Definisi Studi Arc Flash
Studi atau asesmen resiko bahaya arc flash atau busur api adalah sebuah studi bidang teknik dengan prosedur tertentu untuk menenetukan besar insiden energi pada suatu fasilitas atau perangkat listrik. Dari besar insiden energi akan ditentukan tingkat resiko bahaya arc flash, alat pelindung diri yang harus dipergunakan bila bekerja pada perangkat tersebut.
Tujuan dari asesmen flash arc adalah untuk:
- Mengidentifikasi bahaya arc flash
- Memperkirakan kemungkinan terjadinya dan potensi keparahan cedera atau kerusakan pada kesehatan
- Menentukan apakah tindakan perlindungan tambahan diperlukan.
Studi arc flash akan melakukan perhitungan arus hubung singkat dan waktu tripping (pembukaan atau pemutusan pengaman listrik). Pada asesmen arc flash juga dilakukan juga meninjau koordinasi untuk mengurangi tingkat energi insiden (incident energy) sambil berfokus pada menghilangkan gangguan-gangguan, baik selama ground fault dan/atau kondisi gangguan antar fase.
Saat ini mayoritas studi dan asesmen resiko bahaya arc flash (busur api) mengacu pada IEEE 1584 dan NFPA 70E. Berdasarkan standar NFPA 70E, studi arc flash harus dilakukan setiap 5 (lima) tahun atau setiap kali modifikasi besar dilakukan pada fasilitas.
———————————————
Kenapa Perlu Melakukan Studi Resiko Bahaya Arc Flash?
Alasan utama kenapa kita perlu untuk melakukan studi atau asesmen arc flash adalah untuk keselamatan personil. Hubung singkat dan gangguan busur (arc flash fault) merupakan fonemena yang sangat berbahaya dan berpotensi fatal bagi persone. Paparan arc flash sering mengakibatkan berbagai cedera serius seperti luka bakar parah. Selain itu, juga dapat membuat kerusahakan penglihatan, gendang telingan pecah, paru-paru rusak, trauma prikologis dan bahkan kematian.
Diperlukan analisis bahaya arc flash dibutuhkan untuk menentukan resiko arc flash terhadap personel dan untuk memberi peringatan kepada personil atau pekerja tentang jenis alat pelindung diri apa yang harus mereka kenakan bila bekerja pada peralatan listrik yang bertegangan.
Alasan kedua kenapa perlukan dilakukan studi atau asesmen busur api adalah karena ada kewajiban dan peraturan pemerintah.
———————————————
Lingkup Pekerjaan Dalam Asesmen Resiko Arc Flash
Secara umum, lingkup pekerjaan dalam sebuah studi arc flash atau asesmen res adalah sebagai berikut:
- Analisis arus hubung singkat (arus hubung singkat kasus terburuk)
- Evaluasi and analisis koordinasi pelatan proteksi listrik
- Analisis bahaya arc flash atu busur api
———————————————
Langkah-langkah Praktis Studi Resiko Bahaya Busur Api
Langkah 1: Identifikasi Semua Lokasi dan Peralatan Yang Akan Diases
Studi atau asesmen arc flash diperlukan hanya untuk lokasi-lokasi di mana para pekerja terpapar pada risiko busur api. Oleh karena itu, studi tidak perlu dilakukan pada setiap peralatan dalam sistem tenaga. Panel dan switchboard dengan nilai lebih kecil dari 208 volt dpat diabaikan jika disulang oleh trafo dengan kapasitas kurang dari 125 kVA. Sebab, busur tidak akan berkelanjutan pada tegangan yang lebih rendah dan arus gangguan yang tersedia lebih kecil. Ini berasal dari rekomendasi IEEE 1584-2002. Semua panel dengan pemutus dan fuse harus dimasukkan dalam studi jika ada potensi cedera akibat arc flash yang signifikan. Insiden dapat terjadi saat pengoperasian pemutus atau fused disconnect, bahkan dengan pintu tertutup.
Langkah 2: Pengumpulan dan Verifikasi Data
Upaya tunggal terbesar dalam melakukan studi arc-flash adalah dalam pengumpulan data. Untuk sistem dengan diagram satu-baris yang terbaru, pengumpulan data dapat mengambil 25-40 persen dari upaya penelitian.
Diperlukan rincian tentang sistem distribusi listrik untuk menghitung tingkat bahaya secara akurat. Berikut ini daftar informasi yang biasanya diperlukan:
- Data untuk analisis hubung singkat : tegangan, ukuran (MVA / kVA), impedansi, rasio X / R, dll.
- Data untuk karakteristik perangkat pelindung: jenis perangkat, pengaturan yang ada untuk relay, pemutus dan unit trip, rating amp, kurva arus vs waktu, dan total clearing time.
- Data untuk studi arc flash: jenis peralatan, jenis penutup (udara terbuka, kotak, dll.), Celah antara konduktor, jenis pengardean, jumlah fase, dan perkiraan jarak kerja untuk peralatan.
Pendekatan pengumpulan data bisa juga dengan membuat:
- Data utilitas, daftar atau catatan gangguan dan setting proteksi
- Diagram Satu Jalur yang menunjukkan peralatan listrik utama
- Ketika diagram satu garis tidak menunjukkan distribusi lengkap, daftar tambahan harus diperoleh dari semua panel distribusi listrik tiga fase. Ini adalah lokasi yang akan diberi label (dan dihitung). Beban dan distribusi satu fase tidak berlaku.
- Daftar kabel dengan ukuran & panjang
- Jadwal pengaturan relai dan pemutus sirkuit.
Langkah 3: Pembaharuan Diagram Satu Garis dan Pemodelan Sistem
Setelah pengumpulan dan verifikasi data dilakukan, biasanya diperlukan untuk melakukan pembaruan single-line diagram sehingga gambar instalasi listrik aktual sesuai yang terpasangan di lapangan.
Setelah diagram satu garis dipastikan merupakan diagram terkini, selanjutkan dilakukan pemodelan sistem instalasi kelistrikan. Pemodelan sistem dilakukan pada software aplikasi seperti ETAP, EasyPower, SKM, EDSA, dan sebagainya.
Perlu dicatat bahwa hasil studi hanya akan sebagus model sistem. Setiap upaya harus dilakukan untuk memodelkan peralatan yang sebenarnya seperti yang ditemukan di lapangan.
Langkah 4: Penetapan Skenario Operasi Yang Memungkinkan
Catat semua kemungkinan koneksi (mode operasi sistem) menggunakan diagram dan tabel. Status pemutus sirkuit, switch, atau fuse dapat berubah selama operasi abnormal. Penyulang paralel dapat sangat meningkatkan arus gangguan dan menghasilkan bahaya busur api. Motor pun memberi kontribusi terhadap gangguan juga akan meningkatkab bahaya. Studi atau asesmen arc flash harus mencakup kondisi operasi normal serta skenario terburuk. Secara umum, semakin tinggi arus gangguan yang ada, semakin besar energi busur api. Namun, karena energi arc flash adalah fungsi dari durasi busur serta arus busur, tidak dapat secara otomatis diasumsikan bahwa arus gangguan tertinggi akan selalu menjadi bahaya arc flash terburuk. Dari berbagai skenario operasi yang ditetapkan, studi arc flash harus menemukan kondisi bahaya terburuk.
Sebagai contoh, skenario berikut dapat dibuat:
- Utilitas Maksimum – kontribusi penuh dari semua sumber, termasuk motor
- Utilitas Minimum – kontribusi minimum utilitas dan semua peralatan yang berputar keluar dari layanan
- Darurat – dengan generator darurat memasok bagian dari sistem
Suatu perhitungan perlu dilakukan untuk semua skenario yang berlaku, evaluasi harus didasarkan pada hasil kasus terburuk. Skenario mana yang menghasilkan hasil kasus terburuk ditentukan untuk setiap lokasi secara terpisah.
Untuk instalasi dengan layanan radial sederhana dari utilitas, hanya ada satu mode operasi yang biasanya ada – normal. Namun, untuk instalasi yang lebih besar, mungkin ada beberapa mode operasi. Skenario lainnya yang bisa dikembangkan antara lain:
- Beberapa sumber utilitas yang diaktifkan atau dihilangkan.
- Beberapa sumber generator yang dioperasikan secara paralel atau terisolasi tergantung pada konfigurasi sistem.
- Kondisi operasi darurat. Ini mungkin hanya dengan generator cadangan kecil.
- Kondisi perawatan di mana arus hubung singkat rendah dan waktu tempuh tinggi.
- Sumber yang beroperasi paralel untuk menyulang switchgear atau MCC.
- Pemutus dasi yang dapat dioperasikan terbuka atau tertutup.
- Motor besar atau bagian proses tidak beroperasi
Yang penting untuk disadari adalah bahwa masing-masing kondisi ini dapat mengubah tingkat arus hubung singkat, yang pada gilirannya mengubah waktu pembersihan perangkat pelindung. Perubahan ini dapat memiliki dampak signifikan pada bahaya busur kilat dan persyaratan APD untuk setiap peralatan.
Langkah 5: Analisis Arus Hubung-Singkat
Pada langkah ini akan dihitung arus gangguan hubung singkat. Arus hubung singkat kasus terburuk (bolted short-circuit) pada setiap peralatan akan dihitung dan bandingkan dengan rating hubung singkat peralatan. Analisis hubung singkat bertujuan untuk memeriksa apakah kapasitas desain switchgear dan perangkat proteksi listrik memadai untuk memutus arus hubung singkat hubung singkat hasil perhitungan atau simulasi.
Analisis yang dilakukan pada tahap ini:
- Perhitungan arus gangguan 3-fase maksimum (bolted short-circuit current)
- Perhitungan arus hubung-singkat setiap cabang dan beban yang berkontribusi.
Perhitungan di atas dilakukan pada tiap skenario operasi yang dtelah ditetapkan pada Langkah 4. Apabila ada kapasitas desain peralatan proteksi yang tidak memadai harus segera dilaporkan, karena dapat menciptakan kondisi kerja yang tidak aman.
Perhitungan Bolted Short-Circuit Current
Bolted fault adalah sebuah hubung singkat yang terjadi tanpa ada resistansi atau resistansi nol. Sedangkan bolted short-circuit current adalah arus hubung-singkat maksimum yang mungkin dihasilkan pada sebuah lokasi atau konfigurasi sistem yang ditetapkan. Arus ini sering dipakai untuk menseleksi ketahanan (withstand) dan rating interupsi serta untuk keperluan setting rele proteksi.
Skenario perhitungan bolted short-circuit dilakukan dengan mempertimbangkan kondisi-kondisi berikut:
- Sumber-sumber listrik di mana diskenariokan bahwa tiap sumber dalam keadaan OFF atau ON melayani beban
- Generator pembangkitan yang dioperasikan paralel atau terisolasi tergantung pada konfigurasi sistem
- Saat kondisi operasi darurat
- Kondisi perawatan di mana arus hubung singkat rendah tetapi durasi busur mungkin lama
- Feeder paralel ke switchgear atau MCC
- Bus-tie yang pada posisi close atau open
- Motor-motor besar atau bagian proses yang tidak beroperasi.
Langkah 6: Evaluasi dan Koordinasi Peralatan Proteksi Listrik
Langkah 7: Analisis Arc Flash
Langkah 8: Pelaporan
———————————————
Artikel Terkait
- Arc Flash: Definisi, Bahaya dan Resikonya
- Analisis Penyebab Arc Flash
- Metode Perhitungan Arc Flash
- Batas Arc Flash dan Persyaratan Alat Pelindung Diri (APD)