Menentukan ukuran sekering dan pemutus arus dalam kotak penggabung PV memerlukan penerapan aturan NEC 156%: kalikan arus hubung singkat string (Isc) dengan 1,56, lalu pilih peringkat sekering standar berikutnya. Perhitungan dua tahap ini memperhitungkan operasi tugas berkelanjutan dan lonjakan iradiasi. Penentuan ukuran yang tepat mencegah kegagalan sistem, memastikan kepatuhan terhadap kode, dan melindungi dari bahaya kebakaran dalam instalasi tenaga surya.
Memahami Sekering dan Pemutus Arus PV
Apa Itu Sekering Berperingkat PV?
Sekering PV—ditunjuk sebagai kelas gPV berdasarkan IEC 60269-6—adalah perangkat pelindung arus lebih yang direkayasa secara khusus untuk aplikasi arus searah dalam sistem tenaga surya. Tidak seperti sekering AC standar, sekering gPV dapat dengan aman memutus arus gangguan DC, yang sangat sulit dipadamkan karena tidak adanya perlintasan nol arus alami. Sekering ini tahan terhadap siklus termal ekstrem dari fluktuasi iradiasi matahari tanpa kegagalan prematur. Mereka dirancang untuk memutus pada 1,35 hingga 1,45 kali arus pengenalnya dalam satu hingga dua jam, melindungi terhadap arus lebih balik ketika satu string mengalir ke string paralel yang mengalami gangguan.
Apa Itu Pemutus Arus DC?
Pemutus DC adalah sakelar yang mengisolasi keluaran kotak penggabung dari peralatan hilir untuk pemeliharaan dan pemutusan energi darurat. NEC 690.15 mengharuskan pemutus arus ini diberi peringkat pemutusan beban untuk aplikasi di atap, yang berarti mereka dapat dengan aman membuka sirkuit di bawah arus beban penuh tanpa menciptakan flash busur yang berbahaya. Sakelar pemutus beban mencakup ruang pemadam busur dan kontak yang diberi peringkat untuk energi busur tinggi dari sirkuit DC. Pemutus arus non-pemutus beban—isolator sederhana—hanya dapat dioperasikan setelah sirkuit diputus energinya dan tidak cocok untuk keluaran kotak penggabung.
Metodologi Penentuan Ukuran Sekering Langkah demi Langkah
Langkah 1: Hitung Arus Hubung Singkat String
Mulailah dengan arus hubung singkat (Isc) modul dari lembar data. Panel efisiensi tinggi modern berkisar antara 9A hingga 18,5A tergantung pada kelas daya. Untuk string dengan modul secara seri, Isc tetap konstan (koneksi seri tidak menambah arus). Misalnya, modul TOPCon 580W dengan Isc = 14,45A dalam string 10 modul masih menghasilkan 14,45A saat hubung singkat.
Langkah 2: Terapkan Aturan NEC 156%
Pasal 690 NEC memerlukan dua pengali 125% berturut-turut:
Pengali pertama (NEC 690.8(A)(1)): Hitung arus sirkuit maksimum
- Arus Maksimum = Isc × 1,25
- Memperhitungkan “efek tepi awan”—ketika sinar matahari memantul dari tepi awan, iradiasi dapat secara singkat melebihi 1.000 W/m², mendorong arus di atas Isc terukur.
Pengali kedua (NEC 690.9(B)): Tentukan ukuran perlindungan arus lebih untuk tugas berkelanjutan
- Peringkat OCPD = Arus Maksimum × 1,25
- Sirkuit PV beroperasi pada output maksimum selama 3+ jam setiap hari. Perangkat standar hanya menangani 80% dari arus pengenal secara terus menerus, sehingga faktor 125% (kebalikan dari 80%) mencegah gangguan yang tidak diinginkan.
Perhitungan gabungan: Isc × 1,25 × 1,25 = Isc × 1,56
Langkah 3: Pilih Peringkat Sekering Standar
Bulatkan ke ukuran sekering standar berikutnya yang tersedia: 10A, 15A, 20A, 25A, 30A. Sekering yang dipilih tidak boleh melebihi peringkat sekering seri maksimum modul (ditentukan pada lembar data, biasanya 20A hingga 30A untuk sebagian besar panel).
Contoh: String Isc = 14,45A
- Peringkat sekering minimum: 14,45A × 1,56 = 22,54A
- Sekering yang dipilih: 25A berperingkat gPV
Langkah 4: Tentukan Ukuran Pemutus Arus DC
Jumlahkan arus maksimum dari semua string paralel, lalu terapkan faktor keamanan 125%:
Peringkat Pemutus Arus = (Jumlah String × Isc × 1,25) × 1,25
Untuk 6 string pada 14,45A masing-masing:
- Total arus: 6 × 14,45A × 1,25 = 108,4A
- Peringkat pemutus arus: 108,4A × 1,25 = 135,5A
- Pemutus arus yang dipilih: 150A berperingkat pemutus beban
Tabel 1: Contoh Penentuan Ukuran Sekering untuk Modul PV Umum
| Daya Modul | Modul Isc | Peringkat Sekering Minimum (×1,56) | Sekering Standar yang Dipilih | Maks. String per 30A Breaker (Pemutus) |
|---|---|---|---|---|
| 400W | 10,5A | 16,38A | 20A | 8 |
| 500W | 13,0A | 20,28A | 25A | 6 |
| 580W | 14,45A | 22,54A | 25A | 6 |
| 600W (TOPCon) | 18,5A | 28,86A | 30A | 4 |
| 750W (HJT) | 15,8A | 24,65A | 25A | 5 |
Tabel Penentuan Ukuran Referensi Cepat
Konfigurasi Standar dan Peringkat Pemutus Arus
Tabel 2: Penentuan Ukuran Pemutus Arus berdasarkan Konfigurasi String
| Jumlah String | String Isc | Total Arus Maksimum (×1.25) | Rating Pemutusan Minimum (×1.56) | Pemutusan yang Direkomendasikan |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 10A | 50A | 62.4A | 80A |
| 6 | 10A | 75A | 93.6A | 100A |
| 8 | 10A | 100A | 124.8A | 150A |
| 4 | 14A | 70A | 87.4A | 100A |
| 6 | 14A | 105A | 131.0A | 150A |
| 8 | 14A | 140A | 174.8A | 200A |
NEC vs IEC: Perbedaan Utama dalam Ukuran
Sementara kedua kode mengutamakan keselamatan, pendekatan ukuran mereka berbeda:
NEC 690.8/690.9 (Amerika Utara):
- Ukuran sekering: Isc × 1.56 (156%)
- Rasional: Tugas berkelanjutan + lonjakan iradiasi
- Pengecualian: Perangkat dengan rating 100% hanya memerlukan pengali 1.25×
IEC 62548 (Internasional):
- Rentang ukuran sekering: 1.5 × Isc ≤ In ≤ 2.4 × Isc
- Lebih fleksibel, memungkinkan optimasi untuk kondisi tertentu
- Penurunan nilai suhu diperlukan di atas suhu sekitar 45°C
Tabel 3: Perbandingan Kode untuk String 12A
| Standar | Rating Sekering Minimum | Pemilihan Umum | Filosofi Desain |
|---|---|---|---|
| NEC | 18.72A (12A × 1.56) | 20A | Konservatif, pengali tunggal |
| IEC | 18.0A hingga 28.8A (12A × 1.5 hingga 2.4) | 20A hingga 25A | Rentang fleksibel berdasarkan kondisi |
Kriteria Seleksi Kritis
Persyaratan Peringkat Tegangan
Rating tegangan sekering dan pemutus harus melebihi tegangan rangkaian terbuka maksimum (Voc) sistem pada suhu lingkungan terendah yang diharapkan.
Perhitungan: Voc_max = Modul Voc × Jumlah Modul Seri × Koefisien Suhu
- Pada -40°C: 49V × 10 × [1 + 0.0027 × (25 – (-40))] = 576V
- Rating yang diperlukan: Minimum 600V (standar: 600V, 1000V, 1500V). IEC 60269-6 merekomendasikan rating tegangan sekering ≥ 1.2 × Voc_max untuk margin keamanan tambahan.
Kapasitas Pemutusan (Breaking Capacity)
Kapasitas pemutusan DC (Icn atau Icu) harus melebihi arus gangguan prospektif maksimum pada titik pemasangan. Untuk input kotak penggabung, ini biasanya merupakan gabungan Isc dari semua string paralel lainnya. Untuk 8 string pada 14A masing-masing:
- Arus gangguan prospektif: 7 × 14A = 98A (kasus terburuk: 7 string sehat memberi makan ke 1 string yang rusak)
- Icu yang diperlukan: ≥ 150A (sekering gPV standar: 200A hingga 1500A Icu)
Temperature Derating
Kotak penggabung di bawah sinar matahari langsung dapat mencapai suhu internal 65°C hingga 75°C. Sebagian besar sekering gPV diberi peringkat pada suhu sekitar 40°C. Di atas ini, kapasitas arus menurun:
- Pada 50°C: Turunkan nilai menjadi 95% dari arus nominal
- Pada 60°C: Turunkan nilai menjadi 90% dari arus nominal
- Pada 70°C: Turunkan nilai menjadi 85% dari arus nominal
Jika sekering 20A Anda beroperasi pada suhu sekitar 65°C, rating efektif = 20A × 0.87 = 17.4A. Verifikasi ini melebihi minimum yang Anda hitung.
Tabel 4: Daftar Periksa Pemilihan Komponen
| Faktor pemilihan | Persyaratan Spesifikasi | Referensi Kode | Metode Verifikasi |
|---|---|---|---|
| Rating arus sekering | ≥ Isc × 1.56 (NEC) atau 1.5-2.4 (IEC) | NEC 690.9(B), IEC 62548 | Lembar data Isc × pengali |
| Rating tegangan sekering | ≥ 1.2 × Voc_max pada suhu minimum | Standar IEC 60269-6 | Modul Voc × jumlah seri × faktor suhu |
| Kelas sekering | Rating gPV (IEC 60269-6) | NEC 690.9(D) | Verifikasi tanda “gPV” |
| Sekering seri maks | ≤ Rating sekering maks modul | Lembar data modul | Periksa pelat nama |
| Arus pemutus | ≥ Total Isc × 1.56 | NEC 690.13 | Jumlahkan semua arus string |
| Tipe pemutus | Berperingkat pemutusan beban (di atap) | NEC 690.15 | Verifikasi sertifikasi pemutusan beban |
| Kapasitas interupsi | ≥ Arus gangguan maksimum | NEC 690.9(C) | Hitung kontribusi string paralel |
| Peringkat suhu | Perhitungkan penurunan nilai ambien | Standar IEC 60269-6 | Ukur suhu internal kotak penggabung |
Kesalahan Ukuran Umum yang Harus Dihindari
Kesalahan 1: Menggunakan Sekering Berperingkat AC dalam Aplikasi DC
Sekering AC tidak dapat dengan aman memutus arus DC. Busur DC tidak padam sendiri pada titik nol arus (tidak ada pada DC). Selalu tentukan sekering berperingkat gPV dengan peringkat tegangan DC yang sesuai dengan sistem Anda.
Kesalahan 2: Ukuran Terlalu Kecil untuk Tugas Berkelanjutan
Hanya menerapkan pengali 125% pertama (Isc × 1.25) tanpa yang kedua menghasilkan sekering yang hanya berperingkat untuk tugas berkelanjutan 80%. Perangkat akan terlalu panas dan gagal sebelum waktunya selama jam puncak matahari. Selalu gunakan faktor 156% penuh kecuali menggunakan perangkat berperingkat 100%.
Kesalahan 3: Mengabaikan Peringkat Sekering Seri Maksimum Modul
Bahkan jika perhitungan menunjukkan sekering 30A, jika lembar data modul membatasi sekering seri hingga 20A, Anda harus menggunakan 20A. Melebihi nilai ini membatalkan garansi dan menciptakan risiko kebakaran. Solusi: kurangi string per penggabung atau gunakan modul dengan peringkat sekering yang lebih tinggi.
Kesalahan 4: Salah Perhitungan String Paralel
Saat menentukan ukuran pemutus penggabung utama, jumlahkan arus maksimum (Isc × 1.25) dari semua string, lalu terapkan pengali 125% kedua. Jangan menerapkan 156% ke setiap string secara terpisah—pengali pertama adalah per-string, yang kedua adalah untuk OCPD gabungan.
Salah: (String 1: 10A × 1.56) + (String 2: 10A × 1.56) = 31.2A
Benar: [(10A + 10A) × 1.25] × 1.25 = 31.25A
Kesalahan 5: Ukuran Terlalu Besar untuk “Ekspansi Masa Depan”
Memasang sekering 60A untuk string 10A “untuk berjaga-jaga” menghilangkan proteksi arus lebih. Sekering tidak akan terbuka selama kondisi gangguan balik, memungkinkan kerusakan kabel atau kebakaran. Ukur sekering untuk arus string aktual; tingkatkan kotak penggabung saat menambahkan kapasitas.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Ukuran sekering apa yang saya butuhkan untuk string dengan 10.5A Isc?
J: Peringkat sekering minimum = 10.5A × 1.56 = 16.38A. Pilih ukuran standar berikutnya: Sekering berperingkat gPV 20A. Verifikasi ini tidak melebihi peringkat sekering seri maksimum modul pada lembar data.
T: Bisakah saya menggunakan sekering AC standar di kotak penggabung DC?
J: Tidak. Sekering AC tidak memiliki kapasitas pemutusan DC untuk membersihkan gangguan DC dengan aman. Busur DC bertahan tanpa batas waktu tanpa titik nol arus. Selalu gunakan sekering berperingkat gPV (IEC 60269-6) dengan peringkat tegangan DC yang sesuai dengan tegangan sistem Anda.
T: Apa perbedaan antara ukuran sekering NEC dan IEC?
J: NEC memerlukan pengali 156% tetap (Isc × 1.56) untuk memperhitungkan tugas berkelanjutan dan lonjakan iradiasi. IEC 62548 mengizinkan rentang dari 1.5× hingga 2.4× Isc, memungkinkan perancang untuk mengoptimalkan suhu ambien dan karakteristik modul tertentu. Keduanya memastikan keamanan tetapi menawarkan fleksibilitas yang berbeda.
T: Bagaimana cara menentukan ukuran penggabung untuk ekspansi string di masa mendatang?
J: Ukur sekering untuk arus aktual string yang dipasang. Untuk pemutus dan busbar, Anda dapat memperbesar ukuran berdasarkan kapasitas yang direncanakan. Contoh: Pasang sekering 20A untuk sistem 4-string saat ini (14A Isc), tetapi gunakan pemutus 150A dan busbar 6-posisi untuk mengakomodasi penambahan 2 string lagi nanti tanpa mengganti enklosur.
T: Apakah saya memerlukan pemutus berperingkat pemutusan beban untuk semua kotak penggabung?
J: NEC 690.15 mengharuskan pemutus berperingkat pemutusan beban untuk kotak penggabung yang terletak di atap. Penggabung di permukaan tanah dapat menggunakan isolator non-pemutusan beban jika sistem memiliki pemutus pemutusan beban utama di tempat lain. Selalu verifikasi dengan Otoritas yang Memiliki Yurisdiksi (AHJ) setempat Anda, karena interpretasi bervariasi.
Pastikan Keamanan Sistem Jangka Panjang
Ukuran sekering dan pemutus yang tepat melindungi investasi PV Anda dan memastikan operasi yang aman dan andal selama bertahun-tahun. Terapkan aturan NEC 156% (Isc × 1.56) untuk sekering, pilih peringkat standar berikutnya, verifikasi terhadap batas sekering seri maksimum modul, dan ukur pemutus untuk total arus gabungan. Jika ragu, konsultasikan dengan standar NEC Pasal 690 dan IEC 62548 terbaru.
VIOX Electric memproduksi lini lengkap kotak penggabung PV, sekering berperingkat gPV, dan pemutus DC pemutusan beban yang direkayasa untuk memenuhi persyaratan NEC dan IEC. Tim teknis kami menyediakan dukungan ukuran gratis untuk proyek spesifik Anda. Hubungi kami di VIOX.com untuk lembar data dan bantuan aplikasi.
