Instrument Grounding Design

System grounding hanya boleh dilakukan pada 'satu' titik saja, yaitu berpusat di Control Room yang dihungkan ke earth melalui sebuah grounding rod. Apabila terjadi gournding lebih dari satu (multiple grounding) maka akan terjadi ground-loop yang menyebabkan berbagai masalah.

Dalam hal ini, semua electronic field device harus isolated terhadap body dan signal terminal (+) dan (-) serta shield drain-wire tidak boleh grounded di field. Untuk shield harus di-'cut&tape' (floating) pada field device, dan interconnected pada semua junction box sampai ke earth point (control room).

Apabila pada field device dipasangkan 'surge protector', pastikan bahwa ground wire dari surge protector dihubungkan ke body dari field device, dan body dari field devices dihubungka ke earth terdekat (bisa dihubungkan ke conductive pipe atau structure yang diperbolehkan), sedangkan signal cable shield tetap harus floating (tidak di-connect ke earth dilapangan).

Tanya - Agus Budiono agusb4


Rekan-rekan Migas Yth,
 
Saya mohon penjelasannya mengenai field instrument grounding design, apakah diperlukan pemasangan cable khusus untuk keperluan grounding di instrument tersebut? apakah ada standard/code-nya mengenai hal ini?
 
Terima kasih banyak atas perhatiannya.


Tanggapan 1 - nugrohowibisono


Mas Agus and members,

saya sendiri orang yg kurang berpengalaman. kalo untuk standar instrumen sih mestinya ngelirik ke ISA, tapi kayaknya ISA sendiri belum punya.
Kalo engga salah namanya ISA-SP90.  beritanya ada di website-nya ISA :

http://www.isa.org/MSTemplate.cfm?MicrositeID=276&CommitteeID=4738 (kalo kepotong, URL-nya diblok, trus dicopy-paste).

kalo referensi lain, coba ditengok ke IEEE Std 1050-1996, judulnya : IEEE Guide for Instrumentation
Control Equipment Grounding in Generating Stations.

ada juga temen yg punya buku (mungkin bagus juga) : Grounding and Shelding Techniques in Instrumentation, oleh R. Morrison, terbitan John Wiley.

kalo beritanya ISA-SP90 saya kutipkan dibawah ya. semoga membantu, kalo malah tidak membantu, ya mohon maap... :).


Tanggapan 2 - agung.p.djatmiko@conocophillips


Mas Agus,
 
Code yang cukup bisa dijadikan referensi: IEEE 1050 - IEEE Guide for Instrumentation Control Equipment Grounding in Generating Stations. Di sini diberikan contoh detail grounding untuk berbagai field instrument (dalam bentuk drawing), mulai dari dari field, melalui junction box sampai ke terminasi di panel/marshalling cabinet.
 
Satu paragraf dari IEEE 1050 ini saya kutip: "This guide is intended to provide information about grounding methods for generating station I & C equipment. Grounding design is normally based on the concept of two separate grounding systems: the equipment ground and the signal reference ground.  The grounding of instrument chassis, racks, cable sheaths, or cable shields and signal pairs requires special care to ensure that personnel working on equipment are adequately protected against electrical shock hazards during both normal and abnormal conditions, as well as to ensure that interference signals are not inadvertently coupled into signal circuits."


Tanggapan 3 - nugrohowibisono


ISA-SP90, Instrumentation and Computer Grounding

Scope

Provide guidance to those involved in the manufacture, design installation, and maintenance of
Instrumentation and Process Computer Systems for the proper grounding of these systems.

It shall consider the total scope of instrument and computer grounding problems from the field transmitter to the process computer and all interconnecting wiring.

Instrument grounding in classified as well as unclassified locations will be included.

Protection against noise and other electrical unwanted electrical disturbances will also be a part of this recommended practice, as will analog and digital signal systems.

Coordination and compatibility with national and international standards and codes will be the
committee's responsibility.

Purpose

To write standards or recommended practices that will establish criteria for the electrical grounding of instrumentation and process computer systems to meet the following objectives:

1. Minimize noise and electrical interference resulting from improper grounding practices. 2. Insure
safety of I.S. and other instrument systems in classified locations by proper grounding. 3. Comply
with the grounding requirements of the NEC and Canadian Electrical Code. 4. Provide grounding recommendations that are compatible with other power grounding criteria.

A Word from the Chairman

The ISA-SP90 Committee is currently reassessing committee needs and membership. There is currently no work being done on a draft within this committee. For more information or if you would like to join ISA-SP90, please contact ISA Standards Coordinator, Vic Gournas at vgournas@isa.org. The committee has no near future plans to meet; however, this site will be updated by the chairman or managing director as new information is available.


Tanggapan 4 - "Waskita Indrasutanta"

Rekan-rekan,

System grounding hanya boleh dilakukan pada 'satu' titik saja, yaitu berpusat di Control Room yang dihungkan ke earth melalui sebuah grounding rod. Apabila terjadi gournding lebih dari satu (multiple grounding) maka akan terjadi ground-loop yang menyebabkan berbagai masalah.

Dalam hal ini, semua electronic field device harus isolated terhadap body dan signal terminal (+) dan (-) serta shield drain-wire tidak boleh grounded di field. Untuk shield harus di-'cut&tape' (floating) pada field device, dan interconnected pada semua junction box sampai ke earth point (control room).

Apabila pada field device dipasangkan 'surge protector', pastikan bahwa ground wire dari surge protector dihubungkan ke body dari field device, dan body dari field devices dihubungka ke earth terdekat (bisa dihubungkan ke conductive pipe atau structure yang diperbolehkan), sedangkan signal cable shield tetap harus floating (tidak di-connect ke earth dilapangan).

Barusan saya posting field installation di
http://groups.yahoo.com/group/Migas_Indonesia/files/Instrument/ Meskipun document ini diperuntukkan untuk Fieldbus (bus topology), tetapi berlaku juga untuk conventional I/O (4~20mA dan Discrete/Contacts) dengan point-to-point topology.

Semoga berguna bagi rekan-rekan.


Tanggapan 5 - Bandung Winardijanto

Pak Was yang waskito,
Thoritical ..... setuju banget dah. Di Code/standrad yang adapun juga berkata begitu dan cukup susah di bantah.
Tetapi herannya Dual grounding system utk peralatan2 control mutakhir kok masih banyak ditemukan dan terbukti ampuh serta dapat menyelesaikan beberapa masalah electronic ground Fault serta electrical voltage surging. Beberapa pertanyaan yang dikirim ke mereka di jawab bahwa system itu akan ampuh utk daerah yang "lightning Day" nya tinggi atau daerah yang mempunyai "electro static means" nya tinggi. Gimana tentang penjelasan teknik nya ... aku juga belum bisa menemukannya. Sekedar share fact finding saja lho. Tentunya Bapak2 yang ahli bisa menjawab itu.
Yang pasti kita perlu cukup waspada tentang penggunaan Single atau Dual Grounding ini. Kalau kurang menguasai double grounding, maka sebaiknya permintaan akan instrument single grounding sudah di tulis di dalam spec dengan jelas.


Tanggapan 6 - "Waskita Indrasutanta"
Mas Bandung yang tidak berada di mBandung dan rekan-rekan lain,
Maaf lagi kejublekan pekerjaan, baru sempat respond sekarang.
Mungkin yang Anda maksud dengan dual grounding adalah satu untuk signal ground dan satu lagi untuk surge protection. Seperti yang saya bahas sebelumnya dibawah, kalau kita menggunakan Surge Protector, Surge Protector ground harus (sekali lagi harus) dihubungkan dengan local earth terdekat, tetapi signal ground (shield) tetap harus floating di field (earthed hanya di central location - control room). Kalau surge protector ground tidak earthed, maka surge protector tidak akan berfungsi. Satu lagi grounding scheme dilakukan untuk digital data transmission yang umumnya berkisar dalam magnitude kbps sampai dengan Gbps. Untuk ini, signal ground mutlak harus dilakukan multiple grounding lengkap dengan grounding infrastructure dengan ground mesh (kasa-kasa) sepanjang/seluas transmisi. Semua titik grounding harus di-earth ke ground-mesh ini.
Misalnya kita menggunakan 100/1000TBaseTx (Shielded Twisted Pairs cable - STP), pada setiap titik koneksi (computer NIC, Switch, Hub, dsb.) harus grounded ke ground-mesh ini. Kalau ground-mesh tidak ada, maka kemungkinan besar penggunaan STP akan mengalami kegagalan, dan sebaiknya menggunakan UTP (Unshielded Twisted Pairs).
Demikian pula untuk RS485 hal ini juga berlaku, akan tetapi karena pembangunan ground-mesh terlampau mahal, maka orang membuat isolated I/O driver dan connect shield ke isolated I/O ini sebagai reference voltage.
Untuk Fieldbus (31.25 kbps --> frequency >>> analog 4~20mA) juga berlaku hal yang sama, tetapi para User yang bergabung di Fieldbus Foundation, tidak menghendaki perlunya ground-mesh, sehingga transmisi signal dilakukan dengan arus (bukan voltage) yang dirubah menjadi voltage oleh sepasang Bus Terminator pada kedua ujung Fieldbus segment.


Tanggapan 7 - Bandung Winardijanto


Pak Was,
Yang kutemukan dan kukerjakan kok memang ada dua grounding: satu utk sinyal data dan satu lagi utk power supply nya. Yang earthed yang power supply, sementara ground sinyal data dipisahkan oleh earthed ground dengan prinsip rangkain bridge .. sayang rangkaian tersebut dalam bentuk black box, nggak ada gambar schematic nya. Sementara utk surge protector .. persis dengan apa yang sampeyan terangkan luar biasa dan jelas banget itu. Sampai sekarang aku masih penasaran kenapa bisa gitu

Tanggapan 8 - Waskita Indrasutanta

Mas Bandung dan rekan-rekan,

Yah, itulah yang harus kita kerjakan:
1. Signal ground di-earth di central location (umumnya Control Room)
2. Power ground di-earth di central location (umumnya di lokasi Generating)
3. Body ground di-earth di local earth terdekat (untuk mencegah electric shock terhadap personil yang bekerja pada perlatan)

Ketiga ground harus isolated satu dengan lainnya agar tidak terjadi ground loop. Pada instalasi offshore platform yang dibangun dengan steel (conductive) structure, ada kemungkinan ketiga ground tersebut bisa dijadikan satu karena conductive structure menyerupai ground-mesh, tetapi saya cenderung untuk tetap mempunyai isolated ground untuk ketiganya, karena kalau ada pekerjaan electric welding atau high current lainnya bisa menyebabkan kerusakan peralatan.


Tanggapan 9 - Ary Retmono

Mas Was & Mas Band,
Wah...akan lebih uewenaaak dibacanya kalau dlm bentuk word + dikasih sket gambar2 dikit2 gitulah....biar bisa aku bind dlm "buku pinter"-ku (pdf juga OK). Thanks atas kesediaanya berbagi pengalaman.



Tanggapan 10 - Waskita Indrasutanta


Mas Ary dan rekan-rekan,

Mungkin hasil rangkuman Mas Weby bidang instrumentasi bisa membantu Mas Ary dalam memperkaya buku pinter.

Gambar-gambar untuk signal ground sudah saya posting di:
http://groups.yahoo.com/group/Migas_Indonesia/files/Instrument/
Kalau bersedia Mas Weby bisa melengkapi rangkuman dengan dokumen Field Instalation.pdf ini.

Untuk ground-mesh, saya ambil gambar-gambarnya dan posting di milis atau kirim melalui japri ke Mas Weby.