Earth Leakage Circuit Breaker / ELCB

(lanjutan dari Circuit Breaker)

Kebocoran Bumi / Earth Leakage

Arus listrik yang mengalir dari penghantar hidup ke bumi melalui jalur yang tidak diinginkan disebut kebocoran pembumian / earth leakage. Kebocoran ini dapat mengalir di antara insulasi yang buruk atau melalui tubuh seseorang dan menyebabkan sengatan listrik. Akibat sengatan listrik dapat berakibat fatal jika arus bocor melebihi 30mA saja. Oleh karena itu, perangkat proteksi digunakan untuk memutuskan sumber listrik ketika kebocoran arus tersebut terdeteksi

Penyebab Kebocoran Bumi

Kebocoran Bumi dapat terjadi karena berbagai sebab. Hal ini dapat terjadi karena insulasi yang rusak dari konduktor aktif atau konduktor yang rusak. Hal ini juga dapat terjadi ketika konduktor aktif bersentuhan dengan badan peralatan (jika peralatan tidak diarde dengan benar). Saat menyentuh konduktor atau peralatan, arus dapat mengalir ke bumi melalui tubuh orang tersebut.

Definisi Pemutus Sirkuit Kebocoran Bumi / Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)

ELCB atau Earth Leakage Circuit Breaker adalah jenis pemutus arus yang digunakan untuk perlindungan terhadap arus bocor. itu memutus sirkuit dan memutus catu daya ke beban ketika merasakan arus bocor. Kebocoran bumi dapat menyebabkan sengatan listrik yang dapat berakibat fatal.

ELCB terutama digunakan untuk perlindungan terhadap sengatan listrik. Mereka tidak menawarkan perlindungan terhadap kelebihan beban atau korsleting. Oleh karena itu, harus digunakan secara seri dengan MCB (miniatur circuit breaker).

Produk ini hanya mempunyai satu fungsi, mendeteksi arus bocor. Tidak terdapat pengaman thermal dan magnetis, sehingga ELCB harus diamankan terhadap hubung singkat oleh MCB sisi atasnya. ELCB tidak boleh dipasang apabila kemungkinan hubung singkat melebihi 6kA. ELCB dapat dipadukan dengan alat bantu (auxiliary) seperti : OFS, MX, MN yang menyediakan fasilitas signal jarak jauh dan trip jarak jauh. ELCB mempunyai mekanisme trip tersendiri dan juga dapat dioperasikan secara manual seperti saklar. Alat ini digunakan jika pengaman arus bocor dibutuhkan pada sekelompok sirkuit yang maksimum terdiri dari 4 sirkit. Untuk memilih gawai arus bocor, yang harus diperhatikan adalah fungsi dari masing-masing gawai arus bocor tersebut.

Fungsi ELCB

ELCB merupakan alat pengaman yang fungsi utamanya adalah untuk mencegah sengatan listrik. Alat ini memonitor arus bocor yang mengalir keluar dari sirkuit melalui jalur yang tidak diinginkan.
Alat ini hanya mempunyai satu fungsi, mendeteksi arus bocor. Tidak terdapat pengaman thermal dan magnetis, sehingga ELCB harus diamankan terhadap hubung singkat oleh MCB sisi atasnya. ELCB tidak boleh dipasang apabila kemungkinan hubung singkat melebihi 6kA. ELCB dapat dipadukan dengan alat bantu (auxiliary) seperti : OFS, MX, MN yang menyediakan fasilitas signal jarak jauh dan trip jarak jauh. ELCB mempunyai mekanisme trip tersendiri dan juga dapat dioperasikan secara manual seperti saklar. Alat ini digunakan jika pengaman arus bocor dibutuhkan pada sekelompok sirkuit yang maksimum terdiri dari 4 sirkit. Untuk memilih gawai arus bocor, yang harus diperhatikan adalah fungsi dari masing-masing gawai arus bocor tersebut.

Cara Kerja ELCB

Dalam kondisi normal, arus dari sumber mengalir ke beban melalui kabel hidup dan mengalir keluar dari beban melalui kabel netral. Sebenarnya, kedua arus itu sama besarnya. Jika arus bocor melalui jalur yang tidak diinginkan, ketidakseimbangan antara kabel hidup dan netral terjadi. ELCB dapat merasakan ketidakseimbangan menggunakan transformator arus dan memutus kontak menggunakan relai elektromagnetik.

Dalam kasus ini perbedaan arus melewati batas aman atau sekitar 30 mA sudah cukup untuk mengaktifkan relay dan memberi perintah ke MCB. Sehingga seseorang yang tersengat listrik masih bisa ditolong dengan adanya ELCB ini.

Alat ini memiliki respon kerja sekitar < 0.1 detik untuk memutus arus listrik, merupakan kelebihan utama dari Earth Leakage Circuit Breaker ini. Selain dapat menyelamatkan manusia dari sengatan listrik yang bisa membahayakan nyawa, alat ini juga berguna untuk melindungi peralatan listrik yang memiliki resiko tinggi terhadap kebocoran listrik yang diakibatkan kerusakan atau kesalahan pada saat instalasi.

Pengaplikasian ELCB

ELCB digunakan untuk proteksi terhadap kebocoran arus. Kebocoran arus menyebabkan sengatan listrik dan gangguan pada sistem. Ini memutus sirkuit secara instan untuk mencegah kerusakan pada sirkuit yang terhubung. Mereka sangat penting di lokasi basah yang memiliki peningkatan risiko sengatan listrik.

Jenis ELCB

Ada dua jenis ELCB yang diklasifikasikan berdasarkan prinsip pengoperasiannya;

• ELCB berbasis tegangan
• ELCB berbasis arus

Kedua jenis ELCB mendeteksi kebocoran arus tetapi sensitivitas dan tingkat perlindungan yang ditawarkan berbeda. ELCB berbasis tegangan ditemukan sebelum ELCB berbasis arus. ELCB berbasis tegangan lebih rendah daripada ELCB berbasis arus. Oleh karena itu, untuk menghindari kebingungan, ELCB berbasis tegangan diganti namanya menjadi ELCB sedangkan ELCB berbasis arus diganti namanya menjadi RCCB atau RCD.

a. ELCB Berbasis Tegangan

ELCB berbasis tegangan beroperasi pada tingkat tegangan antara bumi dan fisik peralatan. Perbedaan tegangan digunakan untuk mendeteksi arus bocor dan langsung memutus rangkaian.

Alat ini memiliki terminal untuk kedua fase dan netral di kedua sisi suplai dan beban. Alat ini memiliki dua terminal tambahan yang terhubung dengan peralatan dan bumi. Terminal ini sebenarnya terhubung dengan relai elektromagnetik dan memainkan peran penting dalam memutus sirkuit selama kebocoran arus.

Prinsip Kerja

Salah satu terminal kumparan relai terhubung langsung ke bumi sedangkan terminal lainnya terhubung ke badan peralatan. Kumparan dapat merasakan perbedaan tegangan antara bumi dan badan peralatan.

Jika kabel hidup putus atau insulasinya gagal dan bersentuhan dengan badan peralatan, perbedaan tegangan muncul di terminal koil. Akibatnya, arus mulai mengalir melalui koil dan diberi energi. Relai mulai menghasilkan gaya elektromagnetik. Ketika arus melebihi batas tertentu, relai menghasilkan gaya yang cukup untuk menarik kait. Dengan demikian, pemutusan kait membuka kontak dan memutuskan catu daya ke peralatan dan mencegah sengatan listrik.

Oleh karena itu, sambungan pembumian diperlukan karena relai hanya beroperasi jika arus bocor mengalir melaluinya. jika arus bocor melalui bagian lain dari rangkaian dan mengalir melalui jalur lain yang tidak diinginkan, hal itu tidak akan memutus rangkaian karena arus harus mengalir melalui relai untuk memutus rangkaian.

Keuntungan

Berikut beberapa kelebihan tegangan ELCB

• Membantu dalam perlindungan terhadap sengatan listrik.
• Kurang sensitif & tidak mengalami tripping bila tidak diperlukan.
• Lebih murah.

Kekurangan

Berikut adalah beberapa kelemahan dari tegangan ELCB

• Tidak dapat merasakan kebocoran arus dari fase ke badan pembumian lainnya.
• Tidak dapat mencegah sengatan listrik jika menyentuh konduktor fase secara langsung.
• Hanya mengalami trip ketika arus bocor mengalir melalui konduktor bumi.
• Membutuhkan koneksi ekstra dengan tubuh peralatan dan bumi.
• Kurang sensitif dan tidak dapat mendeteksi arus bocor rendah.
• Peralatan listrik yang mengalami kebocoran tegangan dapat menyebabkan ELCB tripping meskipun sebenarnya tidak diperlukan.

Alat ini memiliki lebih banyak kerugian daripada keuntungan dan dianggap sudah usang. Oleh karena itu, jika telah memasang ELCB tegangan lama di rumah, disarankan untuk mengganti dengan ELCB atau RCCB berbasis arus. Karena lebih efisien, andal dan terbaik dalam memberikan perlindungan terhadap segala jenis arus bocor.

b. ELCB berbasis arus (RCCB atau RCD)

ELCB Arus atau yang biasa dikenal dengan RCD (Residual Current Device) atau RCCB (Pemutus Sirkuit Arus Sisa) adalah jenis lain dari ELCB yang memutus rangkaian saat merasakan adanya arus bocor. Ini beroperasi pada perbedaan arus antara fase & garis netral. Perbedaan muncul ketika arus bocor dari saluran fasa. Oleh karena itu, RCCB dapat memberikan perlindungan terhadap segala jenis kebocoran arus.

Alat ini memiliki empat terminal yang memiliki dua terminal input dan dua output untuk fase dan netral. Fasa-masuk dan netral masuk terhubung ke suplai sementara fasa keluar dan netral keluar terhubung ke beban. Itu tidak memiliki terminal tambahan untuk koneksi bumi.

Prinsip Kerja

Kerja RCCB didasarkan pada ketidakseimbangan arus antara fase dan garis netral. Alat ini terus memantau fase dan arus netral. Dalam kondisi normal, arus fasa dan netral adalah sama karena arus yang sama mengalir kembali dari beban. Jika, arus bocor melalui jalur yang tidak diinginkan, arus netral berkurang dan menyebabkan ketidakseimbangan. Ketika ketidakseimbangan melebihi batas tertentu, RCCB memutuskan kontak & memutuskan catu daya.

RCCB bekerja berdasarkan prinsip hukum arus Kirchhoff, yang menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke beban melalui kabel panas harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkan beban melalui kabel netral. Perbedaan antara dua arus yang dikenal sebagai arus sisa harus nol. Jika ada perbedaan maka arus bocor di suatu tempat yang menyebabkan ketidakseimbangan.

RCCB termasuk trafo arus urutan-nol yang memiliki tiga kumparan yaitu kumparan fasa, kumparan netral dan search coil. Kumparan ini digunakan untuk mendeteksi ketidakseimbangan atau perbedaan antara dua arus. Kumparan fase dan kumparan netral terluka di sekitar inti toroidal sedemikian rupa untuk membatalkan fluks masing-masing. Jika arus sama dengan yang seharusnya dalam kondisi normal, fluks yang dihasilkan akan saling meniadakan dan tidak akan ada arus induksi dalam search coil. Misalkan ada arus bocor, perbedaan arus akan menghasilkan fluks yang akan menginduksi tegangan pada search coil. Karena search coil terhubung ke mekanisme perjalanan relai, hal itu akan memutuskan kontak dan memutuskan catu daya ke beban.

Keuntungan

Berikut kelebihan dari ELCB arus atau RCCB:

• RCCB memutus sirkuit ketika arus bocor dari bagian mana pun dari sirkuit.
• Sangat handal dalam memberikan perlindungan terhadap sengatan listrik.
• Jauh lebih sensitif daripada ELCB tegangan.
• Terus memantau arus sisa dan segera putus ketika melebihi batas pengenalnya.
• Tidak memerlukan koneksi bumi.

Kekurangan

Berikut adalah kekurangan dari ELCB arus atau RCCB.

• Tidak memberikan perlindungan terhadap arus hubung singkat.
• Tidak memiliki perlindungan arus yang berlebihan.
• Lebih mahal dari ELCB.
• Tidak dapat memberikan perlindungan terhadap sengatan listrik karena menyentuh kedua fase dan kabel netral karena arusnya masih tetap sama.
• Karena sensitivitasnya yang tinggi, alat ini dapat mengalami tripping secara tidak perlu saat digunakan dengan peralatan lama yang memiliki kebocoran arus kecil.
• Hanya beroperasi pada bentuk gelombang suplai normal dan tidak dapat beroperasi dengan andal pada bentuk gelombang non-standar.

Jenis ELCB berdasarkan Kutub

Menurut kutub pemutus sirkuit, ELCB diklasifikasikan menjadi tiga jenis.

ELCB 2 Kutub: digunakan untuk proteksi pada sistem satu fasa. Alat ini memiliki 2 terminal masuk dan 2 terminal keluar yang memiliki koneksi fase dan netral.

ELCB 3-Kutub: digunakan untuk perlindungan dalam sistem tiga-fase tiga-kawat. Alat ini memiliki tiga terminal masuk dan tiga terminal keluar.

ELCB 4-Kutub: digunakan untuk perlindungan dalam sistem tiga fase empat kawat.