Keselamatan sisi DC PLTS atap: larik yang selalu bertegangan, pemutusan DC, konektor dan busur listrik, tegangan sisa, pemutusan cepat, dan batas pekerjaan

Siang hari setelah hujan angin, petugas keamanan sebuah hotel melapor bahwa satu kabel modul surya di atap lepas dari pengikatnya dan menjuntai di dekat talang. Teknisi jaga membuka pemutus PLTS di panel distribusi, lalu bersiap naik untuk menyambung kembali konektor yang longgar. Kepala teknik menahannya. Lampu indikator inverter masih berkedip hijau pelan, yang menurut manual inverter berarti tegangan DC ada dan tegangan AC tidak ada. String itu berisi 16 modul dengan tegangan rangkaian terbuka 52,4 V per modul menurut tabel listrik manual modul, sehingga di ujung kabelnya ada sekitar 838 V selama modul terkena cahaya. Pemutus di panel hanya memisahkan inverter dari jaringan; modul di atap tidak mempunyai sakelar. Bab ini menjelaskan apa artinya bagi teknisi hotel.

Batas pembahasan

Bab ini membahas sisi DC PLTS atap yang tersambung ke jaringan: modul, string, kabel dan konektor DC, isolator DC eksternal, sakelar DC inverter, kapasitor di dalam inverter, dan pemutusan cepat. Manual yang dibahas adalah manual pengguna inverter string 12 sampai 25 kW, manual pengguna inverter string 75 sampai 115 kW, manual pemasangan dan operasi inverter hibrida 11 sampai 30 kW, serta manual pemasangan modul surya kristalin A dan B. Angka setiap manual berlaku untuk produknya sendiri; pembaca memakai manual unit yang terpasang.

Bahaya arus pada tubuh dibahas di Bab 75, lima aturan emas dan LOTO di Bab 76 tentang kerja aman, busur api AC dan energi insiden di Bab 77, isolasi sisi AC di Bab 31 tentang isolasi, penyakelaran, dan pemutusan darurat, sistem terapung dan kelas tegangan DC kendaraan di Bab 9 · Otomotif & Mobilitas Listrik, kerja di ketinggian di Bab 10 · Keselamatan, dan keselamatan alat ukur di Bab 14. Batas masukan inverter dan uji string ada di Bab 91, alarm inverter di Bab 92, serta pemasangan dan perawatan larik di Bab 93.

Aturan Indonesia: Menteri ESDM meneken Permen ESDM Nomor 2 Tahun 2024 tentang PLTS Atap pada 29 Januari 2024, dan naskahnya mendefinisikan Sertifikat Laik Operasi (SLO) sebagai bukti pengakuan formal bahwa instalasi tenaga listrik berfungsi sesuai persyaratan dan dinyatakan laik dioperasikan.

PUIL 2020 adalah rangkaian SNI 0225, dan bagian untuk sistem suplai daya fotovoltaik adalah SNI 0225-7-712:2021. Per 19 Oktober 2026, pasal yang mewajibkan SLO untuk PLTS atap, penerbitnya, dan isi bagian 7-712 belum dapat dipastikan, sehingga bab ini tidak menulis kewajiban SLO, batas tegangan sentuh DC, atau aturan pemutusan cepat menurut peraturan Indonesia; tanyakan ke pemasang PLTS bersertifikat atau Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan. Pemasangan, penyambungan, dan pengukuran string bukan pekerjaan teknisi hotel (bagian Pembagian pekerjaan).

Larik yang selalu bertegangan

Modul surya (PV module) adalah panel berbingkai berisi sel surya yang dirangkai seri, dengan dua kabel keluaran berkonektor. String PV (PV string) adalah deretan modul yang disambung seri, kutub positif satu modul ke kutub negatif modul berikutnya, sehingga tegangan modul-modulnya dijumlah. Larik PV (PV array) adalah kumpulan string di satu lokasi yang mencatu satu inverter atau lebih. Tegangan rangkaian terbuka (open-circuit voltage, Voc) adalah tegangan di antara kedua kutub modul atau string ketika tidak ada arus yang mengalir.

Manual modul A menulis bahwa tegangan DC yang dapat mematikan muncul setiap kali modul terkena cahaya, dan manual inverter 12 sampai 25 kW menulis bahwa larik yang terkena sinar memberi tegangan DC ke inverter. Di sisi AC ada pemutus hulu yang dapat dibuka dan dikunci. Di sisi DC, sumbernya modul itu sendiri, tanpa sakelar di antara sel dan kabel keluarannya, sehingga kabel di antara modul dan isolator DC pertama bertegangan sepanjang siang. Inverter juga menyala sendiri begitu energi dari larik cukup.

Arus modul turun bersama cahaya; manual modul A menyebut listrik yang dihasilkan modul sebanding dengan jumlah cahaya yang jatuh padanya. Tegangan rangkaian terbuka tidak turun sebanding: pada cahaya redup pagi, sore, atau mendung, tegangan itu hanya sedikit di bawah nilai siang. Hari mendung tidak membuat string aman.

Satu modul dalam tabel manual modul B mempunyai Voc 37,9 V sampai 52,4 V. Dua manual inverter meminta tegangan DC di bawah 60 V DC, yang mereka sebut rentang aman, sebelum kabel masukan DC disambung, dan manual modul B menyebut tegangan di atas 50 V DC sebagai tegangan berbahaya menurut IEC 61730. String berisi dua modul atau lebih melewati angka-angka itu begitu terkena cahaya. Karena itu manual meminta modul atau larik ditutup bahan buram sebelum disambung, melarang menyentuh kotak sambungan dan ujung konektor dengan tangan telanjang di bawah sinar matahari, dan menyatakan modul berkaca pecah dapat menyetrum.

Titik pemutusan dan urutannya

Sistem inverter string dalam manual-manual itu mempunyai sampai tiga titik pemutusan:

Sakelar DC (DC switch) adalah sakelar berrating arus searah yang memutus arus string ke rangkaian dalam inverter. Manual modul A menganjurkan isolator DC berrating cocok untuk memutus arus sebelum konektor dilepas.

Urutan mematikan menurut manual inverter 12 sampai 25 kW: perintah mati dari aplikasi, sakelar AC dibuka, sakelar DC diputar ke OFF, sekrup pengunci dipasang (pilihan), lalu sakelar DC eksternal dibuka. Menurut manual inverter hibrida: pemutus AC dibuka dan diamankan dari penyambungan kembali, sakelar DC OFF, sakelar baterai OFF, status diperiksa, lalu tunggu lampu dan layar padam. Keduanya mematikan sisi AC lebih dulu, tetapi urutan menyala berbeda: AC lalu DC pada manual pertama, DC lalu AC pada manual hibrida. Urutan menyala satu produk tidak dipindahkan ke produk lain.

Bila peralatan mempunyai banyak masukan, semua masukan diputus, dan label "jangan dinyalakan" dipasang di sakelar hulu dan hilir selama perawatan; manual inverter 75 sampai 115 kW menambahkan: tunggu sampai peralatan padam sepenuhnya. Tiga sakelar DC pada inverter besar itu dapat membuka sendiri sebagai proteksi dan tidak boleh langsung di-reset atau dinyalakan. Prinsip sakelar isolasi untuk setiap sumber, disertai peringatan permanen, dibahas di Bab 36 tentang genset, sakelar alih, dan suplai cadangan. Anjuran manual hibrida untuk memutar sakelar DC ON ke OFF lima kali sekali setahun tidak menyebut apakah dilakukan dalam keadaan bertegangan, sehingga ditanyakan dulu ke pemasang.

Konektor DC: tidak dicabut berbeban

Konektor PV (PV connector) adalah pasangan steker dan soket DC berkunci yang menyambung kabel modul, kabel string, dan terminal masukan inverter. Konektor tidak dirancang sebagai sakelar. Aturannya dalam manual-manual itu konsisten:

1. Sebelum kabel masukan DC disambung, tegangan DC berada di bawah 60 V DC dan sakelar DC inverter OFF.
2. Selama inverter bekerja atau tersambung ke jaringan, kabel DC tidak dikerjakan: string atau modul tidak disambung dan tidak dilepas.
3. Sebelum konektor masukan dicabut dari inverter, sakelar DC OFF dan arus kurang dari 0,5 A; konektor dilepas dengan kunci pembuka pada kaitnya.
4. Bila sakelar DC keliru dalam posisi ON saat menyambung atau melepas, terminal DC tidak dicabut dan tidak dipasang.
5. Modul tidak diputus saat berbeban; bila perlu, permukaannya ditutup bahan buram.

Konektor yang tidak rapat juga berbahaya: celah di antara kontak dapat menimbulkan busur, kebakaran, atau kejut, sehingga konektor dimasukkan penuh sampai terdengar bunyi klik. Dua jenis konektor PV yang berbeda tidak dicampur, konektor yang tidak cocok berakibat serius, kontak yang berkarat tidak dipakai, dan konektor tidak boleh terkena minyak, pelumas, atau penghambat karat.

Polaritas string yang terbalik adalah kasus khusus. Manual 12 sampai 25 kW meminta sakelar DC dan konektor tidak langsung dioperasikan. Teknisi menunggu malam, ketika iradiasi turun dan arus string di bawah 0,5 A, baru sakelar DC diputar ke OFF, konektor dicabut, dan kabel diperbaiki. Mengoperasikan sakelar atau konektor sebelum itu dapat merusak perangkat, dan kerusakannya tidak ditanggung garansi.

Busur listrik DC dan pendeteksi busur

Busur seri (series arc) adalah busur listrik yang terbentuk di sepanjang satu jalur arus, misalnya pada sambungan kendur, konektor yang tidak rapat, atau kabel yang putus, dan dialiri arus beban rangkaian itu sendiri. Manual inverter 12 sampai 25 kW menulis bahwa modul atau kabel yang tidak tersambung baik atau rusak dapat membentuk busur dan memicu kebakaran. Busur AC padam sesaat setiap kali arus melewati nol, sedangkan arus searah tidak pernah melewati nol, sehingga busur DC dapat bertahan selama cahaya terus mencatu string. Busur seri DC tidak dicakup Bab 77 tentang busur api.

Pendeteksi busur (arc-fault circuit interrupter, AFCI) adalah fungsi inverter yang mendeteksi busur di sisi DC lalu menghentikan inverter. Perilakunya dalam dua manual:

Setelah galat busur, manual hibrida meminta sakelar DC dan AC dimatikan, layar ditunggu padam, Voc string diperiksa, gangguan diperbaiki, baru sakelar dinyalakan. Kewajiban deteksi busur seri untuk PV di gedung bertegangan sistem 80 V atau lebih yang dikutip manual itu adalah aturan Amerika Serikat, bukan aturan Indonesia.

Tegangan sisa di dalam inverter

Tegangan sisa (residual voltage) adalah tegangan yang masih tersimpan di kapasitor rangkaian dalam inverter setelah sisi AC dan DC diputus. Waktu tunggu sampai tegangan itu turun ke tingkat aman berbeda per produk:

Manual hibrida bertentangan dengan dirinya sendiri. Bab ini memakai angka terbesar dari manual produk terpasang, 20 menit, karena menunggu terlalu lama hanya membuang waktu, sedangkan menunggu terlalu singkat dapat melukai. Tidak ada waktu tunggu umum untuk semua inverter. Setelah waktu tunggu lewat, bebas tegangan tetap dibuktikan dengan pengukuran di titik sentuh, seperti prinsip uji-ukur-uji di Bab 9 · Otomotif & Mobilitas Listrik tentang keselamatan tegangan tinggi kendaraan dan Bab 76 tentang kerja aman. Waktu tunggu hanya berlaku untuk bagian dalam inverter; kabel string di terminal masukan tetap bertegangan selama ada cahaya.

Pemutusan cepat

Pemutusan cepat (rapid shutdown) adalah fungsi yang menurunkan tegangan kabel string di atap ke tingkat rendah dalam waktu singkat setelah dipicu. Pengoptimal modul (optimizer) adalah perangkat elektronik yang dipasang pada modul untuk mengatur keluaran modul itu di dalam string. Manual inverter 12 sampai 25 kW menyatakan bahwa hanya bila semua modul dipasangi optimizer, sistem dapat menurunkan tegangan keluaran ke bawah 30 V dalam 30 detik. Pemicunya empat:

1. sakelar AC antara inverter dan jaringan dibuka;
2. sakelar DC inverter diputar ke OFF, dan inverter mati beberapa menit kemudian; membuka semua sakelar DC eksternal juga memicu, tetapi membuka hanya sebagian tidak memicu dan string mungkin tetap bertegangan;
3. sakelar khusus pada masukan digital inverter dibuka; jarak sakelar ke inverter terjauh paling jauh 10 m;
4. inverter mengunci diri karena deteksi busur.

Manual itu meminta fungsi pemutusan cepat diperiksa berkala. Tanpa optimizer pada setiap modul, membuka sakelar AC dan DC tidak menurunkan tegangan string di atap. Teknisi hotel perlu tahu dari dokumen serah terima apakah sistemnya memiliki fungsi ini, cara memicunya, dan kapan terakhir diuji. Aturan pemutusan cepat yang wajib di Indonesia tidak ditulis di bab ini (Batas pembahasan).

Perlengkapan, cuaca, dan kebakaran

Manual-manual itu meminta perhiasan logam dilepas, perkakas berisolasi dipakai, dan APD dikenakan: pakaian pelindung, sepatu berisolasi, kacamata, helm, dan sarung tangan berisolasi. Rating sarung tangan dalam manual modul A tidak seragam: halaman keselamatannya meminta tegangan kerja maksimum tidak kurang dari 1.500 V DC, halaman perawatannya tidak kurang dari 1.000 V DC kecuali untuk dua tipe modul 1.500 V. Bab ini tidak menetapkan kelas sarung tangan; ratingnya dicocokkan dengan tegangan sistem (Contoh 5). Multimeter untuk string memerlukan rentang DC paling sedikit 1.100 V, dan penguji resistansi isolasi dalam manual inverter 75 sampai 115 kW bertegangan keluaran di atas 1.500 V. Kategori ukur dibahas di Bab 14 tentang keselamatan alat ukur.

Manual 12 sampai 25 kW melarang memasang, mengoperasikan, atau mengerjakan peralatan luar ruang dan kabelnya saat petir, hujan, salju, atau angin tingkat 6 atau lebih, dan manual modul melarang kerja bila terminal modul basah.

Untuk kebakaran, manual inverter meminta lokasi dilengkapi sarana pemadam yang layak seperti pasir dan APAR CO2, manual modul A melarang air untuk memadamkan api yang berasal dari listrik, dan manual 12 sampai 25 kW meminta orang segera meninggalkan gedung atau area peralatan, membunyikan alarm kebakaran atau memanggil layanan darurat, dan tidak masuk kembali. Prosedur pemadaman PLTS oleh petugas pemadam dan jarak aman pemadaman tidak dibahas di bab ini.

Pembagian pekerjaan

Menurut manual inverter 12 sampai 25 kW, hanya profesional dan personel terlatih yang memasang, mengoperasikan, dan merawat, hanya profesional berkualifikasi yang melepas fasilitas pengaman, dan terminasi listrik dibuat teknisi listrik bersertifikat; sambungan ke jaringan memerlukan persetujuan perusahaan listrik setempat. Kompetensi dan kewenangan menurut regulasi Indonesia dibahas di Bab 76 tentang kerja aman, LOTO, izin kerja, dan kompetensi.

Pagar sementara dan tanda dilarang masuk diminta manual yang sama. Baris urutan mematikan diturunkan dari syarat personel terlatih itu; prosedur gedung yang menetapkan orangnya.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: tegangan yang tersisa setelah pemutus AC dibuka. Kasus pembuka: 16 modul dengan Voc 52,4 V.

$V = 16 \times 52{,}4 = 838{,}4\ \text{V}$

Angka itu sekitar 14 kali batas 60 V DC manual inverter. Modul dengan Voc terkecil di tabel, 37,9 V, sudah melewati 60 V bila dua modul disambung seri: $2 \times 37{,}9 = 75{,}8$ V. Konektor yang menjuntai tidak disentuh; area dipagari, dan teknisi PV menyambungnya kembali dengan sakelar DC OFF, pada malam hari atau dengan modul ditutup bahan buram.

Contoh 2: memilih waktu tunggu. Tiga inverter di gedung yang sama berasal dari tiga produk pada tabel tegangan sisa. Waktu tunggunya 5, 15, dan 20 menit, yaitu angka terbesar di manual dan label masing-masing produk. Bila label tidak terbaca, waktu tunggu tidak ditebak; manual unit dicari dulu, lalu bebas tegangan dibuktikan dengan alat ukur.

Contoh 3: polaritas terbalik ditemukan pukul 11.00. Alarm string terbalik muncul. Isc modul 10,23 A pada 1.000 W/m². Bila arus dianggap sebanding cahaya, arus string turun ke 0,5 A ketika iradiasi sekitar

$G = \frac{0{,}5}{10{,}23} \times 1000 = 48{,}9\ \text{W/m}^2$

atau sekitar 5 persen kondisi uji standar. Pada langit mendung tebal 200 W/m², arusnya masih sekitar 2 A. Itulah alasan manual menunggu malam, bukan menunggu mendung. Sampai malam, sakelar DC dan konektor dibiarkan, area diberi tanda, dan teknisi PV dijadwalkan.

Contoh 4: alarm busur DC kelima dalam 24 jam. Pada inverter 12 sampai 25 kW, alarm busur yang muncul kurang dari 5 kali dalam 24 jam terhapus otomatis, dan alarm kelima mengunci inverter. Kode sebab alarm menunjuk string yang membusur. Sebelum alarm dihapus, teknisi PV mematikan sistem, menunggu waktu tunggu, lalu memeriksa konektor dan kabel string yang ditunjuk: kerapatan, bekas leleh atau perubahan warna, dan goresan. Alarm yang terhapus sendiri empat kali sehari juga bukan keadaan normal.

Contoh 5: sarung tangan dan multimeter. Inverter terpasang menerima Voc string sampai 1.100 V. Sarung tangan 1.000 V DC, angka di halaman perawatan manual modul A, berada di bawah tegangan sistem yang mungkin ada, sedangkan 1.500 V DC di halaman keselamatannya berada di atasnya. Pilihan yang konsisten dengan kedua halaman adalah rating yang tidak lebih rendah dari tegangan sistem maksimum, di sini 1.500 V DC. Multimeter dengan rentang DC terbesar 600 V tidak dipakai pada string 838 V, karena manual meminta rentang paling sedikit 1.100 V.

Contoh 6: asap dari konektor di atap. Teknisi melihat asap tipis dari konektor di bawah satu modul. Sistem dimatikan menurut urutan di inverter, dan konektor tidak dicabut, karena string tetap bertegangan. Api kecil dipadamkan dengan APAR CO2 atau pasir, bukan air. Bila api membesar, orang meninggalkan area, dan petugas pemadam diberi tahu bahwa atap memuat string sekitar 838 V yang tidak dapat dimatikan dari panel.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan, jauhkan orang, dan serahkan ke teknisi PV berkompeten atau pemasang bila:

1. Kabel, konektor, kotak sambungan, atau modul tampak rusak, meleleh, pecah, atau lepas. Bagian itu tidak disentuh; area dipagari dan ditandai.
2. Tercium bau hangus, terlihat asap, atau terdengar desis dan percik dari konektor, isolator, atau inverter. Sistem dimatikan dari titik yang aman; bila api membesar, area ditinggalkan.
3. Inverter terkunci karena alarm busur, atau alarm busur muncul berulang.
4. Alarm polaritas terbalik muncul. Sakelar DC dan konektor tidak disentuh sampai teknisi PV datang dan arus string di bawah 0,5 A.
5. Sakelar DC inverter membuka sendiri. Sakelar tidak di-reset.
6. Ada petir, hujan, angin kencang, atau terminal basah.
7. Waktu tunggu tegangan sisa belum lewat, bebas tegangan belum terbukti, atau alat ukur dan sarung tangan tidak berrating untuk tegangan sistem.
8. Pekerjaan memerlukan pembukaan inverter selain ruang terminalnya, atau pembukaan kotak sambungan modul.
9. Akses ke atap tidak memenuhi syarat kerja di ketinggian di Bab 10 · Keselamatan tentang kerja di ketinggian, tangga, dan perancah ringan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab ini menjadi dasar keselamatan untuk Bab 91 tentang batas masukan dan uji string, Bab 92 tentang alarm inverter, dan Bab 93 tentang perawatan larik. Sel surya sebagai fotodioda dijelaskan di Bab 26 · Fisika tentang fisika semikonduktor dan foton, dan instalasi bersumber banyak di Bab 36 tentang genset, sakelar alih, dan suplai cadangan.

Latihan dan pembahasan

Referensi