GROUNDING INS INSTR TRUMEN UMEN DAN SISTEM PENGENDALIAN YANG TEPAT DI LOKASI BERBAHAYA Transmission Sistem
Pengantar
Grounding didefinisikan sebagai peralatan listrik yang
terhubung langsung ke bumi, atau ke beberapa bagian yang terhubung dengan bumi, seperti kerangka baja dari pabrik dan titik pembumiannya pembumiannya atau lambung kapal atau a tau platform p latform pengeboran minyak. minyak. Grounding yang tepat merupakan komponen penting untuk operasi sistem listrik yang aman dan terpercaya. yang ang tidak tepat memiliki Metodologi grounding y potensi untuk menghasilkan bencana dari operasional serta sudut pandang keamanan. banyak kategori dan prinsip yang berbeda dari Ada banyak jenis grounding.
Contoh Pabrik di Pensylvania
Jenis Grounds
2.1 Ground Kotor
Ground kotor didalam fasilitas biasanya ground
daya 120VAC, 220VAC, 480 VAC yang berkaitan dengan switch arus tinggi seperti pada pusat kontrol motor (MCC), pencahayaan, distribusi listrik, dan / atau ground yang terganggu oleh frekuensi radio atau interferensi elektromagnetik. Cukup sering Sumber listrik AC utama yang masuk ke pabrik dapat menghasilkan percikan, surge dan "Brownouts" yang lebih lanjut mengikis kebersihan dari ground AC itu sendiri
2.2 Ground Bersih
Contoh ground yang bersih adalah ground DC, biasanya 24VDC, yang menjadi referensi PLC, DCS atau metering / sistem kontrol di pabrik. Seringkali, insinyur sistem kontrol dari vendor SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) merekomendasikan untuk mengisolasi ground ini dari ground sumber listrik. Ground bersih yang lain yang berhubungan dengan data dan bus komunikasi, karena kerentanan CMOS tingkat rendah dan sirkuit mikroprosesornya, juga harus dipertahankan untuk relatif bebas dari gangguan noise atau resiko kehilangan data / komunikasi yang putus.
2.3 Ground Struktural Ini adalah ground yang secara fisik dan elektrik mengikat fasilitas bersama dan, cukup penting, sepenuhnya menhubungkan rangkaian ke 0V, kaki ground , dari transformator distribusi listrik. struktural dapat berupa banyak bentuk. Ground Dalam sebuah kapal, adalah lambung kapal itu sendiri; pada platform minyak / gas lepas pantai, adalah baja dari struktural platformnya. Pada petrokimia atau pabrik farmasi besar, ground grid dipasang di bawah pabrik atau struktur baja yang dilas dari pabrik itu sendiri dan menjadi ground sumber listrik 0V. Pada pabrik yang umum, referensi gound 0V yang paling sering digunakan berupa kawat tembaga yang ditanam di sekitar dasar bangunan dan diikat ke batang ground di sudut-sudut bangunan serta ground AC pada sambungan kritis. Tidak hanya ground tembaga ini menghasilkan referensi 0V untuk sistem listrik pabrik, ia juga menjadi bagian dari sistem proteksi petir kandang Faraday yang akan dibahas kemudian.
Membangun Grounding Bed yang tepat
Ada dua elemen dasar yang digunakan untuk sistem grounding IACS: Grounding Rod dan Grounding Grid . Memasang Grounding rod dalam sistem grounding bed adalah dengan memasukkan grounding rod (umumnya dengan memukul batang (rod) ) ke dalam bumi. Grounding rod terbuta dari berbagai bahan dan
ukuran. Batang biasanya terbuat dari stainless steel, baja galvanis, tembaga berlapis baja, atau tembaga murni yang mana semuanya menghasilkan umur pemakaian yang kira-kira sama lamanya.
Grounding Bed yang tepat
Menghubungkan IACS ke Grounding Bed
Menghubungkan peralatan listrik dan IACS ke grounding bed disebut bonding dan dilakukan untuk mencegah perbedaan tegangan lokal. Perbedaan tegangan lokal dapat menjadi tidak aman (menyebabkan kejutan listrik) dan juga dapat mendatangkan malapetaka pada IACS, menyebabkan alat menjadi berfungsi tidak secara benar, dan gagal sebelum waktunya. Metode terbaik untuk menghubungkan IACS ke grounding bed adalah dengan menggunakan kabel konektor jepit dengan ukuran (12 AWG minimum) kabel tembaga vinil hijau serabut atau inti tunggal. Lebih baik memasang kabel grounding ke grounding lug ke grounding bed dengan jarak terpendek dari instrumen atau “titik bintang” kontrol panel (dibahas nanti), dalam rangka menghasilkan resistansi paling kecil ke bumi. Resistansi sepanjang konduktor kabel grounding dari IACS ke grounding bed harus 0,1 ohm atau kurang. L ihat Gambar 4 yang menampilkan titik-bintang panel kontrol yang terhubung dengan konduktor grounding.
Menghubungkan IACS ke Grounding Bed
Apa itu Sangkar Faraday?
Sangkar Faraday bertindak seperti perisai terhadap efek energi elektromagnetik dengan mengalihkan energi ke sekitar struktur dan bukan melaluinya. Seseorang dapat menggunakan kabel grounding grid untuk membuat Sangkar Faraday di sekitar struktur tanah di pabrik untuk memberikan jalan yang mudah terhadap sambaran petir menuju bumi. Sangkar Faraday membantu melindungi personil dari cedera dan instrumen yang sensitif dari kerusakan akibat sengatan listrik. Gambar 5 menunjukkan cara bagaimana merancang sebuah sangkar Faraday di sekitar bangunan.
Sangkar Faraday
roun ng Tunggal
t
ntang,
one s
t
Lihatlah diagram distribusi AC yang disertakan pada Gambar 6 dan terima kenyataan bahwa semua subsistem di pabrik, instrumentasi, komunikasi, komputer dan kontrol, dan listrik AC, terhubung ke sistem ground titik tunggal. Hal ini dikenal sebagai grounding " titik bintang ". Jika dilakukan dengan benar, masing-masing ground subsistem dibuat sependek mungkin dan terhubung ke titik bintang hanya pada satu titik. Beberapa jalur ke ground dari subsistem secara inheren memiliki resistansi yang berbeda. Resistansi yang berbeda pada ground menghasilkan, sesuai hukum Ohm, potensi tegangan yang berbeda yang akan mempengaruhi sistem kontrol. Hasil dari tidak menggunakan grounding titik bintang adalah meningkatnya kerentanan terhadap gelombang transien yang merusak dan juga kurang handalnya fungsi dari sistem kontrol.
Diagram Distribusi AC
Batang terminasi Titik Bintang IACS
Cara tidak meng Ground kan!
Jangan meng ground kan berbagai elemen IACS misalnya, pelindung dari transmiter dan ground catu daya DCS / PLC, ke ground yang berbeda. Gambar 8 menunjukkan contoh utama dari bagaimana tidak meng ground kan. Dalam contoh ini, pelindung loop kontrol di ground kan pada ground yang terpisah. Selain itu, catu daya elemen kontrol listrik di ground kan ke ground AC tetapi input analog sirkuit PLC dibiarkan mengambang. Bahkan di sebuah pabrik kecil, jika instrumen yang berbeda terhubung ke ground independen, ground referensi akan bervariasi dan akan menghasilkan perbedaan potensial. Ini adalah sebuah sumber bencana.
Cara tidak meng ground kan
Grounding Transmitter
8.1 Teknik untuk Grounding Transmitter
Sebagian besar produsen transmitter merekomendasikan grounding lokal untuk produk mereka. Dan mereka selalu memberikan " terminal grounding" di blok terminal untuk memudahkannya. Isu utama dari transmitter 4-20mA, dengan atau tanpa kemampuan HART, transmitter multivariabel baru, atau bahkan transmitter Fieldbus yang lebih baru, adalah rangkaian elektronik didalamnya. Rangkaian elektronik ini semakin bergantung pada mikroprosesor dan sirkuit terpadu (IC), dan akibatnya jauh lebih rentan terhadap lonjakan arus. Cukup sering rangkaian ini dilengkapi dengan perlindungan terintegrasi dari lonjakan arus , yang, terbaik dikelasnya, berupa sebuah perlindungan untuk transmitter. Jika hal itu terjadi, maka sangat wajib untuk menyediakan jalur lonjakan arus untuk dialihkan dari dalam alat ke bumi. Ketika bekerja pada pipa yang mana transmitter terpasang disitu tidak terisolasi dan merupakan bagian dari ground , maka meng grounding transmitter ke pipa sudah cukup. Jika pekerjaan pipa berupa kerja mekanik dan elektrik yang terisolasi, maka lokal ground harus terhubung melalui kawat sependek mungkin dengan minimal ukuran 12 AWG. Perhatian: Ketika grounding transmitter lokal dengan atau tanpa perlindungan lonjakan internal, elektronik transmitter menjadi rentan terhadap petir / lonjakan arus yang berasal baik dari sepanjang kabel/saluran atau dari daerah controller. Ini bisa disebabkan oleh perbedaan ground potensial antara ground transmitter lokal (0V) dan ground potensial tinggi (?? V) di gedung DCS / PLC yang disebabkan oleh sambaran petir sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 9.
Lonjakan Arus listrik karena Petir
8.2 Teknik untuk Transmitter Mengambang “
”
Argumen yang sangat baik dapat dibuat untuk transmitter "mengambang". Diantaranya berupa isolasi mekanik dari pipa yang dapat menjadi sumber sebenarnya dari lonjakan kesalahan arus sepanjang pipa. Lainnya berupa isolasi dan pencegahan " ground loop" listrik, fenomena ini terlalu sering terjadi ketika lebih dari satu ground direferensikan di bagian yang berbeda dari sambungan. Namun argumen lain adalah dengan mencegah skenario potensi ground disajikan pada Gambar 9. Apapun argumen yang mungkin, jika keputusannya adalah untuk mengapungkan transmitter, maka penting untuk melakukan hal berikut. Pada kabel TSP, men ground kan selubung kabel ke titik bintang panel SCADA tetapi ambangkan selubung kabel pada transmitter. Kemudian, pasang pelindung surge hybrid seperti MTL TP48, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10, di saluran lubang cadangan dari transmitter dan hubungkan kawat ground hijau/kuning ke ground transmitter. Selesaikan sambungan kabel merah/hitam, 4-20mA seperti biasa. Transmitter sekarang sepenuhnya dilindungi dari surge dan mengambang.
Pelindung arus lebih pada Transmiter
Anti-Static Ground Bonding
Mengurangi Risiko Statis
Pemindahan cairan yang mudah terbakar dan serbuk ke/dari kapal curah seperti truk, kereta api, mobil atau kapal dan tongkang didalam pabrik dapat dengan mudah menghasilkan listrik statis yang mampu menyebabkan pengapian. Setiap lokasi tersebut harus disediakan ground bonding anti-statis antara pengirim dan penerima dengan ukuran 10 ohm atau kurang untuk mencegah munculnya arus. Sebuah monitor ground bonding seperti MTL GMS400B harus digunakan untuk memastikan hubungan ground seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11. Monitor memiliki alarm audio/visual serta kontak fail-safe yang mengatur sistem kontrol pompa ketika resistansi di atas ambang batas yang ditentukan.
Monitor Bonding Anti Statik
Grounding hakekatnya Sistem Aman
Ground 1 ohm yang kritis
Jika sebuah pabrik memasang dioda zener keselamatan intrinsik sebagai metode “tahan ledakan “, maka rangkaian ground yang berhubungan dengan sistem harus sesuai dengan ANSI/ISA RP 12.6, 2003, dan NEC504 dalam rangka pemenuhan persyaratan. Sederhananya, pasang rangkaian ground dari dioda zener keselamatan intrinsik dengan benar, ground daya, ditampilkan sebagai “X1-X” pada Gambar 12, harus didedikasikan, hijau atau hijau/kuning pada selubungnya, 12 AWG, dan terukur kurang dari satu (1) ohm. Untuk memudahkan perawatan dan meningkatkan keandalan dari ground satu ohm, duplikat dari kawat 12 AWG dapat dipasangkan bersamaan dengan poin pertama, X1-X. Kemudian, untuk membuktikan ground I.S. <1 ohm, ohmmeter dapat dengan aman dipasangkan pada rangkaian, bahkan ketika pabrik sedang bekerja, dan dilakukan pengukuran. Selama pembacaan adalah <2 ohm, 1 ohm dari kawat ke ground dan 1 ohm kembali dari kawat kedua, maka diode zener memiliki ground 1 ohm yang dibutuhkan oleh standar.
Rangkaian Grounding Instrinsik Aman
roun ng et r an er n ungan Lonjakan Arus lebih ( Surge)
11.1 Gunakan Koneksi Impedansi rendah (0,1 ohm) terdedikasi Ground bonding untuk rangkaian perlindungan terhadap petir dan arus lebih (surge) tidak dapat lebih ditekankan. Idealnya resistansi dari ground
kurang dari 0,1 ohm. Sebuah kunjungan ke pabrik yang mengalami masalah petir yang parah/lonjakan arus lebih di Cape Fear, NC, terungkap bahwa nilai resistensi terukur sebesar delapan belas (18) ohm. Sebuah serangan langsung sebesar 200.000 ampere mengenai penangkal petir pada pabrik mereka akan dengan mudah menghasilkan tegangan pada seluruh bangunan, oleh hukum Ohm: I X R = E atau 200,000 A X 18 R = 3,600,000 V. Pada Rekomendasi, pabrik harus mengurangi resistansi ground sebesar 0,1 ohm, dan gelombang petir yang sama akan menghasilkan tegangan 20.000 volt. Tingkat lonjakan sebesar ini masih dapat dikendalikan dengan menggunakan teknik standar MTL hybrid / Gas Discharge dan pabrik tidak lagi memiliki lonjakan yang akan menghasilkan pemadaman dan kerusakan I/O.
Grounding Control loop untuk Perlindungan Surge.
Rangkaian Loop Kontrol instrumen sangat rentan terhadap kerusakan akibat petir dan lonjakan arus listrik dengan alasan berikut. Pertama, instrumen lapangan biasanya terletak jauh di luar ruangan, dipasang pada atau berdekatan dengan pipa yang langsung terkena lonjakan arus. Kedua, transmitter yang terhubung, biasanya melalui TSP (twisted shield pair), di dalam saluran logam atau tray kawat yang terbuka sepanjang jarak menuju I/O modul dari SCADA. Ketiga, daya yang disediakan untuk SCADA yang berasal dari sumber AC, UPS, atau baterai cadangan sistem yang terhubung ke listrik dan juga rentan terhadap arus petir / lonjakan arus.
Rangkaian lengkap
Ringkasan
Topik, apakah pabrik telah secara benar di ground kan akan selalu muncul pada saat yang sama, atau segera setelah, masalah terjadi. Masalahnya mungkin relatif tidak signifikan seperti jumlah yang salah metering. Atau mungkin sebagai bencana sebagai ledakan dan menghasilkan api. Dalam hal apapun, aturan dasar grounding yang tepat harus diikuti. Untuk tujuan ini diperlukan ketepatan untuk mengadopsi pendekatan yang konsisten di seluruh sistem Anda, menggunakan grounding titik bintang dan teknik grounding bed yang tepat. Gunakan kawat pendek dan besar untuk disambungkan dengan bumi. Sama seperti ngebut menggunakan truk traktor/trailer, daya atau arus yang besar tidak akan menikung dengan tajam dalam kabel, jadi kita harus membuat lengkungan dalam radius yang besar pada semua kabel. Dan perhatikan dan patuhi kode yang direkomendasikan dalam praktek ... Mereka dirancang setelah penelitian yang cukup lama untuk keselamatan Anda dan pabrik Anda.
