Perlindungan Terhadap Gelombang Surja untuk Lampu Jalan Tenaga Surya: Grounding Terlebih Dahulu, SPD (Surge Protection Device) Kemudian

Sumber Gelombang Surja

Hampir semua kerusakan yang terjadi disebabkan oleh empat sumber berikut:

• Pukulan petir langsung pada tiang, panel, atau struktur di sekitarnya.
• Petir yang diinduksi – pulsa elektromagnetik dari pukulan petir di dekatnya yang merambat ke panel dan kabel.
• Operasi jaringan listrik , di mana perubahan tegangan yang mendadak dapat merusak perangkat yang terhubung ke jaringan listrik.
• Perubahan tegangan internal dalam sistem itu sendiri; meskipun umumnya tidak signifikan, namun dapat menumpuk seiring waktu dan menyebabkan kerusakan.

Satu unit lampu jalan tenaga surya all-in-one tersebut terisolasi secara galvanik dari jaringan listrik, sehingga hal ini menghilangkan salah satu dari empat komponen penting dalam sistem tersebut. Ketiga komponen yang tersisa inilah yang menyebabkan jalur koneksi antara panel surya dan kontroler menjadi bagian sirkuit yang paling rentan terhadap gangguan.

Lapisan pertama: Pengaturan sistem penghubung ke tanah (grounding)

Lapisan ini menentukan apakah komponen lain dalam sistem dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Setiap komponen logam yang berpotensi terkena gangguan listrik, seperti braket penyangga panel surya, tiang lampu, dan kotak penutup peralatan, harus terhubung dengan baik ke perangkat penghubung ke tanah (grounding device). Jalur penghubung ke tanah tersebut harus memiliki resistansi yang rendah agar energi listrik yang berlebih dapat langsung dialirkan keluar dari sistem. Banyak peraturan lokal menetapkan nilai resistansi penghubung ke tanah sebesar 10 Ω atau lebih rendah; pastikan nilai tersebut sesuai dengan standar yang berlaku di wilayah Anda, jangan asumsikan saja nilai tersebut secara acak.

Pengaturan sistem penghubung ke tanah juga rentan terhadap kerusakan seiring waktu; koneksi-koneksi tersebut bisa berkarat. Nilai resistansi penghubung ke tanah yang diukur saat pemasangan lampu mungkin tidak sama lagi setelah lima tahun. Pengujian resistansi penghubung ke tanah secara berkala merupakan satu-satunya cara untuk memastikan bahwa sistem perlindungan tersebut masih berfungsi dengan baik.

Lapisan kedua: Tata letak dan pengaturan kabel

Cara kabel diletakkan sama pentingnya dengan tempat di mana kabel tersebut dihubungkan ke komponen lain dalam sistem.

Pastikan kabel listrik dan kabel sinyal dipisahkan, serta hindari penggunaan jalur yang panjang dan sejajar, karena hal tersebut dapat menyebabkan terjadinya lonjakan tegangan (surge). Untuk jalur yang sangat penting, masukkan kabel tersebut ke dalam saluran logam yang terhubung ke tanah; lapisan pelindung pada saluran tersebut berfungsi sebagai perlindungan terhadap lonjakan tegangan. Jika desain memungkinkan, gunakan perangkat kabel yang dilengkapi dengan perlindungan terhadap lonjakan tegangan pada bagian panel yang terpapar langsung ke kontroler.

Lapisan ketiga: Penggunaan SPD (Surge Protection Devices) di titik-titik yang tepat Untuk instalasi yang bernilai tinggi atau di daerah yang sering terkena petir, penggunaan SPD yang khusus sangat diperlukan. Strateginya bersifat hierarkis: pasang SPD di setiap titik kritis, yaitu pada keluaran panel surya, kabinet distribusi arus searah (DC), input inverter, dan sisi keluaran arus bolak-balik (AC), sehingga energi lonjakan dapat terdistribusi secara bertahap, bukan langsung mencapai kontroler atau perangkat lain dengan kekuatan penuh. Pastikan tegangan operasi maksimum dan tingkat perlindungan tegangan dari masing-masing SPD sesuai dengan rangkaian yang dilindunginya.

Aturan pemilihan dan penempatan SPD menentukan apakah SPD tersebut benar-benar berfungsi atau hanya memakan ruang saja…

• SPD Tipe 1 (yang telah diuji terhadap arus petir sebagian) dipasang di sisi panel surya; SPD Tipe 2 (yang telah diuji terhadap lonjakan listrik yang diinduksi) cocok digunakan untuk perlindungan perangkat yang terletak di bagian downstream (sebelah panel surya). Klasifikasi ini sesuai dengan standar IEC 61643-11; klasifikasi tersebut menunjukkan jenis lonjakan listrik yang dapat ditahan oleh perangkat tersebut selama pengujian, bukan mereknya.
• Pasang SPD sejauh mungkin dari perangkat yang perlu dilindungi , dengan jalur penghubung ke tanah yang paling pendek dan lurus. Setiap meter tambahan pada kabel penghubung antara SPD dan tanah akan berfungsi sebagai elemen inductansi yang berperan sebagai hambatan terhadap lonjakan listrik. Jika jalur penghubung SPD ke tanah tidak memadai, maka SPD tersebut hanya akan berfungsi sebagai hiasan belaka.
• Hubungkan semua komponen ke dalam satu sistem penghubung tanah yang terpadu. Sambungkan titik-titik penghubung tanah dari semua perangkat (panel surya, kontroler, inverter, kabel logam, kabel penghubung SPD ke tanah) ke dalam satu sistem equipotensial yang terpadu. Hal ini akan menghilangkan perbedaan potensial yang berbahaya, yang dapat menyebabkan kerusakan sekunder ketika lonjakan listrik menemukan dua jalur untuk menuju tanah.

Fungsi penekan lonjakan listrik (surge suppression) yang terintegrasi dalam kontroler dan inverter modern memang sangat berguna, tetapi hanya berperan sebagai lapisan pertahanan pertama. Anggap saja fitur ini sebagai pelengkap dari sistem perlindungan lainnya, bukan pengganti sistem perlindungan utama.

Apa yang sebenarnya rusak setelah badai berlalu?

Dari unit-unit yang kembali kepada kami setelah musim badai petir berlalu, polanya selalu konsisten: yang rusak biasanya adalah bagian input DC dari kontroler atau komponen pengendali LED (LED driver), bukan panel surya itu sendiri; jarang sekali baterainya yang rusak. Panel surya mampu bertahan meskipun terkena sambaran petir yang merusak kontrolernya, karena panel tersebut tidak mengandung komponen elektronik. Itulah sebabnya kami menyarankan pembeli di daerah yang sering terkena badai untuk menganggap komponen SPD (Surge Protection Device) yang terletak di sisi panel sebagai komponen yang paling penting dalam anggaran perlindungan, dan untuk menyimpan kontroler cadangan dalam stok perawatan.

Perawatan: Hal yang sering diabaikan oleh semua orang

Sistem perlindungan tersebut bersifat “merusak” seiring waktu, bukan produk yang bisa dibeli sekali saja dan kemudian tidak perlu dirawat lagi.

Periksa nilai resistansi grounding secara terjadwal, serta setelah terjadi badai besar. Periksa indikator kesalahan pada perangkat perlindungan terhadap lonjakan listrik (Surge Protection Device/SPD), dan gantilah modul-modul yang telah teraktifkan atau mengalami kerusakan dengan segera—perangkat SPD yang rusak akan menyebabkan terbukanya rangkaian listrik. Periksa kabel untuk tanda-tanda kerusakan, dengan perhatian khusus pada bagian koneksi di pangkal tiang tempat kelembapan dan pergerakan dapat menyebabkan masalah. Selama musim badai, pantau prakiraan cuaca dan siapkan rencana untuk memutuskan sambungan beban yang tidak esensial sebelum badai berkekuatan besar terjadi. Pada instalasi yang kritis, alat perekam data terkait peristiwa lonjakan listrik dapat mengubah informasi seperti “lampu padam musim semi lalu” menjadi data yang dapat digunakan untuk mengambil tindakan yang tepat.

Apa yang tidak dibahas di halaman ini: Halaman ini membahas sistem perlindungan terhadap lonjakan listrik untuk unit pencahayaan dan rangkaian listrik DC-nya. Halaman ini tidak membahas desain sistem perlindungan terhadap badai untuk bangunan (sesuai standar IEC 62305), perlindungan kelas substation, atau persyaratan interkoneksi antar-perusahaan utilitas. Untuk informasi mengenai komponen-komponen yang digunakan, kunjungi halaman komponen lampu jalan tenaga surya; untuk menentukan ukuran kontroler dan baterai yang diperlukan dalam sistem perlindungan tersebut, gunakan kalkulator penentuan ukuran kontroler.