DC SPD berarti

Arti DC SPD

DC SPD, nama lengkap Perangkat Pelindung Lonjakan Arus Searah (Direct Current Surge Protection Device), adalah perangkat pelindung yang dirancang khusus untuk sistem daya DC untuk melindungi dari tegangan berlebih transien (lonjakan) yang disebabkan oleh sambaran petir, pengoperasian sakelar, atau gangguan listrik lainnya. Jika lonjakan ini tidak terkontrol, mereka dapat merusak perangkat elektronik sensitif dalam sistem DC dan bahkan menyebabkan kegagalan sistem.

Perangkat pelindung lonjakan DC dirancang untuk menawarkan perlindungan sistem dan peralatan bertenaga DC dari lonjakan atau lonjakan tegangan mendadak. DC SPD menekan atau mengalihkan lonjakan tegangan yang mencegah kerusakan pada komponen elektronik sensitif, kegagalan sistem, dan bahkan kehilangan data.

Pertimbangan untuk Perangkat Pelindung Lonjakan DC dalam Instalasi PV

Kilatan petir antar-awan dan intra-awan dengan magnitudo 100kA dapat menciptakan medan magnet terkait yang memicu arus transien dalam pengkabelan DC sistem PV. Tegangan transien ini muncul di terminal peralatan dan memicu kegagalan isolasi dan dielektrik komponen penting.

Arus petir yang dihasilkan dan tidak lengkap ini diredam dengan menempatkan SPD di lokasi tertentu. SPD dihubungkan ke tanah secara paralel dengan kabel berlistrik. Ketika terjadi tegangan berlebih, ia beralih dari perangkat impedansi tinggi ke perangkat impedansi rendah. SPD melepaskan arus transien terkait dalam desain ini, mengurangi tegangan berlebih yang seharusnya ada di terminal peralatan.

Perangkat paralel ini membawa arus tanpa beban. SPD yang Anda pilih harus dirancang, dinilai, dan disetujui, terutama dengan tegangan PV DC. Pemutus SPD yang melekat harus mampu mengganggu busur DC yang lebih parah yang tidak ada dalam aplikasi AC.

Pada sistem PV komersial dan skala utilitas besar yang beroperasi pada tegangan rangkaian terbuka maksimum 600 atau 1.000V DC, menghubungkan modul MOV dalam konfigurasi Y adalah pengaturan SPD yang populer.

Modul MOV dihubungkan ke setiap kutub dan ground pada setiap kaki Y. Ada dua modul antara setiap kutub dan kedua kutub dan dasar dalam sistem yang tidak di-ground. Karena setiap modul dinilai untuk setengah tegangan sistem dalam konfigurasi ini, modul MOV tidak melebihi nilai yang dinilai bahkan jika terjadi kegagalan kutub-ke-ground.

Fungsi Perangkat Pelindung Lonjakan DC

Fungsi inti dari DC SPD adalah untuk menyerap dan melepaskan lonjakan energi tinggi yang tiba-tiba ini, membatasi amplitudo tegangan berlebih, dan melindungi perangkat yang terhubung ke catu daya DC dari kerusakan. Mereka biasanya dipasang di simpul-simpul utama dalam sistem daya DC, seperti sisi DC dari sistem pembangkit listrik fotovoltaik, input daya dari stasiun pangkalan komunikasi, atau ujung output DC dari tiang pengisian kendaraan listrik untuk memastikan pengoperasian sistem yang stabil.

Dibandingkan dengan perangkat pelindung lonjakan untuk AC (AC SPD), DC SPD perlu mengatasi tantangan unik dari arus searah, seperti arus searah terus-menerus dan potensi tingkat tegangan tinggi. Oleh karena itu, DC SPD dirancang dengan komponen dan teknologi khusus untuk memenuhi kebutuhan lingkungan DC.

Prinsip Kerja

Pemilihan, pemasangan, dan pemeliharaan perangkat pelindung lonjakan DC yang tepat diperlukan untuk memastikan perlindungan lonjakan tegangan yang efektif dalam sistem DC. Efektivitas kinerja DC SPD bervariasi dengan faktor-faktor seperti peringkat lonjakan, tegangan penjepitan, waktu respons, dan aplikasi tertentu.

Anda dapat memecah kerja perangkat pelindung lonjakan DC sebagai berikut:

- Deteksi Lonjakan

Perangkat pelindung lonjakan DC akan mendeteksi lonjakan tegangan di luar peringkatnya dalam sistem DC. Perangkat ini biasanya memantau tingkat tegangan dengan memanfaatkan sirkuit khusus untuk mendeteksi lonjakan.

- Penjepitan Tegangan

Perangkat pelindung lonjakan DC menggunakan komponen seperti varistor oksida logam (MOV) atau tabung pelepasan gas (GDT) dalam mencapai penjepitan tegangan. Komponen-komponen ini menunjukkan resistansi tinggi terhadap tegangan dalam batas normal, memungkinkan aliran arus listrik normal. Namun demikian, lonjakan tegangan di luar ambang batas menurunkan resistansi komponen secara signifikan, menciptakan jalur impedansi rendah untuk arus lonjakan. Ambang batas di luar mana tegangan dianggap sebagai lonjakan disebut sebagai tegangan penjepitan atau tegangan lolos.

- Penyerapan Energi

Komponen utama dari perangkat pelindung lonjakan menyerap kelebihan energi ketika lonjakan tegangan dialihkan melalui perangkat. Desain varistor oksida logam (MOV) sedemikian rupa sehingga mereka rusak pada tegangan tinggi yang menghilangkan lonjakan sebagai panas.

Dalam rangkaian DC, pelindung lonjakan berada dalam keadaan resistansi tinggi dan tidak berfungsi di bawah tegangan normal (Un). Ketika ia merasakan bahwa tegangan lonjakan melebihi tegangan terukur (Uc), SPD itu sendiri akan dengan cepat mengurangi resistansinya sendiri dan menghantarkan (dalam 25 nanodetik), melepaskan arus lonjakan, menurunkan tegangan ke keadaan aman, dan kemudian kembali ke keadaan resistansi tinggi, menyelesaikan perlindungan untuk peralatan listrik dalam rangkaian.

Fitur Utama Perangkat Pelindung Lonjakan DC

- Kecepatan respons tinggi: mampu merespons lonjakan dalam nanodetik dan dengan cepat mengaktifkan mekanisme perlindungan.

- Kapasitas penyerapan energi tinggi: mampu menahan dan menghilangkan sejumlah besar energi lonjakan, melindungi peralatan backend.

- Tingkat perlindungan tegangan yang stabil: memastikan bahwa selama peristiwa lonjakan, tegangan sistem tidak melebihi rentang pengoperasian yang aman dari peralatan.

Dengan memasang Perangkat Pelindung Lonjakan DC, keandalan dan keamanan sistem arus searah dapat ditingkatkan secara signifikan, memperpanjang masa pakai peralatan dan mengurangi biaya pemeliharaan dan penggantian yang disebabkan oleh lonjakan. Di berbagai bidang seperti pembangkit listrik fotovoltaik, komunikasi, transportasi, dll., perangkat pelindung lonjakan DC telah menjadi komponen pelindung yang sangat diperlukan.

Cara memasang Perangkat Pelindung Lonjakan DC

- Tempatkan SDP sedekat mungkin dengan panel yang akan dilindungi.

- Untuk mengurangi panjang kabel penghubung dari lug perangkat pelindung lonjakan ke pemutus sirkuit panel berikutnya, bor dan buat lubang di rumah perangkat pelindung lonjakan di tempat yang sangat tinggi (atau lug pemutus sekering).

- Gunakan koneksi close-nippled dengan kabel yang berjalan ke pemutus pertama di bagian atas panel jika memungkinkan. Ini menjamin bahwa semua beban yang terhubung ke panel terlindungi secara memadai.

- Hubungkan SPD ke panel pemutus dengan kabel terdampar AWG #10 atau lebih besar (mudah didapat dan mudah dipasang). Dalam pengkabelan, hindari tekukan tajam dan panjang yang berlebihan. Instalasi yang paling berhasil biasanya bukan yang paling estetis. Pertemuan yang paling efektif adalah pendek dan langsung.

- SPD harus dihubungkan ke pemutus sirkuit yang dinilai dengan benar daripada lug utama panel. Sakelar pemutus sekering harus digunakan untuk berkomunikasi dengan saluran dan memfasilitasi servis SPD jika pemutus sirkuit tidak tersedia atau tidak praktis.

Membandingkan DC SPD dengan AC SPD

Perbedaan utama antara perangkat pelindung lonjakan DC dan AC didasarkan pada sistem daya yang digunakan. Dengan demikian, ada sedikit perbedaan antara keduanya mengenai peringkat tegangan, kemampuan penanganan lonjakan, waktu respons, dan standar.

Pernyataan berikut menyoroti beberapa persamaan dan perbedaan antara perangkat pelindung lonjakan DC dan AC (SPD):

- Penanganan Frekuensi

Perangkat pelindung lonjakan yang digunakan dalam sistem DC tidak memiliki spesifikasi frekuensi berkat konsistensi tegangan DC. Di sisi lain, yang ada di sistem AC memiliki kebutuhan frekuensi yang berbeda yang membutuhkan penanganan yang berbeda.

- Sensitivitas Polaritas

Perangkat pelindung lonjakan dalam sistem DC sensitif polaritas yang membutuhkan pemasangan dengan penyelarasan terminal yang benar. Karena arah tegangan yang terus berubah dalam sistem AC, mereka tidak memiliki penunjukan terminal tertentu.

- Deteksi dan Penjepitan Lonjakan

Tergantung pada desain sistem, baik DC maupun AC SPD akan melawan lonjakan tegangan dengan menyerap atau mengalihkannya ke tingkat yang aman. Namun, karakteristik tegangan yang berbeda dapat mengakibatkan perubahan mekanisme yang diterapkan dalam deteksi dan penjepitan.

Jenis DC SPD

Diklasifikasikan berdasarkan Tingkat Tegangan

Menurut tingkat tegangan sistem DC, perangkat pelindung lonjakan DC dapat dibagi menjadi kategori berikut:

- DC SPD tegangan rendah: cocok untuk sistem DC tegangan rendah, biasanya dengan rentang tegangan di bawah 48V, umumnya ditemukan pada peralatan komunikasi, sistem fotovoltaik kecil, atau sistem distribusi DC tegangan rendah.

- DC SPD tegangan sedang: cocok untuk sistem DC tegangan sedang, dengan rentang tegangan biasanya antara 48V dan 1000V, banyak digunakan di sisi arus searah dari sistem pembangkit listrik fotovoltaik, stasiun pengisian kendaraan listrik, dan skenario lainnya.

- DC SPD tegangan tinggi: cocok untuk sistem arus searah tegangan tinggi, dengan rentang tegangan di atas 1000V, terutama digunakan di pembangkit listrik fotovoltaik skala besar, sistem transmisi arus searah tegangan tinggi, dll.

Parameter Utama DC SPD

Parameter perangkat pelindung lonjakan DC menentukan kinerja dan kesesuaiannya dalam sistem DC tertentu dari lonjakan tegangan. Oleh karena itu, pertimbangan yang cermat terhadap parameter ini dan sistem yang dimaksudkan untuk digunakan sangat penting untuk pencocokan yang efektif.

Parameter utama yang disediakan untuk perangkat pelindung lonjakan DC meliputi:

- Arus Kebocoran: Ketika perangkat pelindung lonjakan DC beroperasi secara normal, arus kebocoran menggambarkan arus minimal yang mengalir melaluinya. Memiliki arus kebocoran yang rendah lebih disukai karena menghasilkan pengurangan pembuangan panas dan hilangnya daya.

- Tegangan Pengoperasian Kontinu Maksimum: Mendefinisikan tegangan DC di luar mana perangkat pelindung lonjakan diaktifkan tergantung pada tegangan terukur sistem.

- Arus Pelepasan Nominal: Menggambarkan nilai arus tertinggi yang dapat dilepaskan oleh perangkat pelindung lonjakan DC ketika peristiwa lonjakan terjadi.

- Rentang Suhu Pengoperasian: Mendefinisikan suhu di mana perangkat pelindung lonjakan DC dapat berkinerja optimal. Parameter ini khusus aplikasi terutama di mana sistem DC yang membutuhkan perlindungan dioperasikan dalam kondisi suhu ekstrem.

- Tingkat Perlindungan Tegangan: Mewakili tegangan maksimum di terminal perangkat pelindung lonjakan DC yang diaktifkan. Hal ini dicapai ketika arus yang melewati perangkat pelindung lonjakan cocok dengan arus pelepasan nominal.

Skenario aplikasi Perangkat Pelindung Lonjakan DC

Perangkat pelindung lonjakan DC dibagi menjadi dua jenis:

- Salah satunya digunakan dalam DC tegangan rendah, untuk melindungi modul komunikasi, pemantauan, dll.

- Yang lainnya digunakan dalam fotovoltaik, untuk melindungi sistem fotovoltaik, penyimpanan energi, dll.

Sistem Pembangkit Listrik Fotovoltaik

- Perlindungan sisi DC PV: dipasang antara string PV dan inverter untuk melindungi modul PV dan inverter dari kerusakan lonjakan yang disebabkan oleh sambaran petir atau pengoperasian sakelar.

- Perlindungan sisi AC PV: dipasang di ujung output inverter untuk melindungi peralatan sisi AC.

Stasiun Pangkalan Komunikasi

- Perlindungan sistem daya: melindungi peralatan catu daya DC dari stasiun pangkalan komunikasi, seperti paket baterai dan penyearah.

- Perlindungan sistem sinyal: melindungi saluran sinyal komunikasi untuk mencegah lonjakan mengganggu atau merusak peralatan komunikasi.

Fasilitas Pengisian Kendaraan Listrik

- Perlindungan tiang pengisian: dipasang di ujung output DC dari tiang pengisian untuk melindungi tiang pengisian dan sistem manajemen baterai kendaraan listrik.

- Perlindungan paket baterai: digunakan di sisi DC dari paket baterai kendaraan listrik untuk mencegah lonjakan merusak baterai.

Sistem Kontrol Industri

- Perlindungan PLC dan sensor: melindungi perangkat catu daya DC dalam sistem kontrol industri, seperti PLC, sensor, dll.

- Perlindungan motor DC: digunakan untuk sistem penggerak motor DC untuk mencegah lonjakan merusak motor dan penggerak.

Dalam aplikasi praktis, saat memilih Perangkat Pelindung Lonjakan DC, pertimbangkan faktor-faktor berikut:

- Tegangan sistem: pilih Perangkat Pelindung Lonjakan DC yang sesuai dengan tegangan sistem.

- Peringkat arus lonjakan: pilih arus pelepasan nominal (In) dan arus pelepasan maksimum (Imax) yang sesuai berdasarkan tingkat risiko lonjakan sistem.

- Lingkungan pemasangan: pertimbangkan faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban, dll., dan pilih tingkat perlindungan yang sesuai (peringkat IP).

Keuntungan menggunakan DC SPD

Dengan menggunakan DC SPD, kerentanan sistem bertenaga DC terhadap lonjakan tegangan dapat dikurangi secara efektif, mempromosikan perlindungan peralatan, keandalan sistem, dan keselamatan operasional secara keseluruhan.

Ringkasan manfaat penggunaan perangkat pelindung lonjakan DC dibahas di bawah ini:

- Perlindungan Peralatan: Ini adalah manfaat utama dari mengkonfigurasi sistem DC Anda dengan perangkat pelindung lonjakan. Ini mengalihkan atau menekan lonjakan tegangan berlebih yang melindungi peralatan dari kerusakan.

- Masa Pakai Peralatan yang Diperpanjang: Mencegah efek merusak dari lonjakan oleh DC SPD memungkinkan peralatan berfungsi lebih lama. Jika tidak, peralatan yang tidak terlindungi dengan mudah menyerah pada lonjakan tegangan yang mengakibatkan kerusakan atau menghambat kinerja.

- Jaminan Keselamatan: Ketika peristiwa lonjakan terjadi, mereka menimbulkan bahaya keselamatan, terutama dalam pengaturan industri yang menggunakan sumber DC dengan energi tinggi. Dengan menyerap atau mengarahkan energi lonjakan, perangkat ini mengurangi potensi kesalahan listrik, kebakaran, atau bahaya keselamatan lainnya.

- Keandalan Sistem: Perangkat pelindung lonjakan berkontribusi pada peningkatan keandalan sistem DC dalam peran perlindungannya. Mereka mengurangi risiko kegagalan peralatan yang membantu menjaga operasi berkelanjutan dan meminimalkan gangguan.

Bisakah pelindung lonjakan untuk AC digunakan untuk melindungi rangkaian DC?

Beberapa orang mungkin ingin menggunakan pelindung lonjakan untuk AC untuk melindungi sistem catu daya DC. Dari perspektif profesional, tegangan dan arus listrik AC berubah secara berkala, 50 kali per detik (50 Hz) atau 60 kali per detik (60 Hz). Ketika arus berubah dari setengah siklus positif ke setengah siklus negatif, ia akan melewati “titik nol”, pada saat itu tegangan dan arus akan menjadi “0”, secara efektif menekan arus transien secara alami.

                       Sinyal AC fase tunggal                                            Sinyal AC tiga fase

Tetapi DC tidak akan, itu adalah tegangan arus searah satu arah, tidak ada opsi “titik nol”, sehingga arus lonjakan tidak akan ditekan, menyebabkan dampak berkelanjutan pada peralatan. Jika pelindung lonjakan AC digunakan untuk melindungi saluran DC pada saat ini, tegangan berlebih yang kuat dan terus-menerus dan arus lonjakan akan menembus pelindung lonjakan AC, sangat memperpendek masa pakai pelindung lonjakan, dan menyebabkan kebakaran. Oleh karena itu, perlu untuk memilih pelindung lonjakan DC yang andal untuk perlindungan.

                                                                                   Sinyal DC

Menguji Perangkat Pelindung Lonjakan DC

Menguji perangkat pelindung lonjakan DC memverifikasi fungsinya memastikan bahwa ia dapat secara efektif menawarkan perlindungan peralatan dari lonjakan tegangan. Saat pengujian, bandingkan hasil pengujian dengan karakteristik respons spesifik yang disediakan yang harus dipatuhi oleh SPD.

Tes yang umum digunakan meliputi:

- Uji Resistansi Isolasi: Di sini, Anda melepaskan SPD dari sumber DC, dan mengukur resistansi antara terminal perangkat dan ground. Ini memastikan tidak adanya jalur kebocoran atau kesalahan.

- Uji Penurunan Tegangan: Uji ini memastikan penurunan tegangan berada dalam batas yang ditentukan. Anda menghubungkan perangkat ke sumber DC sebelum menerapkan tegangan terukur dan mengukurnya.

- Uji Lonjakan: Di sini, Anda melakukan simulasi lonjakan transien dengan menerapkan impuls lonjakan ke perangkat pelindung lonjakan. Setelah itu, periksa bentuk gelombang yang membandingkannya dengan spesifikasi pengujian.

Beberapa kesalahpahaman tentang pelindung lonjakan untuk arus searah.

1. Gagasan bahwa sistem DC sederhana hanya memerlukan perlindungan lonjakan satu tahap untuk memenuhi persyaratan adalah salah. Perlindungan lonjakan bersifat sistematis, dan tahap yang berbeda memerlukan pelindung lonjakan DC yang berbeda untuk perlindungan multi-level. Terutama untuk sistem komunikasi, semakin tepat dan sensitif peralatan, semakin andal perlindungan lonjakan yang dibutuhkan.

2. Salah memasang pelindung lonjakan DC jauh dari perangkat selama mereka di-ground. Pelindung lonjakan DC harus dekat dengan peralatan yang dilindungi. Jika pelindung lonjakan DC terlalu jauh dari perangkat yang membutuhkan perlindungan, ketika arus lonjakan menghantam, pelindung lonjakan DC harus merespons dalam hitungan mikrodetik untuk menyelamatkan peralatan listrik. Jika saluran terlalu panjang dan semua arus lonjakan menghantam perangkat sebelum mencapainya, bahkan jika pelindung lonjakan DC bereaksi dengan cepat, ia tidak akan punya waktu untuk melepaskan arus lonjakan. Oleh karena itu, pelindung lonjakan DC harus memberikan “perlindungan dekat” untuk peralatan listrik.

3. Dalam sistem arus searah di mana tegangan tetap stabil tanpa fluktuasi yang sering seperti tegangan arus bolak-balik tidak berarti ada lebih sedikit risiko lonjakan daripada dalam sistem AC? Salah – tegangan stabil tidak sama dengan tidak ada risiko. Dalam sistem arus searah, tidak ada “titik nol” dalam hal arus atau tegangan melainkan aliran terus-menerus yang dapat dengan mudah menarik sambaran petir sehingga lebih rentan dibandingkan dengan sistem AC. Mengambil panel surya sebagai contoh – perangkat luar ruangan seperti susunan fotovoltaik sangat rentan terhadap sambaran petir karena luas permukaannya yang besar dan aliran listrik yang terus-menerus yang menarik petir yang menyebabkan lonjakan yang kuat.

4. Salah memiliki persyaratan grounding yang longgar untuk sistem arus searah tegangan rendah; Anda tidak dapat melewatkan grounding atau hanya menghubungkannya di dekat selungkup dengan jarak tertentu di antaranya. Sangat penting untuk meng-ground-nya dengan benar karena grounding memainkan peran penting dalam melindungi perangkat listrik menggunakan perangkat pelindung tegangan berlebih arus searah. Menghubungkan langsung dengan selungkup tidak selalu berarti grounding yang tepat; beberapa selungkup mungkin tidak memiliki koneksi dengan bumi atau tampak di-ground tetapi mungkin diisolasi oleh lapisan cat yang mencegah koneksi grounding yang efektif. Jika ada sedikit kebocoran pada peralatan yang menyebabkan selungkup diisi daya maka selama kedatangan lonjakan daya ini akan mengarah kembali melalui perangkat pelindung yang menyebabkan bahaya kebakaran yang membuat perangkat pelindung tegangan berlebih tidak berguna. Oleh karena itu, sangat penting bahwa Perangkat Pelindung Tegangan Berlebih Arus Searah di-ground dengan benar

Kesimpulan

Pelindung lonjakan Perangkat Pelindung Lonjakan DC, sebagai “penjaga keselamatan” dari sistem daya DC, memainkan peran penting dalam perlindungan daya modern. Apakah itu sistem pembangkit listrik fotovoltaik, stasiun pangkalan komunikasi, atau fasilitas pengisian kendaraan listrik, DC SPD dapat secara efektif menahan ancaman yang dibawa oleh lonjakan, memastikan pengoperasian peralatan yang stabil, memperpanjang masa pakainya, dan mengurangi biaya pemeliharaan.