Papan suis utama

IKBN DUSUN TUA JABATAN TEKNOLOGI ELEKTRIK

www.facebook.com/kursus.chargeman.wireman.ikbndt 1/10

PAPAN SUIS UTAMA VOLTAN RENDAH

1. Pengenalan

Papan Suis Utama merupakan satu rangkuman perkakas elektrik yang digunakan untuk pensuisan, perlindungan dan pengukuran untuk keseluruhan beban agihan, dipasang pada punca masuk bekalan utama. Saiz PSU adalah bergantung kepada sejumlah dan jenis beban di bawah kawalannya.

2. Keselamatan

Dalam menjalankan tugas terutama mengendali Papan Suis Utama bagi sesuatu bangunan atau kompleks, perkara yang penting sekali diingat ialah keselamatan nyawa dan hartabenda, oleh sebab itu beberapa peraturan telah dikuatkuasa oleh JBE/STM, lEE dan TNB. Kesemua peraturan ini mementingkan satu perkara iaitu "KESELAMATAN NYAWA DAN HARTABENDA ".

Beberapa perkara yang mustahak diberi penekanan ialah:

2.1 Bilik Suis hendaklah terletak di tempat yang sesuai dari segi keselamatan dan kedudukan beban-beban elektrik yang akan disempurnakan kepadanya.

2.2 Saiz-saiz papan suis dan kabel-kabel adalah mencukupi untuk membawa beban-beban elektrik yang dirancang dan juga jangka-jangka berkaitan disediakan untuk menunjukkan beban, voltan dan lain-lain.

2.3 Alat-alat perlindungan disediakan untuk keselamatan pepasangan dan juga keselamatan pengendali pepasangan semasa kerosakkan berlaku.

2.4 Litar-litar perlu disusun dan dibahagikan di papan-papan agihan supaya bahagian yang rosak atau yang memerlukan senggaraan boleh diasingkan daripada sistem elektrik dengan mudah.

2.5 Alat-alat elektrik yang digunakan adalah jenis yang bermutu dan telah diluluskan kegunaannya oleh Pengerusi Suruhanjaya Tenaga Malaysia. Penempatan pepasangan-pepasangan elektrik perlu dirancang dari segi keselamatan pepasangan dan penggunaan dengan mengambil perhatian tentang kelegaan tempat kerja untuk menjalankan kerja-kerja senggaraan dengan selamat.

3. Jenis-jenis Papan Suis Utama

a. Jenis melekat ke dinding untuk pemasangan kecil.

b. Jenis Pedestal untuk pemasangan sederhana.

c. Jenis cubicle untuk pemasangan-pemasangan besar.

Kepingan keluli yang digunakan membuat PSU mestilah berukuran tidak kurang daripada 2.6 mm. (ketebalan) ianya disalut zink bagi melawan karat.

Saiz Papan Suis Utama yang direka biasanya mempunyai 20% spare untuk tambahan kemudian hari - untuk tambahan suisgear/pengasing, kabel, kapasitor bank dan alatan lain.

Papan Suis Utama juga mestilah dibumikan mengikut peraturan yang telah ditetapkan dengan menggunakan pita tembaga (copper strip) berukuran l"x 1/8" dan batang tembaga teras keluli sebagai elektrod bumi (copper rode).



4. Lokasi dan Keperluan PSU

4.1. Diletakkan di mana terdapat penempatan beban yang tinggi, bagi mengurangkan perbelanjaan ‘submains’ dan kabel.

4.2. Bilik suis hendaklah diletakkkan di suatu tempat yang terhindar daripada banjir.

4.3. Saluran-saluran yang mencukupi bagi kemasukan dan juga keluaran kabel.

4.4. Ditempatkan di dalam kawasan khas dan mempunyai pintu yang berkunci.

4.5. Panjang, lebar dan tinggi papan suis juga diambilkira sebelum merekabentuk ruangan untuk papan suis utama.

4.6. Keperluan di dalam bilik PSU .

4.6.1 Ruang kosong berukuran 2 1/2' di bahagian belakang dan 4 1/2' hingga 5' di bahagian hadapan papan suis bagi kemudahan membuat kerja-kerja senggaraan (jenis cubicle);

4.6.2 Bilik suis hendaklah menerima pengedaran udara yang baik.

4.6.3 Semua pintu dan lubang udara dipasang dengan anti-vermin proof nettings.

4.6.4 Tersedia lampu dan soket alir keluar yang mencukupi.

4.6.5 Tersedia dengan Alat Pemadam Api (CO2) mudah-alih (dan jika terpasang bersama dengan sistem pencegahan kebakaran adalah baik), Carta Pertolongan Cemas (CPR), Kotak Perubatan dan Tikar Getah di sepanjang PSU.

4.6.6 Rajah Skema (satu garis) lengkap hendaklah dipaparkan dalam bilik PSU.

5. Komponen Umum Suisgear PSU

5.1 Busbar

Busbar yang digunakan adalah dari jenis 'hard drawn high conductivity copper' yang boleh tahan keadaan kerosakan maksima 31 MVA. Andaian maksima ketumpatan arus bagi busbar tembaga mestilah 155A bagi 1 cm2. atau 1000 A bagi 1 in2. Basbar hendaklah dicat dengan warna merah, kuning, biru dan hitam bagi mengenali fasa dan neutral. Neutral basbar mestilah mempunyai saiz yang sama dengan basbar fasa.

5.2 Pengasing (Isolator)

Pengasing (Isolator) digunakan hanya untuk pengasingan tempatan sahaja. Ianya tidak digunakan untuk mengawal kabel. Pengasing (Isolator) adalah berlainan daripada suis dimana ianya dikehendaki di 'OFF' apabila litar berkenaan tiada membawa arus. Tujuannya bagi mempastikan yang bekalan tidak boleh dipulihkan sekiranya suis kawalan di 'ON', yang boleh mendatangkan bahaya jikalau pada ketika itu pengendali tidak menyangka litar-litar dihidup semula atau pun pada ketika itu penyelenggaraan mekanikal sedang dibuat.

5.3 Basbar Coupler

Juga merupakan pengasing, biasanya digunakan untuk menyambung dua basbar dari berlainan kemasukan dengan keadaan yang sama. Untuk menggelakkan Basbar ‘Coupler’ (pengganding) dan dua kemasukan bekalan yang berlainan di’ON’kan serentak, ianya mesti dijalin dengan kekuncikaitpunca (interlocked).



5.4 Alatubah Arus (Current Transformer)

Alatubah arus (current transformer) digunakan di dalam sesuatu pemasangan adalah bagi mengelakkan penempatan jangka ampiar, jangka faktor kuasa dan geganti terus kepada talian.

Pemasangan meter dan geganti dengan menggunakan CT mempunyai kebaikan berikut:-

a. Alat yang dikeluarkan daripada talian dengan terminal yang telah dibumikan, dengan itu pengguna dan peralatan boleh dijauhkan dari apa-apa punca bahaya.

b. Nisbah arus di dalam jangka akan menjadi 1/K kali arus talian dan dengan pergerakan jangka sebanyak 5 A boleh digunakan bagi mengukur arus yang lebih besar.

5.5 Kabel

Kabel yang biasa terdapat atau yang berkaitan dengan PSU ialah dari jenis:

a. PVC.

b. PVC/PVC.

c. PVC/SW A/PVC.

d. PILCDSTAR.

‘Cable-box termination’ digunakan untuk kabel PILCDSTAR dan bagi kabel PVC/SWA/PVC, ‘cable-gland termination’ digunakan. Kabel-kabel tersebut kebiasaannya diamalkan untuk pemasangan kabel bawah tanah.

5.6 Penyentuh (Contactor)

Penyentuh atau ‘contactor’ terdiri daripada banyak jenis. Ianya selalu digunakan bersama-sama dengan alat-alat seperti suismasa (timeswitch), kapasitor bank, motor-motor dan lain-lain peralatan memandangkan sesentuh mempunyai keupayaan memutus beban tersambung. Sesentuh mempunyai ‘relay coil’ yang membuka dan menutup suis. Ianya boleh didapati dalam berbagai sukatan arus bergantung kepada alat-alat yang hendak digunakan.

6. Komponen Perlindungan Pada PSU

6.1 Suis Fius (low current}

Ianya adalah sesuatu unit tunggal terdiri daripada pengasing bersiri dengan fius HRC. Ianya tidak terasing dari litar apabila suis di OFF kan, berbentuk SP&N dan TP&N dengan ukuran piawai 15A, 20A, 30A, 45A dan 60A.

6.2 Fius Suis (high current)

Merupakan Pengasing dan juga sebagai alat perlindungan di mana fius HRC ditumpangkan di dalam pengasing membentuk sebahagian daripada jalan pengalir pengasing itu. Apabila di'OFF'kan fius terpisah dari palang basbar. Keutamaannya digunakan bagi mengawal beban yang berbentuk TP&N dengan ukuran piawai 60A, 100A, 160A. 200A, 300A, 400A, 500A, 600A, 800A dan 1200A hingga 2000A.



6.3 Fius

Fius merupakan bentuk perlindungan arus berlebihan yang paling senang. Fius-fius yang biasa digunakan ialah:

a. Fius 'rewireable' iaitu sejenis fius yang paling ringkas dan murah yang masih digunakan dengan meluas disamping banyak keburukannya.

b. Fius 'catridge' adalah lebih berkemajuan di mana sukatan bagi penukaran elemen fius telah ditetapkan oleh pihak pengeluar. Dengan ini sukatan fius boleh diketahui dengan mudah dan tepat.

d. Fius HRC berkebolehan menghindar arus-arus kerosakan yang berat dengan selamat. Sifat-sifatnya boleh direka untuk disesuaikan dengan keadaan beban. Fius-fius jenis ini biasa digunakan bagi melindungi beban-beban industri yang besar, kabel-kabel utama dan keadaan lain di mana kerosakan-kerosakan arus yang besar berlaku.

6.4 Residual Circuit Breaker/Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)

‘Residual Current' membawa maksud ‘arus baki’. lni bermakna alat ini bergantung terus kepada keadaan di mana terdapat perbezaan di antara arus (ketidakseimbangan) yang masuk melalui sesuatu beban dan arus yang keluar dari beban yang sama. Dalam ertikata yang lain, alat ini hanya akan bertindak apabila mengalami keadaan tersebut.

Alat ini juga dikenali dengan nama Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) dan untuk membezakan ianya dari kendalian voltan, ianya telah dikenali dengan nama ‘Residual Current Device’ (RCD).

Contoh: Sekiranya kita bekalkan arus sebanyak 5A kepada sesuatu litar elektrik yang mempunyai beban (gelung) dan didapati terdapat arus yang mengalir keluar ke bumi melalui bingkai alat (earth leakage), keadaan ini akan dapat dikesan (detect) dengan menggunakan satu gelung berpandukan prinsip di mana arus yang masuk ke dalam sesuatu sistem elektrik adalah sama dengan arus yang keluar dari sistem yang sama.

Gelung ini dinamakan gelung pengesan (search coil) di mana sekiranya arus yang masuk adalah tidak sama dengan arus yang keluar, gelung pengesan ini akan dapat mengesan arus beza (residual current) dan bertindak untuk membuka sambungan bekalan masuk.

6.5 Pemutus Litar Kecil (Miniature Circuit Breaker - MCB)

MCB digunakan sebagai gantian fius untuk mengawal pemasangan domestik dan beban-beban yang kecil. Ia biasanya dipasang pada litar yang menggunakan bekalan satu fasa.

Sifat-sifat MCB ialah:

a. Nilai terpelantik beban telah ditetapkan oleh pihak pengeluar dan tidak boleh ditukar.

b. Ia akan terpelantik bila berlaku beban lebih (overload). Tidak perlu ditukar, hanya perlu di’ON’kan semula.

c. Litar-litar yang rosak senang dikesan.

d. Bekalan boleh dipulih dengan cepat dan mudah.



6.6 Pemutus Litar Kotak Teracu (Moulded Case Circuit Breaker - MCCB )

Dengan perubahan teknologi, MCCB direka untuk pengguna dengan kadaran arus sehingga 400A, dan di masa akan datang kemungkinan ianya mampu membawa arus yang lebih tinggi lagi.

Dari segi penggunaan, MCCB adalah pengganti kepada fius dan dipasang untuk mengawal litar tiga fasa. Ianya mempunyai beberapa kebaikan jika dibandingkan dengan fius. MCCB hanya perlu di‘ON’kan sahaja sekiranya ia memutus (trip). Ketiga-tiga fasa akan memutus apabila berlaku beban lebih pada salah satu fasa maka masalah ‘single phasing’ tidak berlaku. MCCB boleh melindungi arus bocor ke bumi dengan disambungkan pada CT dan geganti rosak ke bumi (E/F) tetapi ianya bergantung kepada binaan sesuatu MCCB. Dengan itu masa senggaraan dapat dikurangkan dan kos dapat dijimatkan.

Kebanyakan MCCB menggunakan prinsip medan magnet pada sebuah gelung. Gelung ini bersiri serta sebahagian dari litar utama. Medan magnet akan bertambah kuat apabila arus masuk pada MCCB sehingga melebihi had tertentu dan menyebabkan MCCB memutus (trip).

Ada juga MCCB yang menggunakan kaedah ‘bimetal strip’ yang akan membengkok apabila panas berlebihan disebabkan arus lebih yang masuk ke MCCB. Kaedah ini adalah untuk perlindungan beban lebih di mana tindakannya agak perlahan dan terkandung unsur lewat masa.

Namun begitu ada juga MCCB yang menggunakan prinsip tekanan ‘arcing’ gas. Tekanan yang berlebihan akan menyebabkan mekanisma tertentu bergerak dan menyebabkan MCCB terpelantik. Ini sesuai untuk perlindungan arus lebih. Bahagian bingkai MCCB diperbuat dari bahan bukan logam (polyester resin) dan ia dipasang tetap dan tidak boleh ditarik keluar dengan mudah seperti ACB.

6.7 Pemutus Litar Udara (ACB)

Pemutus Litar Udara jika digunakan bersendirian tidak boleh memberi apa-apa perlindungan kerana pemutus litar ini berfungsi sebagai pengasing sahaja. Ia mesti dilengkapkan dengan geganti beban lampau (OCR) dan geganti kerosakan bumi (EFR) dan dibantu oleh alatubah arus (current transformer).

Saiz Pemutus Litar Udara yang terkecil sekali ialah 630A. Biar pun saiznya 630A tetapi ianya boleh ditatah untuk 300A asalkan nisbah alatubah arus (CT) yang digunakan ialah 300/5A atau penatahan dilakukan pada geganti beban lampau.

Pemutus litar udara hendaklah berfungsi seperti yang telah ditetapkan seperti berikut:-

100% terus menerus (to carry). 120% selama lima (5) minit (to trip within 5 min.). 150% terpelantik serta merta (to trip in 1 sec.).

Ujian menentukan penatahan ini dikendalikan oleh Jurutera Perkhidmatan yang diiktiraf. Ujian dibuat pada tiga peringkat:-

a. Alatubah Arus (CT) diuji nisbah-nisbahnya. b. Primary Injection. c. Secondary Injection.

Kerosakan ke bumi biasanya ditetapkan pada 10%.



6.8 Geganti (Relay)

Geganti digunakan bertujuan untuk menentukan pada tahap kerosakan bagaimana yang memerlukan pemutus litar bertindak memutuskan bekalan. Secara amnya, geganti yang terdapat pada PSU voltan rendah digunakan untuk perlindungan arus lebih, beban lebih dan rosak ke bumi.

Ada dua jenis utama:

a. Instantaneous (serta merta)

Akan memutuskan bekalan sebaik saja nilai kerosakkan mencapai tahap ditentukan (set value). Oleh itu ia tidak mempunyai penatah masa.

b. Lewat masa (time delay)

Mempunyai penatah masa, walaupun nilai kerosakan telah mencapai tahap ditentukan (set value), ia masih boleh berada dalam keadaan itu untuk beberapa jangka masa tertentu.

Namun begitu ada geganti yang boleh memberikan kedua-dua ciri di atas, Geganti Bocor Ke Bumi (Earth Leakage Geganti - ELR). ELR memberikan perlindungan kepada bocor ke bumi untuk nilai yang kecil (maksima 300 miliampiar) dan lewat masa yang terhad (0.1 saat) dan digunakan pada papan suis kecil (Sub Switch Board) atau Papan Suis Utama bersaiz kecil (sehingga 300A).

7. Pengukuran (Permeteran)

Alatukur di papan suis yang dimaksudkan itu ialah peralatan untuk mengukur arus, voltan, faktor kuasa, frekuensi (ulangan) dan lampu penunjuk. Semua nya adalah untuk panduan dalam kerja-kerja seharian.

7.1 Meter Arus

Mengukur nilai arus semasa di PSU. Untuk nilai arus yang besar CT akan digunakan bagi menukar nilai arus. Sekiranya suis pemilih (A/s/s) digunakan maka hanya satu ( 1 ) bilangan meter arus berbanding tiga meter pada yang tidak menggunakannya. Bagi sesetengah PSU pemintaan arus maksima (MD) ditunjukkan oleh jarum berwarna merah yang dipasang bersama-sama di dalam meter arus.

7.2 Meter Voltan

Mengukur nilai voltan semasa di PSU. Bersambung terus pada basbar melalui suis pemilih (V/s/s). Fius 6 A digunakan bagi mengawal arus yang masuk pada meter. Lampu Penunjuk Fasa (merah, kuning dan biru) dipasangkan selari dengan meter voltan.

7.3 Meter Faktor Kuasa

Menunjukkan nilai faktor kuasa untuk beban semasa. Biasanya sambungan adalah satu fasa dari arus dan dua fasa dari voltan.

7.4 Meter KWH .

Dipasangkan dengan tujuan untuk mengukur jumlah unit tenaga yang digunakan.

7.5 Meter KVARH

Dipasangkan dengan tujuan untuk mengukur dan mendapatkan nilai purata faktor kuasa, nilai KWH diperlukan bersama bagi tujuan ini.



8. Bank Kapasitor

Kuasa masukan tidak seratus peratus dapat digunakan pada bahagian keluaran mesin (beban) atau tidak dapat diukur oleh meter KWH. Kuasa yang hilang ini dikenali sebagai kuasa reaktif dengan unit 'kVAR'. Kuasa reaktif digunakan oleh mesin untuk menukarkan tenaga elektrik kepada medan magnet dan kemudian menukarkan semula kepada tenaga elektrik atau tenaga mekanikal. Besar atau kecil nilai 'kVAR' akan menentukan besar atau kecil nilai sudut faktor kuasa.

Faktor kuasa adalah satu angka yang mengambarkan kecekepan sesuatu alat atau mesin elektrik dalam sistem bekalan AU. Faktor kuasa maksima adalah 1 dan minima adalah 0, pada praktiknya amat mustahil untuk mendapatkan nilai faktor kuasa ini. Pihak pembekal tenaga telah menetapkan nilai faktor kuasa tidak boleh kurang dari 0.85, sekiranya kurang pengguna akan dikenakan denda. Untuk mengelakkan ianya terjadi maka bank kapasitor dengan nilai tertentu perlu dipasang pada PSU.

8.1 Kapasitor

Merupakan satu alat/beban yang biasa digunakan di PSU untuk mengurangkan sudut faktor kuasa. Unit kapasitor yang terdapat dalam pasaran ialah 5 KVAR ,10 KVAR, 15 KVAR, 20 KVAR, 30 KVAR, 40 KVAR, 50 KVAR.

8.2 Power Factor Regulator

Suatu alat yang mengatur langkah (step) bank kapasitor.

8.3 Contactor

Berkerja sebagai suis bagi menghubungkan bekalan di basbar kepada kapasitor.

8.4 Fius / MCB

Sebagai pelindung beban lebih/arus lebih yang mungkin berlaku pada litar kawalan.

8.5 MCCB

Sebagai pelindung beban lebih / arus lebih yang mungkin berlaku litar utama.

9. Pengecas Bateri.

Pengecas Bateri terpasang pada PSU bagi yang menggunakan bateri menghidupkan janakuasa tunggu-sedia atau lain-lain peralatan.

10. Pemeriksaan / Ujian

10.1 Pemeriksaan Penglihatan

la dilakukan setiap hari bagi mengelakkan ketidaksempurnaan pada PSU antaranya pengaratan. tumpahan minyak, skru longgar, kerosakan pada bilik PSU, kerosakan pada perkakas PSU dan pemeriksaan permeteran Volt, Amp, Faktor Kuasa dan lain-lain.

Antara uiian untuk PSU ialah

a. Ujian penebatan antara fasa dengan fasa, fasa dengan neutral, fasa dengan bumi. b. Ujian tekanan dengan voltan 2 kV selama 1 minit c. Ujian suntikan primary dan secondary.

Bagi tujuan senggaraan, hanya Ujian Penebatan antara fasa dengan fasa, fasa dengan neutral, fasa dengan bumi dan Ujian Suntikan Secondary untuk penatahan geganti perlindungan dilakukan.



11. Contoh PSU - Satu Kemasukan Bekalan TNB





Engineering

Papan suis utama