DESAIN DAN IMPLEMENTASI PERALATAN DETEKSI ARCING TEGANGAN RENDAH BERBASIS LABVIEW
TUGAS AKHIR – TE 141599
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PERALATAN DETEKSI
ARCING TEGANGAN RENDAH BERBASIS LABVIEW
Azmi Wicaksono NRP 2213100036 Dosen Pembimbing Dr. Dimas Anton Asfani, S.T., M.T.
Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017
FINAL PROJECT – TE 141599
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF LOW-VOLTAGE
ARCING DETECTION EQUIPMENT BASED ON LABVIEW
Azmi Wicaksono NRP 2213 100 036 Advisors Dr. Dimas Anton Asfani, S.T., M.T.
Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, S.T., M.Sc. DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017
PERNYATAAN KEASLIAN
TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi sebagian maupunkesuluruhan Tugas Akhir saya dengan judul “Desain dan
Implementasi Peralatan Deteksi Arcing Tegangan Rendah Berbasis
LabView ” adalah benar hasil karya intelektual mandiri, diselesaikantanpa menggunakan bahan-bahan yang tidak diijinkan dan bukan
merupakan karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri.Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis secara lengkap pada daftar pustaka. Apabila pernyataan ini terbukti tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku.
Surabaya, Desember 2016 Azmi Wicaksono NRP. 2213100036
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PERALATAN DETEKSI
ARCING TEGANGAN RENDAH BERBASIS LABVIEW
Nama : Azmi Wicaksono Pembimbing I : Dr. Dimas Anton Asfani, S.T., M.T. Pembimbing II : Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc
ABSTRAK
Busur api listrik tegangan rendah timbul saat terjadi hubung singkat dan memicu kebakaran. Fenomena hubung singkat terjadi saat peralatan pengaman tidak dapat mendeteksi gangguan yang terjadi, meskipun nominal arus saat terjadi hubung singkat sangat tinggi namun durasi hubung singkat sangat cepat sehingga peralatan pengaman konvensional seperti fuse dan circuit breaker (CB) tidak dapat mendeteksi gangguan tersebut, hal inilah yang menimbulkan kebakaran karena hubung singkat. Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan pendeteksian
arcing pada tegangan rendah dengan mengamati karakteristik arus busur
api yang meningkat secara signifikan pada durasi waktu tertentu. Sinyal arus yang masuk akan ditransformasikan menggunakan wavelet. Eksperimen dilakukan dengan membandingkan 3 kondisi yaitu kondisi normal, penambahan beban (switching) serta arcing. Terdapat 2 batas
(threshold) yang digunakan sebagai parameter pendeteksian. Threshold
pertama adalah nilai arus high frequency maksimum 2A dan yang kedua adalah jumlah titik gangguan sebanyak 7. Berdasarkan hasil pendeteksian, indikator normal akan
“ON” selama threshold pertama dan kedua tidak terlampaui, indikator switching “ON” saat threshold pertama terlampaui namun threshold kedua tidak, sedangkan indikator arcing “ON” saat kedua threshold terlampaui.
Kata Kunci: Busur Api Listrik Tegangan Rendah, Transformasi Wavelet,
Threshold arus HF, Threshold titik gangguan.
Halaman ini sengaja dikosongkan
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF LOW-VOLTAGE ARCING
DETECTION EQUIPMENT BASED ON LABVIEW
Name : Azmi Wicaksono st 1 Advisor : Dr. Dimas Anton Asfani, S.T., M.T. nd2 Advisor : Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, S.T., M.Sc.
ABSTRACT
Low voltage electrical arcflash caused occurs when a shortcircuit and triggering a fire case. The phenomenon of short circuit occurs
when protective equipment can not detect the disturbance, although
nominal currents during a short circuit is very high but the duration
during a short circuit is so fast that safety equipment such conventional
fuse and miniature circuit breaker (MCB) can not detect the disturbance.
It is which cause a fire case due to short circuit. In this final project will
be carried out low voltage arcing detection by observing the
characteristics of the arc that increased significantly at specific time
duration. The incoming current signal is transformed using a wavelet.
Experiments performed by comparing three conditions ,it is normal
conditions, switching and arcing condition. There are two threshold that
used as a parameter detection. The first threshold is the peak of the high
frequency curret, the value is 2A and the second is the number of
disturbance points, the value is 7. Based on the result of detection, normal
indicator will be“ON” during the first and the second threshold is not exceeded, switching indcator is “ON” when the first threshold is exceeded but not the second threshold, and then arcing indcators
“ON” when both of threshold is exceeded.
Keywords: Low Voltage Electrical Arc Flash , Wavelet Transform, High
Frequency current threshold, Threshold point of disturbance.
Halaman ini sengaja dikosongkan
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T yang selalu memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir yang berjudul “Desain dan Implementasi
Peralatan Deteksi Arcing Tegangan Rendah Berbasis LabView ” ini
disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan guna menyelesaikan pendidikan sarjana pada Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Pelaksanaan dan penyelesaian Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Dimas Anton Asfani, S.T., M.T., Bapak Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST.,M.Sc, dan seluruh Dosen Laboratorium Tegangan Tinggi atas segala pengetahuannya dan waktunya dalam membimbing penulis sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini.
2. Orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan baik moril maupun materiil serta nasehat, semangat, dan doa kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini bisa terselesaikan tepat pada waktunya.
3. Alfandi dan Adimas yang selalu memberikan semangat dan doa kepada penulis selama mengerjakan Tugas Akhir.
4. Seluruh Dosen, dan Staff Karyawan Jurusan Teknik Elektro-FTI, ITS yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
5. Teman-teman semua yang telah banyak memberikan dorongan, semangat, kasih sayang dan bantuan demi lancarnya pengerjaan Tugas Akhir dan penyusunan skripsi.
6. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini dan senantiasa mengingatkan untuk bisa wisuda ke - 115.
Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat dan berguna bagi penulis khususnya dan juga bagi para pembaca pada umumnya.
Surabaya, Desember 2016
Penulis
Halaman ini sengaja dikosongkan
DAFTAR ISI
2 ..
13
3.1 Perancangan Alat Eksperimen ………………………..
13
3.1.1 Beban Lampu 1000 Watt ………………….......
14 3.1.2 Arc Chamber Akrilik …………………………..
16
3.1.3 Kabel Konduktor Serabut NYMHY 2x1,5mm
16
11
3.1.4 Current Tranformator (CT) ……………………
16 3.1.5 Automatic Fuse ......... ………………………….
17
3.1.6 Miniature Circuit Breaker (MCB) ……………
17
3.1.7 Perekam Arus NI 9246 ………………………..
18 3.1.8 Software LabView ........ ……………………….
12 BAB III PERANCANGAN ALAT EKSPERIMEN, PENGAMBILAN DAN PENGOLAHN DATA
9
HALAMAN JUDUL LEMBAR PERNYATAAN LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ……………………………………………………... i
5 2.1 Arcing Fault di Tegangan Rendah ... ..... …………….
ABSTRACT …………………………………………………….. iii
KATA PENGANTAR …………………………………………... v
DAFTAR ISI ……………………………………………………. vii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………. xi
DAFTAR TABEL……………………………………………… xv BAB I PENDAHULUAN……………………………………….
1 1.1 Latar Belakang………………………………………..
1 1.2 Sistematika Laporan ………………………………….
3 BAB II DASAR TEORI
5 2.2 Busur Api Listrik pada Kabel Tegangan Rendah…….
9
6 2.3 Kebakaran Karena Busur Api Listrik ............ ………..
8
2.4 Transformasi Wavelet .............................................. … 2.4.1 Pengertian ..........................................................
2.4.2 Discrete Wavelete Transform ...........................
2.5 Karakteristik Busur Api Listrik pada Beban Resistif..
2.6 Metode Pendeteksian Menggunakan Wavelet dan LabView .....................................................................
9
18
3.2 Pengambilan Data ……………………………………
20
23 3.3 Pengolahan Data ……………………………………..
3.3.1 DIAdem ………………………………………..
23 3.3.2 Camtasia Studio Versi 8 .
25 ……………………… 3.3.3 Stockplot Ms. Excel versi 2013 ………………..
26 BAB IV HASIL DAN ANALISIS DATA
29
4.1 Mekanisme Kondisi Normal, Switching dan Arcing
29 pada Tegangan Rendah ……………………………...
4.1.1 Sinkronisasi Data
30 ………………………….......
4.2 Skema Percobaan Karakteristik Arus Kondisi Normal,
Switching dan Arcing Tegangan Rendah
31 …..............
4.3 Grafik Asli Sinyal Kondisi Normal, Switching dan Arcing ..........................................................................
32 4.3.1 Sinyal Asli Kondisi Normal …………………...
32
4.2.2 Sinyal Asli Kondisi Switching
32 …………………
4.2.3 Sinyal Asli Kondisi Arcing .... …………………
32
4.4 Analisis Data Karakteristik Kondisi Normal dan
33 Switching pada Tegangan Rendah …………………..
4.4.1 Pengolahan Data dengan DWT
33 ………………..
4.4.2 Perbandingan Arus Maksimum dan Banyaknya
34 Jumlah Titik Gangguan Kondisi Normal dan Switching ………………………........................
4.4.3 Analisa Deteksi Kondisi Normal pada Program
37 Deteksi Arcing …………………………..........
4.4.4 Analisis Probabilitas dan Persebaran Data
41 ……
4.4.5 Analisa Deteksi Kondisi Penambahan Beban
43
(Switching) pada Program Deteksi Arcing ……..
4.4.6 Analisis Probabilitas dan Persebaran Data ……..
46
4.5 Analisis Data Karakteristik Busur Api Listrik (Arcing) Tegangan Rendah pada Hubung Singkat Langsung....
48 4.5.1 Pengolahan Data dengan DWT..........................
48
4.5.2 Arus Maksimum dan Banyaknya Jumlah Titik Gangguan............................................................
49
4.5.3 Analisa Deteksi Kondisi Hubung Singkat (Arcing) pada Program Deteksi Arcing .............
51 4.5.4 Analisis Probabilitas dan Persebaran Data .......
54
4.5.5 Akurasi Program Deteksi pada Keseluruhan Eksperimen ......................................................
56
BAB V PENUTUP 5 .1 Kesimpulan ………………………………………….
57
58 5.2 Saran ………………………………………………... DAFTAR
59 PUSTAKA …………………………………………... RIWAYAT HIDUP PENULIS ………………………………….
61
Halaman ini sengaja dikosongkan
TABLE OF CONTENT
TITLE STATEMENT SHEET APPROVAL SHEET ABSTRAK ……………………………………………………....3.1.2 Acrylic Arc Chamber …………………………..
9
11
12 CHAPTER III – DESIGN OF EXPERIMENTAL DEVICE,
RETRIEVAL AND PROCESSING DATA
13
3.1 The Design of Experimental Device ……………….....
13
3.1.1 1000 Watt Light Load ………………….............
14
16
9
3.1.3 Conductor Cables Fibers NYMHY 2x1,5mm
2 .....
16
3.1.4 Current Tranformator (CT) ……………………
16 3.1.5 Automatic Fuse ......... ………………………….
17
3.1.6 Miniature Circuit Breaker (MCB) ……………..
17 3.1.7 Current Recorder NI 9246 ……………………..
18 3.1.8 Software LabView ........ ………………………..
9
2.6 Detection Method Using Wavelet and LabView ........
i
CHAPTER 1 – PREFACE
ABSTRACT
……………………………………………………... iii
FOREWORD …………………………………………................
v
TABLE OF CONTENT ………………………………………… vii
LIST OF FIGURES……………………………………………. xi
LIST OF TABLES
……………………………………………… xv
1 1.1 Background ...... ………………………………………
2.5 Characteristics Arcing on Resistive Load .......... ........
1
1.2 Systematic of Report Writing …………………………
3 CHAPTER II – BASIC THEORY
5 2.1 Arcing Fault in Low Voltage ............ ……………........
5
2.2 Arcflash in Low Voltage Cables ……...........................
6 2.3 Fires due to Electrical Arcing ............ ………...............
8
2.4 Wavelete Transform ....................................................
2.4.1 Definition .........................................................
2.4.2 Discrete Wavelete Transform ...........................
18
3.2 Data Retrieval ………………………………….........
20
3.3 Processing Data
23 …………………………………......
3.3.1 DIAdem ………………………………………..
23 3.3.2 Camtasia Studio Versi 8 .
25 ……………………… 3.3.3 Stockplot Ms. Excel 2013 Version ……………..
26 CHAPTER IV – RESULT AND DATA ANALYSIS
29
4.1 Normal Conditions, Switching and Arcing on Low
29 Voltage Mechanisms ……………………………........
4.1.1 Data Synchronization
30 ………….........................
4.2 Experimental Scheme of Current Characteristics
Normal Condition, Switching and Arcing Low Voltage
31
4.3 Pure Graph Signal Normal condition, Switching and Arcing ...........................................................................
32
4.3.1 Original Signal of Normal Conditions …………
32
4.2.2 Original Signal of Switching Conditions
32 ……… 4.2.3 Original Signal of Arcing Conditions .... …….....
32
4.4 Data Analysis of Characteristics Normal and
33 Switching Low Voltage Conditions …………………..
4.4.1 Data Processing with DWT
33 ………………........
4.4.2 Comparison of Maximum Current and Arcing Inception Level in Normal and Switching
..........................................................
34 Conditions
4.4.3 Analysis of Detection Normal Conditions on Arcing Detection Program ………………….....
37 4.4.4 Analysis of Probability and Data Distribution...
41
43
4.4.5 Analysis of Detection Switching Conditions on Arcing Detection Program
……..
4.4.6 Analysis of Probability and Data Distribution ...
46
4.5 Data Analysis of Characteristics Arcflash on Low
Voltage Short-circuit Direct ..... ...................................48
4.5.1 Data Processing with DWT ..........................
48
4.5.2 Maximum Current and Number of Arcing Inception Level ................................................
49
4.5.3 Analysis of Detection Arcflash Conditions on
Arcing Detection Program ...........
51 4.5.4 Analysis of Probability and Data Distribution...
54
4.5.5 Accuration of Detection Program at Overall
Experiment ..........................................................56
CHAPTER V - CLOSING 5.1 Conclusion …………………………………………..
57
5.2 Advice
58 ……………………………………………….
BIBLIOGRAPHY
59 …………………………………………........
61
BIOGRAPHY …………………………………...........................
Halaman ini sengaja dikosongkan
DAFTAR GAMBAR
15 Gambar 3.4 Rangkaian eksperimen kondisi penambahan beban sebesar 1 lampu .......................................... ………
Gambar 3.13 Tampilan grafik pengolahan sinyal pada software DIAdem toolbar view ….……………………........Gambar 3.12 Skema hubung singkat menggunakan motor DC.... 22Gambar 3.11 Serabut 24 yang digunakan dalam eksperimen....... 22Gambar 3.10 Serabut 12 yang digunakan dalam eksperimen....... 22Gambar 3.9 Serabut 6 yang digunakan dalam eksperimen......... 21Gambar 3.8 Serabut 3 yang digunakan dalam eksperimen. ……. 2120 Gambar 3.7 Serabut 1 yang digunakan dalam eksperimen ……. 21
19 Gambar 3.6 Tampilan Labview program deteksi dan monitoring arcing ……………………...................
15 Gambar 3.5 Tampilan Block diagram pada visual instrument LabView ………………………………………....
14 Gambar 3.3 Rangkaian eksperimen kondisi normal dengan beban 10 Lampu ....................................................
Halaman
13 Gambar 3.2 Alat eksperimen busur api listrik pada tegangan rendah …………………………………………….
12 Gambar 3.1 Skema alat eksperimen busur api listrik pada tegangan rendah ………………………………….
Gambar 2.8 Karakteristik arus busur api listrik seri pada beban resistif …................................................................9 Gambar 2.7 Diagram komposisi DWT ............ ……………….. 10
8 Gambar 2.6 Kebakaran yang muncul karena instalasi listrik yang tidak baik........................................................
8 Gambar 2.5 Instalasi yang rumit pemicu kebakaran mudah muncul saat terjadi hubung singkat .......................
7 Gambar 2.4 Ilustrasi penggunaan stopkontak dan instalasi listrik yang tidak rapi ........... ……………………..
6 Gambar 2.3 Kabel listrik yang mengalami kerusakan isolasi akibat gigitan tikus ……………………………….
5 Gambar 2.2 Kabel listrik yang mengalami kerusakan isolasi akibat pemanasan …………………………………
Gambar 2.1 Busur api listrik akibat hubung singkat langsung pada kabel ………………………………………...24
Gambar 3.14 Tampilan grafik pengolahan sinyal pada software DIAdem toolbar report............................................…………….. 40
Gambar 4.26 Grafik Switching 7 Lampu ..................................... 45Gambar 4.25 Grafik Switching 6 Lampu ..................................... 45Gambar 4.24 Grafik Switching 5 Lampu ..................................... 45Gambar 4.23 Grafik Switching 4 Lampu ..................................... 45Gambar 4.22 Grafik Switching 3 Lampu ..................................... 45Gambar 4.21 Grafik Switching 2 Lampu ..................................... 4544 Gambar 4.20 Grafik Switching 1 Lampu ..................................... 45
42 Gambar 4.19 Tampilan eksperimen kondisi switching 2 Lampu dalam program pendeteksian arcing tegangan rendah.......
41 Gambar 4.18 Persebaran jumlah titik > threshold arus pada eksperimen kondisi normal ....................................
Gambar 4.17 Persebaran Arus Maksimum Pada Eksperimen Kondisi Normal ......................................................…………… 40
Gambar 4.15 Grafik kondisi normal 9 lampu ........ …………….. 40 Gambar 4.16 Grafik kondisi normal 10 lampu ........Gambar 4.13 Grafik kondisi normal 7 lampu .............................. 40 Gambar 4.14 Grafik kondisi normal 8 lampu ........25 Gambar 3.15 User interface perekam aktivitas dekstop program deteksi arcing..........................................................
…………….. 40
Gambar 4.11 Grafik kondisi normal 5 lampu .............................. 39 Gambar 4.12 Grafik kondisi normal 6 lampu ........Gambar 4.10 Grafik kondisi normal 4 lampu .............................. 39Gambar 4.9 Grafik kondisi normal 3 lampu .............................. 39Gambar 4.8 Grafik kondisi normal 2 lampu .............................. 3938 Gambar 4.7 Grafik kondisi normal 1 lampu .............................. 39
33 Gambar 4.6 Tampilan eksperimen kondisi normal 10 Lampu dalam program pendeteksian arcing tegangan rendah …................................................................
Gambar 4.5 Hasil transformasi wavelet pada eksperimen kondisi normal 1 lampu …………………….........Gambar 4.4 Grafik sinyal asli kondisi arcing ............................ 32Gambar 4.3 Grafik sinyal asli kondisi switching ........................ 3230 Gambar 4.2 Grafik sinyal asli kondisi normal ........................... 32
26 Gambar 4.1 Mekanisme terjadinya busur ap listrik di tegangan rendah …………………………………………....
Gambar 4.27 Grafik Switching 8 Lampu ..................................... 45Gambar 4.28 Grafik Switching 9 Lampu ..................................... 45Gambar 4.29 Grafik Switching 10 Lampu ................................... 45Gambar 4.30 Persebaran Arus Maksimum Pada EksperimenPenambahan Beban (switching) menggunakan stockplot ................................................................
46 Gambar 4.31 Persebaran jumlah titik > threshold arus pada eksperimen kondisi switching menggunakan stockplot .................................................................
47 Gambar 4.32 Hasil transformasi wavelet pada eksperimen kondisi arcing 12 Serabut ......................................
49 Gambar 4.33 Tampilan eksperimen kondisi arcing 12 serabut dalam program pendeteksian arcing tegangan rendah ....................................................................
52 Gambar 4.34 Grafik Arcing 1 Serabut ......................................... 53
Gambar 4.35 Grafik Arcing 3 Serabut ......................................... 53Gambar 4.36 Grafik Arcing 6 Serabut ......................................... 53Gambar 4.37 Grafik Arcing 12 Serabut ....................................... 53Gambar 4.38 Grafik Arcing 24 Serabut ....................................... 53Gambar 4.39 Persebaran Arus Maksimum Pada Eksperimen Hubung singkat (arcing) menggunakan stockplot...54 Gambar 4.40 Persebaran jumlah titik > threshold arus pada eksperimen kondisi switching menggunakan stockplot .................................................................
55
Halaman ini sengaja dikosongkan
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1
Spesifikasi CT …………………………………… 17
Tabel 3.2 Spesifikasi NI 9246 ...................... ……………….. 18Tabel 4.1 Deskripsi Percobaan……………………………... 31
Tabel 4.2 Perbandingan arus HF maksimum dan Titik Gangguan Eksperimen Normal dan Switching .......33 Tabel 4.3 Data arus HF maksimum dan Jumlah Titik Gangguan Eksperimen Arcing ………...................
49 Tabel 4.4 Tingkat Akurasi Program Deteksi .........................
56
Halaman ini sengaja dikosongkan
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Listrik dalam kehidupan sehari-hari menjadi kebutuhan yang sangat penting dan utama bagi setiap masyarakat. Pengguna energi listrik di Indonesia meningkat tiap tahunnya, hal ini dapat dilihat dari meningkatnya rasio elektrifikasi yang ada di Indonesia, khususnya pelanggan rumah tangga di pemukiman padat penduduk. Hal ini menyebabkan setiap wilayah di Indonesia memiliki rasio elektrifikasi yang terus meningkat setiap tahunnya. Menurut data Perusahaan Listrik Negara (PLN) tentang rasio elektrifikasi di Indonesia mencapai 63,5% pada tahun 2011, kemudian setiap tahunnya bertambah 4-5% sehingga pada tahun 2013 rasio elektrifikasi menjadi 84,0%. Permintaan listrik yang semakin besar berbanding lurus dengan penyedia jasa listrik serta instalasi listrik pada pemukiman, hal ini ditunjukkan melalui data statistik Perusahaan Listrik Negara (PLN), bahwa pada tahun 2011 penjualan serta pemintaan pemasangan tenaga listrik di sektor pelanggan rumah tangga meningkat sebesar 9%. Namun seiring dengan bertambahnya permintaan listrik pada pemukiman tidak diimbangi dengan instalasi yang baik, sehingga ada banyak masalah yang timbul dikemudian hari seperti korsleting listrik dan kebakaran.
Salah satu masalah yang ditimbulkan akibat instalasi listrik yang kurang baik adalah korsleting listrik dan memicu kebakaran. Menurut Badan Nasional Penanggulangan Bencana dari akhir tahun 2011 hingga pertengahan tahun 2015 ada 979 kasus kebakaran yang ada di Indonesia dengan 431 yang disebabkan oleh korsleting listrik. Kebakaran yang terjadi sangat merugikan banyak pihak terutama pemukiman atau objek dimana kebakaran tersebut terjadi. Kebakaran karena korsleting listrik disebabkan oleh arcflash atau busur api yang timbul saat hubung singkat.
Kasus - kasus kebakaran terjadi karena ketidakmampuan peralatan proteksi atau pengaman pada level tegangan rendah untuk mendeteksi dan mengatasi gangguan hubung singkat, sehingga timbul arcflash atau busur api yang akan menyebabkan kebakaran. Gangguan hubung singkat pada tegangan menengah atau tegangan tinggi biasanya dapat dideteksi oleh rele arus lebih karena arusnya yang sangat besar dibanding overload, namun hal ini hanya berlaku jika gangguan bersifat terus menerus (continue). Namun untuk gangguan hubung singkat pada tegangan rendah tidak dapat terdeteksi karena karakteristiknya yang berbeda dibanding
short circuit di level tegangan lain. Hal inilah yang menyebabkan busur
api tidak dapat diatasi dan menyebabkan kebakaran.Dari permasalahan tersebut, pada Tugas Akhir ini akan dibahas permasalahan untuk melihat perbandingan arus pada kondisi normal, kondisi switching (penambahan beban), dan pada kondisi terjadi
arcingfault (gangguan). Pengambilan data arus dilakukan pada 3 kondisi
rangkaian yaitu kondisi normal, switching dan hubung singkat. Selain itu data arus pada fenomena arcing dilakukan secara bervariasi pada berbagai kondisi serabut. Pendeteksian arc pada tugas akhir ini dilakukan untuk membandingkan ketiga kondisi tersebut menggunakan software LabView secara online. Kondisi normal dan kondisi switching menjadi kondisi acuan yang selanjutnya akan dibandingkan dengan kondisi saat terjadi
arcing . Hasil yang ditampilkan pada software ini adalah arus yang muncul
dalam sebuah rangkaian selama periode tertentu serta indikator perubahan dari ketiga kondisi tersebut.
Permasalahan yang akan dibahas dalam eksperimen ini yaitu bagaimana perbandingan arus saat kondisi normal, switching dan arcing, melihat bagaimana pengaruh jumlah lampu saat beban normal, pengaruh jumlah penambahan lampu dan pengaruh serabut saat eksperimen hubung-singkat serta bagaimana memodelkan dan membandingkan sinyal saat arus normal dan arus saat hubung singkat menggunakan software LabView. Parameter yang digunakan adalah arus saat terjadi ketiga kondisi tersebut, jumlah titik yang ada diatas batas (threshold) serta lama waktu (durasi) terjadinya ketiga kondisi tersebut.
Dalam menyelesaikan permasalahan pada eksperimen ini diperlukan batasan permasalahan. Sistem tegangan rendah dengan tegangan jala-jala dari PLN 220V. Pengambilan data serta pengolahan data berupa arus yang terekam serta jumlah titik yang ada diatas threshold..
Tujuan dari eksperimen ini adalah untuk mendeteksi dan memonitoring arus arcing dalam durasi yang singkat dan membandingkan dengan kondisi normal secara langsung. Dari karakteristik ini, dapat dianalisa bagaimana perbandingan ketiga kondisi fenomena ini.
Dalam eksperimen ini, diperlukan metode penelitian yang tepat agar pelaksanaan eksperimen sesuai dengan perencanaan. Metode penelitian pada eksperimen ini meliputi studi literatur, persiapan, pengambilan data, pengolahan data, dan penarikan kesimpulan.
Dalam studi literatur, dilakukan beberapa kegiatan diantaranya adalah pengumpulan referensi yang dapat berupa buku maupun jurnal untuk mencari definisi, pengertian serta tulisan yang mendukung dan berhubungan dengan eksperimen ini. Terdapat beberapa kata kunci yang penting dalam eksperimen ini, diantaranya adalah fenomena arcflash,
wavelet transform , arus hubung singkat, switching, metode akusisi data
serta software LabView. Dari literatur-literatur yang didapat ini, nantinya diambil sebagian isinya sebagai pendukung dalam eksperimen ini. Setelah pengumpulan data serta literatur yang mendukung, selanjutnya adalah persiapan dan perencanaan alat eksperimen. Alat yang harus disipakan dalam eksperimen ini adalah peralatan yang dapat mensimulasikan
2
hubung singkat menggunakan kabel serabut NYMHY 1,5 mm . Peralatan pengambilan data seperti NI 9246 serta software LabView yang digunakan untuk pengolahan data.
Pengambilan data ini bertujuan untuk pengolahan data pada eksperimen serta menampilkan pada Labview. Metode pengambilan data menggunakan NI 9246 yang merupakan data akusisi untuk merekam arus yang muncul pada alat eksperimen. Pengujian pengambilan data akan dilakukan dengan variabel beban, penambahan beban serta variasi jumlah
2 serabut pada kabel NYMHY 2x1,5 mm .
Pengolahan data dalam penulisan eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik arus yang terjadi pada ketiga kondisi yang akan diamati. Data arus ini akan ditampilkan pada LabView kemudian data juga diolah dan dibandingkan dengan user interface yang ada pada LabView, sehingga didapatkan kecocokan grafik dan data antara online monitoring dengan data yang diolah pada Diadem.
Kesimpulan yang dapat diambil adalah bagaimana pengaruh jumlah lampu dalam beban normal, pengaruh penambahan jumlah beban (lampu) pada kondisi switching serta pengaruh jumlah serabut dalam percobaan hubung-singkat serta bagaimana karakteristik arus saat kondisi normal, switching dan arcing sehingga dapat dideteksi secara online.
1.2 Sistematika Laporan
Untuk memudahkan dalam pembahasan yang akan dilakukan, Studi ini dibagi menjadi lima bab. Bab pertama merupakan pendahuluan yang meliputi pembahasan latar belakang, perumusan masalah, tujuan, metodologi, sistematika pembahasan, dan relevansi dari penulisan.
Bab kedua akan membahas tentang teori yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu kabel tegangan rendah, fenomena
arcflash , transformasi wavelet dan software LabView.
Bab ketiga akan dibahas mengenai metodologi yang digunakan dalam pengerjaan studi ini. Antara lain, perancangan alat, metode pengambilan data, metode pengolahan data dan metode penampilan data.
Bab keempat akan memaparkan hasil percobaan yang telah dilakukan dan menganalisis hasil percobaan tersebut sehingga dapat diketahui bagaimana karakteristik arus yang dapat dideteksi secara online oleh LabView.
Bab kelima berisi kesimpulan dari hasil analisa data yang didapat dari percobaan dan saran dari studi yang telah dilakukan.
.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Arcing Fault di Tegangan Rendah
Listrik merupakan kebutuhan utama dalam kehidupan untuk menunjang aktifitas dan kegiatan sehari-hari. Penggunaan energi listrik juga harus didukung oleh peralatan pengaman seperti MCB (Miniatur Circuit Breaker) dan fuse yang bertujuan untuk meningkatkan tingkat keamanan instalasi listrik dari bahaya atau resiko overload, short-circuit, dan arus bocor. Peralatan
- – peralatan pengaman mendeteksi terjadinya gangguan (overload dan short-circuit) dengan membandingkan perbedaan arus yang diukur pada konduktor fasa dan konduktor netral dengan sebuah nilai sebagai batas trip.
Arcing fault yaitu percikan api atau busur api pada sistem tenaga
lisrik yang terjadi ketika dua permukaan konduktor mendekat secara bersamaan dan bersentuhan. Fenomena ini dinamakan hubung-singkat, dan terjadi lompatan arus melewati sela antara kedua kabel konduktor karena nilai tegangan yang cukup. Percikan inilah yang kemudian mengionisasi udara di sekitar, sehingga udara di sekitar menjadi konduktif dan membentuk arc atau busur api [1].
Gambar 2.1 Busur api listrik akibat hubung singkat langsung padakabel (sumber: http://www.engineersjournal.ie/) Menurut NFPA [2], Arcflash merupakan fenomena pelepasan energi yang berbentuk panas dan cahaya dari proses ionisasi (perbanyakan elektron) yang terjadi di udara dari sebuah bahan atau material. Beberapa hasil ionisasi sebuah konduktor yaitu plasma yang merupakan produk
arcflash . Selain itu , bahaya yang timbul dari arcflash adalah luka bakar
jika terkena kulit, jika lelehan logam yang menyebar akibat arcflash menyentuh bahan bahan yang mudah terbakar seperti kain, tekstil maka akan memicu timbulnya kebakaran, dampak lainnya apabila terpapar zat eksplosif akan timbul ledakan.
2.2 Busur Api Listrik pada Kabel Tegangan Rendah
Busur api disebabkan oleh 2 konduktor yang memiliki beda potensial dan saling bersentuhan yang kemudian menyebabkan kegagalan isolasi. Apabila isolasi yang melindungi suatu bagian konduktor bertegangan rusak sehingga bagian tersebut menyentuh bagian konduktor lain dengan potensial yang berbeda dapat menyebabkan terjadinya arc flash [3]. Kegagalan isolasi terjadi karena gangguan, yaitu berupa gangguan internal maupun gangguan eksternal. Gangguan internal yaitu gangguan yang berasal dari dalam bahan isolasi itu sendiri. Penuaan (aging) yang berkaitan dengan umur kabel serta bahan isolasi yang mudah rapuh dan mudah rusak menjadi salah satu gangguan internal. Sedangkan, gangguan eksternal seperti gigitan hewan pengerat (tikus). Kedua faktor gangguan ini menyebabkan kegagalan isolasi sehingga arus (fasa) dapat keluar dari isolatornya dan terjadi hubung singkat dengan kabel didalamnya atau dengan konduktor lain (netral).
Gambar 2.2 Kabel listrik yang mengalami kerusakan isolasi akibat pemanasan (sumber:http://www.news.tridinamika.com/)
Pada level tegangan rendah, secara umum terdapat 2 jenis kabel yang digunakan dalam instalasi yaitu kabel konduktor tunggal dan kabel konduktor serabut. Kabel konduktor serabut lebih sering digunakan karena pertimbangan harga yang lebih murah dibandingkan dengan kabel konduktor tunggal, namun kabel konduktor serabut memiliki beberapa kekurangan dibanding kabel konduktor tunggal yaitu tahanan impedansi yang kecil dan kemampuan isolasi yang kurang baik. Kabel jenis serabut juga tidak dapat menahan panas akibat arus besar yang lewat sehingga menimbulkan arc dan membakar isolasi.
Gambar
2.3 Kabel listrik yang mengalami
kerusakan isolasi akibat gigitan tikus (sumber:
http://1.bp.blogspot.com/)