Pemilihan Perangkat Pelindung Lonjakan Arus untuk Sistem PV - Instalasi SPD
1. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemasangan SPD
Tegangan lebih pada sistem fotovoltaik (PV) atap terutama disebabkan oleh sambaran petir langsung (pada atau di dekat bangunan atau peralatan PV dengan LPS), tegangan induksi dari perubahan medan listrik terkait petir, atau operasi pensaklaran dalam jaringan distribusi daya AC/DC. Untuk menilai kebutuhan akan proteksi lonjakan tegangan dan menentukan strategi proteksi yang tepat, tegangan tahan impuls terukur (Uw) peralatan harus digunakan sebagai referensi. Kecuali ditentukan lain oleh penilaian risiko, SPD (Surge Protection Device) harus dipasang di sisi DC dan AC dari sistem PV.
Perangkat-perangkat dalam sistem PV yang mungkin memerlukan perlindungan meliputi:
Inverter, termasuk antarmuka ke sistem AC tegangan rendah dan sistem DC, susunan panel surya (PV), kabel internal sistem PV, komponen yang dipasang di antara inverter dan susunan panel surya, seperti kotak penggabung (combiner box); peralatan yang digunakan untuk pemantauan dan pengendalian sistem PV.
Menurut IEC 61643-12 dan bagian-bagian terkait dari GB/T 21714, pemilihan dan pemasangan SPD untuk sistem PV bergantung pada beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi kepadatan kilat tanah (NG) [1/km²·tahun] atau jumlah rata-rata hari badai petir per tahun (T), karakteristik sistem catu daya tegangan rendah (misalnya, saluran udara atau kabel bawah tanah) dan sifat peralatan yang dilindungi, serta apakah Sistem Perlindungan Petir (LPS) eksternal dipasang untuk melindungi sistem PV dari sambaran petir langsung.
Jika terdapat LPS eksternal, persyaratan SPD dipengaruhi oleh tingkat perlindungan (Kelas) LPS dan apakah jarak pemisah yang dibutuhkan (S) antara LPS dan sistem PV dipertahankan (LPS terisolasi vs. tidak terisolasi).
2. Pengaruh Berbagai Konfigurasi LPS Eksternal terhadap Perlindungan Petir untuk Sistem PV
Instalasi SPD untuk sistem PV atap umumnya terbagi menjadi tiga kategori, berdasarkan keberadaan dan jenis LPS eksternal:
(1) Sistem PV Tanpa LPS Eksternal
Seperti yang ditunjukkan pada diagram (tidak disertakan di sini), jika bangunan tidak dilengkapi dengan sistem proteksi petir eksternal, SPD (Surge Protection Device) harus dipasang berdasarkan hasil penilaian risiko petir. Disarankan untuk memasang perangkat proteksi lonjakan arus pada sisi AC dan DC untuk melindungi komponen PV yang penting.
Untuk sisi DC, SPD DC Tipe 2 (disebut sebagai DC1) harus dipasang di dekat kotak penggabung PV atau susunan PV (jika tidak menggunakan kotak penggabung). SPD ini melindungi bangunan dari lonjakan eksternal yang ditransmisikan melalui kabel PV dan biasanya dipasang tepat setelah kabel PV memasuki bangunan. SPD DC Tipe 2 lainnya (disebut sebagai DC2) harus dipasang di dekat input DC inverter. Jika panjang kabel antara DC1 dan inverter kurang dari 10 meter, DC1 dapat dihilangkan.
Untuk sisi AC, SPD AC Tipe 2 (disebut sebagai AC1) direkomendasikan pada input utama AC, biasanya terletak di panel distribusi utama. Perangkat ini melindungi dari lonjakan tegangan yang berasal dari jaringan listrik. Apakah AC1 diperlukan dalam sistem tanpa proteksi petir eksternal bergantung pada hasil penilaian risiko petir. Untuk melindungi inverter yang mahal, SPD AC Tipe 2 (disebut sebagai AC2) biasanya dipasang di dekat output AC inverter. Jika panjang kabel antara AC1 dan AC2 kurang dari 10 meter, AC2 dapat dihilangkan. Silakan lihat tabel konfigurasi untuk panduan terperinci.
(2) Sistem PV dengan LPS Eksternal yang Memenuhi Jarak Pemisahan yang Diperlukan (LPS Terisolasi)
Seperti yang ditunjukkan pada diagram, ketika sebuah bangunan memiliki sistem proteksi petir eksternal (seperti batang atau pita penangkal petir) dan susunan panel surya di atap dilindungi oleh sistem ini dengan jarak pemisah yang tepat, sistem panel surya tersebut dianggap dilengkapi dengan sistem proteksi petir terisolasi. Bahkan dalam kasus ini, pemasangan SPD (Signal Protection Device) masih tetap diperlukan.
Untuk sistem dengan LPS terisolasi, pengaturan SPD serupa dengan sistem tanpa proteksi petir eksternal. SPD DC Tipe 2 harus dipasang di dekat kotak penggabung, atau di dekat susunan PV jika tidak menggunakan kotak penggabung. SPD DC Tipe 2 lainnya harus ditempatkan di dekat sisi DC inverter, dan SPD AC Tipe 2 di dekat sisi AC inverter. Namun, karena sistem PV terhubung masuk dan keluar gedung, SPD AC Tipe 1 juga diperlukan di papan distribusi AC utama tempat daya listrik masuk ke gedung. Lihat tabel konfigurasi untuk panduan tata letak yang lebih detail.
(3) Sistem PV dengan LPS Eksternal yang Tidak Memenuhi Jarak Pemisahan yang Diperlukan (LPS Tidak Terisolasi)
Pada sistem PV atap di mana panel terlalu dekat dengan sistem proteksi petir eksternal (LPS) dan tidak dapat memenuhi jarak aman yang dibutuhkan, semua bagian logam dari sistem PV perlu dihubungkan ke LPS untuk memastikan pengikatan ekipotensial petir yang tepat. Ini adalah pendekatan umum yang digunakan untuk proteksi petir atap. Dalam pengaturan ini, kabel AC dan DC diperlakukan seperti konduktor paralel dalam sistem pengikatan, yang berarti keduanya dapat langsung terpengaruh oleh arus petir. Itulah mengapa IEC merekomendasikan penggunaan perangkat pelindung lonjakan arus (SPD) Tipe 1—biasanya bersama dengan SPD Tipe 2—pada titik-titik penting dalam sistem: di tempat kabel PV memasuki gedung, dan di kedua sisi AC dan DC dari perangkat penting seperti inverter.
Seperti yang ditunjukkan pada diagram, DC1 harus dipasang sedekat mungkin dengan kotak penggabung (combiner box), atau di dekat susunan panel surya (PV array) jika tidak ada kotak penggabung. DC2 dan AC2 harus ditempatkan di dekat inverter untuk memberikan perlindungan yang lebih baik. Dalam kebanyakan kasus, AC1 (di panel utama) dan AC2 (di dekat inverter) keduanya diperlukan. Tetapi jika inverter dipasang di dalam panel utama dan keduanya menggunakan ground yang sama, dengan panjang kabel kurang dari atau sama dengan 0,5 meter, maka AC2 mungkin tidak diperlukan. Anda dapat memeriksa tabel untuk panduan pemasangan yang lebih detail.
1: DC1 dapat dihilangkan dalam kondisi berikut: Jika panjang kabel antara DC1 dan inverter kurang dari 10 meter, dan tingkat proteksi tegangan (Up) AC2 kurang dari atau sama dengan 0,8 kali tegangan tahan impuls terukur (Uw) susunan PV; atau jika Up AC2 kurang dari atau sama dengan 0,5 kali Uw dan konduktor PE (pembumian pelindung) dirutekan dekat dengan kabel DC.
2: AC2 dapat dihilangkan dalam kondisi berikut: Jika panjang kabel antara AC1 dan AC2 kurang dari 10 meter; atau jika inverter dan papan distribusi utama menggunakan elektroda pentanahan yang sama, dan kabel penghubung SPD masing-masing tidak lebih panjang dari 0,5 meter—misalnya, jika inverter dipasang di dalam panel utama.
3: Luas penampang minimum untuk konduktor pentanahan SPD: Untuk SPD Tipe 2, konduktor pentanahan tembaga tidak boleh kurang dari 6 mm²; untuk SPD Tipe 1, tidak boleh kurang dari 16 mm².
Pemilihan SPD (Surge Protection Device) sisi DC pada sistem PV atap terutama bergantung pada bagaimana bangunan tersebut dilindungi dari petir dan bagaimana sistem tersebut dihubungkan. Menurut tabel konfigurasi dan standar IEC, harus selalu ada pelindung lonjakan arus (surge protector) di sisi DC inverter. Namun, SPD tambahan di dekat kotak penggabung (combiner box)—atau di dekat panel PV jika tidak ada kotak penggabung—hanya diperlukan jika kabel antara panel dan inverter lebih panjang dari 10 meter.
Namun, cara ini tidak diterapkan di semua tempat. Di beberapa negara—misalnya Jerman—aturannya justru sebaliknya. Di sana, proteksi lonjakan arus DC selalu dipasang tepat di sebelah panel PV, dan Anda hanya perlu menambahkannya di dekat inverter jika panjang kabel lebih dari 10 meter.