Apa itu Arc Flash?
Definisi arc flash atau busur api adalah pelepasan energi panas dan cahaya yang terjadi secara tiba-tiba yang dihasilkan oleh menjalarnya listrik melalui udara seperti kilat. Arc flash merupakan fenomena yang biasanya disebabkan oleh hubungan tak disengaja antar konduktor bertegangan atau antara konduktor bertegangan dengan tanah. Temperatur titik busur dapat mencapai atau bahkan lebih dari 35000 Fahrenheit, atau empat kali temperatur permukaan matahari. Udara dan gas di sekitar busur secara cepat akan memanas dan membuat konduktor menjadi uap. Uap ini lalu menyebabkan gelombang yang disebut dengan arc blast atau ledakan busur. Arc blast adalah fenomena lanjutan dari kejadian arc flash. Keduanya merupakan fenomena berbahaya dengan berbagai tingkat risiko. Artikel ini akan membahas apa perbedaan pengertian, definisi, kategori bahaya dan tingkat resiko bahaya arc flash berdasarkan standar NFPA 70E. Standar NFPA 70E menjadi referensi paling populer dalam melakukan asesmen bahaya dan risiko arc flash.
———————————————
Satuan dan Ukuran Arc Flash
Untuk menentukan efek potensial arc flash, kita perlu mengerti beberapa istilah dasar. Arc flash menghasilkan panas yang tinggi pada titik terjadinya busur. Energi panas diukur dengan satuan seperti BTU, joule, atau kalorie.
Kalorie adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu gram air sebesar satu derajat Celcius.
Karena energi ekivalen dengan perkalian daya terhadap waktu, dan daya (watt) sama dengan volt x Ampere, dapat kita lihat bahwa kalorie berhubungan langsung dengan besar arus (ampere), tegangan (volt), dan waktu. Semakin besar arus, tegangan dan waktu maka semakin besar kalorie yang dihasilkan.
Untuk menentukan besarnya arc flash serta bahaya-bahaya terkaitnya, beberapa definisi dasar pun dibuat. Besarnya pelepasan energi panas seketika oleh sebuah arc flash disebut sebegai incident energy atau energi insiden. Energi insiden biasanya dinyatakan dalam satuan kalorie per cm2 (cal/cm2) dan didefinisikan sebagai energi panas yang melewati tiap 1 cm2. Namun, beberapa metode perhitungan [baca artikel: Metode Perhitungan Arc Flash untuk lebih detail] menyatakan energi insiden dalam satuan Joule/cm2. Satuan tersebut dapat dikonversikan ke dalam satuan kalorie/cm2 lewat membagikan dengan faktor 4.1868.
Bila kita meletakkan instrumen yang mengukur energi insiden pada jarak bervariasi dari sebuah arc flash yang terkontrol, kita dapat mempelajari bahwa besarnya energi insiden bervariasi terhadap jarak dari titik terjadinya busur. Besarnya energi insiden menurun sebanding kuadrat jarak dalam satuan feet. Seperti berjalan ke ruangan terbakar, semakin kita mendekat maka semakin besar energi panar terasa. Pengujian menunjukkan bahwa energi insiden sebear 1.2 cal/cm2 akan menyebabkan kebakaran tingkat 2 pada kulit terbuka (tidak terlindungi).
———————————————
Bahaya Arc Flash
Personil yang secara langsung terpapar pada sebuah arc flash dan arc blast dapat mengalami risiko kebakaran tingkat 3, kemungkinan buta, terkejut (shock), efek ledakan ataupun kehilangan pendengaran. Bahkan arc relatif kecil pun dapat menyebabkan luka berat. Efek skunder dari bahaya arc flash antara lain gas beracun, debu-debu berterbangan, dan potensi kerusakan pada perangkat listrik, selungkup dan raceway. Temperatur arc yg tinggi, material logam yang melebur dan menguap secara cepat akan memicu setiap material mudah terbakar (flammable materials).
Setiap konduktor listrik yang terhubung secara tak sengaja dengan konduktor lainnya atau dengan ground akan menghasilkan arc flash. Arus burus akan terus mengalir hingga perangkat proteksi arus-lebih (over-current protection devices – OCPD) membuka rangkaian atau hingga ada sesuatu yang lain yang membuat arus berhenti mengalir. Besarnya arus busur bervariasi dengan maksimum sebesar bolted fault current atau bolted short-circuit current.
Untuk memahami efek potensial bahaya arc flash, kita harus menentukan terlebih dahulu jarak kerja dari untuk bisa menyentuh bagian bertegangan pada peralatan atau sistem kelistrikan. Kebanyakan pengukuran atau perhitungan dilakukan pada jarak kerja 18 inch atau 45cm. Jarak ini dipakai karena merupakan jarak perkiraan di mana wajah atau pun badan bagian atas pekerja dapat aman dari arc flash bila terjadi. Beberapa bagian tubuh pekerja mungkin saja berjarak kurang dari 18 inch, namun pada pekerjaan yang lain bisa jadi pekerjaan dilakukan pada jarak yang lebih dari 18 inch. Jarak kerja dipergunakan untuk menentukan tingkat resiko arc flash dan tipe alat pelindung diri (APD ) untuk melindungi diri dari bahaya.
———————————————
Tingkat Resiko Arc Flash
NFPA 70E, Standar Keselamatan Kerja Listriik di tempat kerja, mengkategorikan bahaya arc flash menjadi lima Kategori Resika Bahaya (HRC 0 hingga 4)
Berdasarkan jumlah energi yang dilepaskan pada jarak kerja tertentu pada terjadinya arc flash. Yakni:
Studi arc flash menunjukkan bahwa banyak peristiwa di industri di mana arc-flash menghasilkan energi sebesar 8 cal/cm2 (HRC 2) atau kurang, tetapi kecelakaan lain dapat menghasilkan 100 cal/cm2 atau lebih (melebihi semua HRC). Penting untuk diingat bahwa hanya dibutuhkan 1,2 cal/cm2 (HRC 0) untuk menyebabkan luka bakar tingkat kedua ke kulit tak terlindungi.
Faktor-faktor Penentu Tingkat Keparahan Arc Flash
Beberapa kelompok dan organisasi telah mengembangkan formula untuk menentukan energi yang tersedia di berbagai jarak kerja dari arc flash [baca artikel: Analisis Penyebab Arc Flash untuk penjelasan lebih dalam]. Dalam semua kasus, keparahan arc flash tergantung pada satu atau lebih kriteria berikut:
- Arus hubung singkat
- Tegangan sistem
- Celah-celah (gap)
- Jarak dari busur
- Waktu pembukaan perangkat pelindung arus berlebih (OCPD)
Ketika arc flash cukup parah terjadi, perangkat proteksi arus lebih (sekering atau circuit breaker) hulu dari gangguan harus memutus arus atau supply listrik. Besarnya insiden energi yang dapat terpapar pada pekerja selama arc-flash berbanding lurus dengan total waktu pemutusan (I²t) dari perangkat proteksi arus lebih. Makin besar setting arus dan waktu pembukaan sebuah pemutus maka akan dihasilkan energi insiden lebih besar. Terkait dengan arc flash, satu-satunya variabel yang dapat dikontrol secara langsung adalah waktu yang dibutuhkan perangkat proteksi arus berlebih untuk memadamkan busur. Cara praktis serta signifikan untuk mengurangi durasi resiko arc flash adalah dengan menggunakan OCPD di mana perangkat proteksi akan membatasi lamanya arc flash di seluruh sistem kelistrikan.
Efek Arc Blast
Arc blast merupakan efek lanjutan dari arc flash. Arc blast adalah gas dan udara panas yang dapat menyebabkan ledakan, tekanan gelombang, atau ledakan setara TNT karena kejadian arc flash. Arc blast ini merupakan fenomena dengan kategori bahaya serta tingkat resiko tinggi. Gas-gas yang dikeluarkan dari ledakan membuat berbagai material logam bisa berhamburan. Misalnya, suhu tinggi akan menguapkan tembaga, yang mengembang pada kecepatan 67.000 kali massanya ketika berubah dari padat menjadi uap. Bahkan benda besar seperti pintu panel listrik, bus bar tembaga, atau komponen logam lainnya dapat terlontar beberapa kaki dengan kecepatan sangat tinggi. Dalam beberapa kasus, bar bus keluar dari dalam panel listrik yang menjebol dinding panel. Tekanan ledakan bisa melebihi 2.000 pound/ft2, menjatuhkan para pekerja dari tangga atau bahkan menghancurkan paru-paru pekerja. Peristiwa ini terjadi sangat cepat dengan kecepatan melebihi 700 mil/jam sehingga tidak memungkinkan bagi seorang pekerja untuk menyingkir.
———————————————
Artikel Terkait:
- Studi & Asesmen Resiko Arc Flash
- Penyebab & Lokasi Arc Flash
- Metode Perhitungan Arc Flash
- Batas Arc Flash dan Persyaratan Alat Pelindung Diri (APD)
- Studi Perlindungan Terhadap Sengatan Listrik
- Studi dan Analisis Hubung-Singkat
- Studi Koordinasi Proteksi
Referensi:
- NFPA 70E – Standard for Electrical Safety in the Workplace
- IEEE 1584 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations
- Littelfuse artikel tentang Bahaya dan Resiko Arc Flash serta Arc Blasts
- What is Arc Flash? What is Arc Blast?
———————————————