Intrinsically Safe Earth (ISE) dipisah dengan siapa?

ANSI / ISA – RP12.6 Wiring Practices for Hazardous (Classified) Locations Instrumentation Part 1 : Intrinsic Safety (IS) Grounding adalah:

a grounding system that has a dedicated conductor isolated from the power system, except at one point, so that ground currents will not normally flow and is reliably connected to a grounding electrode

Dari ANSI/ISA-RP12.6 tentang definisi IS Ground di atas hanya ditekankan secara jelas pada pemisahan antara IS Grounding (ISE) terhadap power system Protective Earth (PE), tetapi keduanya boleh bertemu pada satu titik. Alasan pemisahan ISE dan PE (kecuali satu titik tersebut) menurut saya yang pertama yaitu menghindari ground loop yang menganggu signal. Alasan yang kedua adalah adanya kekuatiran yang berlebihan bahwa induksi magnetik tidak sekedar mengganggu signal tapi mampu menginduksi kabel signal konduktor (kabel pair signal) sampai pada level energi yang mampu menimbulkan percikan api di hazardous area zone 0. Gambar 1 ISE bertemu PE (tergrounded) di 2 tempat yaitu Transmitter dan Dispatcher.

IS shield

Gambar 1

Pada Gambar 1 diilustrasikan IS transmitter dengan ISE digrounded (Ketemu PE) di dua tempat yaitu satu di ISE dispatcher dan satu lagi di body Transmitter. Jika terjadi induksi magnetik berlebihan (merah) maka efek induksi magnetik ini bisa saja pergi ke arah transmitter pada Hazardous Area Zone 0 karena shield di transmitter juga tergrounded ke body dan body ke struktur. Dan ingat jika terdapat 2 lokasi grounding maka keduanya bisa mempunyai beda potensial sehingga arus induksi bisa mengalir ke transmitter. Jika besar induksi magnetik menambah arus pada konduktor melebihi I-max (contoh extrem misal dari 16mA diinduksi menjadi 150mA) maka transmitter berpotensi mengalami heating dan berpotensi membakar gas di Hazardous Area Zone 0 tersebut.

IS shield one point

Gambar 2

Sebaliknya jika terjadi kasus pada Gambar 2 IS-Earth hanya tergrounded di satu titik (titik lainnya tidak ada yang menyentuh PE) maka arus induksi berlebihan akan bergerak menuju IS-E dispatcher di safe area dan ke ground pitch, arus tidak pergi ke arah transmitter. Jadi dengan demikian pemisahan ISE dengan PE adalah wajib untuk menghindari gangguan signal ground loop dan untuk keamanan.

Selain karena induksi ISE juga harus membuang arus berlebihan karena tegangan berlebihan dari IS Barrier di dalam kontrol kabinet.

ISB shield one point

Gambar 3

Pada Gambar 3 diilustrasikan jika terjadi tegangan berlebihan pada Dioda Zener di dalam IS-Barrier (IS-B) maka pada tegangan zener dioda akan break down dan arus akan melewati zener diteruskan ke ISE ground dispatcher. Dari ISE dispatcher kemudian dibuang ke struktur melalui earth boss. Di dalam setiap artikel IS grouding yang saya baca selalu ada penekanan bahwa pada titik paling ujung ISE grounding wajib hukumnya ISE grounding bertemu dengan PE yang terhubung ke Neutral dari Generator / Transformer. Resistant antara IS Barrier dengan Neutral listrik AC maksimal adalah 1 ohm. Apakah Neutral dari Generator / Trafo selalu disambung ke grounding PE? yang akan dijadikan sebagai referensi potensial paling rendah dan tempat kembalinya arus. Perlu didiskusikan di tempat lain.

Kemudian pertanyaan berlanjut apakah IS-Earth wajib dipisahkan dari Non-IS Earth?

Umumnya sistem kontrol vendor, integrator, atau supplier memisahkan IS ground dan Non-IS ground di sistem kontrol yang mereka jual. Saya liat kadang alasannya karena kekuatiran tidak ingin terjadi fault, short circuit, over voltage yang berasal dari Non-IS masuk ke sistem IS kan bahaya. Bahkan yang lebih heboh kalau IS tidak dipisah dengan Non-IS nanti kalau ada petir energinya akan masuk ke sistem IS. Kan bahaya…….

Ini bagaimana mana kok ada kekuatiran-kekuatiran seperti itu?

Fault, arus berlebihan, petir itu kan urusan dengan Dirty (PE) yaitu groundingnya power yang pasti memang wajib dipisah. Bahkan grounding petir benar-benar dedicated earthing atau terpisah dari grounding equipment yang lain alias tidak tersambung ke mana-mana dan langsung ke ground pitch atau struktur. Jadi bahaya langsung short circuit itu sudah ada yang menangani yaitu grounding PE. Jangan mengkuatirkan sesuatu yang sudah ditangani dan dipisah. IS Earth dengan PE sesuai ANSI / ISA RP12.6 wajib dipisah dan hanya ketemu di satu titik paling ujung.

Kembali ke pertanyaan kenapa IS-Earth dan Non-IS Earth harus dipisah?

Kalau jawabannya jika terjadi induksi magnetik pada Non-IS secara berlebihan dikuatirkan masuk atau mempengaruhi Sistem IS sehingga berbahaya bagi transmitter IS di hazardous area. Menurut saya itu adalah jawaban masuk akal. ISE adalah untuk menangani bahaya induksi. Saya belum nemu standar yang tegas bilang IS-Earth dan Non-IS earth harus dipisah earthingnya. Belum nemu standar bukan berarti tidak ada. (Ntar kalau ketemu saya edit).

Kalau Kabel konduktor IS dan Non-IS harus dipisah sepanjang jalannya memang disebutkan dalam ANSI / ISA RP12.6.

Benarkah induksi dari Non-IS bisa mengganggu IS?

IS punya kekuatiran bahwa Non-IS itu adalah rangkaian pengganggu. Ketika kabel instrument IS dijejerkan dengan kabel instrument Non-IS maka tentu kabel IS khawatir kena ganggu karena arus yang dilewatkan dalam kabel IS adalah arus jinak yang dibatasi oleh IS Barrier. Sebaliknya arus yang lewat di kabel Non-IS adalah arus liar yang tidak dibatasi alias bablas saja. Jadi jika terjadi fault (short circuit atau DC Inverter Power Supply tidak berfungsi) pada sistem Non-IS maka berpotensi sekali menginduksi kabel IS. Meskipun si tertuduh yaitu Non-IS gak gitu-gitu amat, dia gak terlalu punya kekuatan buat ngeganggu, karena walaupun Non-IS gak punya IS barrier, kan Non-IS punya fuse yang apabila arusnya berlebihan fuse-nya jebol juga..aman..kan?. Non-IS sebenarnya berkomitmen tidak mengganggu IS, tetapi komitmennya dan sistem Non-IS sendiri itu diragukan.

IS adalah safety dan safety itu adalah dunia penuh kekuatiran dan penuh antisipasi. Untuk menghilangkan rasa was-was tersebut maka IS harus jaga jarak dengan Non-IS (sang pengganggu). IS tidak boleh jejer deket-deket dengan Non-IS. Jarak kabel IS dan Non-IS paling dekat adalah 50mm, kurang dari itu apalagi nempel adalah dilarang. Kalau mereka berdua jalan bareng pada jalur kabel tray sebaiknya totally dipisahkan jalan kabel traynya. Kalau tidak bisa dipisahkan traynya karena ruang yang sempit, terpaksa boleh jalan bareng tapi harus pakai separator (pemisah) dan jarak antara kabel IS dan Non-IS tetap dijaga jangan kurang dari 50mm, kalau lebih boleh. Seringkali mentang-mentang pakai separator, IS nempel diseparator dan Non-IS nempel juga di separator di sisi sebelahnya berdempetan IS -Separator-NonIS. Separator kan bukan sekedar untuk menghalangi pandangan biar IS dan Non-IS tidak bisa saling mengintip atau bersentuhan kulit karena bukan muhrim. Tetapi separator bertujuan untuk mengurangi gelombang induksi dari Non-IS kepada IS. Separator tidak 100% menghalangi gelombang makanya jarak menurut saya masih perlu. Kalau IS dan Non-IS tetap deketan alias nempel di sisi kiri-kanan separator ya bisa tembus juga itu induksi Non-IS mempengaruhi IS.

Karena kabel dipisah sepanjang jalan maka dari transmitter ke JB, maka earthingnya yaitu IS earth dan Non-IS earth tidak pernah ketemu juga. JBnya pun demikian dipisah untuk Non-IS JB dan IS JB sehingga IS-Earth dan Non-IS Earth tidak ketemu. Lewat multipair sampai Kontrol Kabinet kalau I/O-nya IS banyak maka dipisahkan saja kabinet IS dan kabinet Non-IS. Tetapi kalau I/O-nya sedikit cukup dalam 1 kabinet yang penting IS dan Non-IS terpisah 50mm baik signal maupun earthingnya. Gambar 4 adalah IS Earth dan Non-IS Earth pada JB yang terpisah tapi dalam satu Kontrol Kabinet.

ISCleanDirty

Gambar 4

Bagaimana kalau Junction Box Non-IS dan IS digabung saja jadi 1 JB (Gambar 5)?

Menurut logika saya asalkan glandnya, wire trunkingnya di dalam JB, dan terminal JB bisa dijaga jaraknya lebih 50mm menurut saya bisa dijadikan satu junction box.  IS Earth dan Non-IS Earth juga tidak akan pernah ketemu di JB karena Shield Drain wire ketemu pasangannya di terminal masing-masing. Sepanjang wire duct / trunking shield drain wire dikondomin dan antara IS trunking dan Non-IS trunking dikasih jarak 50mm sehingga tidak pernah ketemu alias terpisah.

ISCleanDirtySatuJB

Gambar 5

Bagaimana kalau IS-Earth dan Non-IS Earth di dalam satu JB ini tak sengaja bertemu saling sentuh?

Gambar 6 Secara tidak sengaja di dalam JB IS-Earth dan Non-IS-Earth saling menyentuh.

ISCleanDirtySatuJBGangguan

Gambar 6

Logika saya jikapun IS Earth dan Non-IS Earth tidak sengaja bertemu atau disatukan di dalam Junction Box, Jika terjadi gangguan terhadap Non-IS maka hanya akan berpengaruh terhadap gangguan signal terhadap IS. Gangguan signal mungkin terjadi karena efek Ground Loop antara IS dan Non-IS. Ground loop terjadi antara IS dan Non-IS karena mereka nyambung dan ketemu tanah (PE) di 2 tempat. Tetapi logikanya arus tidak akan pergi ke IS Transmitter di Hazardous Area hanya muter antara JB dan Kontrol Kabinet. Sehingga logika saya pada stage ini adalah bercampurnya IS Earth dan Non-IS Earth di safe area tidak akan menimbulkan bahaya pada transmitter di hazardous area, tidak memberikan energi berlebih kepada IS transmitter pada Zone 0.

Apa induksi berlebihan dari Non-IS yang pergi lewat IS shield tidak dibocorkan ke konduktor (kabel pair) sehingga akhirnya di bawa ke transmitter di Hazrdous Area Zone 0?

Konsep shielding adalah untuk menangkap gangguan dan segera menggroundingkan nya alias membuangnya ke dispatcher sebelum sempat menggangu konduktor. Itu konsep shielding yang dipercaya. Namanya saja shield alias tameng. Sehingga tangkapan gangguan dari Non-IS yang seharusnya dibuang sendiri oleh tameng Non-IS ternyata dilewatkan melalui tamengnya IS mengakibatkan ya…. aman-aman saja karena dari tameng Non-IS dialirkan lewat ke tameng IS tetap aja dari tameng ke tameng meskipun ada potensi muter-muter jika ada ground loop. Muter-muter itu maksudnya gak langsung habis dimakan tanah.

Sehingga pendapat saya pribadi bahwa IS ground dan Non-IS ground yang nyatu / bersentuhan dilokasi Non-Hazardous tidak menyebabkan bahaya untuk IS Instrument di Hazardous area, tetapi hanya berpotensi menyebabkan gangguan signal ground loop.

Sebentar, gangguan signal ground loop bisa terjadi pada IS ground dan Non-IS ground yang nyatu di tempat lain selain di ujung?

Betul, menurut logika saya saja.

Kalau gangguan ground loop dari 16mA terganggu menjadi 17mA atau 15mA, memang itu hanya berupa gangguan signal bukan merupakan ancaman safety. Tetapi kalau gangguannya ternyata Lebay dari 16mA diganggu sampai 200mA (saking lebaynya), maka 200mA ini bisa pergi ke IS Transmitter di Hazardous Area Zone 0 melalui kabel pair konduktor signal dan transmitter heating…panas… kemudian meledak. 

Iya..ya…hmmm…karena ke-lebay-an ini membuat kita harus mengambil kesimpulan pada stage ini sebaiknya antara IS-Earth dengan Non-IS Earth juga dipisah saja dan hanya bertemu pada satu titik paling ujung sebagaimana dipisahkannya IS-Earth dengan PE dan Non-IS Earth dengan PE dan hanya boleh bertemu pada titik paling ujung.

Note: Ini hanya karang-karangan saja

Batam, 26-Jun-2018

Nova Kurniawan

Advertisements

One Response

  1. wah nyimak lah

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: