Jalur Kejutan Arus Listrik

26 Keselamatan Dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan Electrical Safety yang mana yang bersentuhan dengan dahan pohon. Bila sebuah pohon bersentuhan dengan kawat yang bagian atas pada rangkaian, ini akan membuat bagian atas dari kawat menjadi aman untuk disentuh tetapi bagian bawah yang menjadi bahaya apabila disentuh, seperti kebalikan dari skenario sebelumnya dimana pohon menyentuh bagian bawah rangkaian: Gambar 1.55. Jalur Arus Listrik dengan Sambungan Ground F ault Dengan menyambungnya dahan pohon pada bagian atas kawat pada rangkaian, kawat tersebut menjadi konduktor ground pada rangkaian itu, secara elektris berarti tersambung dengan ground bumi. Sehingga tidak ada tegangan antara kawat atas dengan ground , tetapi tegangan penuh ada di antara kawat bagian bawah dan ground . Seperti disebutkan sebelumnya, dahan pohon adalah satu-satunya kemungkinan terjadinya kesalahan ground pada sistem tenaga listrik. Lihat sistem tenaga listrik tanpa ground dan tanpa kontak dengan dahan pohon, tetapi sekarang ada dua orang yang menyentuh kawat di satu titik. Gambar 1.56. Sistem Tenaga Listrik Tanpa Ground dan Kontak Tetapi Dengan Orang Menyentuh Kawat Di Satu Titik Dengan masing-masing orang berdiri di atas ground , menyentuh titik yang berbeda pada rangkaian itu, sebuah jalur arus listrik tercipta melewati satu orang, melewati bumi, dan melewati orang yang lainnya. Walaupun masing-masing orang berpikir mereka dapat dengan aman menyentuh suatu titik pada rangkaian itu, tetapi kombinasi dari aksi mereka menciptakan skenario mematikan. Efeknya, salah satu orang melakukan kesalahan ground yang membuat orang lainnya tidak aman. Inilah mengapa sistem tenaga listrik tanpa grounding sangatlah berbahaya: tegangan antara suatu titik pada rangkaian dengan ground bumi menjadi tidak bisa diprediksi, karena kesalahan ground bisa saja terjadi pada suatu titik dan pada suatu waktu. Keselamatan Dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan Electrical Safety 27 Satu-satunya karakter yang terjamin secara aman pada semua skenario dan kondisi ini adalah burung, yang sama sekali tidak mempunyai sambungan ke ground bumi. Dengan menyambungkan suatu titik pada rangkaian ke ground bumi meng- grounding rangkaian, paling tidak keamanan bisa dijamin pada suatu titik pada rangkaian itu. Ini lebih aman dari pada tidak punya ground sama sekali. Untuk pertanyaan kedua, sepatu kulit memang memiliki sifat isolator dalam menghantarkan listrik untuk melindungi penggunanya dari sengatan listrik melalui kakinya. Namun, kebanyakan disain sepatu pada umumnya tidak benar-benar aman secara elektris, bagian tapak sepatu terlalu tipis dan substansi bahannya tidak tepat. Juga, kelembapan, kotoran, atau garam konduktif yang dihasilkan dari keringat membuat sepatu tidak lagi aman. Ada beberapa sepatu yang dibuat khusus untuk menanggulangi bahaya listrik, bagian telapak terbuat dari karet yang tebal sehingga bisa menahan listrik saat si pemakai bekerja pada rangkaian listrik yang sedang beroperasi, tetapi penggunaan sepatu ini harus benar-benar bersih, kering sehingga bisa bekerja secara efektif. Jadi, alas kaki yang biasa tidaklah cukup untuk menjamin pelindungan dari sengatan listrik.Penelitian tentang konduksi dan resistansi kontak antara bagian tubuh manusia dengan titik kontak seperti ground menunjukkan nilai- nilai yang berbeda-beda. Seperti tertera pada data ini. a. Kontak tangan atau kaki, tertutup oleh karet : umumnya 20 MΩ b. Kontak kaki menggunakan sepatu yang alasnya dari kulit kering : 100 kΩ hingga 500 kΩ c. Kontak kaki menggunakan sepatu yang alasnya dari kulit basah : 5 kΩ hingga 20 kΩ Seperti yang anda lihat, tidak hanya karet yang lebih baik dari pada kulit sebagai insulator, tetapi kehadiran air pada bahan-bahan ini akan mengurangi nilai resistansi insulator ini dalam jumlah yang sangat besar. Jawaban untuk pertanyaan nomor tiga, kotorandebu bukanlah konduktor yang baik. Kotoran terlalu kecil disebut sebagai konduktor untuk mengalirkan arus listrik. Namun, ia akan mengalirkan sedikit arus untuk mencederai atau bahkan membunuh manusia, bahkan nilai konduktivitas yang sangat kecil pada debu pun dapat menghasilkan jalur arus listrik yang mematikan ketika ada cukup tegangan yang besar. Beberapa permukaan ground adalah insulator yang lebih baik dari pada lainnya. Misalnya aspal yang diminyaki, mempunyai nilai resistansi yang lebih besar dari pada kotoran atau batu. Namun beton cenderung mimiliki resistansi yang rendah karena ia tersusun dari air dan bahan elektrolit bahan kimia yang konduktif.

3. Hukum Ohm Dalam Sistem Keamanan Listrik

Sebuah Frase umum yang biasanya menjadi referensi pada sistem keamanan listrik biasanya diucapkan begini: “Bukan tegangan yang membunuh, tetapi arus” butuh pemahaman lebih untuk memahami bahaya listrik dari peribahasa sederhana ini. Bila tegangan tidak berbahaya, tidak mungkin seseorang menuliskan tanda : danger – high voltage bahaya – tegangan tinggi Prinsip yang menyatakan bahwa “arus yang membunuh” adalah tepat. Arus listriklah yang membakar tisu, membekukan otot, dan memfibrilasi jantung. Namun, arus listrik tidak akan terjadi begitu saja: harus ada tegangan yang tersedia untuk memotivasi elektron untuk mengaliri korbannya. Tubuh seseorang terlihat seperti suatu resistansi bagi arus. Dengan menggunakan hukum Ohm tentang tegangan, arus, dan resistansi, dan dinyatakan dalam rumus: 28 Keselamatan Dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan Electrical Safety I = ER , Arus = Tegangan Resistansi Jumlah arus yang mengaliri tubuh sama dengan jumlah tegangan yang dipasangkan di antara dua titik pada tubuh, dibagi dengan resistansi elektris yang dihasilkan tubuh di antara kedua titik itu. Berarti, semakin besar nilai tegangan yang dipakaikan semakin mudah bagi elektron untuk mengalir melewati suatu nilai resistansi. Jadi, bahaya tegangan tinggi berarti potensi bagi arus yang besar untuk melewati tubuh anda, yang akan mencederai atau membunuh anda. Kebalikannya, semakin besar nilai resistansi, semakin lambat bagi elektron untuk mengalir pada nilai tegangan tertentu. Seberapa besar tegangan itu berbahaya tergantung seberapa besar nilai resistansi total pada rangkaian itu untuk melawan gerakan elektron. Nilai resistansi pada tubuh tidaklah tetap. Nilainya bervariasi dari sesorang dengan orang yang lainnya dan dari waktu ke waktu. Bahkan Ada teknik pengukuran berat badan berdasarkan pengukuran nilai resistansi elektris diantara jari kaki dengan jari tangan seseorang. Perbedaan persentase berat tubuh memberikan nilai resistansi yang berbeda: hanya ada satu variabel yang berpengaruh pada resistansi elektris pada tubuh manusia. Agar teknik ini dapat bekerja secara akurat, seseorang harus mengatur pemasukan fluida ke dalam diri mereka dalam beberapa jam sebelum dites, kelembapan tubuh juga mempengaruhi nilai resistansi pada tubuh. Resistansi pada tubuh juga bervariasi bergantung bagaimana kontak yang dibuat oleh kulit: apakah antara tangan ke tangan, tangan ke kaki, kaki ke kaki, tangan ke alis mata, dsb. Keringat, yang mengandung banyak garam dan mineral, adalah konduktor listrik yang baik karena mereka berwujud likuid. Jadi darah juga terdiri dari bahan-bahan kimia yang konduktif. Sehingga kontak dengan kawat dengan tangan yang basah akan memberikan nilai resistansi yang lebih kecil dari pada saat kondisi tangan bersih dan kering. Pengukuran resistansi elektris menggunakan sebuah alat ukur yang sensitif, saya mendapatkan pengukuran kira- kira satu juta ohm 1 MΩ diantara kedua tangan saya, diukur dengan cara menggengam kedua probe dari ohmmeter di antara kedua tangan saya. Ohmmeter akan menunjukkan resistansi yang lebih kecil ketika saya menggengam kedua probe itu lebih erat dan resistansinya bertambah besar saat saya merenggangkan genggaman. Apabila kita bekerja pada tempat yang panas, kotor, dan lingkungan industri, resistansi diantara kedua tangan kita akan kemungkinan besar menjadi lebih besar, sehingga kemungkinan arus dapat membunuh kita lebih kecil. Tetapi seberapa besar bahaya dari arus listrik? Untuk menjawabnya, hal itu bergantung dari beberapa faktor. Struktur kimia tubuh seseorang memiliki pengaruh yang signifikan terhadap aliran listrik. Beberapa orang memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap arus listrik, ada yang mengalami kontraksi otot karena sengatan listrik statis, ada pula yang tidak begitu terasa. Walaupun berbeda-beda, pedoman perkiraan telah diteliti dengan melakukan tes menggunakan arus yang kecil untuk mengetahui seberapa bahaya efek sengatan listrik terhadap tubuh. Semua data di bawah ini dinyatakan dalam miliampere miliampere = 11000 ampere. Keselamatan Dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan Electrical Safety 29 Tabel 1.3. Tingkatan Bahaya Efek Sengatan Listrik Terhadap Tubuh Efek pada tubuh Arus searah dc 60 Hz AC 10 kHz AC Sedikit Terasa oleh tangan Pria = 1.0 mA Wanita = 0.6 mA 0.4 mA 0.3 mA 7 mA 5 mA Tanggapan Ambang batas Pria = 5.2 mA Wanita = 3.5 mA 1.1 mA 0.7 mA 12 mA 8 mA Terasa sakit, tetapi otot masih bisa digerakkan Pria = 62 mA Wanita = 41 mA 9 mA 6 mA 55 mA 37 mA Terasa sakit, tidak dapat lepas dari kawat Pria = 76 mA Wanita = 51 mA 16 mA 10.5 mA 75 mA 50 mA Sangat sakit, kesulitan bernafas Pria = 90 mA Wanita = 60 mA 23 mA 15 mA 94 mA 63 mA Kemungkinan fibrillasi jantung setelah 3 detik Pria = 500 mA Wanita = 500 mA 100 mA 100 mA Perlu diingat bahwa data-data di atas merupakan perkiraan, karena tubuh tiap orang memiliki struktur kimia yang berbeda sehingga reaksinya kemungkinan juga berbeda-beda. Diperkirakan arus 17 mA AC sudah cukup untuk membuat jantung sesorang terfibrillasi pada berbagai kondisi. Data-data di atas kebanyakan diperoleh dari percobaan terhadap hewan. Karena sangat tidak dimungkinkan melakukan percobaan terhadap tubuh manusia, sehingga data-data di atas kurang lengkap dan valid. Tidak diketahui secara pasti, mengapa tubuh wanita kurang tahan dibandingkan tubuh pria.Misalkan saya meletakkan kedua tangan saya pada terminal sumber tegangan AC yang punya frekuensi 60 Hz. Berapa nilai tegangan yang dibutuhkan pada kondisi ini, sehingga arus yang mengalir sebesar 20 mA pada kulit yang kering sehingga membuat saya tidak bisa melepaskan diri dari sumber tegangan ini? Kita bisa menggunakan hukum Ohm V=IR untuk menghitungnya: V = IR V = 20 mA 1 MΩ = 20 000 V = 20 kV Anggap ini adalah skenario kasus terbaik kulit bersih dan kering, maka tegangan hasil perhitungan di atas menunjukkan nilai yang dibutuhkan yang dapat menyebabkan tetanus. Tapi yang perlu diingat adalah tubuh tiap orang membutuhkan nilai tegangan yang berbeda-beda, sehingga perhitungan di atas hanya nilai pendekatan.Apabila ada air pada tangan saya misal karena keringat, maka resistansi yang terukur antar tangan saya adalah 17 000 ohm 17 kΩ. Apabila tangan yang basah ini meyentuh kawat, maka nilai tegangan yang dibutuhkan agar arus yang mengaliri tubuh saya sebesar 20 mA adalah: V = IR = 20 mA 17 kΩ = 340 V Pada kondisi nyata, nilai tegangan yang dibutuhkan hanyalah 340 V agar arus yang mengaliri tubuh saya adalah 20 mA. Namun, nilai tegangan di bawah ini 340 V yang bisa membuat efek mematikan kemungkinan masih tetap ada. Apabila nilai resistansi tubuh kita lebih rendah lagi nilai resistansi yang rendah dapat diperoleh dengan cara memegang erat tangan-tangan kita pada titik-titik bertegangan full contact dengan benda seperti pipa logam maka resistansi tubuh bisa turun sebesar 1 000 ohm, menyebabkan nilai tegangan yang rendah pun berpotensi berbahaya bagi tubuh manusia. 30 Keselamatan Dan Kesehatan Kerja di Bidang Kelistrikan Electrical Safety V = IR = 20 mA 1 kΩ = 20 V Perhatikan bahwa pada kondisi ini, tegangan hanya 20 V sudah cukup untuk mengalirkan arus sebesar 20 mA pada tubuh seseorang: cukup untuk menyebabkan tetanus. Ingat, telah dijelaskan sebelumnya bahwa arus sebesar 17 mA sudah bisa menyebabkan fibrillasi pada jantung. Bila resistansi tangan ke tangan sebesar 1 000 Ω, nilai tegangan 17 V saja sudah cukup untuk menyebabkan kondisi berbahaya. V = IR = 17 mA 1kΩ = 17 V Tegangan 17 V bukanlah tegangan yang terlalu besar pada suatu sistem kelistrikan. Bisa dipastikan, ini adalah skenario terburuk apabila sumber tegangannya adalah 60 Hz AC dan nilai resistansi tubuh seseorang serendah ini. Kondisi yang dibutuhkan untuk menghasilkan resistansi tubuh sebesar 1000 Ω tidaklah semudah seperti yang telah diilustrasikan contoh di atas bahkan kondisi kulit tangan berair yang kontak dengan pipa logam tidak serendah ini. Namun, resistansi dari tubuh bisa menurun saat menyentuh suatu sumber tegangan. Jadi nilai arusnya bisa semakin besar saat tubuh seseorang kesetrum, efek pada tubuhpun jadi lebih fatal. Peneliti telah melakukan perkiraan nilai-nilai resistansi tubuh yang menyentuh suatu titik dan dalam kondisi tertentu: a. Kawat yang tersentuh dengan jari : 40 kΩ hingga 1 MΩ kering, 4 kΩ hingga 15 kΩ basah. b. Kawat yang dipegang tangan : 15 kΩ hingga 50 kΩ kering, 3 kΩ hingga 5 kΩ basah. c. Penjepit logam yang dipegang tangan : 5 kΩ hingga 10 kΩ kering, 1 kΩ hingga 3 kΩ basah. d. Kontak dengan telapakmuka tangan : 3 kΩ hingga 8 kΩ kering, 1 kΩ hingga 2 kΩ basah. e. Pipa logam diameter 1.5 inci yang digenggam satu tangan : 1 kΩ hingga 3 kΩ kering, 500 Ω hingga 1.5 kΩ basah. f. Pipa logam diameter 1.5 inci yang digenggam dua tangan : 500 Ω hingga 1 500 Ω kering, 250 Ω hingga 750 Ω basah. g. Tangan yang tercelup pada cairan konduktif : 200 Ω hingga 500 Ω h. Kaki yang tercelup pada cairan konduktif : 100 Ω hingga 300 Ω Perhatikan nilai resistansi ketika memegang pipa logam ukuran 1.5 inci. Resistansi yang terjadi saat pipa dipegang kedua tangan persis setengah nilai resistansi saat pipa itu dipegang oleh satu tangan. Gambar 1.57. Resistansi Pada Pipa Yang Dipegang Dengan Satu Tangan