SISTEM PEMBUMIAN

Sistem Pembumian(elektrik) di Malaysia

PENGENALAN

Bumi merupakan satu jisim yang amat besar sehingga mampu menerima dan meneutralkan sejumlah volatan yang tinggi tanpa menjejaskannya terutama dari panahan kilat. Pada 1836 Seorang saintis Jerman Carl August Steinheil telah menemui bahawa bumi boleh digunakan sebagai laluan balik bagi melengkapkan litar elektrik tanpa memerlukan wayar balikan. Ia digunakan beberapa tahun dalam sistem telegraf sehingga talian telefon dicipta sistem ini tidak sesuai lagi.

Pada 1928 Philip F. Labre seorang pelajar di Sekolah Kejuruteraan Milwaukee (MSOE) mendapati bahawa jika plag tersebut dibumikan, arus elektrik akan pergi ke bumi dan bukannya ke badan manusia. Seterusnya beliau memohon untuk diberi paten dengan bentuk soket 3 pin yang digunakan sehingga ke hari ini.

Sambungan elektrik ke bumi dibuat kerana dua sebab. 

1- Untuk keselamatan pengguna dari bahaya renjatan, kebakaran dan kemusnahan harta benda. Pada awalnya perlindungan ini menggunakan element fius tapi kini pemutus litar yang lebih moden digunakan. Pemutus litar akan terpelantik sekiranya mengesan sebarang kebocoran elektrik di dalam litar.

2- Sebagaimana yang kita tahu, bekalan elektrik memerlukan pengali LIVE dan NEUTRAL untuk melengkapkan litar elektrik. Jika pengalir neutral dibumikan, ia telah menjimatkan sehingga 50% kos  laluan balik pengalir neutral untuk melengkapkan sesuatu litar. Bagi pendawaian DC ia dipanggil grounding pada terminal negatif sumber bekalan. 

BAHAGIAN YANG PERLU DIBUMIKAN
Secara amnya pembumian melibatkan dua bahagian iaitu:
1- Pembumian sistem
Tujuannya ialah untuk mengasingkan sistem yang rosak supaya ia tidak memberi kesan kepada pepasangan dan manusia

2- Pembumian peralatan

Tujuan pembumian kepada peralatan ialah untuk keselamatan manusia jika berlaku kegagalan penebat untuk berfungsi. Ia akan memberi laluan yang berintangan rendah untuk elektrik ke bumi. Dengan syarat rintangan yang dibuat hendaklah lebih rendah dari rintangan badan manusia.

JENIS PEMBUMIAN

Mengikut piawaian MSIEC, sistem pembumian antarabangsa terbahagi kepada 3 bahagian utama iaitu menggunakan kod 2 huruf iaitu TN, TT dan IT.

Maksud huruf PERTAMA
T- Satu atau lebih punca pengalir dibumikan

I- Tiada punca bekalan pengguna dibumikan

Maksud huruf KEDUA
T- Semua logam yang terdedah disambung kepada jisim umum bumi

N- Semua logam yang terdedah disambung kepada jisim bumi bekalan pengguna

Maksud huruf KETIGA dan KEEMPAT
S- Pengasingan pengalir neutral dan bumi

C- Pengalir neutral dan bumi dicantumkan.

Cara sambungan unit pengguna yang menggunakan 2 unit RCD

SISTEM TT
Malaysia menggunakan sistem TT dimana pengalir fasa dan neutral diambil dari pihak pembekal TNB manakala pihak pengguna mempunyai pengalir buminya sendiri. Pihak pengguna juga perlu memasang pemutus litar (RCD) sendiri. Bacaan nilai galangan bumi (Z) hendaklah di bawah 10 Ohm.

SISTEM IT
Sistem ini mempunyai banyak persamaan dengan sistem TT tetapi ia diamalkan untuk sistem penghantaran dan voltan tinggi sahaja. Sistem IT tidak memerlukan pengalir bumi tetapi semua bahagian logam pengalir terdedah dibumikan dengan berkesan.

MENGELAK KEBOCORAN ARUS
Oleh kerana bahaya elektrik boleh memudaratkan nyawa dan harta benda maka ia perlu diuruskan dengan sebaik mungkin. Antara kaedah yang boleh diamalkan ialah:

a- Semua bahagaian pengalir terdedah dan badan berlogam dibumikan

b- Pengalir yang digunakan hendaklah bertebat dua lapis

c- Mengasingkan bahagian logam agar tidak bersentuh dengan pengalir yang membawa arus.


PENGECUALIAN PEMBUMIAN
a- Klip logam untuk memasang kabel

b- Penutup logam bahagian lampu

c- Rantai untuk menggantung lampu

d- Peralatan lampu antik

e- bahagian logam kecil seperti skru, paku dan plat nama logam


ISTILAH PEMBUMIAN

Cara sambungan pengalir bumi

a- Pengalir bumi
Antara punca bumi pengguna dengan elektrod bumi

b- Pengalir Ikatan
Sambungan bumi kepada peralatan bukan elektrik

c- Rintangan bumi
Rintangan bumi tempat elektrod ditanam

d- Impedan litar rosak ke bumi
Jumlah rintangan yang dilalui oleh aru bocor ke bumi dari punca hidup bekalan ke elektrod bumi

e- Kawsan rintangan bumi
Jarak kawasan bagi satu elektrod bumi yang berada dalam kawalannya (minima 6m)

f- Rintangan gelung bumi
Rintangan litar yang dilalui oleh arus bocor ke bumi bermula dari punca akhir pengalir perlindungan bumi hingga ke elektrod

g- Punca bumi pengguna
Punca tempat penyambungan semua pengalir pelindung

h- Kawasan rintangan bumi bertindih
Kawasan penanaman elektrod bumi kedua yang berada dalam lingkaran 6 meter dari elektrod bumi pertama


PENGALIR PELINDUNG
Juga dikenali sebagai pengalir keterusan bumi. Saiznya ditentukan melalui jadual 54F. Bahagian logam pendawaian seperti kondiut, trunking dan tray tidak boleh digunakan sebagai satu-satunya pengalir bumi tetapi hendaklah disambung dengan pengalir bumi. Antara keperluan pengalir pelindung ialah:
a- Jika pengalir kurang dari 6mm, ia hendaklah bertebat dan disambung ketat.

b- Pengalir pelindung tidak bertebat hendaklah dilindungi dari hakisan dan tindakbalas kimia.

c- Setiap sambungan hendaklah mematuhi kekuatan mekanikal dan elektrikal

d- Kondiut mudah lentur tidak boleh digunakan sebagai pengalir pelindung

e- Rintangan pengalir pelindung jenis kuprum atau aluminium tidak lebih dari 1 Ohm

Jadual untuk menentukan saiz pengalir pelindung

ELEKTROD BUMI
Untuk menyambungkan elektrik dengan bumi, sejenis bahan hendaklah digunakan iaitu berupa logam samada berbentuk rod atau plate. Ia juga dikenali sebagai elektrod bumi

a- Paip galvani dengan 2-3 meter panjang dan berdiameter 40mm

b- Paip kuprum dengan 2-3 meter panjang dan berdiameter 20mm

c- Rod kuprum dengan 2-3 meter panjang dan berdiameter 16mm

d- Jalur kuprum (cooper tape) dengan saiz 3cm lebar x 0.4cm x 100m panjang


Paip galvani dan Rod kuprum adalah paling banyak digunakan kerana nilai-nilai berikut:

a- Sifat pengaliran yang tinggi

b- Nilai rintangan yang rendah

c- Tidak mudah berkarat

d- Kos yang rendah

e- Kedalaman elektrod yang ditanam lebih baik dari permukaan yang luar luas tetapi dipermukaan

Keberkesanan elektrod bumi juga bergantung kepada jenis tanah samada berpasir, berkapur atau tanah liat. Keadaan tanah yang lembab adalah lebih baik. Rintangan yang tinggi akan mempengaruhi keberkesanan RCD.


FIUS SEBAGAI PELINDUNG LITAR
Fius digunakan sekian lama sebagai pelindung litar elektrik sehinggalah pemutus litar (circuit breaker) dicipta. Ia kurang cekap berbanding pemutus litar dan kerap disalah dawai dengan nilai yang salah. Untuk terus menggunakan fius sebagai pelindung litar, disiplin yang tinggi diperlukan ketika senggaraan dibuat.

Fius boleh berfungsi dengan formula berikut:

Contoh :
Suatu litar akhir gelang menggunakan kabel berpenebat pvk dan bersalut kuprum serta dilindungi oleh 30A fius yang boleh didawaikan iaitu BS 3036. Voltan bekalan ialah 240V. Tentukan saiz minimum pengalir perlindungan litar sekiranya masa kendalian ialah 0.4 saat. Tentukan masa galangan maksimum (Zs) di jadual 41A1, Zs bagi fius BS 3036 ialah 1.1 ohm.

ELCB KENDALIAN ARUS (RCD)
Pemutus litar hendaklah berfungsi memutuskan bekalan dalam masa 0.04 saat (40 milisaat) bila berlaku arus bocor sebanyak 100mA atau maksimun 250mA. Alat ini akan memutuskan litar sebelum nilai voltan yang bocor mencapai nilai 50V maksimun yang juga dikenali sebagai voltan selamat.

Keputusan ujian RCD

I x Zs < 50 volt

I ialah sensitiviti RCD iaitu 10mA, 30 mA, 100mA dan 300mA

Sebagai contoh, nilai kepekaan RCD bagi rumah kediaman ialah 100mA maka

Zs = 50v/0.1A (100mA)
     = 500 Ohm

Nilai impedance (Z) 500 Ohm bagi galangan elektrod bumi adalah nilai maksimun bagi kepekaan RCD 100mA. Jadi pastikan nilai RCD sebelum ujian elektrod bumi dilakukan. Ini bermakna semakin tinggi nilai kepekaan RCD maka semakin rendah galangan elektrod bumi diperlukan.

Cara pengujian RCD

RCD akan bertindak bila mengesan ketidak seimbangan dalam litar

Ringkasan

· Merupakan salah satu kaedah perlindungan.

· Ia juga merupakan sambungan yang dibuat antara logam dan bumi.

· Bumi merupakan pengalir yang terbesar dari segi saiz dan jumlah kawasan liputan menyediakan laluan bergalangan rendah bagi arus rosak atau arus bocor.

· Sebarang benda yang disambung akan mempunyai keupayaan sifar.

· Bumi yang berada pada beza-upaya sifar (Beza-upaya rujukan) dapat menyahkan beza-upaya yang besar dengan cepat.

· Inilah tujuan asas pembumian sesuatu alat atau benda iaitu sebagai laluan balik arus atau untuk keselamatan.

· Oleh itu, pembumian memberi keselamatan daripada bahaya renjatan elektrik dan kebakaran.

Apa Yang Perlu Dibumikan (Disambung ke Bumi)

· Semua struktur logam dalam sistem pendawaian (yang bukan membawa arus) seperti saluran logam, perisai pembuluh, salur, sesalur, dawai katenari dan sebagainya.

· Struktur logam terdedah bagi suatu peralatan elektrik termasuk yang bukan berkaitan dengan elektrik seperti paip air, rangka rumah dan sbgnya.

12.1 Cara dan Istilah Pembumian (Rajah Berkaitan)

Pembumian dilakukan dengan menyambungkan apa yang perlu dibumikan ke dawai atau punca bumi pengguna;

· 0 – Dawai pengikat sama upaya

· 1 – Bumi, sambungan yang berkesan ke bumi

· 2 – Elektrod Bumi. Batang (rod) logam, plat logam dan sistem paip logam dalam tanah atau sebarang benda berpengalir bagi memperoleh sambungan bumi yang berkesan

· 3 – Pengalir perlindung litar

· 4 – Dawai pembumi

· 5 – Dawai pengikat sama upaya,

· 10 – Punca bumi pengguna.

Istilah pembumian

12.2 Elektrod – elektrod Bumi

Berikut adalah jenis elektrod yang diperakui dan memenuhi kehendak peraturan pendawaian.

· Rod–rod dan paip – paip bumi
· Pita–pita atau dawai – dawai bumi
· Plat–plat bumi
· Elektrod–elektrod bumi yang terbenam di dalam tanah
· Konkrit yang bertetulang logam
· Sistem – sistem paip logam
· Sarung plumbum dan sarung daripada logam yang digunakan untuk menyarung kabel dalam tanah
· Struktur – struktur bawah tanah lain yang bersesuaian

(a) Earth rods 4 pipes

(b) Tapes or wires

(c) Plates

(d) Underground structural metalwork embedded in foundation

(e) Welded metal reinforment of concrete (not prestressed)

(f) Lead or metallic covering of cables