Perlindungan Lonjakan Untuk Sistem Fotovoltaik

Sambaran petir tidak langsung bersifat merusak. Pengamatan yang bersifat anekdot mengenai aktivitas petir biasanya merupakan indikator yang buruk mengenai tingkat tegangan lebih yang disebabkan oleh petir pada rangkaian PV. Sambaran petir tidak langsung dapat dengan mudah merusak komponen sensitif dalam peralatan PV, yang seringkali memerlukan biaya tinggi untuk memperbaiki atau mengganti komponen yang rusak, dan mempengaruhi keandalan sistem PV. Tegangan lebih tergantung pada kondisi pengaturan setiap sistem PV dan kabelnya.

Sistem PV dipasang di ruang terbuka yang luas, biasanya di ladang atau di puncak gedung. Awan hujan bermuatan yang terakumulasi di lapangan terbuka mempunyai kecenderungan untuk melepaskan muatan dalam bentuk petir. Jika hal ini terjadi, kemungkinan besar akan terjadi lonjakan tegangan. Semakin luas lahannya maka semakin besar kemungkinan terjadinya kerusakan.

Ketika sistem PV berlokasi di lokasi industri, operasional bisnis dan peralatan juga berada dalam bahaya. Inverter mahal, namun untuk aplikasi industri, kegagalan yang lebih mahal lagi adalah biaya downtime.

Ketika petir menyambar sistem PV surya, hal ini menyebabkan arus dan tegangan transien terinduksi di dalam loop kabel sistem PV surya. Arus dan tegangan transien ini akan muncul di terminal peralatan dan kemungkinan besar menyebabkan kegagalan isolasi dan dielektrik pada komponen listrik dan elektronik PV surya seperti panel PV, inverter, peralatan kontrol dan komunikasi, serta perangkat dalam instalasi gedung. Kotak array, inverter, dan MPPT (daya maksimumpelacak titik) perangkat memiliki titik kegagalan tertinggi.

Untuk mencegah energi tinggi melewati elektronik dan menyebabkan kerusakan tegangan tinggi pada sistem PV, lonjakan tegangan harus mempunyai jalur ke ground. Untuk melakukan hal ini, semua permukaan konduktif harus dibumikan secara langsung dan semua kabel yang masuk dan keluar dari sistem (seperti kabel Ethernet dan sumber listrik ac) dihubungkan ke bumi melalui SPD.

Perangkat pelindung lonjakan arus diperlukan untuk setiap kelompok string di dalam kotak array, kotak penggabung ulang, serta pemutusan DC.

Pemilihan dan Pemasangan Perangkat Perlindungan Surge untuk Sistem PV

Sistem PV memiliki karakteristik unik, sehingga memerlukan penggunaan SPD yang dirancang khusus untuk sistem PV.

Sistem PV mempunyai tegangan sistem DC yang tinggi hingga 1500 volt. Titik daya maksimumnya beroperasi hanya beberapa persentil di bawah arus hubung singkat sistem.

Untuk menentukan modul SPD yang tepat untuk sistem PV dan pemasangannya, Anda harus mengetahui:

l Kepadatan kilatan petir;

l Suhu pengoperasian sistem;

l Tegangan sistem;

l Peringkat arus hubung singkat sistem;

l Tingkat bentuk gelombang yang harus dilindungi (petir tidak langsung atau langsung);

l Arus pelepasan nominal.

Persyaratan SPD untuk instalasi yang dilindungi oleh sistem proteksi petir eksternal (LPS) bergantung pada kelas LPS yang dipilih dan apakah jarak pemisahan antara LPS dan instalasi PV terisolasi atau non-isolasi. IEC 62305-3 merinci persyaratan jarak pemisahan untuk LPS eksternal.

Untuk mendapatkan efek perlindungan, tingkat proteksi tegangan (Naik) SPD harus 20 % lebih rendah dari kekuatan dielektrik peralatan terminal sistem.

Penting untuk menggunakan SPD dengan arus tahan hubung singkat yang lebih besar daripada arus hubung singkat rangkaian panel surya yang terhubung dengan SPD. SPD yang disediakan pada keluaran dc harus memiliki MCOV dc yang sama atau lebih besar dari tegangan sistem fotovoltaik maksimum panel.

SPD untuk Sisi Dc Sistem Fotovoltaik

Sumber PV memiliki karakteristik arus dan tegangan yang sangat berbeda dibandingkan sumber DC tradisional: sumber tersebut memiliki karakteristik non-linier dan menyebabkan busur api yang bertahan dalam jangka panjang. Oleh karena itu, sumber arus PV tidak hanya memerlukan sakelar PV dan sekering PV yang lebih besar, namun juga pemisah untuk perangkat pelindung lonjakan arus yang disesuaikan dengan sifat unik ini dan mampu mengatasi arus PV.

SPD yang dipasang pada sisi dc harus selalu dirancang khusus untuk aplikasi dc. Penggunaan SPD pada sisi ac atau dc yang salah berbahaya dalam kondisi gangguan.

Instalasi

SPD harus selalu dipasang di bagian hulu perangkat yang akan dilindunginya. NFPA 780 12.4.2.1 mengatakan bahwa proteksi lonjakan arus harus diberikan pada keluaran dc panel surya dari positif ke ground dan negatif ke ground, pada kotak penggabung dan penggabung ulang untuk beberapa panel surya, dan pada keluaran ac inverter.

Pemasangan SPD yang benar bergantung pada tiga nilai, yaitu:

l Tegangan operasi kontinu maksimum: Tegangan yang akan diaktifkan SPD.

l Tingkat perlindungan tegangan: Kategori tegangan lebih peralatan harus lebih tinggi dari tingkat perlindungan tegangan SPD.

l Arus pelepasan nominal: Nilai puncak bentuk gelombang (8/20 μs untuk SPD tipe 2) yang mampu ditahan oleh SPD setelah lonjakan berulang.

Cara Menggabungkan SPD dengan Inverter

Peternakan PV terdiri dari peralatan yang sangat sensitif yang memerlukan perlindungan ekstensif. Karena pembangkit listrik PV menghasilkan daya arus searah (dc), inverter (yang diperlukan untuk mengubah daya ini dari dc ke ac) merupakan komponen penting dalam produksi listriknya. Sayangnya, inverter tidak hanya sangat rentan terhadap sambaran petir tetapi juga harganya sangat mahal.

NFPA 780 12.4.2.3 memerlukan SPD tambahan pada input dc inverter jika inverter sistem berjarak lebih dari 30 meter dari kotak penggabung atau penggabung ulang terdekat.

Pasang SPD antara sekring dan inverter jika terdapat pelindung rangkaian (seperti sekring, pemutus dc, atau dioda rangkaian)

Untuk menyambungkan SPD ketika terdapat inverter dengan kotak sekring terintegrasi, pastikan sekring internal dilewati dan sekring rangkaian eksternal tersambung.

Inverter string harus dipasang sedekat mungkin dengan string. Kabel SPD yang terhubung ke jaringan L+/L-, dan antara blok terminal SPD dan busbar ground, harus kurang dari 2.5 meter. Semakin pendek kabel sambungan, semakin efisien dan hemat biaya perlindungannya.

Untuk inverter yang hanya memiliki satu pelacak MPP, gabungkan string sebelum inverter dan sambungkan ke SPD pada titik interkoneksi.

Kombinasi SPD harus direncanakan untuk setiap input ketika inverter memiliki beberapa pelacak MPP. SPD harus digunakan untuk setiap input yang digabungkan dengan dioda string.

Referensi

[1] Panduan Penangkal Petir, Standar DIN EN 62305 – 3, 2014.

[2] Standar untuk Perangkat Pelindung Lonjakan Arus, UL 1449, 2014.

[3] Perangkat pelindung lonjakan arus tegangan rendah – Bagian 32: Perangkat pelindung lonjakan arus yang dihubungkan ke arus searah. sisi instalasi fotovoltaik – Prinsip pemilihan dan penerapan, Standar IEC 61643-32, 2 017.