Sebagian besar kotak distribusi arus searah (DC) tenaga surya (DCDB) dilengkapi dengan perangkat pelindung lonjakan arus (SPD) arus searah Tipe 2, yang dirancang untuk arus lonjakan 8/20 µs; SPD arus searah Tipe 1+2 diperlukan jika rangkaian arus searah terpapar sambaran petir langsung atau lokasi tersebut tidak memiliki sistem pelindung petir eksternal. Panduan ini menjelaskan cara menentukan SPD mana yang harus dipasang di dalam DCDB Anda, cara menyesuaikan nilai tegangan DC-nya dengan susunan panel surya, serta hal-hal yang perlu diperiksa sebelum Anda memilih unit — agar perangkat tersebut dapat melindungi inverter, bukan malah menjadi titik lemah.
DCDB adalah titik distribusi arus searah (DC) yang menggabungkan keluaran dari beberapa rangkaian PV dan menyalurkannya ke inverter, serta menampung sekring rangkaian atau MCB arus searah (DC), busbar, dan SPD. Istilah ini tumpang tindih dengan “kotak penggabung PV”; di situs ini, peran yang lebih luas dari kotak tersebut dibahas dalam panduan mengenai kotak penghubung panel surya, sementara artikel ini berfokus pada satu keputusan: jenis SPD mana yang harus dipasang di dalam kotak distribusi arus searah (DC), dan bagaimana cara menentukan spesifikasinya dengan benar.
Kabel DC yang menghubungkan susunan panel surya dengan DCDB berfungsi sebagai antena panjang. Sambaran petir di sekitarnya dapat memicu tegangan berlebih transien pada kabel-kabel tersebut, bahkan jika sambaran petir tersebut tidak menyentuh instalasi; peristiwa peralihan serta pengoperasian sekring atau pemutus arus dalam rangkaian DC juga menambah tegangan transien yang lebih kecil namun lebih sering terjadi. Tanpa SPD di DCDB, lonjakan tegangan tersebut langsung mengalir ke input inverter, tahap MPPT, dan kapasitor bus DC — komponen yang paling rentan mengalami kegagalan dan paling mahal untuk diganti.
SPD yang dipasang di dalam DCDB, dekat titik masuk kabel DC ke dalam kotak dan tempat busbar menyalurkan daya ke inverter, merupakan cara standar untuk menekan tegangan berlebih tersebut sebelum mencapai peralatan yang sensitif. Inilah sebabnya mengapa perlindungan lonjakan tegangan merupakan opsi standar yang sudah terpasang di pabrik pada DCDB komersial, dan mengapa pemasangan sistem perlindungan tersebut biasanya menjadi peningkatan pertama yang direkomendasikan untuk kotak yang dikirim tanpa fitur tersebut.
Jawabannya bergantung pada paparan lonjakan arus pada rangkaian DC, bukan pada ukuran kotak. Jenis SPD ditentukan berdasarkan bentuk gelombang uji yang harus dapat ditahannya: Perangkat Tipe 1 diuji dengan bentuk gelombang 10/350 µs yang mewakili arus petir langsung, sedangkan perangkat Tipe 2 diuji dengan bentuk gelombang 8/20 µs yang mewakili lonjakan arus yang diinduksi dan lonjakan arus akibat pengalihan. SPD Tipe 1+2 adalah modul tunggal yang diuji terhadap kedua gelombang tersebut. Perbedaan-perbedaan tersebut dijelaskan secara lebih mendalam dalam perbandingan situs di Alat Pelindung Arus Listrik Tipe 1 vs Tipe 2.
Dalam praktiknya, ada dua konfigurasi yang mencakup hampir semua DCDB:
| Kondisi di lokasi | Tipe SPD yang terpasang di DCDB | Bentuk gelombang pengujian yang umum |
|---|---|---|
| Baik pada sistem atap maupun sistem skala kecil hingga menengah, kabel DC berukuran pendek atau sudah dilindungi oleh sistem pelindung petir eksternal (LPS); tidak ada risiko sirkuit DC terkena sambaran petir langsung | SPD DC Tipe 2 — pilihan yang paling umum untuk DCDB | 8/20 µs |
| Pembangkit listrik yang dipasang di tanah atau jalur kabel DC yang panjang dan terbuka tanpa LPS; sambaran petir langsung dapat menyalurkan arus ke sirkuit DC | SPD DC Tipe 1+2, atau SPD Tipe 1 di hulu ditambah SPD Tipe 2 di dalam DCDB | 10/350 µs dan 8/20 µs |
Bentuk gelombang dan definisi kelas mengikuti standar IEC 61643-11 dan IEC 61643-31. Kebutuhan akan kemampuan Tipe 1 harus selalu dikonfirmasi melalui penilaian risiko sambaran petir untuk lokasi tertentu.
Jika susunan panel surya (PV), DCDB, dan kabel DC semuanya berada di dalam volume terlindungi dari sistem perlindungan petir eksternal (misalnya, sistem atap di bawah LPS gedung), rangkaian DC biasanya dianggap tidak terpapar secara langsung dan SPD Tipe 2 merupakan pilihan yang tepat. Jika susunan panel surya berada di lahan terbuka tanpa LPS, atau kabel DC membentang sejauh jarak yang panjang di luar volume terlindungi mana pun, sirkuit DC dapat mengalirkan arus petir langsung dan SPD harus dilengkapi dengan tahap Tipe 1 (dengan kemampuan 10/350 µs).
Untuk pembangkit listrik skala utilitas dan komersial yang dipasang di tanah, spesifikasi yang umum digunakan adalah SPD DC Tipe 1+2 pada input DCDB — satu modul yang mampu menahan arus sambaran langsung dan tetap membatasi lonjakan tegangan terinduksi yang sering terjadi. Pada instalasi berskala sangat besar, perlindungan terkadang dilakukan secara bertahap: SPD Tipe 1 pada titik distribusi sisi array dan SPD Tipe 2 pada output DCDB atau pada input inverter. Bagaimanapun juga, SPD DCDB harus ditentukan berdasarkan lembar data, bukan berdasarkan ukuran kotaknya: faktor penentu adalah tingkat paparan petir di lokasi dan penilaian risiko yang dihasilkan.
Untuk sistem atap perumahan dan komersial serta sebagian besar sistem C&I yang tidak terpapar sambaran petir langsung, jawaban atas pertanyaan “SPD mana yang digunakan dalam DCDB tenaga surya” adalah SPD DC Tipe 2. Perangkat ini melindungi input inverter dan bus DC dari lonjakan tegangan akibat sambaran petir serta transien switching; ukurannya cukup ringkas sehingga dapat dipasang pada ruang rel DIN standar di dalam kotak, dan konfigurasi ini merupakan pengaturan default pabrik yang digunakan oleh sebagian besar produsen DCDB. Untuk informasi lebih lanjut mengenai proses pemilihan — spesifikasi, aplikasi, dan kesalahan umum — silakan lihat halaman situs ini Panduan pemilihan penekan lonjakan arus DC Tipe 2.
Kesalahan spesifikasi yang paling umum adalah membeli SPD yang nilai tegangannya tidak sesuai dengan sistem DC. Parameter yang relevan untuk SPD PV adalah tegangan operasi kontinu maksimum, yang tertera Ucpv. Nilai Ucpv pada SPD harus tetap berada di atas tegangan tertinggi yang dapat ditimbulkan oleh rangkaian DC dalam operasi terus-menerus — untuk susunan panel surya, yang dimaksud adalah tegangan sirkuit terbuka per rangkaian yang telah disesuaikan dengan suhu terendah yang diperkirakan, bukan hanya tegangan nominal sistem semata.
Secara praktis, hal ini berarti memilih nilai Ucpv standar berikutnya yang lebih tinggi dari tegangan sirkuit terbuka maksimum susunan panel surya, alih-alih menyesuaikannya dengan rentang MPPT nominal inverter. Nilai Ucpv yang umum untuk SPD DC PV adalah sekitar 500 V, 600 V, 800 V, 1000 V, 1200 V, dan 1500 V, dan aturan praktis yang tepat (banyak produsen menetapkan Ucpv ≥ sekitar 1,1–1,2 kali tegangan array yang bersangkutan) harus diambil dari lembar data SPD yang akan Anda gunakan. Untuk sisi tegangan tinggi, lokasi tersebut Panduan pemilihan SPD 1500 V DC membahas secara mendetail tentang susunan panel surya 1500 V.
SPD dengan nilai Ucpv di bawah tegangan rangkaian akan terus-menerus mengalami beban dan mengalami kegagalan dini; sedangkan SPD dengan nilai Ucpv yang terlalu tinggi akan membatasi arus pada tegangan yang lebih tinggi dan mungkin tidak dapat melindungi inverter. Nilai rating harus disesuaikan, bukan dimaksimalkan.
Setelah jenis (Tipe 2 atau Tipe 1+2) dan nilai tegangan ditetapkan, pastikan parameter lainnya sesuai dengan lembar data. Tabel di bawah ini mencantumkan arti masing-masing nilai untuk aplikasi DCDB; penjelasan lengkap mengenai parameter SPD terdapat dalam panduan situs untuk Spesifikasi SPD Iimp, In, Imax, dan Up.
| Parameter | Apa artinya di dalam DCDB | Nilai umum yang perlu diperhatikan |
|---|---|---|
| Arus pengosongan nominal (In) | Arus lonjakan yang dapat ditangani SPD secara berulang dalam gelombang uji 8/20 µs tanpa mengalami penurunan kinerja | 20 kA per kutub merupakan spesifikasi umum untuk SPD tipe DCDB |
| Arus pengosongan maksimum (Imax) | Lonjakan tegangan tunggal tertinggi sebesar 8/20 µs yang dapat ditahan oleh SPD satu kali | 40 kA adalah nilai tipikal; nilainya lebih tinggi di lokasi yang terbuka |
| Tingkat perlindungan tegangan (Up) | Tegangan yang dibatasi yang dibiarkan melewati SPD; harus lebih rendah dari tegangan tahan masukan inverter | Tergantung pada UCPV; pastikan sesuai dengan lembar data inverter |
| Ketahanan terhadap arus hubung singkat (Iscpv) | Arus hubung singkat PV yang dapat ditahan oleh terminal SPD saat terjadi gangguan, yang terkoordinasi dengan sistem perlindungan cadangannya | Sesuai dengan klasifikasi cabang DCDB dan sekring/MCB cadangan |
| Sinyal jarak jauh / kontak status | Kontak kering yang melaporkan berakhirnya masa pakai SPD ke sistem pemantauan | Berguna pada pabrik komersial; indikator visual hijau/merah merupakan batas minimum |
Jendela status hijau/merah di bagian depan modul merupakan garis pertahanan pertama — indikator merah menandakan bahwa SPD telah mencapai akhir masa pakainya dan tidak lagi melindungi rangkaian, sehingga modul harus diganti dan penyebab kegagalan harus diselidiki sebelum sistem dialiri arus kembali.
Penempatan di dalam kotak sama pentingnya dengan jenisnya. Tiga aturan berikut berlaku untuk hampir semua pemasangan yang benar:
SPD dirancang sebagai komponen pengorbanan: pada akhir masa pakainya, SPD dapat mengalami kegagalan berupa korsleting, dan SPD DC yang korsleting pada susunan yang masih bertegangan berisiko menimbulkan kebakaran kecuali jika sirkuit tersebut dapat diputus. Itulah sebabnya cabang SPD di dalam DCDB biasanya dilindungi oleh perangkat cadangannya sendiri — sekring gPV atau MCB berstandar DC yang ukurannya ditentukan berdasarkan lembar data SPD — yang juga memungkinkan staf pemeliharaan untuk mengisolasi SPD tanpa harus mematikan seluruh sirkuit DC.
Nilai kapasitas perangkat cadangan bukanlah pilihan yang bebas: lembar data SPD mencantumkan nilai maksimum yang diperbolehkan untuk sekring atau pemutus arus cadangan, dan perangkat yang dipilih juga harus mampu menanggung arus hubung singkat PV yang tersedia di DCDB. Pemilihan perangkat tersebut dijelaskan langkah demi langkah dalam panduan untuk Pemilihan sekring cadangan atau pemutus arus SPD.
SPD DC Tipe 2 merupakan jenis yang paling umum digunakan dalam sistem DCDB tenaga surya. Perangkat ini melindungi rangkaian DC dari lonjakan tegangan akibat sambaran petir yang diinduksi serta transien switching dengan kemampuan 8/20 µs, yang mencakup sistem atap dan sebagian besar sistem komersial. SPD DC Tipe 1+2 dipasang pada lokasi di mana sirkuit DC terpapar sambaran petir langsung, biasanya pada pembangkit listrik yang dipasang di tanah dan jalur kabel DC yang panjang tanpa pelindung.
Perbedaannya terletak pada bentuk gelombang uji yang harus dapat ditahan oleh masing-masing jenis. SPD Tipe 2 diuji dengan gelombang 8/20 µs yang mewakili lonjakan tegangan yang diinduksi dan akibat switching. SPD Tipe 1+2 juga diuji dengan gelombang 10/350 µs yang mewakili arus petir langsung, sehingga dapat menahan energi yang jauh lebih besar dalam satu kejadian. Modul Tipe 1+2 digunakan di lokasi-lokasi di mana kemampuan menahan sambaran langsung tersebut diwajibkan berdasarkan penilaian risiko lokasi.
Biasanya tidak. Jika susunan panel surya di atap, DCDB, dan kabel DC berada di dalam volume terlindungi dari sistem pelindung petir eksternal bangunan, SPD DC Tipe 2 biasanya sudah cukup. Persyaratan Tipe 1 atau Tipe 1+2 muncul ketika sirkuit DC berpotensi terkena sambaran petir secara langsung atau ketika penilaian risiko petir di lokasi tersebut mengharuskannya.
Sesuaikan tegangan operasi kontinu maksimum (Ucpv) SPD dengan tegangan tertinggi yang dapat ditimbulkan oleh rangkaian DC — yaitu tegangan sirkuit terbuka string yang telah dikoreksi berdasarkan suhu terendah yang diperkirakan — dan ikuti aturan penentuan kapasitas yang tercantum dalam lembar data SPD yang bersangkutan. Memilih hanya berdasarkan tegangan MPPT nominal inverter merupakan kesalahan umum yang dapat menyebabkan SPD mengalami beban berlebih atau terlambat melakukan penahanan tegangan sehingga tidak dapat melindungi inverter.
Ya. Lembar data SPD mencantumkan nilai maksimum sekring cadangan atau MCB berstandar DC, dan perangkat tersebut harus dipasang pada cabang SPD. Perangkat ini akan memutus arus hubung singkat PV jika SPD mengalami korsleting pada akhir masa pakainya, sehingga tim pemeliharaan dapat memisahkan SPD tanpa perlu mematikan seluruh sirkuit DC. Nilai peringkat cadangan diambil dari lembar data SPD, bukan dipilih secara bebas.
Satu unit SPD yang dipasang dengan benar di DCDB melindungi seluruh komponen di hilirnya — terutama input inverter dan bus DC. SPD tersebut tidak dapat melindungi peralatan yang terhubung di hulu titik pemasangannya, dan pembangkit listrik yang sangat besar atau tersebar luas sering kali dilindungi secara bertahap (Tipe 1+2 di distribusi sisi array, Tipe 2 di DCDB atau inverter). Tingkat perlindungan tegangan SPD juga harus di bawah tegangan tahan inverter yang dilindunginya, sehingga prinsip “satu SPD untuk semuanya” hanya berlaku dalam batas-batas tersebut.
SPD di dalam DCDB surya biasanya merupakan SPD DC Tipe 2 yang memenuhi standar IEC 61643-31, yang ditingkatkan menjadi modul Tipe 1+2 di mana pun sirkuit DC dapat terkena sambaran petir secara langsung. Terlepas dari jenis apa pun yang dibutuhkan lokasi tersebut, spesifikasinya tetap bergantung pada tiga hal: nilai Ucpv yang disesuaikan dengan tegangan maksimum array yang sebenarnya, tingkat perlindungan tegangan di bawah batas ketahanan inverter, dan perlindungan cadangan yang ukurannya ditentukan berdasarkan lembar data SPD dengan kabel pendek dan langsung di dalam kotak. Jika ketiga hal tersebut dipenuhi, DCDB akan berfungsi sebagaimana mestinya — mengumpulkan arus dari string-string panel surya dan menyalurkan daya DC yang bersih dan terlindungi ke inverter.
Jika Anda sedang menentukan SPD untuk proyek DCDB dan memerlukan nilai tegangan DC, kelas lonjakan arus, serta perlindungan cadangan yang sesuai dengan sistem Anda, berikan informasi mengenai tegangan sistem DC, konfigurasi panel surya, dan paparan lonjakan tegangan kepada tim teknis GA&DA, dan mereka akan memastikan konfigurasi SPD yang sesuai.
