level hubung singkat yang mungkin terjadi. Jika tidak memiliki

interrupting current yang cukup, gangguan line-to-line atau line-to-ground dapat merusak peralatan

atau bahkan mengakibatkan luka serius bahkan kematian. Lihat 110.9 untuk penjelasan lebih detail.

CB yang dipakai untuk tegangan 120V atau 277V untuk sirkuit penerangan fluorescent harus

terdaftar dan bertanda SWD atau HID. CB yang dipakai untuk melayani High-Intensity

Discharge harus terdaftar dan bertanda HID[240.83(D)]. Jika CB memiliki tanda tegangan  yang

jelas, misal 240V, bisa dipakai pada jaringan dengan tegangan nominal yagn tidak melebihi rating

tersebut.[240.85]

Jika sebuah CB memiliki dua rating, seperti 120/240V atau 277/480V, berarti bisa dipakai pada

system solid grouding dimana tegangan nominal dari salah satu penghantar ke tanah tidak melebihi

nilai terendah dari dua nilai tersebut DAN tegangan nominal antar dua penghantar tidak melebihi

nilai tertinggi.[240.85].

 

Jangan memakai CB bertanda 120/240V untuk high legdari suatu system3 phase terhubung delta

dengan 4 kabel 120/240V. Tegangan 208V dari high leg melebihi 120V line-to-ground rating.

3.25 Proteksi instalasi listrik dari tegangan lebih akibat petir 3.25.1 Umum 3.25.1.1 Pasal ini mengatur proteksi instalasi listrik dari tegangan lebih yang berasal dari penghantar saluran udara tegangan rendah dan instalasi penangkal petir bangunan akibat sambaran petir.

3.25 Proteksi instalasi listrik dari tegangan lebih akibat petir 3.25.1 Umum 3.25.1.1 Pasal ini mengatur proteksi instalasi listrik dari tegangan lebih yang berasal dari penghantar saluran udara tegangan rendah dan instalasi penangkal petir bangunan akibat sambaran petir.3.25.2 Persyaratan 3.25.2.1 Proteksi instalasi listrik yang dihubungkan dengan penghantar saluran udara tegangan rendah (bila diperlukan) harus memenuhi ketentuan sebagai berikut : 3.25.2.1.1 Penempatan arester pada saluran udara dilaksanakan sebagai berikut : a) Arester sedapat mungkin dipasang pada titik percabangan, dan pada ujung-ujung saluran yang panjang, baik saluran utama maupun saluran cabang. Jarak antara arester yang satu dan yang lain tidak boleh melebihi 1000 meter dan di daerah banyak petir, jaraknya tidak boleh lebih dari 500 meter.b) Jika terdapat kabel tanah sebagai bagian dari sistem, arester dipasang pada kedua sisi ujung kabel. 3.25.2.1.2 Untuk mendapatkan efek proteksi yang baik dari arester, maka arester tersebut harus dibumikan melalui penghantar pembumi yang sependek-pendeknya, dan dengan resistans pembumian sekecil mungkin. CATATAN Elektrode bumi yang sudah ada, misalnya instalasi penangkal petir dan jaringan pipa air minum dari logam yang ditanam yang masih digunakan dan memenuhi syarat, dapat dipakai untuk pembumian arester. 3.25.2.1.3 Arester yang dipasang pada saluran udara tegangan rendah digunakan untuk membatasi tegangan lebih, dan pada prinsipnya terdiri atas rangkaian seri celah proteksi, tahanan tidak linear dan elemen proteksi. Dengan pemasangan arester maka tegangan lebih impuls akibat petir secara aman akan disalurkan ke bumi.

3.25.2.2 Penempatan arester pada instalasi konsumen dilaksanakan sebagai berikut : 3.25.2.2.1 Arester sedapat mungkin dipasang di dekat titik masuk instalasi rumah dan

sedapat mungkin ditempatkan bersama di dalam PHB utama. Arester harus dibumikan dengan penghantar pembumian yang sependek mungkin dan pembumian arester harus disatukan dengan pembumian instalasi listrik. Penyatuan pembumian ini dianjurkan dengan menggunakan ikatan penyama potensial (IPP) yang dibumikan. Arester harus dipasang di tempat yang tidak akan menjadi elemen pemicu kebakaran. 3.25.2.2.2 Berbagai kemungkinan penempatan arester untuk sistem TN, TT dan berlaku prinsip yang disampaikan pada. memperlihatan contoh penempatan arester pada instalasi konsumen yang dipadukan dengan gawai proteksi arus lebih (GPAL) memperlihatkan contoh penempatan arester yang dipadukan dengan gawai proteksi arus sisa (GPAS). 3.25.2.3 Penempatan arester pada instalasi sistem informasi dilaksanakan sebagai berikut : Aparat elektronik pada instalasi sistem informasi seperti aparat instrumentasi, komputer dan komunikasi sangat peka terhadap pembebanan tegangan lebih dan memerlukan proteksi dari tegangan lebih dengan menggunakan arester khusus. Arester tersebut dapat berupa arester isi gas, varistor, zener diode atau gabungannya. memperlihatkan rangkaian gabungan proteksi tegangan lebih yang yang menggunakan arester gas, varistor dan zener diode dan memperlihatkan contoh penempatan arester lengkap pada instalasi konsumen dan instalasi sistem informasi.

3.25.2.4 Proteksi saluran dan instalasi listrik pada bangunan yang menggunakan instalasi penangkal petir harus memenuhi ketentuan sebagai berikut: 3.25.2.4.1 Instalasi listrik pada bangunan yang menggunakan instalasi penangkal petir : a) Harus dipasang pada jarak yang cukup jauh dari instalasi penangkal petir tersebut, atau b) Bila ketentuan pada butir 1) tersebut di atas tidak dapat dipenuhi, instalasi listrik pada semua titik yang berdekatan dengan instalasi penangkal petir harus dihubungkan dengan instalasi penangkal petir melalui celah proteksi (perhatikan juga peraturan instalasi penangkal petir yang berlaku). CATATAN Pada bangunan yang mempunyai instalasi penangkal petir dan instalasi listrik terdapat bahaya loncatan muatan listrik dari instalasi petir ke instalasi listrik. 3.25.2.4.2 Tiang atap saluran listrik tidak boleh disambung secara konduktif dengan instalasi penangkal petir. Jarak antara tiang atap dan instalasi penangkal petir harus sekurang-kurangnya 1 meter . Bila jarak 1 meter tersebut tidak dapat dicapai, maka tiang atap harus dihubungkan dengan instalasi penangkal petir melalui celah proteksi . Dalam hal ini penghantar yang menghubungkan tiang atap ke instalasi penangkal petir harus dilindungi terhadap kerusakan mekanis. Sebagai contoh bentuk celah proteksi tersebut dapat dilihat pada.

CATATAN Tindakan proteksi ini dilakukan untuk mencegah kecelakaan akibat timbulnya tegangan yang meloncat ke bagian lain dan untuk mencegah terjadinya kebakaran yang ditimbulkan oleh busur api hubungan bumi.

3.25.2.5 Hubungan antar pembumi 3.25.2.5.1 Pembumi instalasi penangkal petir dan pembumi arester boleh dihubungkan secara konduktif dengan pembumi instalasi listrik. 3.25.2.5.2 Bila dalam instalasi listrik tersebut terdapat penghantar ikatan penyama potensial, maka penghantar ikatan penyama potensial itu harus dihubungkan dengan pembumi instalasi penangkal petir dan pembumi celah proteksi.

SISTEM PROTEKSI PETIRSesuai dengan ketentuan International Electrotechnical Commission TC 81 yang disahkan bulan Agustus 1989 maka sistem penangkal petir yang sempurna harus terdiri atas 3 bagian[7]:Proteksi ExternalYang disebut Proteksi External adalah instalasi dan alat-alat di luar sebuah struktur untuk meredam dan menghantar arus petir ke sistem pembumian atau berfungsi sebagai ujung tombak penangkap muatan listrik/arus petir di tempat tertinggi.Instalasi penangkal petir eksternal meliputi :F Pengadaan susunan finial penangkal petirSusunan finial penangkal petir dapat berupa Finial Batang Tegak; Susunan Finial Mendatar dan Finial-finial lain dengan memanfaatkan benda logam yang terpasang di atas bangunan seperti atap logam, menara logam, dll. Tingkat perlindungan yang diinginkan menentukan susunan dan jumlah finial, dimensi dan jenis bahan finial serta konstruksinya dan semua ini secara besaran arus petir ditentukan oleh tingginya Arus Puncak Petir (I) dan Muatan Arus Petir (Q).Finial batang tegak biasa digunakan untuk bangunan atap runcing, menara telekomunikasi, dll. Satu hal yang perlu dipertimbangkan untuk bangunan tinggi seperti menara komunikasi adalah adanya kemungkinan kejadian sambaran samping, yang berarti harus dapat diantisipasi bahwa petir dapat menyambar mengenai antena-antena dari samping. Antena yang tersambar petir akan dialiri arus petir dan arus petir yang mengalir dapat diperkirakan besarnya berdasar sudut lindung finial terpasang, yang dengan demikian akan dapat diperkirakan pula resiko yang timbul.Finial mendatar biasa digunakan pada bangunan atap datar dengan menggunakan penghantar yang dipasang mendatar, dengan menggunakan atap bangunan atau atap tanki suatu kilang minyak. Konsepsi yang diterapkan adalah konsepsi sangkar Faraday. Hal yang perlu diperhatikan jika atap tanki yang berisi bahan mudah meledak akan digunakan sebagai finial adalah ketentuan bahwa atap tanki tidak ada kemungkinan gas buang atau gas yang keluar dan pada atap tanki tidak ada kemungkinan ceceran bahan mudah meledak, atap tanki tidak memiliki lubang-lubang atau hubungan pelat-pelat, atap benar-benar dapat dijamin konduksinya yang baik, dan hal yang paling penting bahwa kenaikan temperatur pelat atap karena tersambar petir tidak mencapai temperatur nyala dari bahan bakar isi tangki.F Pengadaan sistem penyaluran arus petirArus sambaran petir yang mengenai finial harus secara cepat dialirkan ke tanah dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek. Dimensi atau luas penampang, jumlah dan

rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls sesuai dengan tingkat perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir. Resiko bahaya yang dapat ditimbulkan dari penyaluran arus petir ini terutama adalah adanya induksi elektromagnetik pada peralatan elektronik di dalam bangunan.

F Pembuatan sistem pentanahanSistem pentanahan berfungsi sebagai sarana mengalirkan arus petir yang menyebar ke segala arah ke dalam tanah. Hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan sistem pentanahan adalah tidak timbulnya bahaya tegangan langkah dan tegangan sentuh. Kriteria yang dituju dalam pembuatan sistem pentanahan adalah bukannya rendahnya harga tahanan tanah akan tetapi dapat dihindarinya bahaya seperti tersebut di depan. Selain itu sistem pentanahan sangat menentukan rancangan sistem penangkal petir internal, semakin tinggi harga tahanan pentanahan akan semakin tinggi pula tegangan pada penyama potensial (potential equalizing bonding) sehingga upaya perlindungan internalnya akan lebih berat.

2. Proteksi Pembumian/PentanahanBagian terpenting dalam instalasi sistem penangkal petir adalah sistem pembumiannya. Kesulitan pada sistem pembumian biasanya karena berbagai macam jenis tanah. Hal ini dapat diatasi dengan menghubungkan semua metal (Equipotensialisasi) dengan e lektrode tunggal yang ke bumi. Hal ini sesuai dengan IEC TC 81.

3. Proteksi InternalImplementasi konsepsi penangkal petir internal pada dasarnya adalah upaya menghindari terjadinya beda potensial pada semua titik di instalasi atau peralatan yang diproteksi di dalam bangunan. Langkah-langkah yang dapat dilakukan merupakan integrasi dari sarana penyama potensial, pemasangan arestor tegangan dan arus, perisaian dan filter. Biaya investasi yang diperlukan untuk pengadaan penangkal petir internal adalah sangat besar karena berbagai mekanisme dapat menyebabkan terjadinya beda potensial di dalam peralatan yang diproteksi yang dapat berupa propagasi tegangan lebih melalui saluran telepon, antene, supply daya listrik, pentanahan dan berbagai induksi elektromagnetik. Upaya minimisasi biaya dapat dilakukan dengan langkah pendefinisian Zoning Area proteksi dan terutama dengan upaya mengurangi menjadi sekecil mungkin semua arus atau tegangan impuls petir yang menjalar ke dalam bangunan dan instalasi. Pengalaman menunjukkan bahwa dengan upaya maksimal dalam penyempurnaan penangkal petir eksternal dan penerapan perisaian akan dapat memperkecil biaya penangkal petir internal. Khusus pengadaan sistem proteksi petir untuk instalasi eksplosif, mudah meledak, terdapat tiga utama yang harus diperhatikan sebagai berikut:a. Aspek pengaruh luar, yang dalam hal ini adalah aspek kejadian sambaran petir. Upaya pengamanan yang harus dilakukan adalah mencegah terjadinya percikan busur listrik, di dekat atap bangunan, di dalam bangunan yang dilindungi dan di sistem pentanahannya. Cara yang dapat diterapkan adalah pembenaran susunan finial, penyaluran arus petir dan pentanahan dan penghubungannya serta mencegah terjadinya mekanisme "Faraday Hole".b. Aspek operasional, yang dalam hal ini menyangkut masalah mixture bahan-bahan gas yang sangat menentukan temperatur, tegangan dan energi penyalaannya.c. Aspek Kemampuan Internal, yang dalam hal ini upaya meningkatkan kemampuan internal instalasi, misalnya tanki, yang memiliki ketahanan lebih tinggi dan mampu mengeliminasi akibat yang terjadi jika ternyata ada kegagalan dari upaya dua aspek di atas.

Sumber : 13707100-puil-2000http://jauzan.blogspot.com/2008/04/sistem-proteksi-petir.html (Diakses 27/10/2015)http://setrumsetruman.com/2012/11/03/perlindungan-arus-lebih-menurut-2011-nec/ (Diakses 27/10/2015)