Seorang pemasang solar residensial di Arizona telah memasang baterai penyimpanan pada instalasi yang telah selesai. Pengumpan bank baterai memiliki instalasi yang bersih di sisi DC; ini dicapai dengan MCB 80A/1200VDC (dengan MCB yang dibuat dari Seri MCB HUB9NEZ HUYU) untuk melindunginya. Namun, sisi AC memerlukan pemutus untuk melindungi sisi keluaran inverter. Untungnya, pemasang memiliki MCB DC ekstra (dengan ukuran bingkai yang sama) yang dipasang sebagai gantinya. Setelah beroperasi selama dua minggu, pemutus inverter terputus setelah unit pendingin udara berada di bawah beban berat, dan kali ini, busur internal tidak dapat dipadamkan. Permukaan kontak terputus, pemutus terdefleksi, dan arus gangguan terus mengalir hingga pemutus sirkuit utama hulu terbuka. Apa yang tampak sebagai gangguan rutin dari arus lebih akhirnya mengakibatkan hampir kebakaran luar biasa karena pemutus sirkuit yang dirancang untuk tegangan DC dipaksa untuk memutuskan tegangan AC.
Kasus yang dijelaskan dalam laporan keselamatan lapangan ini dari organisasi industri fotovoltaik besar adalah konfirmasi yang jelas mengapa akademisi tidak seharusnya membahas apakah ada kompatibilitas sirkuit AC untuk MCB DC. Jawabannya sederhana—jangan gunakan pemutus yang hanya dinilai DC dalam sirkuit AC atau sebaliknya, terlepas dari apakah dinilai ganda (oleh produsen) dan diidentifikasi sebagai demikian.
Fungsi unik dari mekanisme fisik yang memadamkan busur listrik yang disebabkan oleh setiap jenis sirkuit sangat berbeda secara mendasar, dan oleh karena itu menggunakan mereka secara bergantian sebenarnya akan mengalahkan tujuan perangkat (pemutus) yang memberikan perlindungan listrik yang dirancang untuk itu.
Masalah Pemadaman Busur: Fisika Interupsi AC vs. DC
Memahami apa yang menyebabkan pemutus sirkuit DC terputus pada sirkuit AC memerlukan pemahaman tentang busur listrik. Ketika kontak dari sirkuit listrik dibuka (terpisah) saat arus mengalir, kontak yang terpisah menghasilkan busur yang merupakan jalur konduktif listrik. Saat busur listrik berlanjut, ia menjadi plasma terionisasi yang terdiri dari banyak elemen berbeda dan tidak lagi terdiri dari gas murni. Seluruh arus yang mengalir melintasi kontak terbuka dari sirkuit menghasilkan busur (mirip dengan mesin pengelasan busur) hingga pemutus terputus; proses ini terjadi di sirkuit AC tegangan tinggi. Cara memadamkan busur tergantung pada apakah arus tersebut AC atau DC.
Dalam sirkuit listrik arus bolak-balik (AC), arus melewati nol 100 atau 120 kali setiap detik (2 kali setiap siklus atau 50 atau 60 Hertz). Setiap kali arus melewati nol, ia secara singkat (yaitu, seketika) mengurangi energi dari busur. Untuk memadamkan busur dan secara efektif memisahkannya menjadi bagian-bagian sehingga tidak ada bagian individu yang memiliki suhu (yaitu, suhu ionisasi) di atas suhu di mana busur akan menyala kembali setelah melewati nol, sebuah saluran busur (yaitu, tumpukan pelat logam) digunakan dalam pemutus sirkuit mini AC untuk memisahkan dan mendinginkan masing-masing segmen tersebut. Akibatnya, seluruh desain perangkat ini bergantung pada pemadaman busur yang dijamin setiap 8,3 milidetik, ketika arus melewati nol.
Tidak akan pernah ada persilangan nol dalam Arus DC dan arus listrik bersifat konstan. Setelah busur terbentuk, busur akan terus ada sampai kontak dipisahkan cukup jauh, tegangan busur lebih besar daripada plasma busur telah cukup mendingin sehingga sumber tegangan tidak dapat lagi menjaga busur tetap aktif. Ini berarti bahwa MCB yang digunakan untuk DC harus memiliki medan blowout magnetik yang jauh lebih kuat dari magnet permanen atau kumparan blowout yang terhubung seri sehingga busur dapat dipaksa untuk bergerak melalui jalur yang lebih panjang dan berputar lebih banyak dalam ruang busur yang jauh lebih dalam. Jarak kontak lebih lebar dalam DC. Material pelat saluran busur dan bentuknya berbeda dari AC. Dengan demikian, ketika MCB digunakan dalam DC, ia berfungsi seperti perangkat pemadaman paksa daripada sebagai perangkat pemadaman yang menggunakan fitur persilangan nol.
The Institution of Engineering and Technology (IET) memberikan penjelasan rinci tentang penggunaan aman dari sirkuit pelindung arus searah dalam pengarahan teknisnya. Ada berbagai cara untuk menguji dan mengesahkan pemutus sirkuit mini AC dan DC karena mereka beroperasi secara berbeda tergantung pada cara kerja pemutusan busur. Misalnya, pemutus yang dinilai AC tidak pernah dapat secara andal memutus busur arus searah yang kontinu sementara pemutus yang dinilai DC tidak pernah dapat secara andal memutus busur arus bolak-balik karena sifat dari polaritas arus bolak-balik yang berubah.
Apa yang Terjadi Ketika Pemutus yang Salah Digunakan
Pengalaman pemasang Arizona adalah hal biasa. Ketika pemasangan Pemutus Sirkuit Utama (MCB) Arus Searah (DC) terjadi dalam sirkuit Arus Bolak-Balik (AC), ada dua cara di mana hal itu dapat gagal.
Pada setengah siklus majuDalam perangkat pemadam busur DC, fungsionalitas yang terkait dengan perilaku mekanis dari mekanisme pemadam busur DC seharusnya umumnya berfungsi seperti yang diharapkan. Ketika mekanisme pemadam busur diaktifkan, busur didorong oleh mekanisme pemadam magnetik ke posisi (yaitu, pendinginan dimulai). Sebaliknya, ketika setengah siklus daya berikutnya terjadi, arus listrik bolak-balik (AC) membalikkan arah dan menyebabkan magnet permanen (atau koil pemadam) mendorong busur ke arah yang salah (yaitu, kembali ke perangkat mekanis (perangkat pemadam busur), menuju ujung pemutus, dan ke bagian dari corong busur yang tidak dibuat untuk menampung busur). Busur dapat membakar casing plastik perangkat, mengelas kontak bersama, atau melarikan diri dari perlindungan perangkat. Beberapa operasi pemutus pertama (trip) dapat menghasilkan operasi pemutus yang berhasil, tetapi kegagalan dapat terjadi setelah beberapa periode operasi karena kerusakan kontak yang terakumulasi.
Sebuah DC AC MCB akan gagal lebih dapat diprediksi karena corong busur menunggu terjadinya nol crossing yang tidak akan pernah terjadi. Karena ini, busur akan terus berlanjut, menyebabkan kontak gagal karena overheating. Pemutus akan gagal untuk menghentikan siklus atau akan terbakar. Karena tidak ada pemadam magnetik untuk menangani arus keadaan tetap, busur hanya bertahan di celah kontak sampai salah satu kontak meleleh. Oleh karena itu, kedua kasus telah gagal memenuhi fungsi keselamatan dasar dari perangkat.
Pemutus Dual-Rated: Pengecualian yang Membuktikan Aturan
Ada pemutus sirkuit yang dapat digunakan untuk aplikasi AC dan DC. Mereka tidak hanya memiliki MCB AC yang menunjukkan tegangan DC sebagai pemikiran setelahnya; mereka juga dibuat khusus untuk menangani kedua jenis busur: (1) dengan nol-crossings yang membantu dalam memadamkan busur (AC) dan (2) tanpa bantuan luar (DC). Pabrikan harus menyediakan sertifikat uji tipe untuk AC dan DC. Pabrikan juga harus menunjukkan bahwa ini adalah pemutus sirkuit dual-rated bersertifikat; misalnya, “230Vac max. 400Vac max., 60VDC max/pole.”
Ketika Anda menginginkan satu enclosure untuk sirkuit AC dan DC pada saat yang sama dalam sebuah instalasi (seperti kabin inverter hibrida solar atau rak daya telco), opsi logis adalah menggunakan pemutus sirkuit tipe kombinasi ini; namun, menurut panduan aplikasi yang luas dari EC&M, hanya ada sejumlah terbatas perangkat berperingkat kombinasi yang tersedia dan hampir semua pemutus sirkuit mini berperingkat dan diuji untuk hanya satu dari dua jenis arus; oleh karena itu, jika Anda memiliki perangkat berperingkat AC dan mencoba menggunakannya di mana perangkat berperingkat DC diperlukan, Anda tidak dapat menggunakan perangkat berperingkat AC tersebut kecuali pabrikan telah memberikan izin tertulis untuk melakukannya.
Memilih Pemutus yang Tepat untuk Aplikasi Anda
Keputusan antara sebuah DC MCB dan sebuah MCB AC sepenuhnya didorong oleh jenis arus dari sirkuit. Tabel di bawah ini merangkum lanskap aplikasi:
| Jenis Sirkuit | Pemutus Diperlukan | Produk Tipikal |
|---|---|---|
| Sirkuit cabang AC (pencahayaan, soket, peralatan) | MCB AC | HUYU HUM18‑63 AC MCB (1P–4P, 10kA, kurva B/C/D) |
| Sirkuit motor AC | AC MCB atau MCCB dengan kurva trip yang sesuai | HUYU HYM1 MCCB |
| Perlindungan string array PV DC | DC MCB, sering sensitif terhadap polaritas | HUYU HUM18PV‑63 DC MCB (hingga 1000V DC) |
| Bank baterai DC dan input inverter DC | DC MCB atau DC MCCB, non-polaritas lebih disukai | HUYU HUB9NEZ‑80 Pemutus Sirkuit DC (16A–80A, hingga 1200V DC, UL/TUV) |
| Enklosur AC/DC campuran | Pemutus dengan dua peringkat, atau pemutus AC dan DC terpisah yang jelas terpisah | Verifikasi peringkat ganda dan tanda pabrikan |
Untuk panduan tambahan tentang mencocokkan peringkat pemutus dengan sirkuit Anda, artikel kami tentang ukuran pemutus sirkuit yang Anda butuhkan mencakup metode perhitungan NEC dan IEC untuk beban AC dan DC.
Dapatkah AC dan DC Berbagi Kabel yang Sama?
Pertanyaan lain yang memiliki kepentingan serupa adalah kemampuan konduktor AC dan DC untuk menempati enclousure yang sama (pipa/raceway/enclosure). Majalah Electrical Construction and Maintenance (EC&M) memberikan beberapa panduan dalam pedoman instalasi praktis mereka yang diperbarui tentang kemampuan NEC (National Electrical Code) untuk mengizinkan ini dalam keadaan terbatas; namun, hampir selalu lebih aman untuk memisahkan secara fisik. Semua Konduktor Dalam Raceway yang Sama Harus Diberi Peringkat Untuk Menangani Tegangan Maksimum yang Saat Ini Ada (AC atau DC). Oleh karena itu, Konduktor DC Harus Diberi Peringkat Untuk Tegangan Puncak AC, Dan Konduktor AC Harus Diberi Peringkat Untuk Tegangan Maksimum DC.
Dalam istilah praktis, ini umumnya mengarah pada desainer untuk memiliki pipa terpisah untuk sirkuit AC dan sirkuit DC, atau memiliki kabinet dengan kompartemen yang jelas terpisah satu sama lain. Biasanya, sebuah partisi akan memisahkan kompartemen AC dari kompartemen DC dalam kabinet inverter surya. Ini ditunjukkan dengan konduktor DC yang diisolasi dengan kabel merah/hitam, dan konduktor AC yang diisolasi dengan warna coklat/biru (harmonisasi) atau hitam/putih (Amerika Utara). Mencampur jenis konduktor ini tanpa pemisahan yang tepat menyebabkan kesulitan yang lebih besar dalam mengisolasi tingkat tegangan, dan juga menciptakan potensi yang lebih tinggi untuk salah mengidentifikasi konduktor yang benar selama pemeliharaan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Dapatkah DC MCB digunakan untuk AC?
Tidak ada MCB yang dapat digunakan dalam AC, kecuali pabrikan telah mengidentifikasi pengkabelan sirkuit sebagai cocok untuk digunakan dalam AC dan DC dan, oleh karena itu, diberi peringkat ganda dan ditandai. Jika MCB tidak diproduksi dengan mekanisme yang ditentukan untuk memadamkan busur pada AC, maka mekanisme itu bisa gagal pada setengah siklus terbalik AC, sehingga menyebabkan kontak menyatu atau terbakar melalui casing MCB.
Dapatkah MCB digunakan untuk DC?
MCB AC standar tidak boleh pernah dihubungkan ke sirkuit DC kecuali secara khusus diberi peringkat dan disertifikasi untuk digunakan dengan sirkuit DC. MCB AC bergantung pada persimpangan nol dalam bentuk gelombang AC untuk memberikan interupsi dalam hal kelebihan beban. Arus DC tidak menunjukkan karakteristik ini, dan oleh karena itu pemutus tidak akan dapat menginterupsi arus kesalahan DC sepanjang sirkuit, menyebabkan potensi bahaya kebakaran.
Apakah pemutus sirkuit AC bekerja dengan DC?
Pemutus sirkuit AC tidak dirancang untuk beroperasi secara efektif dengan sirkuit DC. Pada DC tidak ada titik waktu di mana arus melewati nol yang berarti bahwa cara pemutus sirkuit AC memadamkan busur, tidak akan mampu mendinginkan dan memadamkan busur DC yang berkelanjutan. Oleh karena itu pemutus sirkuit mungkin tidak memutus arus dengan benar, bisa terlalu panas dan terbakar, atau bahkan memicu kebakaran.
Bisakah Anda memasang AC pada pemutus sirkuit DC?
Tidak aman menggunakan sirkuit AC pada pemutus sirkuit DC. Medan tiupan magnetik yang digunakan untuk membantu memutus arus DC akan menyebabkan busur dilepaskan secara tidak tepat selama siklus balik gelombang tegangan AC, dan menyebabkan gangguan yang kita sebut kesalahan. Oleh karena itu, pemutus sirkuit yang diberi peringkat untuk AC harus digunakan pada sirkuit AC.
Apa perbedaan antara MCB AC dan MCB DC?
Perbedaan terbesar dalam operasi MCB AC versus DC adalah bagaimana mereka memadamkan busur. MCB AC menggunakan saluran untuk memadamkan busur dengan mengandalkan arus yang melewati nol. MCB DC menggunakan tiupan magnetik yang lebih kuat untuk memadamkan busur, serta kontak pemisah yang lebih lebar dan saluran yang lebih dalam untuk memungkinkan busur dipadamkan tanpa melewati titik nol. MCB DC juga biasanya lebih sensitif terhadap polaritas dibandingkan MCB AC. Di sisi lain, dalam praktiknya, biasanya ada dua saluran independen atau penghalang fisik antara sirkuit AC dan DC sehingga tidak ada kemungkinan kesalahan antara sirkuit AC dan DC dan untuk memudahkan identifikasi sirkuit berdasarkan tegangan mereka, dll.
Referensi
- IET Wiring Matters — Aplikasi Aman Perangkat Proteksi DC — Institution of Engineering and Technology, panduan teknis tentang pemilihan dan pemasangan pemutus sirkuit DC.
- EC&M — Pemutus Sirkuit AC vs. DC: Apa Perbedaannya? — Electrical Construction & Maintenance, panduan praktis teknologi dan aplikasi pemutus sirkuit.
- EC&M — Mencampur Konduktor AC dan DC: Kode dan Praktik Terbaik — Electrical Construction & Maintenance, panduan pemasangan yang mencakup persyaratan NEC untuk sistem arus campuran.
- Yayasan Keselamatan Listrik Internasional (ESFI) — Sumber daya keselamatan listrik rumah dan tempat kerja, termasuk panduan perlindungan sistem fotovoltaik.
Pertanyaan tentang kompatibilitas sirkuit DC MCB AC memiliki satu jawaban yang benar: pemutus sirkuit harus sesuai dengan jenis arus. Pemutus sirkuit DC pada sirkuit AC, atau pemutus sirkuit AC pada sirkuit DC, adalah perangkat proteksi yang diminta untuk beroperasi di luar batas yang telah diuji dan disertifikasi. Konsekuensinya berkisar dari trip gangguan hingga kegagalan bencana. Dalam instalasi listrik, label pada pemutus sirkuit — “AC,” “DC,” atau yang jarang “AC/DC” — adalah informasi paling penting pada perangkat. Menghormati label tersebut memastikan bahwa ketika terjadi kesalahan, pemutus sirkuit membuka, memadamkan busur, dan menjaga semuanya di hilir tetap aman. Di HUYU, kami menyediakan MCB AC, MCB DC, dan pemutus sirkuit bersertifikat ganda, masing-masing diberi tanda jelas dan diuji sesuai standar yang relevan, karena tidak ada yang harus menebak apakah pemutus sirkuit akan bekerja saat diminta untuk menyelamatkan sirkuit.
