PERENCANAAN INSTALASI TEKNIS
PERENCANAAN INSTALASI TEKNIS
Perencanaan instalasi teknis meliputi Perencanaan Instalasi PV-Modul, Perencanaan Instalasi Elektrikal, Perencanaan Jaringan Distribusi dan Sambungan Rumah, Perencanaan Instalasi Rumah serta Perencanaan Sistem Kontrol dan Proteksi. A. PERENCANAAN INSTALASI PV-MODUL Modul surya yang digunakan adalah SUPSM-200Wp (200 Wp ; 24 V) sebanyak 120 unit. Modul surya dirangkai 3 seri dan 25 paralel. Seluruh rangkaian modul surya dihubungkan dengan 5 unit Battery Charge Regulator (BCR), dimana masing- masing unit BCR dihubungkan dengan 5 string modul surya yang masing-masing terdiri dari 3 modul yang disusun secara seri (3 seri x 5 paralel) keseluruhannya menjadi 40 rangkaian paralel yang masing-masing terdiri dari rangkaian seri 3 buah modul surya. Seluruh modul surya disangga sedemikian rupa sehingga membentuk rangkaian modul surya fotovoltaik. Seluruh rangkaian modul surya tersebut disusun di atas modul support (penyangga modul) yang didesain khusus sebagai rangka atap rumah pembangkit sehingga dapat optimal menerima sinar matahari selama satu hari. Setiap bagian penyangga modul fotovoltaik terbuat dari struktur besi yang digalvanis sehingga memberikan perlindungan terhadap kemungkinan timbulnya karat.
Persiapan Lokasi Berdasarkan situasi lokasi dimana PLTS Terpusat akan dipasang, maka teknisi pelaksana akan melakukan pengukuran ulang dan menyiapkan lahan dimaksud untuk pembangunan PLTS. Layout penempatan modul, ditunjukkan dalam lampiran.
Rancangan rangkaian modul dan rumah pembangkit secara detail dapat dilihat pada lampiran gambar teknik.
Pemasangan Rumah Pembangkit Rumah Pembangkit/Power house yang akan dipasang terpisah dengan struktur penyangga modul surya, power house sebagai tempat penyimpanan battery dan alat-alat elektronik (Inverter, dll), dan kantor pengelola/warung spare parts. Oleh karenanya pemilihan lokasi harus dipertimbangkan agar sesuai dengan kriteria untuk pemasangan Sistem PLTS, faktor keamanan peralatan, dan fungsi lokasi di masa depan. Lahan yang dibutuhkan untuk power house paling tidak adalah 4 x 10 meter (40) m2. Power house berbentuk shelter berbahan Polyurethane dan baja ringan, adapun tahapan pemasangannya adalah sebagai berikut : 1. Mencari lokasi penempatan power house yang sesuai, agar tidak terlalu jauh
2. dengan
penempatan modul
surya,
disamping
menghindari losses tegangan yang
terlalu tinggi dapat juga menjaga keamanan modul dari pencurian. Dan
untuk
mendapatkan sinar matahari secara maksimal, maka lokasi yang dipilih paling tidak harus memenuhi syarat berikut : Sinar matahari ke lokasi tersebut tidak terhalang/terkena naungan/bayangan pohon/bangunan minimal dari jam 8. 00 - 16.00 ; tidak jauh dari pemukiman penduduk, berada di pusat/tengah-tengah populasi pelanggan/pemakai listrik ; status tanah tidak dalam sengketa dan tidak akan dialihfungsikan untuk tujuan lain dalam waktu 20 tahun ke depan. 3. Menyiapkan fondasi untuk power house dengan kedalaman minimal 50 cm, Luasan pondasi lebih dari 70 cm dari sisi dinding rumah pembangkit bagian depan dan pada sisi dinding yang lain 20 cm diaci (gambar fondasi lihat pada lampiran gambar teknik). 4. Memasang dinding shelter dengan tebal 75mm dan atap power house dari bahan polyurethane dan ditutup menggunakan zinc Aluminium. 5. Memasang kisi-kisi, jendela dan pintu untuk sirkulasi udara. 6. Lantai power house dipasang keramik warna putih ukuran 30 x 30 cm, untuk ruang baterai diperkuat dengan tulang beton untuk menahan berat beban baterai. 7. Memasang pagar
pengaman dengan
kawat
BRC
di
sekitar
power house/area
pembangkit. 8. Dilengkapi jalan setapak dari pintu gerbang sampai pintu rumah pembangkit. 9. Dilengkapi dengan system pentanahan/grounding. 10. Memasang papan nama proyek PLTS terpusat. 11. Dipasang instalasi listrik 3 titik lampu penerangan dan 1 titik stop kontak serta pembatas MCB 6A.
Pemasangan Rangka Modul Pemasangan modul support dapat dilakukan dengan: a. Memperhatikan arah matahari terbit dan terbenam b. Memposisikan kemiringan modul support pada arah utara atau selatan dengan menggunakan alat penunjuk arah atau kompas. c. Kaki-kaki modul support diletakkan diatas pondasi supaya tidak terjadi gerakan pada modul. d. Pondasi memiliki luas penampang 35x35cm, tinggi 60cm, ketinggian pondasi diatas permukaan tanah 20cm.
Pemasangan Modul Surya
PLTS Sistem Terpusat 25 kWp yang akan dipasang menggunakan modul surya dengan total kapasitas 2 5 .000 Wp atau 126 buah modul surya 200 Wp-37.45 Vmp (200Wp). Modul surya dipasang didepan atau belakang power house, dan dirangkai menjadi 3 seri dan 25 paralel. Kemiringan modul surya senantiasa menghadap ke garis khatulistiwa, oleh karenanya apabila lokasi berada di selatan khatulistiwa maka modul surya menghadap ke utara, dan sebaliknya. Koneksi kabel antar modul surya pada tray/ trunk kabel yang terletak dibawah PV array dan koneksi dari panel surya ke junction box menggunakan kabel NYYHY ukuran 2x4mm, setiap 5 string rangkaian panel surya disambungkan ke 1 Junction box, kabel Koneksi dari junction box ke Inverter on grid menggunakan kabel NYFGBY. Gambaran koneksi selengkapnya lihat Wiring Diagram pada lampiran. Tahapan pemasangan modul surya adalah sebagai berikut : a. b. c. d.
Mengeluarkan modul surya dari kardus pembungkusnya. Memasang besi Modul Support Surya ke struktur tiang penyangga power house. Memasang modul surya ke besi support.Kemiringan besi support 10-15°. Pasang Grounding dari salah satu tiang modul ke tanah sedalam minimal 1 m menggunakan BC Rod. e. Ukur insulasi resistansi antara tanah dengan kutub positif, serta antara tanah dengan kutub negatif modul menggunakan insulation tester, nilai yang terukur harus lebih besar dari 20 Mega Ohm. Tutupi permukaan atas modul surya dengan kardus bekas pembungkus sebelum melakukan penyambungan kabel, agar modul surya tidak mengeluarkan arus listrik pada saat dilakukan penyambungan kabel untuk seri dan pararel. Kardus tidak bolah dibuka selama kabel belum disambungkan ke Solar Charge Controller atau Inverter.
B. PERENCANAAN INSTALASI ELEKT RIKAL
Perencanaan pemasangan instalasi elektrikal ini meliputi sistem pengkabelan dari modul ke boks panel, pengkabelan dari modul ke BCR, pengkabelan dari BCR ke baterai kemudian ke inverter dua arah; kemudian ke panel distribusi dan selanjutnya ke jalur distribusi. 1.
Pemasangan Instalasi Elektrikal Pengkabelan PLTS Terpusat harus mengikuti standar demi keselamatan petugas instalasi dan keamanan peralatan. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah :
Pekerjaan listrik sedikitnya dilakukan oleh dua orang dan hanya dilakukan oleh petugas yang berpengalaman bekerja pada tegangan tinggi (DC) maupun tegangan menengah dan rendah (AC). Perlu diperhatikan bahwa pada saat matahari bersinar, tegangan terbuka modul surya fotovoltaik dapat sangat tinggi, sehingga sangat berbahaya. Apabila menggunakan alat-alat mekanikal, seperti: obeng, tang dan kunci pas, harus digunakan dengan sangat hati-hati. Apabila mungkin gunakan peralatan yang terisolasi dengan baik.
Gunakan alas kaki yang mempunyai isolasi yang baik, apabila dimungkinkan gunakan sepatu yang dirancang khusus untuk keperluan pekerjaan listrik. Periksa ulang apakah semua saklar, sikring dan MCB telah berada pada posisi "OFF". Ujung-ujung kabel harus dilengkapi dengan sepatu kabel yang sesuai. Pikirkan baik-baik langkah yang akan dilaksanakan, kemudian lakukan secara bertahap, hati-hati dan hindarkan kondisi terburu-buru. Kabel modul dirangkai dalam hubungan seri dan paralel sehingga membentuk satu jaringan generator fotovoltaik.
2. Pemasangan Baterai
Baterai PLTS Terpusat diletakkan di dalam rumah pembangkit yang berventilasi cukup. Baterai diletakkan pada rak baterai agar rapi dan mudah diperiksa. Dalam pemasangan baterai perhatikan hal-hal pada poin "Pemasangan Instalasi Elektrikal" di atas. Baterai yang digunakan adalah baterai blok khusus untuk solar system dengan kapasitas masingmasing 1000 Ah jenis "deep cycle Valve Regulated Lead Acid (VRLA)/OPzV, dengan tegangan kerja masing-masing 2 Volt DC, disambung secara seri sebanyak 120 unit sehingga tegangan sistem baterai menjadi 48 Volt.
3.
Pemasangan Battery Charge Regulator (BCR) dan Inverter Lima unit BCR terhubung dengan 120 buah modul (3 seri x 5 paralel). Diantara modul dan BCR dipasang pengaman berupa dioda dan MCB (circuit braket) untuk mencegah arus balik ke modul, kemudian dihubungkan dengan baterai. Diantara rangkaian baterai dan inverter SI 6.0H dipasang pengaman berupa NH fuse 250A.
C.
PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI DAN SAMBUNGAN RUMAH Dalam pendistribusian energi listrik ke rumah-rumah konsumen, ditentukan kabel apa yang akan digunakan, kuat arus listrik maksimum yang diperbolehkan melewati kabel, daya beban terpasang, jarak terjauh kabel distribusi dan perlu dikurangi adanya 'rugi-rugi tegangan'. Jaringan distribusi terdiri dari kabel distribusi, tiang distribusi dan kabel sambungan rumah. Tiang distribusi masing masing setinggi 7 meter yang dilengkapi dengan manset untuk pondasi tiang dan sistem klem untuk memegang kabel yang dapat menahan sentakan mendadak. J arak antar tiang maksimal 40 meter. Pada tiang distribusi yang pertama dan di setiap tiang distribusi bagian terujung dipasang sistem grounding sebagai pengaman.
Untuk kabel distribusi digunakan twisted LVTC 3 x 35 mm2 + 1x25mm2 dan untuk kabel sartibungan rumah digunakan twisted LVTC 2x10 mm2. D.
PERENCANAAN INSTALASI RUMAH Pada setiap instalasi rumah, setelah dari sambungan rumah arus listrik akan mengalir masuk ke VAh limiter kemudian MCB 2A. Instalasi di tiap-tiap rumah pelanggan (300 rumah) menggunakan kabel NYM 2x1.5 mm2 dengan panjang maksimal 25 m yang terdiri dari 3 buah lampu LED 3 Watt lengkap dengan saklarnya, 1 buah stop kontak dan peralatan pembatas pemakaian listrik (Vah limiter). Contoh pemakaian listrikk di rumah-rumah pelanggan diasumsikan seperti berikut: Total Konsumsi Nama Beban Lampu1 Lampu2 Lampu3 Radio/tape TV
Daya(W) 3 3 3 15 40
Durasi Letak Beban Teras R. Tengah Kamar 1 R. Tengah R. Tengah
(hour)
Konsumsi Daya (Wh)
12 10 8 2 2
36 30 24 30 80
Total
200
Jika pemilik rumah tidak memiliki radio/tape/TV} maka ketiga lampu dapat dinyalakan lebih lama. Atau jika ingin lebih dari satu lampu menyala 12 jam, maka lama penyalaan lampu yang lain harus disesuaikan. Dengan melihat tabel diatas maka setting pada alat pembatas energi (VAh limiter) adalah 220 Wh. E.
PERENCANAAN SISTEM KONTROL DAN PROTEKSI 1.
Kontrol dan Proteksi Elektrik
BATTERY CHARGE REGULATOR (BCR) / CHARGING C ONTROLLER Kapasitas BCR yang digunakan memiliki kemampuan paling tidak 110% dari total arus input dari modul surya agar BCR tidak terlalu panas. Untuk melindungi baterai dari charge tinggi pada suhu tinggi, maka remote temperature sensor perlu dipasang. Charging baterai akan berkurang jika mencapai suhu tertentu. Peningkatan suhu baterai berbanding lurus dengan kenaikan voltase baterai. BCR yang digunakan adalah 5 buah charging control MPPT.
BI-DIRECTIONAL INVERTER / DISCHARGING CONTROLLER Inverter yang digunakan memiliki fasilitas bi-directiorial yaitu dapat berfungsi sebagai inverter dua arah (mengubah arus DC ke AC dan arus AC ke DC) serta sebagai discharging controller Bi-directional inverter yang digunakan adalah 2 buah Sunny Island 8.0H. Sebaliknya jika tegangan baterai telah mencapai batas bawah, maka 2 buah Sunny Island 8.0H akan memutuskan (cut off) discharging pengambilan dari baterai. Dengan demikian, kondisi baterai tetap terjaga, sehingga umur pakai menjadi panjang.
DIODE DAN CIRCUIT BRAKER Diode dipasang antara rangkaian modul surya dan Battery Charge Regulator (BCR) dengan tujuan untuk menahan arus balik dari baterai ke modul surya. Sebagai pengaman manual dilengkapi juga dengan circuit braker yang dapat dengan mudah di switch OFF - ON apabila terjadi hal yang tidak diinginkan ataupun untuk melakukan perawatan sistem.
NH FUSE NH fuse diletakkan pada kabel output positif (+) maupun negatif (-) menuju inverter dengan kapasitas maksimal arus sebesar 250 Ampere. Apabila terjadi short circuit melebihi kapasitasnya maka NH fuse akan putus dengan sendirinya sehingga arus dari baterai secara otomatis akan terputus pula.
MCB MCB terletak di dalam panel distribusi dengan kapasitas 40 Ampere yang dapat di switch OFF-ON sesuai dengan kebutuhan.
VAh/kWh LIMITER
Untuk menjaga agar sistem bekerja optimal sesuai dengan life time-nya, diperlukan pembatas energi harian pada setiap rumah/konsumen. VAh/kWh limiter tidak hanya membatasi arus yang masuk ke rumah konsumen dalam suatu waktu tertentu, sebagaimana fungsi MCB, tetapi membatasi total pemakaian energi harian yang merupakan hasil perkalian daya (P = V x I) dengan lamanya pemakaian (t). MCB 2 A dalam suatu waktu dapat melewatkan arus listrik sekitar 176 watt dengan perhitungan sebagai berikut: 80 % x 2 A x 220 V = 352 W (untuk setiap konsumen) (dengan asumsi daya yang masuk 80 % dari dayamaksimum) Jika dalam satu hari rata-rata pemakaian dengan arus maksimal selama 12 jam maka total pemakaian adalah: 12 jam x 352 W = 4224 Wh (untuk setiap konsumen) Jika 311 konsumen (300 rumah, power house dan Fasilitas Umum) melakukan hal yang sama, maka dalam satu hari total energi yang dipakai adalah: 311 x 2112 Wh = 656832 Wh = 656,832 kWh Jika 25 PJU 10 Watt dinyalakan 12 jam dalam satu hari, maka dalam satu hari total energi yang dipakai adalah: 25x (10Watt x 11 Jam) Wh = 2750 Wh = 2.75 kWh Jadi total energi yang dipakai adalah: 656,832kWh + 2.75 kWh = 659.582 kWh Total energi harian maksimum yang dihasilkan oleh pembangkit 25 kWp (nilai insolasi harian 4.5 jam/m2 day) adalah : 25 kWp x 4.5 jam/m2 day = 67.5 kWh Dengan demikian pemakaian total energi harian dapat mencapai 6.42 kali dari kapasitas total energi harian yang dihasilkan oleh pembangkit 25 kWp. Pemakaian energi berlebihan akan secara otomatis memutus arus yang mengalir dari sistem pembangkit. Namun jika hal ini terjadi berulang-ulang akan memperpendek umur sistem PLTS terutama baterai.
Pada pekerjaan ini Vah/kWh limiter akan diset pada 220 Wh/rumah, sehingga total pemakaian energi listrik harian maksimum untuk 197 konsumen adalah : 300 konsumen x 220 Wh = 66000 Wh = 66.00kWh Besaran batas energi listrik per rum ah ini ditetapkan untuk mengantisipasi penambahan jumlah rumah/konsumen pada pelaksanaan di lapangan untuk mencegah timbulnya masalah sosial. Pada daerah dengan insolasi 4.5 h/m2.day, sistem PLTS 25 kWp akan menghasilkan listrik harian sebesar 4.5 h/m2.day x 25 kWp = 67.5 kWh Dengan memperhitungkan faktor luar (suhu, cuaca, dll) serta efisiensi sistem PLTS maka di lapangan hanya dihitung sebesar 70% dari potensi listrik harian maksimum, dengan perhitungan sebagai berikut: 70 % X 67.5 kWh per hari = 47.25 kWh per hari. Dari perhitungan ini dapat dilihat bahwa setting Vah/kWh limiter tersebut akan mampu mengamankan sistem dari kerusakan akibat pemakaian yang berlebihan. Apabila di kemudian hari ada penambahan kapasitas sistem pembangkit, baik yang bersumber dari tenaga surya maupun sumber energi listrik lainnya, perubahan besaran/batas maksimum pada Vah/kWh limiter dapat diubah dengan mudah oleh petugas yang berwenang dengan menggunakan password/pin tertentu.
RANGKAIAN SISTEM PENTANAHAN (GROUNDING) Sistem pentanahan (grounding) diperlukan untuk menyerap loncatan tegangan tinggi di sekitar sistem PLTS, jaringan atau konsumen. Sistem pentanahan (grounding) dibuat pada: a. Rumah pembangkit b. Titik ujung jaringan (awal dan akhir) c. Setiap rumah konsumen
2.
Proteksi Fisik Pembuatan pagar keliling di sekitar rangkaian modul surya/rumah pembangkit adalah untuk pengamanan sistem PLTS Terpusat terhadap gangguan hewan atau manusia. Pemasangan pagar PLTS meliputi :
Galian dan pembuatan pondasi Pemasangan sloof Cor tiang pagar Pemasangan pagar panel kawat berduri Pemasangan pintu pagar dan finishing
