Apa perbedaan antara MCB, MCCB, ELCB, dan RCCB?

Memang banyak sekali istilah di dunia tenaga listrik. Salah satunya adalah istilah yang dipakai untuk komponen pemutus daya atau yang biasa dikenal dengan nama kerennya circuit breaker. Ada beberapa jenis pemutus daya yang sering digunakan di dalam desain sistem tenaga listrik, diantaranya MCB, MCCB, ELCB dan RCCB. Yuk kita lihat satu satu perbedaannya apa saja:

MCB

MCB atau Miniature Circuit Breaker merupakan peralatan pemutus daya yang mungkin kita sering lihat di lingkungan rumah kita seperti di panel pembagian di rumah, panel distribusi di kantor, dan lain lain. Ya, jenis pemutus daya ini memang punya karakteristik sebagai berikut:

• Rating arus umumnya tidak lebih dari 100A (saat ini ada produk MCB dengan size >100A).
• Rating tegangan rendah (Low Voltage < 1 kV).
• Kurva trip nya tidak bisa diatur, fix dan merupakan design dari manufaktur.
• Fungsi kerjanya berdasarkan fungsi thermal  atau thermal-magnetic.

karena karakteristiknya tersebut maka tidak heran pemutus daya jenis ini adalah yang paling dekat dan paling sering digunakan oleh konsumen dalam kehidupan sehari hari.

Contoh MCB 1P. Courtesy of Schneider-Electric

Contoh MCB 1P + N. Courtesy of Schneider-Electric

Contoh MCB 3P. Courtesy of Schneider-Electric

Gambar diatas merupakan contoh MCB yang ada dipasaran saat ini, dengan jenis koneksi diantaranya 1 pole, 2 pole, 3 pole, 1pole + neutral, 2 pole + neutral dan masih banyak lagi jenis koneksinya sesuai dengan kebutuhan konsumen.

Contoh Jenis Koneksi pada MCB. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB

MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker merupakan pemutus daya yang umumnya mulai digunakan pada sisi distribusi yang membutuhkan kapasitas arus yang lebih besar. Secara garis besar karakteristik dari MCCB adalah sebagai berikut:

• Rating arus sampai dengan 1000A (saat ini sudah ada produk MCCB dengan rating 3200A).
• Rating tegangannya rendah (< 1 kV)
• Karakteristik trip nya adjustable dan bisa kita set sesuai kebutuhan kita.
• Fungsi kerjanya berdasarkan fungsi thermal-magnetic atau pada MCCB yang dikendalikan oleh Electronic Trip Unit (ETU) atau microprocessor, karakter tripnya berdasarkan nilai yang di input.
• MCCB bisa dikombinasikan dengan rele sebagai pemutus daya.

MCCB 3P Thermal-Magnetic. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB 3P dengan ETU. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB banyak dipakai untuk kebutuhan distribusi serta proteksi di sistem tegangan rendah tetapi dengan kapasitas arus yang besar (>100A). Saat ini MCCB merupakan peralatan yang sangat mudah dikustomisasi sesuai dengan kebutuhan distribusi kita. Mulai dari jumlah koneksinya (3P, 4P atau 3P + N), menggunakan ETU atau menggunakan thermal magnetic curve, menambahkan auxiliary trip, perintah trip dari jauh, digunakan sebagai trip unit dari rele dan masih banyak lagi kustomisasi yang bisa kita lakukan.

Konfigurasi wiring MCCB dengan ETU. Courtesy of Schneider-Electric

Konfigurasi Wiring MCCB untuk remote operation. Courtesy of Schneider-Electric

ELCB

ELCB atau Earth Leakage Circuit Breaker merupakan peralatan pemutus daya yang berfungsi sebagai peralatan keselamatan untuk digunakan pada instalasi sistem tenaga listrik dengan impedansi pentanahan yang tinggi untuk mencegah kejadian tersengat listrik. Alat ini akan mendeteksi jika ada tegangan sisa pada enclosure peralatan yang terbuat dari logam dan akan memutus rangkaian listrik ketika tegangan yang berbahaya terdeteksi. Secara garis besar ada dua jenis ELCB, ELCB yang bekerja berdasarkan tegangan dan ELCB yang bekerja berdasarkan arus atau biasa dikenal sebagai RCCB (Residual Current Circuit Breaker).

ELCB Wiring Diagram

Ketika tegangan dari bagi enclosure peralatan tersebut meningkat (sebagai akibat dari bersentuhannya kawat/bus fasa dengan bagian enclosure atau terjadi kegagalan insulasi) yang dapat menimbulkan terjadinya perbedaan tegangan antara tanah dan bagian enclosure yang menimbulkan potensi terjadinya sengatan listrik. Perbedaan tegangan ini akan menghasilkan arus yang mengalir dari bagian enclosure peralatan melewati kumparan relai menuju ke tanah. Ketika tingkat tegangan di bagian enclosure peralatan melebihi 50 Volt, besarnya arus yang melewati kumparan relai dapat menggerakkan kontak relai yang memutus sumber arus yang dapat mencegah bahaya sengatan listrik. ELCB akan tetap dalam kondisi OFF sampai di reset secara manual. 

Gambar ELCB yang ada dipasaran sekitar tahun 1960-1970an
Courtesy of Pauluk from Electrical Contractor Forum

Wiring pada ELCB yang ada dipasaran sekitar tahun 1960-1970an.
Courtesy of Pauluk from Electrical Contractor Forum

Namun yang perlu diingat adalah ELCB berbasis tegangan tidak mendeteksi arus gangguan dari bagian yang bertegangan ke bagian yang ditanahkan, melainkan hanya mendeteksi apabila terjadi perbedaan potensial antara bagian enclosure yang seharusnya tidak bertegangan dengan kawat pentanahan sebagai acuan tegangan 0 volt. Jika terjadi gangguan dari bagian yang bertegangan dengan pentanahan di luar rangkaian peralatan tersebut (misalnya orang atau suatu pipa metal) maka ELCB berbasis tegangan ini tidak akan terputus karena tegangan pada kawat pentanahan peralatan tidak berubah. Bahkan ketika gangguan terjadi antara bagian bertegangan dan pentanahan dari rangkaian peralatan, kondisi paralel pada jalur pentanahan yang diciptakan oleh pipa gas atau air dapat menyebabkan ELCB akan dilewatkan begitu saja. Sebagian besar arus gangguan akan melewati pipa karena impedansi pada kawat pentanahan kan jauh lebih besar dibandingkan dengan ratusan meter pipa metal yang terkubur di dalam tanah.

Karena hal ini lah ELCB yang berbasis tegangan sudah ditinggalkan dan digantikan dengan ELCB berbasis arus atau RCCB.

RCCB

ELCB berbasis arus lebih dikenal dengan nama perangkat residual current. Peralatan ini juga berfungsi untuk melindungi dari arus bocor. Kedua rangkaian konduktor (konduktor suplai dan konduktor kembali) dilewatkan pada kumparan pendeteksi. Jika ada ketidakseimbangan pada arus maka akan menyebabkan ketidakseimbangan pada medan magnet, sehingga medan magnet tidak benar benar menghilangkan satu sama lain. 

Gambar Wiring pada RCCB

Contoh RCCB di pasaran saat ini. Courtesy of Schneider-Electric

Kumparan sumber (kumparan fasa), kumparan netral dan kumparan pendeteksi semuanya dililitkan pada bagian inti dari transformator. Pada suatu rangkaian yang normal maka terdapat sejumlah arus yang besarnya sama masuk melewati kumparan fasa menuju beban dan kembali melalui kumparan netral. Baik kumparan fasa maupun kumparan netral dililit dengan cara berlawanan sehingga mereka menghasilkan fluks magnetik yang juga saling berlawanan. Ketika terdapat arus yang besarnya sama melewati kumparan fasa dan kumparan netral, maka fluks magnet yang timbul akan saling menghilangkan satu sama lain.

Ketika terjadi gangguan atau ada arus bocor ke tanah di rangkaian beban, atau dimanapun diantara rangkaian beban dan output dari rangkaian RCD maka arus kembali yang melalui kumparan netral akan berkurang. Sehingga fluks magnet yang dihasilkan pada inti transformator tidak seimbang lagi. Sisa dari flux magnet yang tertinggal inilah yang dinamakan fluks residu.

Perubahan dari fluks residu di dalam inti transformator akan memotong kumparan pendeteksi. Kejadian ini akan menghasilkan electromotive force (emf) pada kumparan pendeteksi. Gaya emf  ini pada dasarnya merupakan arus bolak balik (AC). Tegangan yang terinduksi di kumparan pendeteksi akan menghasilkan arus di dalam kawat trip circuit. Arus inilah yang mengoperasikan Itripping coil dari pemutus tenaga. Karena arus pembuat trip ini didorong oleh fluks magnet residu antara kumparan fasa dan kumparan netral, maka arus ini dinamakan perangkat arus residu (residual current device).

Oke, sekian dulu untuk berbaginya di artikel ini. Mudah mudahan bisa bermanfaat untuk kawan kawan semua. Maaf untuk yang bagian ELCB dan RCCB bahasanya agak kaku karena ngambil dari tesis saya sendiri. Mungkin nanti akan saya edit agar lebih "manuasiawi" bahasanya :)

Terima kasih sudah mampir 

Source:

• Electrical Contractor Forum https://www.electrical-contractor.net
• Electrical Engineering Portal http://electrical-engineering-portal.com
• Schneider-electric http://www.schneider-electric.co.id/en/all-products

yang mau baca baca tesis saya terkait harmonic dan ELCB bisa mampir di alamat ini http://www.lib.ui.ac.id/detail?id=20389485&lokasi=lokal

Transformer Winding Connection

Transformer Connection

Secara teori transformator tiga fasa merupakan tiga buah transformator satu fasa dengan inti yang digunakan secara bersama. Besarnya tegangan yang diubah oleh transformator ditentukan oleh perbandingan jumlah kumparan di sisi primer dan sisi sekunder. Hubungan antara kumparan primer dan kumparan sekunder secara umum ada 3 diantaranya:

1. Koneksi Star (Wye)
2. Koneksi Delta 
3. Koneksi Zigzag

Koneksi Star (Wye)

Pada koneksi star (wye) ketiga kumparann terhubung pada bagian titik ujungnya. Bagian ujung ini merepresentasikan titik hubungan neutral. Transformator dengan koneksi star ini direpresentasikan pada gambar dengan lambang Y pada sisi tegangan tingginya serta menggunakan lambang y pada sisi tegangan rendahnya.

Untuk aplikasinya transformator dengan koneksi star (wye) kita gunakan untuk aplikasi di tegangan tinggi serta pada arus yang rendah.

Koneksi Delta

Pada transformator dengan koneksi delta, bagian ujung dari kumparan dihubungkan dengan bagian awal dari kumparan lain. Sehingga jika kita lihat seolah olah kumparan dihubungkan secara seri. Transformator dengan koneksi delta digambarkan dengan lambang D pada sisi tegangan tinggi serta lambang d pada sisi tegangan rendah. 

Aplikasinya digunakan pada arus yang besar serta tegangan yang rendah.

Koneksi Zigzag

Pada transformator dengan koneksi zigzag, setiap fasanya memiliki dua winding yang seimbang pada bagian inti yang tidak sama panjang. Sehingga akan ada dua fasa pada masing masing bagian inti dengan satu winding di masing masing inti dihubungkan pada bagian ujungnya. Transformator dengan koneksi zigzag di indikasikan dengan Z atau z. Koneksi jenis zigzag membutuhkan 15.5% kumparan lebih banyak dibandingkan transformator dengan koneksi biasa sehingga ukuran transformator zigzag akan lebih besar dan lebih mahal

Transformator jenis zigzag digunakan pada aplikasi dimana sering terjadi unbalance load antara fasa dan neutral seperti instalasi daya untuk jaringan penerangan.

Vector Group

Koneksi dari semua kumparangan pada transformator tiga fasa di indikasikan oleh simbol Vector Group. Simbolnya ditunjukan dengan apa jenis koneksi kumparannya serta berapa besar perbedaan fasanya dalam bentuk indeks numerik (contohnya Dny11)

Metode Jam digunakan untuk menghasilkan indeks numerikal dari vector group dengan masing masing setiap jam nya merepresentasikan pergeseran fasa 30 derajat

Berikut ini adalah koneksi tiga fasa yang umum diantaranya Dyn5, Dyn11, Yyn0, Yd1, Yd11, Dz0, Yz1 and Yz11.

• Dyn5

• Dyn11

• Dz0

• Yd1

• Yd11

• Yyn0

• Yz1

• Yz11

sekian dulu pendahuluan untuk koneksi transformator. Berikutnya kita akan lebih detail membahas vector group pada transformator.

Reference: electrical-engineering-portal.com

ETAP Tutorial, Getting Started.

Ketika memulai software ETAP untuk pertama kalinya, maka kamu akan menemukan layout dari software kurang lebih akan seperti ini:

pada deretan toolbars di sisi atas kamu akan menemukan command pengaturan standard seperti File, Edit, View, Project, Library, Defaults, Tools, RevControl, Real Time, Window, dan tombol paling sakti yang terakhir adalah Help :)

Tombol tombol tersebut bisa kamu explore sendiri nantinya tapi ada satu menu yang menurut saya harus banget kamu sering pakai untuk sekadar menguasai atau mengetahui pemakaian software ini adalah Help. Feature Help di software ini sangat sangat membantu, bahkan untuk beberapa hal dijelaskan basic engineering knowledgenya bahkan standard yang dipakai untuk melakukan perhitungan atau simulasi. Jadi sering sering dipakai ya :)

Dibagian tengah atas kamu akan menemukan modul toolbar yang berisi simulasi simulasi jenis apa saja yang bisa kamu pakai pada software ini:

Dari paling kiri ke kanan secara berurutan adalah Load Flow, Unbalance Load Flow, ANSI Short Circuit, Motor Starting, Harmonic study, Transient Study, STAR (relay coordination), Reliability, Optimum Load Flow, DC Load Flow, DC Short Circuit, dan terakhir Battery Sizing. Ketika salah satu modul simulasi ini dipilih, maka pada sisi kanan akan muncul detail command untuk melakukan analisis. Sebagai contoh ketika kita pilih load flow modul, maka akan muncul analysis toolbar format sebagai berikut:

Kita lanjutkan, pada sisi paling kiri dari Modul toolbar tersebut (gambar pensil) adalah edit mode, dimana option ini kamu pilih ketika hendak menambahkan atau merubah one line diagram.

ketika kamu memilih edit mode, maka pada sisi kanan layout akan muncul elemen elemen AC, DC, maupun instrumentasi yang bisa ditambahkan pada one line diagram.

Ada beberapa rule of thumb penting yang harus kamu ingat ketika menggunakan software ini. Lumayan banyak, tapi nanti seiring penggunaan kita akan hapal dengan sendirinya kok. Rule of thumb diantaranya:

• Semua penamaan element secara default terdiri dari (Default ID) +  (A unique Number). Sebagai contoh ketika kita menambahkan satu bus, maka secara default bus yang pertama kali muncul akan memiliki nama Bus1. Bus kedua yang kita tambahkan akan bernama Bus2 dan seterusnya.
  
• Ada beberapa cara untuk menghubungkan Bus dengan Element:
• Letakkan kursor diatas pin dari suatu element, maka pin tersebut akan berwarna merah.
• Tarik Element yang hendak ditambah dan letakkan pin nya pada bus.
• Bus sebenarnya adalah pin yang panjang.
• Relay tidak bisa dihubungkan langsung dengan bus.
• Hanya satu pin dari suatu element yang bisa dihubungkan dengan bus yang sama.
  
• Menghubungkan element dengan element:
• Taruh kursor diatas pin suatu element, left clik lalu drag mouse nya ke element yang hendak kita hubungkan. Ketika sisi pin element yang dituju berwarna merah, kita lepaskan left click kita.
• Tarik dan lepaskan protective device dengan posisi pin nya berada diatas pin dari cabang atau beban.
• Tarik protective device ke koneksinya langsung.
• Antar cabang tidak bisa dihubungkan secara langsung, ETAP secara otomatis akan menyisipkan bus ke dalam one line diagram kita.
• Jika one line diagram kita ada kemungkinan bersilangan atau bertumpuk, bisa kita rapihkan dengan menggunakan remote connector. Sehingga one line tetap terlihat rapi:
  
• Menambahkan element proteksi bisa dilakukan dengan insert element ke dalam one line yang sudah ada tanpa kita merubah koneksi yang sudah ada antara bus dengan element. Contohnya jika kita hendak menyisipkan Circuit Breaker dan Fuse diantara Bus dan Trafo maka setelah kita pilih element CB dan Fuse nya bisa kita ambil langsung dan letakkan diantara Bus dan Trafo.
  

Oke, sampai sini dulu pendahuluan terkait penggunaan ETAP nya. Next time akan kita lanjut dengan cara create project dan kita lakukan sedikit simulasi. Thank you :)

Kenapa memakai ETAP?

Untuk kawan kawan yang bergelut di dunia electrical engineering, tentu saja sudah tidak asing dengan software perhitungan power system yang bernama ETAP. 

Perkenalan penulis dengan software ini dimulai ketika di bangku kuliah, pada saat itu software ini belum terlalu booming seperti sekarang. Dengan versi 4.0.0 pada waktu itu hanya segelintir kawan kawan yang pernah dan bisa memakainya. Modul simulasi yang ada juga belum terlalu banyak, ditambah lagi ketika simulasi setting relay harus menggunakan add on software yang berbeda..oh, those good old days :)

Sampai tulisan ini dibuat ETAP sudah membuat versi 14.1 and they keep improving. Kalau kamu mampir ke website ETAP maka kamu akan sadar sudah betapa banyak dan kompleksnya simulasi yang bisa dikerjakan dengan menggunakan ETAP. Selain itu kompatibilitas dengan system komputer 64 bit juga sudah menjadi feature standard.

Source: ETAP.com

Pertanyaan yang sering muncul adalah mengapa memakai ETAP? Sejujurnya ketika kawan kawan yang pernah dan sedang bekerja di bidang engineering pasti sadar, software yang powerfull banget itu justru adalah...microsoft excell :). Hanya saja ketika jumlah perhitungannya sudah terlalu banyak dan terintegrasi dengan sistem yang besar, maka menggunakan software simulasi seperti ETAP akan memberikan kemudahan tersendiri. So apa aja kelebihan menggunakan ETAP menurut saya?

1. Better user interface
2. Help function
3. Customization
4. Tons of Calculation Module

Ga adil rasanya kalau memberikan pendapat hanya berupa kelebihan tanpa kekurangan. Buat penulis pribadi, kekurangan utama software ini adalah 

1. High price tag
2. Divergent iteration

Jadi kesimpulannya, kalau tersedia software ini dikantor maka hidup kawan kawan electrical engineer akan semakin mudah. Akan tetapi software ini bukannya tanpa cela. Tidak ada software engineering yang sempurna. 

Yang paling utama adalah engineernya itu sendiri. Tanpa knowledge engineering maka semua software tidak akan berfungsi dengan optimal :)

Let me know your comments below.