Penentuan Ukuran Pemutus Sirkuit DC untuk Sistem Penyimpanan Energi BESS

Semakin banyak industri yang kini beralih ke energi terbarukan. Dengan pertumbuhan ini, permintaan akan Sistem Penyimpanan Energi Baterai (BESS) menjadi kebutuhan teknis. Karena tujuan utamanya adalah untuk menstabilkan mikrogrid dan mengelola permintaan puncak, integrasi sistem ini membutuhkan pemahaman mendalam tentang proteksi DC. 

Berbeda dengan arus bolak-balik (AC) tradisional, arus searah (DC) tidak memiliki "titik nol" di mana tegangan turun secara alami. Hal ini dapat mengakibatkan percikan api listrik yang lebih sulit dipadamkan dan dapat menyebabkan kebakaran serta kerusakan yang parah. 

Panduan ini membahas kerangka kerja praktis bagi pemasang dan teknisi dalam memilih ukuran yang tepat. Pemutus sirkuit DC yang sesuai dengan standar keselamatan internasional. 

Memahami Persyaratan Ukuran Inti dari Pemutus Sirkuit DC

Memahami persyaratan ukuran inti dari pemutus sirkuit DC sangat penting untuk keselamatan dan keandalan sistem DC. Hal ini berlaku dalam aplikasi seperti Sistem Penyimpanan Energi Baterai (BESS), di mana pemilihan yang tepat sangat penting. 

Berbeda dengan arus bolak-balik (AC) tradisional, arus searah (DC) tidak memiliki "titik nol", sehingga gangguan berenergi tinggi lebih sulit dipadamkan. Hal ini juga dapat menyebabkan kerusakan parah atau kebakaran. 

Untuk memastikan sistem Anda dapat menangani tantangan ini dengan aman, evaluasi beberapa persyaratan ukuran inti seperti peringkat tegangan, ukuran arus, kapasitas pemutusan, dan polaritas. 

Berikut adalah faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam memilih komponen pelindung baterai: 

1. Peringkat Tegangan

Kesalahan paling umum dalam memilih desain BESS adalah memilih pemutus sirkuit berdasarkan tegangan baterai rata-ratanya. Misalnya, sistem 48V sering mencapai lebih dari 58,4V selama pengisian puncak. Jika peringkat tegangan operasional pemutus sirkuit terlalu rendah (U_{Bahasa Inggris:}), maka kabel tersebut akan gagal meregang atau mengakomodasi busur listrik selama terjadi gangguan. Hal ini memungkinkan arus terus mengalir bahkan ketika sakelar terbuka.

Para insinyur harus mengikuti Aturan 20%. Ini berarti memilih rating 20% yang setidaknya lebih tinggi daripada tegangan pengisian maksimum. Misalnya, dalam sistem nominal 48V dengan puncak 58V, pemutus sirkuit harus memiliki ruang cadangan setidaknya 70V DC. 

2. Penentuan Ukuran Arus (Ampere)

Ada kalanya pemutus sirkuit mati secara tidak perlu. Seringkali, ini disebabkan oleh gangguan busur listrik yang sensitif yang bereaksi terhadap faktor eksternal seperti "gangguan" listrik kecil. Fenomena ini disebut "pemutusan yang tidak perlu".“ 

Untuk mencegah hal ini terjadi, pemutus sirkuit harus memiliki ruang gerak maksimum dengan menggunakan Aturan 125%. Hal ini akan memperhitungkan fluktuasi suhu lingkungan dan penuaan komponen. Berikut adalah perhitungan sederhana yang dapat diikuti:

Definisi Variabel:

• SAYA: Nilai arus yang dibutuhkan untuk pemutus sirkuit (dalam Ampere).
• P_maksimal: Daya keluaran maksimum inverter (dalam Watt).
• Bahasa Indonesia: V_menit: Tegangan terendah yang dicapai baterai sebelum terputus (tegangan "putus").
• 1.25Faktor keamanan (mewakili biaya tambahan 25% untuk mencegah "pemutusan yang tidak perlu" dan memperhitungkan panas).

Contoh:

Inverter 5kW pada sistem 48V (pengosongan pada 42V) menarik arus ~119A. Menerapkan aturan 125% (119 x 1,25Hasilnya menunjukkan kebutuhan arus sebesar 148,75A, sehingga pemutus arus 150A atau 160A merupakan pilihan yang tepat.

3. Kapasitas Penghentian

Kapasitas pemutusan mengacu pada kemampuan pemutus untuk memadamkan busur listrik dengan aman tanpa kegagalan mekanis atau pengelasan kontak. Dalam aplikasi penyimpanan baterai, ini diukur sebagai Kapasitas Pemutusan Hubungan Pendek Maksimum Terukur (I)._cu) berdasarkan IEC 60947-2 (untuk penggunaan industri) atau Kapasitas Hubungan Pendek Terukur (I_cn) berdasarkan IEC 60898-1 (untuk penggunaan perumahan).

Baterai lithium-ion memiliki resistansi internal yang sangat rendah. Ini berarti bahwa baterai tersebut dapat melepaskan seluruh cadangan energi kimianya dalam hitungan milidetik saat terjadi kerusakan. Untuk sistem penyimpanan energi baterai (BESS), Perangkat pelindung sirkuit DC Pemutus sirkuit harus memiliki peringkat kA yang melebihi arus gangguan puncak yang dihitung dari bank baterai. IEC 60898-1 biasanya mensertifikasi pemutus sirkuit perumahan hingga 6kA.

Di sisi lain, instalasi BESS industri seringkali memerlukan pemutus sirkuit bersertifikasi IEC 60947-2 dengan I_cu dari 10kA hingga 50kA, tergantung pada jenis kimia baterai dan konfigurasi rangkaian. Menggunakan pemutus sirkuit dengan kapasitas pemutusan yang tidak mencukupi dapat mengakibatkan "arc-over". Ini terjadi ketika arus terus mengalir melalui udara yang terionisasi bahkan setelah kontak terpisah.

4. Polaritas: Tantangan Dua Arah

Pemutus arus DC standar seringkali terpolarisasi. Polaritas berarti pemutus arus dirancang untuk memadamkan busur api hanya ketika arus mengalir dari positif ke negatif. Namun, operasi BESS bersifat dua arah. Ini berarti bahwa arus mengalir ke baterai selama pengisian dan mengalir keluar saat pengosongan. 

Solusinya adalah menggunakan pemutus arus DC non-polar bersertifikasi IEC untuk mencegah bahaya kebakaran. Pemutus arus ini menggunakan medan magnet khusus untuk menarik busur listrik ke ruang pendingin tanpa memperhatikan arah arus. Hal ini menjamin Perlindungan DC selama siklus pengisian dan pengosongan. 

Memilih Proteksi DC yang Tepat untuk Sistem Penyimpanan Baterai Anda

Pemasang dan insinyur harus mempertimbangkan dengan cermat saat meningkatkan skala proyek energi, terutama saat memilih proteksi sirkuit DC non-polar untuk BESS. Tosunlux menawarkan lini "Energi Baru" yang hemat biaya dan khusus, yang disesuaikan untuk bangunan perumahan dan komersial. 

Berikut beberapa rekomendasi:

Tips Memilih: Untuk sistem perumahan standar 48V, sebuah TOSUNLUX TSB5-63DC (Tidak terpolarisasi) adalah pilihan umum, bersertifikasi untuk minimal 10.000 siklus pengalihan. Untuk penyimpanan kontainer skala utilitas yang melebihi 1000V.

Daftar Periksa Seleksi Utama untuk Insinyur

Sebagai seorang pemasang panel surya, insinyur listrik, atau manajer proyek BESS, tujuan Anda adalah membantu melindungi sistem energi dari bahaya sistem penyimpanan baterai.

Sebelum mengerjakan proyek penyimpanan energi Anda berikutnya, berikut adalah daftar periksa untuk memverifikasi persyaratan keselamatan:

1. Tegangan DC Maksimum: Rating pemutus sirkuit harus melebihi tegangan pengisian penuh bank baterai. Hitung headroom maksimum dengan mengikuti aturan 20%. 
2. Peringkat Arus Kontinu: Hitung pada 125% beban kontinu maksimum. Rumusnya adalah: Inverter Peak x 1,25).
3. Peringkat Pemutusan Hubungan Pendek: Nilai kiloampere (kA) harus melebihi arus gangguan terburuk dari bank baterai Anda. 
4. Desain Non-Polarisasi: Pemutus sirkuit harus dirancang untuk aliran arus dua arah seperti yang terlihat pada siklus pengisian/pengosongan. 
5. Kepatuhan Standar: Pastikan bahwa pemutus sirkuit tersebut bersertifikasi IEC dan memenuhi standar IEC 60947-2 atau IEC 60898-1. 
6. Peringkat Lingkungan: Pastikan bahwa peringkat kelembaban dan suhu sesuai untuk lingkungan pemasangan Anda. 

Kesimpulan

Memilih pemutus sirkuit DC yang tepat untuk sistem BESS atau penyimpanan baterai Anda sangat penting untuk keselamatan dan umur pakai. Tegangan yang terlalu rendah dapat menyebabkan kegagalan akibat percikan api. Pemutusan arus yang tidak perlu dapat disebabkan oleh arus yang tidak mencukupi. Kejadian-kejadian ini dapat mengakibatkan kegagalan pemutus sirkuit yang fatal selama kondisi gangguan. 

Di Tosunlux, sebuah produsen komponen listrik dan aksesori, kami bermitra dengan Anda untuk memastikan kepatuhan teknis dan kinerja jangka panjang. Dengan pengalaman lebih dari tiga puluh (30) tahun dan rekam jejak yang terbukti dalam proyek penyimpanan energi global, kami memberikan keyakinan bahwa sistem proteksi DC dan energi Anda akan berkinerja pada saat-saat kritis.