Petir adalah penyebab umum kegagalan pada sistem fotovoltaik (PV) dan pembangkit listrik tenaga angin. Gelombang yang merusak dapat terjadi akibat petir yang menyambar jarak jauh dari sistem, atau bahkan di antara awan. Namun sebagian besar kerusakan akibat petir dapat dicegah. Berikut adalah beberapa teknik paling hemat biaya yang diterima secara umum oleh pemasang sistem tenaga listrik, berdasarkan pengalaman puluhan tahun. Ikuti saran ini, dan Anda memiliki peluang besar untuk menghindari kerusakan akibat petir pada sistem energi terbarukan (RE) Anda.
Bersikaplah membumi
Grounding adalah teknik paling mendasar untuk perlindungan terhadap kerusakan akibat petir. Anda tidak dapat menghentikan gelombang petir, namun Anda dapat memberikannya jalur langsung ke tanah yang melewati peralatan berharga Anda, dan dengan aman melepaskan gelombang tersebut ke dalam bumi. Jalur listrik ke tanah akan terus-menerus mengeluarkan listrik statis yang terakumulasi dalam struktur di atas permukaan tanah. Seringkali, hal ini mencegah tarikan petir.
Penangkal petir dan pelindung lonjakan arus dirancang untuk melindungi peralatan elektronik dengan menyerap lonjakan listrik. Namun, perangkat ini bukanlah pengganti grounding yang baik. Mereka hanya berfungsi jika digabungkan dengan landasan yang efektif. Sistem grounding adalah bagian penting dari infrastruktur perkabelan Anda. Pasang sebelum atau saat kabel listrik dipasang. Jika tidak, setelah sistem berfungsi, komponen penting ini mungkin tidak akan pernah dicentang dalam daftar “yang harus dilakukan”.
Langkah pertama dalam pengardean adalah membangun jalur pelepasan ke tanah dengan mengikat (interkoneksi) semua komponen struktur logam dan penutup listrik, seperti rangka modul PV, rak pemasangan, dan menara pembangkit angin. Kode Kelistrikan Nasional (NEC), Pasal 250 dan Pasal 690.41 hingga 690.47 menetapkan ukuran, bahan, dan teknik kawat yang sesuai dengan kode. Hindari tikungan tajam pada kabel ground—lonjakan arus yang tinggi tidak suka berbelok tajam dan dapat dengan mudah melompat ke kabel terdekat. Berikan perhatian khusus pada pemasangan kawat tembaga ke elemen struktur aluminium (khususnya rangka modul PV). Gunakan konektor berlabel “AL/CU” dan pengencang baja tahan karat, yang mengurangi potensi korosi. Kabel ground dari rangkaian DC dan AC juga akan dihubungkan ke sistem grounding ini. (Lihat artikel Code Corner tentang grounding susunan PV di HP102 dan HP103 untuk saran lebih lanjut.)
Batang Tanah
Aspek terlemah dari banyak instalasi adalah sambungan ke bumi itu sendiri. Lagi pula, Anda tidak bisa begitu saja memasang kawat ke planet ini! Sebaliknya, Anda harus mengubur atau memalu batang logam konduktif dan non-korosif (umumnya tembaga) ke dalam tanah, dan pastikan sebagian besar permukaannya bersentuhan dengan tanah konduktif (yang berarti lembab). Dengan cara ini, ketika listrik statis atau lonjakan listrik terjadi, elektron dapat mengalir ke dalam tanah dengan hambatan minimal.
Mirip dengan bagaimana saluran pembuangan menghilangkan air, grounding juga bertindak untuk menghilangkan elektron. Jika pipa pembuangan tidak mengalir secara memadai ke dalam tanah, cadangan akan terjadi. Ketika elektron kembali naik, mereka melompati celah (membentuk busur listrik) ke kabel listrik Anda, melalui peralatan Anda, dan baru kemudian ke ground.
Untuk mencegah hal ini, pasang satu atau lebih batang arde berlapis tembaga sepanjang 8 kaki (2,4 m), 5/8 inci (16 mm), sebaiknya di tanah yang lembab. Satu batang biasanya tidak cukup, khususnya di tanah kering. Di area yang tanahnya sangat kering, pasang beberapa batang, beri jarak setidaknya 6 kaki (3 m) dan sambungkan dengan kawat tembaga telanjang, yang dikubur. Pendekatan alternatif adalah dengan mengubur kawat tembaga telanjang #6 (13 mm2), ganda #8 (8 mm2), atau yang lebih besar ke dalam parit dengan panjang minimal 100 kaki (30 m). (Kabel ground tembaga telanjang juga dapat dipasang di sepanjang dasar parit yang mengalirkan pipa air atau saluran pembuangan, atau kabel listrik lainnya.) Atau, potong kabel ground menjadi dua dan sebarkan ke dua arah. Hubungkan salah satu ujung setiap kabel yang terkubur ke sistem grounding.
Cobalah untuk mengarahkan sebagian sistem ke area yang lebih basah, seperti tempat pembuangan air di atap atau tempat tanaman akan disiram. Jika terdapat selubung sumur baja di dekatnya, Anda dapat menggunakannya sebagai ground rod (buat sambungan yang kuat dan dibaut ke selubung).
Di iklim lembab, pondasi beton dari susunan yang dipasang di tanah atau tiang, atau menara generator angin, atau batang tanah yang terbungkus beton tidak akan memberikan landasan yang ideal. Di lokasi ini, beton biasanya kurang konduktif dibandingkan tanah lembab di sekitar pondasi. Jika hal ini terjadi, pasang batang arde di tanah di samping beton di dasar susunan, atau di dasar menara generator angin Anda dan di setiap jangkar kawat penahan, lalu sambungkan semuanya dengan kawat telanjang yang terkubur.
Di iklim kering atau gersang, yang terjadi justru sebaliknya— pondasi beton mungkin memiliki kadar air yang lebih tinggi dibandingkan tanah di sekitarnya, dan memberikan peluang ekonomis untuk pemasangan landasan. Jika tulangan sepanjang 20 kaki (atau lebih panjang) akan ditanamkan ke dalam beton, tulangan itu sendiri dapat berfungsi sebagai batang tanah. (Catatan: Hal ini harus direncanakan sebelum beton dituang.) Metode pengardean ini umum dilakukan di lokasi kering, dan dijelaskan dalam NEC, Pasal 250.52 (A3), “Elektroda Terbungkus Beton.”
Jika Anda tidak yakin dengan metode pengardean yang terbaik untuk lokasi Anda, bicarakan dengan inspektur kelistrikan Anda selama tahap desain sistem Anda. Anda tidak bisa memiliki terlalu banyak landasan. Di lokasi yang kering, gunakan setiap kesempatan untuk memasang batang arde yang berlebihan, kawat yang terkubur, dll. Untuk menghindari korosi, gunakan hanya perangkat keras yang disetujui untuk membuat sambungan ke batang arde. Gunakan baut tembaga untuk menyambung kabel ground dengan andal.
Sirkuit Daya Pembumian
Untuk perkabelan gedung, NEC memerlukan satu sisi sistem tenaga DC untuk dihubungkan—atau “diikat”—ke ground. Bagian AC dari sistem tersebut juga harus dibumikan dengan cara konvensional seperti sistem yang terhubung ke jaringan listrik. (Hal ini berlaku di Amerika Serikat. Di negara-negara lain, rangkaian listrik yang tidak memiliki ground adalah hal yang lumrah.) Pengardean sistem tenaga listrik diperlukan untuk sistem rumah modern di Amerika Serikat. Negatif DC dan netral AC harus dihubungkan ke ground hanya pada satu titik dalam sistemnya masing-masing, dan keduanya pada titik yang sama dalam sistem grounding. Hal ini dilakukan di panel daya pusat.
Produsen beberapa sistem yang berdiri sendiri dan memiliki tujuan tunggal (seperti pompa air tenaga surya dan repeater radio) merekomendasikan untuk tidak menghubungkan sirkuit listrik ke ground. Lihat instruksi pabrik untuk rekomendasi spesifik.
Pengkabelan Array & Teknik “Twisted Pair”.
Pengkabelan susunan harus menggunakan kawat dengan panjang minimum, dimasukkan ke dalam kerangka logam. Kabel positif dan negatif harus memiliki panjang yang sama, dan dipasang bersamaan jika memungkinkan. Ini akan meminimalkan induksi tegangan berlebih antar konduktor. Saluran logam (dibumikan) juga menambah lapisan perlindungan. Kubur kabel luar ruangan yang panjang alih-alih memasangnya di atas kepala. Rangkaian kabel sepanjang 100 kaki (30 m) atau lebih seperti antena—dapat menerima gelombang bahkan dari petir di awan. Lonjakan serupa masih dapat terjadi meskipun kabel terkubur, namun sebagian besar pemasang setuju bahwa kabel transmisi yang terkubur semakin membatasi kemungkinan kerusakan akibat petir.
Strategi sederhana untuk mengurangi kerentanan terhadap lonjakan arus adalah teknik “twisted pair”, yang membantu menyamakan dan menghilangkan tegangan induksi antara dua atau lebih konduktor. Mungkin sulit untuk menemukan kabel listrik yang cocok dan sudah terpuntir, jadi inilah yang harus dilakukan: Letakkan sepasang kabel listrik di sepanjang tanah. Masukkan tongkat di antara kabel, dan putar menjadi satu. Setiap 30 kaki (10 m), ganti arahnya. (Ini jauh lebih mudah daripada mencoba memutar seluruh jarak ke satu arah.) Bor listrik terkadang dapat digunakan untuk memutar kabel juga, tergantung pada ukuran kabel. Kencangkan saja ujung kabel ke dalam chuck bor dan biarkan gerakan bor memutar kabel menjadi satu. Pastikan untuk menjalankan latihan dengan kecepatan serendah mungkin jika Anda mencoba teknik ini.
Kabel ground tidak perlu dipilin dengan kabel listrik. Untuk penguburan, gunakan kawat tembaga telanjang; jika Anda menggunakan saluran, jalankan kabel ground di luar saluran. Kontak bumi tambahan akan meningkatkan landasan sistem.
Gunakan kabel pasangan berpilin (twisted-pair) untuk kabel komunikasi atau kontrol apa pun (misalnya, kabel sakelar pelampung untuk mematikan tangki penuh pada pompa air tenaga surya). Kawat pengukur yang lebih kecil ini tersedia dalam kabel pra-pilin, ganda, atau berpasangan tunggal. Anda juga dapat membeli kabel pasangan terpilin berpelindung, yang memiliki lapisan logam yang mengelilingi kabel yang terpilin, dan biasanya juga kabel “saluran” terpisah yang terbuka. Ardekan pelindung kabel dan kabel pembuangan pada salah satu ujungnya saja, untuk menghilangkan kemungkinan terciptanya loop arde (jalur yang tidak terlalu langsung ke arde) pada kabel.
Proteksi Petir Tambahan
Selain tindakan pembumian ekstensif, perangkat perlindungan lonjakan arus khusus dan (mungkin) penangkal petir direkomendasikan untuk lokasi dengan salah satu kondisi berikut:
• Lokasi terpencil di dataran tinggi di daerah yang sering terjadi petir
• Tanah kering, berbatu, atau memiliki konduktivitas yang buruk
• Kawat panjangnya lebih dari 100 kaki (30 m)
Penangkal Petir
Penangkal petir (surge) dirancang untuk menyerap lonjakan voltase yang disebabkan oleh badai listrik (atau aliran listrik di luar spesifikasi), dan secara efektif memungkinkan lonjakan arus melewati kabel listrik dan peralatan Anda. Pelindung lonjakan arus harus dipasang di kedua ujung kabel panjang yang terhubung ke bagian mana pun dari sistem Anda, termasuk saluran AC dari inverter. Arrestor dibuat untuk berbagai tegangan baik AC maupun DC. Pastikan untuk menggunakan penahan yang sesuai untuk aplikasi Anda. Banyak pemasang sistem yang secara rutin menggunakan penahan lonjakan arus Delta, yang tidak mahal dan menawarkan perlindungan ketika ancaman petir sedang, namun unit ini tidak lagi terdaftar di UL.
Arester PolyPhaser dan Transtector adalah produk berkualitas tinggi untuk lokasi rawan petir dan instalasi besar. Unit yang tahan lama ini menawarkan perlindungan dan kompatibilitas yang kuat dengan beragam voltase sistem. Beberapa perangkat memiliki indikator untuk menampilkan mode kegagalan.
Penangkal Petir
“Penangkal petir” adalah perangkat pelepasan listrik statis yang ditempatkan di atas bangunan dan rangkaian listrik tenaga surya, dan dihubungkan ke tanah. Mereka dimaksudkan untuk mencegah penumpukan muatan statis dan akhirnya ionisasi atmosfer sekitarnya. Mereka dapat membantu mencegah sambaran petir, dan dapat menyediakan jalur bagi arus yang sangat tinggi ke tanah jika sambaran petir benar-benar terjadi. Perangkat modern berbentuk paku, seringkali dengan banyak titik.
Batang penerangan biasanya hanya digunakan di lokasi yang mengalami badai listrik ekstrem. Jika menurut Anda situs Anda termasuk dalam kategori ini, pekerjakan kontraktor yang berpengalaman dalam bidang proteksi petir. Jika penginstal sistem Anda tidak begitu berkualifikasi, pertimbangkan untuk berkonsultasi dengan spesialis proteksi petir sebelum sistem diinstal. Jika memungkinkan, pilih pemasang PV bersertifikat North American Board of Certified Energy Practitioners (NABCEP) (lihat Akses). Meskipun sertifikasi ini tidak khusus untuk proteksi petir, sertifikasi ini dapat menjadi indikasi tingkat kompetensi keseluruhan pemasang.
Di Luar Penglihatan, Bukan Di Luar Pikiran
Banyak pekerjaan proteksi petir yang terkubur dan tidak terlihat. Untuk membantu memastikan bahwa hal itu dilakukan dengan benar, tuliskan hal ini ke dalam kontrak Anda dengan pemasang sistem, teknisi listrik, ekskavator, tukang ledeng, pengebor sumur, atau siapa pun yang melakukan pekerjaan tanah yang akan memuat sistem grounding Anda.
Waktu posting: 10 Agustus 2020