Gambaran
Sambaran petir tidak langsung bersifat merusak.Pengamatan anekdotal tentang aktivitas petir biasanya merupakan indikator yang buruk dari tingkat tegangan lebih yang diinduksi petir dalam susunan PV.Sambaran petir tidak langsung dapat dengan mudah merusak komponen sensitif dalam peralatan PV, yang seringkali membutuhkan biaya tinggi untuk memperbaiki atau mengganti komponen yang rusak, dan mempengaruhi keandalan sistem PV.Tegangan lebih tergantung pada kondisi pengaturan setiap sistem PV dan kabel.
Sistem PV diekspos di ruang terbuka yang besar, biasanya di ladang atau di puncak gedung.Awan hujan bermuatan yang menumpuk di atas lapangan terbuka seperti itu memiliki kecenderungan untuk melepaskan muatan dalam bentuk kilat.Ketika ini terjadi, lonjakan tegangan kemungkinan akan terjadi.Semakin luas bidangnya, semakin besar kemungkinan kehancuran terjadi.
Ketika sistem PV terletak di lokasi industri, operasi bisnis dan peralatan juga dalam bahaya.Inverter mahal, tetapi untuk aplikasi industri, kegagalan yang lebih mahal adalah biaya waktu henti.
Ketika petir menyambar sistem PV surya, hal itu menyebabkan arus dan tegangan transien yang diinduksi dalam loop kawat sistem PV surya.Arus dan tegangan transien ini akan muncul di terminal peralatan dan kemungkinan menyebabkan kegagalan isolasi dan dielektrik dalam komponen listrik dan elektronik PV surya seperti panel PV, inverter, peralatan kontrol dan komunikasi, serta perangkat di instalasi gedung.Kotak array, inverter, dan perangkat MPPT (pelacak titik daya maksimum) memiliki titik kegagalan tertinggi.
Untuk mencegah energi tinggi melewati elektronik dan menyebabkan kerusakan tegangan tinggi pada sistem PV, lonjakan tegangan harus memiliki jalur ke ground.Untuk melakukan ini, semua permukaan konduktif harus dibumikan secara langsung dan semua kabel yang masuk dan keluar dari sistem (seperti kabel Ethernet dan listrik ac) disambungkan ke arde melalui SPD.
Sebuah perangkat perlindungan lonjakan diperlukan untuk setiap kelompok string dalam kotak array, kotak recombiner, serta pemutus arus dc.
Pemilihan dan Pemasangan Perangkat Perlindungan Surge untuk Sistem PV
Sistem PV memiliki karakteristik unik, yang karenanya memerlukan penggunaan SPD yang dirancang khusus untuk sistem PV.
Sistem PV memiliki tegangan sistem dc yang tinggi hingga 1500 volt.Titik daya maksimumnya beroperasi hanya pada beberapa persentil di bawah arus hubung singkat sistem.
Untuk menentukan modul SPD yang tepat untuk sistem PV dan pemasangannya, Anda harus mengetahui:
Kepadatan kilat bulat petir;
Suhu operasi sistem;
tegangan sistem;
Peringkat arus hubung singkat sistem;
Tingkat bentuk gelombang yang harus dilindungi terhadap (petir tidak langsung atau langsung);
Arus pelepasan nominal.
Persyaratan SPD untuk instalasi yang diproteksi oleh sistem proteksi petir eksternal (LPS) tergantung pada kelas LPS yang dipilih dan apakah jarak pemisah antara LPS dan instalasi PV terisolasi atau tidak terisolasi.IEC 62305-3 merinci persyaratan jarak pemisahan untuk LPS eksternal.
Untuk memiliki efek perlindungan, tingkat perlindungan tegangan SPD (Naik) 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 dari rangkaian solar array yang terhubung dengan SPD.SPD yang diberikan 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 dari sumber dc tradisional: mereka memiliki karakteristik non-linier dan menyebabkan persistensi jangka panjang dari busur yang menyala.Oleh karena itu, sumber arus PV tidak hanya memerlukan sakelar PV dan sekering PV yang lebih besar, tetapi juga pemisah untuk perangkat pelindung lonjakan arus yang disesuaikan dengan sifat unik ini dan mampu mengatasi arus PV.
SPD yang dipasang di 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 hulu perangkat yang akan mereka lindungi.NFPA 780 12.4.2.1 mengatakan bahwa proteksi lonjakan harus disediakan pada keluaran dc panel surya dari positif ke arde dan negatif ke arde, pada kotak combiner dan recombiner untuk beberapa panel surya, dan pada output ac dari inverter.
Pemasangan SPD yang benar bergantung pada tiga nilai, yaitu:
Tegangan operasi kontinu maksimum: Tegangan yang akan diaktifkan SPD.
Tingkat perlindungan tegangan: Kategori tegangan lebih peralatan harus lebih tinggi dari tingkat perlindungan tegangan SPD.
Arus pelepasan nominal: Nilai puncak bentuk gelombang (8/20 s untuk SPD tipe 2) yang mampu ditahan oleh SPD setelah lonjakan berulang.
Bagaimana Menggabungkan SPD dengan Inverter
Kebun PV terdiri dari peralatan yang sangat sensitif yang membutuhkan perlindungan yang luas.Karena pembangkit listrik tenaga surya menghasilkan daya arus searah (dc), inverter (yang diperlukan untuk mengubah daya ini dari dc ke ac) merupakan komponen penting untuk produksi listriknya.Sayangnya, inverter tidak hanya sangat rentan terhadap sambaran petir tetapi juga sangat mahal.
NFPA 780 12.4.2.3 memerlukan SPD tambahan pada input dc dari inverter jika sistem inverter lebih dari 30 meter dari kotak combiner atau recombiner terdekat.
Pasang SPD antara sekering dan inverter jika ada pelindung senar (seperti sekering, pemutus dc atau dioda senar)
Untuk menghubungkan SPD ketika ada inverter dengan kotak sekering terintegrasi, pastikan sekering internal dilewati dan sekering string eksternal terhubung.
Inverter string harus dipasang sedekat mungkin dengan string.Kabel SPD yang terhubung ke jaringan L+/L-, dan antara blok terminal SPD dan busbar arde, harus kurang dari 2,5 meter.Semakin pendek kabel sambungan, semakin efisien dan hemat biaya perlindungannya.
Untuk inverter dengan hanya satu MPP tracker, gabungkan string sebelum inverter dan hubungkan ke SPD di 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 Proteksi Petir, Standar DIN EN 62305 - 3, 2014.
[2] Standar untuk Perangkat Pelindung Lonjakan, UL 1449, 2014.
[3] Perangkat pelindung lonjakan tegangan rendah - Bagian 32: Perangkat pelindung lonjakan arus yang terhubung ke sisi dc dari instalasi fotovoltaik - Prinsip pemilihan dan penerapan, Standar IEC 61643-32, 2 017.
