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태양광용 DC SPD는 공칭 전압이나 가장 큰 kA 수치가 아닌, PV 어레이와 설치 환경을 기준으로 선정하십시오. 먼저 한 스트링의 혹한기 최대 개방 전압을 계산하십시오. 그런 다음 적절한 Ucpv와 시스템 구성을 갖춘 태양광 DC SPD를 선정하고, 낙뢰 노출도 및 피뢰 설계에 따라 Type 2 또는 Type 1+2를 선택하며, 보호가 필요한 위치를 결정하고, Up, 단락 호환성, 백업 보호 및 정확한 제조사 지침을 확인하십시오.
| 선정 확인 | 기록할 결정 사항 |
|---|---|
| 최대 스트링 전압 | 허용되는 가장 긴 스트링에 대해 계산된 혹한기 Voc |
| SPD 전압 적합성 | 해당 최대 전압에 적합한 Ucpv 및 PV 시스템 구성 |
| SPD 유형 | 노출, 외부 LPS, 이격 거리 및 프로젝트 규칙에 따른 Type 2 또는 Type 1+2 |
| 배치 | 설계 검토 후 어레이/결합기, 인버터 DC 입력 또는 양쪽 케이블 종단 |
| 보호 성능 | 적용 가능한 Up, In/Imax 또는 Iimp, 그리고 장비 내전압과의 조정 |
| 고장 전류 안전 | Iscpv/SCCR 방향, 허용된 백업 장치 및 가용 단락 전류 |
| 증빙 자료 | PV DC 데이터시트, 적용 가능한 규정 준수/테스트 문서, 배선도 및 설치 지침 |
이 페이지는 다음의 선정 작업을 다룹니다. 단자 수준의 배치를 위해서는 전용 SPD 배선 가이드 그리고 태양광 결합기 상자(combiner-box) 배선도. 를 사용하십시오. 프로젝트 도면과 정확한 SPD 매뉴얼이 우선하는 문서입니다.
태양광 시스템에서 SPD는 어떤 역할을 하는가?
서지 보호 장치는 단시간 과전압을 제한하고 설계된 보호 경로를 통해 서지 전류를 우회시킵니다. PV DC 측에서 이는 인버터, 결합기 장비, 모니터링 하드웨어 또는 기타 연결된 장치에 도달하는 과도 전압을 줄이기 위한 것입니다.
SPD는 DC 퓨즈, 회로 차단기, 절연기, 본딩 시스템 또는 외부 피뢰 시스템을 대체하지 않습니다. 또한 지속적인 고전압을 조정하지도 않습니다. 이러한 기능은 설치의 일부로서 조정되어야 합니다.
PV 시스템은 일반적으로 다음 네 가지 인터페이스에서 별도의 검토가 필요합니다:
- 어레이 또는 결합기 박스 DC 회로;
- 인버터 DC 입력;
- 인버터 AC 출력 또는 배전반; 그리고
- 데이터, 센서 또는 통신 라인.
DC 및 AC 제품은 상호 교환할 수 없습니다. IEC 61643-31:2018은 최대 1,500 V DC의 태양광 발전기 및 인버터의 DC 측 전용 SPD에 적용됩니다. IEC 61643-32:2017은 PV 설치를 위한 선택 및 적용을 다룹니다. AC 측 장치는 해당 AC SPD 제품 및 설치 프레임워크를 따릅니다.
1단계: 혹한기 최대 스트링 Voc 계산
PV 모듈 개방 회로 전압은 셀 온도가 낮아짐에 따라 상승합니다. 따라서 인버터의 공칭 DC 전압이 아닌 어레이의 최대 가능한 스트링 Voc가 Ucpv 선택의 시작점이 됩니다.
모듈 제조업체의 전압-온도 계수와 프로젝트 방식에서 요구하는 설계 최저 온도를 사용하십시오. 간략화된 계산식은 다음과 같습니다:
Voc,max = Nseries × Voc,module,STC × [1 + |βVoc| × (25 − Tmin)]Where:
Nseries은 한 스트링 내 직렬로 연결된 모듈의 수입니다;Voc,module,STC는 표준 시험 조건에서의 모듈 개방 전압입니다;βVoc는 섭씨 온도당 Voc 온도 계수의 절댓값이며, 소수로 표현됩니다; 그리고Tmin는 해당 프로젝트 방식에서 사용되는 설계 온도입니다.
계산 예시
STC에서 Voc가 45 V인 모듈 20개가 직렬로 연결되어 있다고 가정합니다. 모듈 데이터시트에 따르면 Voc 온도 계수는 −0.301%/°C이며, 설계 최저 온도는 −10°C입니다.
STC에서의 스트링 Voc = 20 × 45 V = 900 V
온도 차이 = 25 − (−10) = 35°C
저온 보정 계수 = 1 + 0.003 × 35 = 1.105
Voc,max = 900 V × 1.105 = 994.5 V이 결과는 1,000 V Ucpv 라벨을 자동으로 선택하기에는 너무 근접한 수치입니다. 엔지니어는 관련 표준 방법, 요구되는 마진, 모듈 허용 오차, 인버터 최대 입력 전압 및 SPD 제조업체의 지침을 적용해야 합니다. 일부 IEC 지향 제조업체 지침은 최대 어레이 전압에 대한 추가적인 Ucpv 관계를 적용하므로, 서로 다른 시장의 규칙을 혼용하지 말고 프로젝트 승인 방법을 사용하십시오.
보호 수준을 고려하지 않고 Ucpv를 높이지 마십시오. 더 높은 연속 동작 전압은 더 높은 Up과 관련이 있을 수 있습니다. 선택은 조정의 문제입니다. SPD는 정상적인 최대 PV 전압을 견디면서도 설치 리드 효과를 포함하여 보호 대상 장비의 내전압 목표치 이하로 과도 전압을 제한해야 합니다.
2단계: PV DC 시스템에 맞는 SPD 선정
“DC SPD”라는 라벨만으로는 충분하지 않습니다. 해당 장치가 태양광 DC 용도로 의도되었으며 회로 구성과 일치하는지 확인하십시오.
| 확인 | 중요한 이유 | 요청할 증빙 자료 |
|---|---|---|
| PV DC 애플리케이션 | DC 아크 및 차단 동작은 AC와 다릅니다 | PV DC 사용 및 적용 가능한 제품 표준이 명시된 데이터시트 |
| 유씨피브이 | 최대 정상 PV 전압에서 적합성을 유지해야 함 | 정격 값 및 제조업체 선정 규칙 |
| 보호 모드 및 극 | 접지, 기능적 접지 또는 부동형 PV 아키텍처와 일치해야 함 | 정확한 모델에 대한 제조업체 회로도 |
| Iscpv 또는 명시된 단락 동작 | SPD는 가용한 PV 고장 전류 조건에서 안전해야 함 | 시험/정격 데이터 및 허용된 보호 구성 |
| 플러그형 카트리지 코딩 | 호환되지 않는 교체품 장착 방지 | 베이스 및 카트리지 부품 번호 호환성 |
| 환경적 제한 사항 | 결합기 함체(Combiner box)는 열, 습기, 결로 및 고도의 영향을 받을 수 있습니다 | 온도, 고도, 외함 및 오염 등급 제한 |
IEC 61643-31은 배터리와 같은 에너지 저장 장치가 포함된 PV 시스템용 SPD를 명시적으로 제외합니다. 이는 PV와 저장 장치가 결합된 프로젝트에 서지 보호를 사용할 수 없다는 의미가 아니라, 배터리 측 및 컨버터 측 보호에는 별도의 장비와 증빙이 필요하다는 의미입니다. 다음을 사용하십시오. BESS 서지 보호 가이드 해당 별도 애플리케이션에 대해.
3단계: 노출 정도에 따라 Type 2 또는 Type 1+2 선택
타입은 품질 등급이 아닙니다. Type 1 및 결합형 Type 1+2 장치는 낙뢰 전류 부하에 대해 평가되며, Type 2 장치는 유도 서지 및 개폐 서지에 사용되는 서지 전류 테스트 환경을 다룹니다. 선정은 더 큰 라벨이 항상 더 좋다는 가정하에 이루어지는 것이 아니라, 설치 장소의 낙뢰 전류 경로를 따라야 합니다.
| 설치 조건 | 설계 검토를 위한 시작점 | 최종 선택을 결정해야 하는 요소 |
|---|---|---|
| 외부 LPS가 없는 옥상 PV | Type 2는 일반적으로 유도 서지에 대해 평가됩니다 | 지역 규정, 위험 평가, 인버터 지침, 케이블 배선 및 현장 노출도 |
| 외부 LPS가 있고 적절한 이격 거리가 유지되는 건물 | Type 2는 조정된 설계의 일부가 될 수 있습니다 | LPS 설계, 이격 거리 계산, 본딩 개념 및 적용 표준 |
| 외부 LPS가 존재하고 이격 거리를 유지할 수 없는 경우 | Type 1 또는 Type 1+2 부하는 일반적으로 관련 인입 지점에서 평가됨 | 예상 낙뢰 전류 분담, LPS 등급, 도체 배선 및 프로젝트 사양 |
| 노출된 지상 설치형 또는 유틸리티급 PV 현장 | 프로젝트별 Type 1/Type 1+2 및 Type 2 조정이 정당화될 수 있음 | 낙뢰 위험, 메쉬 접지, 다중 케이블 인입, 가동 중단 비용 및 엔지니어링 연구 |
| 기존 결합기(combiner) 내 교체 | 승인된 설계와 일치시켜야 하며, 외관만으로 유형(Type)을 추론하지 마십시오. | 원본 도면, 정확한 베이스/카트리지 데이터 및 현장 변경 이력 |
Iimp는 일반적으로 10/350 μs 임펄스와 관련된 Type 1 낙뢰 전류 테스트 환경에 속합니다. In 및 Imax는 Type 2 성능에 사용되는 8/20 μs 전류 파형 환경과 관련이 있습니다. 이러한 값들은 상호 교환이 불가능하므로, 특정 파형 하에서의 더 높은 피크 kA 수치가 다른 파형 하에서의 우수한 성능을 입증하지는 않습니다. 해당 Type 1, Type 2 및 Type 3 가이드 는 분류 경계를 설명합니다.
4단계: 태양광 DC SPD 설치 위치 결정
배치는 실제 보호 경로를 제어합니다. SPD는 케이블 인입구 또는 보호 대상 장비 근처에서 평가되어야 하며, 연결은 승인된 설계가 허용하는 한 짧고 직접적으로 유지되어야 합니다.
| 위치 | 목적 | 설계 질문 |
|---|---|---|
| 어레이 정션 또는 스트링 결합기 | 실외 스트링 회로로 유입되거나 유도되는 서지를 제한하십시오 | 인클로저가 적합합니까? 본딩 지점이 가깝습니까? 각 입력 아키텍처가 SPD와 일치합니까? |
| 인버터 DC 입력 | 인버터 단자의 과도 전압을 감소시키십시오 | 보호 기능이 통합되고 문서화되어 있습니까? 어레이 측 SPD로부터의 거리는 얼마입니까? |
| 더 긴 DC 케이블 경로의 양쪽 끝 | 케이블 양쪽 끝단의 과도 전압을 제어하십시오 | IEC 61643-32, 인버터 매뉴얼 또는 프로젝트 설계에서 거리에 따른 추가 보호를 요구합니까? |
| 인버터 AC 출력 또는 AC 보드 | AC 네트워크를 통해 유입되는 서지를 해결하십시오. | 공급 시스템에 적합한 AC SPD를 사용하십시오. PV DC 장치를 임의로 재사용하지 마십시오. |
| 모니터링 및 통신 인터페이스 | 전원 SPD를 우회할 수 있는 신호 경로를 보호하십시오. | 신호 전압, 인터페이스, 대역폭 및 접지 개념을 일치시키십시오. |
많은 지침에서 장비와 SPD 사이의 약 10 m 거리를 추가 보호 평가를 위한 확인 지점으로 언급합니다. 이를 보편적인 규정 문구가 아닌 애플리케이션 설계의 트리거로 간주하십시오. 적용 가능한 판본, 시스템 토폴로지, 케이블 경로, LPS 설계, 장비 내성 및 제조업체 지침에 따라 최종 배치가 결정됩니다.
마찬가지로, 서지 전류의 급격한 변화가 연결 도체에서 유도 전압 상승을 유발하므로 짧은 리드선이 중요합니다. 설치된 보호 전압은 단순히 표시된 Up만이 아니며, 도체 길이와 경로가 장비가 경험하는 전압에 추가됩니다. 큰 루프와 원격 설치를 피하되, 도체 크기와 경로는 정확한 설치 지침을 따르십시오.
5단계: 정격 사양을 세트로 확인
| 마킹 또는 파라미터 | 선정 질문 | 일반적인 오류 |
|---|---|---|
| 유씨피브이 | 최대 혹한기 스트링 전압 및 PV 아키텍처에 적합합니까? | 공칭 인버터 전압에서 선택 |
| 위로 | 보호 레벨이 연결 효과 이후의 장비 내전압과 조정되는가? | 모든 시스템에서 가장 낮은 카탈로그 Up 값이 최선이라고 가정 |
| In | 반복적인 공칭 방전 전류 용량이 Type 2 부하에 적절한가? | In을 최대 가능한 낙뢰 전류로 호출 |
| 아이맥스 | 선언된 최대 Type 2 방전 전류 시험 값은 무엇인가? | Iimp와 직접 비교 |
| 임프 | 극 또는 보호 모드당 선언된 Type 1 낙뢰 전류 용량은 무엇인가? | 서로 다른 값을 더하거나 파형을 무시하는 경우 |
| Iscpv/SCCR 방향 | SPD 및 보호 장치가 가용 단락 상태를 견딜 수 있습니까? | 습관적으로 백업 회로 차단기를 선택하는 것 |
| Uoc 또는 시스템 구성 제한 | 허용되는 PV 아키텍처 및 전압 관계는 무엇입니까? | 모든 2극형 제품이 모든 플로팅 어레이에 적합하다고 가정할 경우 |
| 상태 및 원격 접점 | 보호 기능 상실은 어떻게 감지됩니까? | 닫힌 결합함(combiner-box) 표시기를 유지보수 프로그램으로 취급 |
다음을 사용하십시오. SPD 데이터시트 가이드 선언 사항을 비교할 때. Imax만으로 장치의 등급을 매기지 마십시오. 전압 적합성, 보호 수준, 유형, 단락 안전성 및 설치 기하학적 구조 모두가 결과에 영향을 미칩니다.
6단계: 단락 및 백업 보호 확인
SPD는 보호 대상 회로와 병렬로 연결됩니다. 정상적인 안정 상태에서는 거의 전류가 흐르지 않지만, 보호 부품이 고장 나거나 성능이 저하되면 결함 상태가 발생할 수 있습니다. 따라서 외부 퓨즈 또는 회로 차단기, 내부 보호 장치 및 명시된 단락 정격은 가용 전류 및 설치 지침과 조정되어야 합니다.
승인 전, 다음을 기록하십시오:
- 설치 지점에서의 가용 단락 전류;
- SPD의 적용 가능한 단락 또는 PV 결함 전류 선언;
- 외부 백업 보호가 필요한지 여부;
- 제조업체가 지정한 경우 허용되는 장치 유형 및 최대/최소 정격;
- 도체 단면적 및 단자 토크;
- 안전한 유지보수를 위한 절연 방법; 그리고
- 카트리지 하나를 교체하면 모든 보호 모드가 복구되는지 여부.
이전 장치가 작동했거나 오작동이 의심된다는 이유로 더 큰 퓨즈나 회로 차단기로 교체하지 마십시오. 해당 기존 회로 차단기 연결 가이드 는 상위 장치를 공유하거나 선택하기 전에 필요한 증거를 설명합니다.
프로젝트 유형별 태양광 DC SPD 선정
| 프로젝트 | 실용적인 단기 목록 | 추가 질문 |
|---|---|---|
| 소규모 주거용 옥상 | 인버터 근처 또는 승인된 어레이 인입점의 PV Type 2 | SPD가 이미 통합되어 있습니까? AC 측 보호 장치는 무엇이 있습니까? 외부 LPS가 존재합니까? |
| 결합기가 있는 상업용 옥상 | 문서화된 DC 인입점의 Type 2; LPS/노출이 요구되는 곳의 Type 1+2 | 케이블 거리, 옥상 구역, 원격 표시, 인클로저 온도 및 예비 카트리지 |
| 지상 설치형 발전소 | 엔지니어링된 다중 위치 조정 | 메시형 접지 네트워크, 긴 배선 구간, 다중 인버터 스테이션, 낙뢰 밀도 및 유지보수 모니터링 |
| 1,500 V 유틸리티 어레이 | 해당 전압 등급에 대해 구체적으로 문서화된 PV DC SPD | 최대 스트링 Voc, 고도/온도 디레이팅, 인버터 제한 및 정확한 테스트 증거 |
| PV 및 배터리 저장 장치 | PV, 배터리, 컨버터, AC 및 신호에 대한 개별 검토 | IEC 61643-31의 PV 범위가 배터리 측 애플리케이션을 자동으로 포함하지는 않음 |
구매 전 요청해야 할 문서
유용한 RFQ는 부품 번호를 요청하기 전에 전기 시스템을 명시합니다.
| RFQ 항목 | 프로젝트 입력 |
|---|---|
| 응용 프로그램 | 옥상, 지상 설치형, 결합기, 인버터 DC 입력 또는 교체 |
| 최대 스트링 Voc | 보정된 값 및 계산 방법 |
| 공칭 및 최대 시스템 전압 | 인버터 및 어레이 제한 포함 |
| 외부 LPS | 존재/부재, 등급 및 이격 상태 |
| SPD 유형 | 설계에 따른 Type 2 또는 Type 1+2 |
| 필수 보호 모드 | PV 토폴로지 및 제조사 다이어그램 기준 |
| Up, In, Imax, Iimp | 올바른 테스트 환경에서의 필수 값 |
| 사용 가능한 고장 전류 | 의도된 설치 지점 |
| 백업 보호 | 필수 유형/정격 또는 불필요하다는 증거 |
| 환경 | 외함, 온도, 고도, 습도, 결로 및 오염 조건 |
| 모니터링 | 시각적 상태, 원격 접점 및 유지보수 대응 |
| 증빙 자료 | 데이터시트, 선언서/인증서, 시험 성적서 가용성, 설치 매뉴얼 및 교체 호환성 |
결합기 함(combiner-box) 자재 명세서 및 보호 기능 경계에 대해서는 다음을 사용하십시오. 태양광 결합기 함 보호 설계 가이드. 설치 전 납품된 DC SPD를 확인하려면 다음의 제한된 DC SPD 설치 전 검사 및 시험 가이드.
일반적인 선정 오류
- PV DC 측에 AC SPD 사용. 외함 형태가 유사하다고 해서 PV DC 적합성이 입증되는 것은 아닙니다.
- 한랭기 Voc 대신 공칭 전압 사용. 이로 인해 정상 작동 상태가 Ucpv에 너무 가깝거나 그 이상이 될 수 있습니다.
- kA만으로 선택하기. 파형, 유형, 보호 모드 및 전압 레벨이 중요합니다.
- Type 1+2가 항상 더 낫다고 가정하는 것. 여전히 장비 및 설치와 조정되어야 합니다.
- 하나의 인터페이스만 보호합니다. DC, AC 및 통신 경로는 별도의 검토가 필요합니다.
- 일반적인 결선도를 복사합니다. 극 배열 및 보호 모드는 시스템 및 모델에 따라 다릅니다.
- 단락 안전성을 무시하는 것. 백업 보호 및 가용 고장 전류는 선택 사항인 문서화 필드가 아닙니다.
- 상태를 확인하지 않는 것. 밀폐된 실외 박스 내부의 카트리지가 고장 나면 점검이나 원격 신호 없이는 알아차리지 못할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
태양광 시스템에는 어떤 크기의 SPD가 필요합니까?
단일 kA “크기”란 없습니다. 혹한기 최대 스트링 Voc를 계산하고, 적절한 Ucpv 및 시스템 구성을 선택한 다음, 노출 정도에 따라 SPD 유형을 선택하고, 마지막으로 Up, 방전 전류 정격, 고장 전류 안전성 및 배치 위치를 조정하십시오.
1,000 V DC SPD는 모든 1,000 V 태양광 시스템에 적합합니까?
아니요, “1,000 V 시스템”은 계산 결과가 아닙니다. 가장 긴 스트링의 저온 시 Voc, SPD의 Ucpv 규칙, 인버터 제한, 토폴로지 및 프로젝트 마진을 모두 검증해야 합니다.
컴바이너와 인버터 양쪽에 SPD가 필요한가요?
그럴 수 있습니다. 더 긴 케이블 경로, 분리된 구조물, 케이블 인입부 노출, 장비 내전압 및 관련 설계 기준에 따라 양쪽 끝단에 보호 장치가 필요할 수 있습니다. 경험적인 거리 규칙을 보편적인 처방으로 일반화하지 마십시오.
하나의 SPD로 태양광 인버터의 DC 측과 AC 측을 모두 보호할 수 있나요?
일반적인 선정 가정으로는 불가능합니다. PV DC 및 AC 회로는 전압 특성, 제품 요구 사항, 보호 모드 및 연결 방식이 서로 다릅니다. 각 인터페이스를 개별적으로 평가하십시오.
태양광 SPD가 직격뢰로부터 보호해주나요?
SPD는 통합적인 낙뢰 및 서지 보호 개념의 일부일 뿐입니다. 직격뢰 노출 시에는 외부 피뢰 시스템(LPS), 본딩, 이격 거리, Type 1 낙뢰 전류 대응 가능 SPD 및 위험 기반 설계가 필요할 수 있습니다. 단일 SPD가 모든 낙뢰나 에너지 레벨로부터의 보호를 보장하지는 않습니다.
기술 참조
- IEC 61643-31:2018 — PV DC SPD에 대한 요구 사항 및 시험 방법
- IEC 61643-32:2017 — PV SPD 선정 및 적용 원칙
- DEHN 2025 기술 카탈로그 — SPD 용어 및 PV Ucpv 지침
- NEMA 서지 보호 연구소 — SPD의 작동 원리
프로젝트 입력값이 문서화된 후, 다음을 비교하십시오. VIOX 서지 보호 장치 옵션 정확한 PV DC 전압, 유형, 보호 모드, 고장 전류 요구 사항, 환경 및 증빙 자료와 비교하십시오.
이 가이드는 선정 및 조달 검토를 지원하기 위한 것이며, 프로젝트 배선 지침이 아닙니다. 최종 설계, 설치, 테스트 및 유지보수는 적용 가능한 규정, 인버터 문서, 정확한 SPD 지침 및 자격을 갖춘 전기 기술자의 검토를 따라야 합니다.