빠른 답변: 태양광용 DC SPD는 어떻게 선택하나요?
다음 경우 태양광용 DC SPD 다음 다섯 가지 항목을 먼저 확인하십시오: PV 스트링 최대 개방 전압, 설치 시 Type 2 또는 Type 1+2 보호 필요 여부, SPD 설치 위치, SPD 연결 리드선의 최소 길이 유지 방법, 적용되는 표준 또는 프로젝트 사양.
대부분의 옥상 및 상업용 PV 시스템의 경우, 선정 절차는 다음과 같습니다:
| 결정 | 실무적 답변 |
|---|---|
| PV 측에는 어떤 장치가 필요한가요? | AC SPD가 아닌 PV DC 정격 SPD가 필요합니다. |
| 어떤 정격 전압이 가장 중요한가요? | Ucpv, 가장 추운 날씨의 PV 스트링 최대 개방 전압(Voc)보다 높게 선정 |
| Type 2인가요, 아니면 Type 1+2인가요? | 유도 서지 발생이 많은 곳에는 Type 2, 낙뢰 전류 노출이 높은 곳에는 Type 1+2 |
| 어디에 설치하나요? | 결선함(Combiner box), 인버터 DC 입력단, 또는 긴 DC 케이블 경로의 양쪽 끝 |
| 어떤 표준이 중요한가요? | PV DC SPD의 경우 IEC 61643-31 및 IEC 61643-32, AC 측 SPD의 경우 IEC 61643-11 |
| 흔히 간과되는 설치 세부 사항은 무엇입니까? | 서지 발생 시 유도 전압 상승을 줄이기 위한 짧고 직접적인 SPD 리드선 |
A 태양광용 DC SPD 태양광 발전 시스템의 직류 측에 설치되는 서지 보호 장치입니다. 이 장치의 역할은 인버터, 접속반 전자 장치, 모니터링 장비 또는 기타 DC 측 구성 요소에 도달하기 전에 낙뢰 유도 서지, 스위칭 이벤트 또는 긴 옥외 케이블 경로로 인해 발생하는 과도 과전압을 제한하는 것입니다.
태양광 발전 시스템에서 서지 보호는 단순히 AC 분전반의 부속품이 아닙니다. PV 스트링은 종종 지붕, 개방된 지면, 높은 프레임 또는 긴 케이블 경로에 설치됩니다. 이러한 DC 도체는 어레이에 직접적인 낙뢰가 발생하지 않더라도 근처의 낙뢰 활동 중에 유도 서지 에너지를 흡수할 수 있습니다. 이것이 바로 완전한 태양광 보호 설계에서 일반적으로 고려해야 할 사항입니다. DC SPD 배치, AC SPD 배치, 케이블 배선, 본딩, 접지 및 인버터의 내전압 수준.
VIOX 구매자와 패널 제작자에게 실질적인 질문은 간단합니다. 어떤 것이 서지 보호 장치(surge protective device)입니다. PV DC 측을 위해 무엇을 선택해야 하며, 어디에 설치해야 합니까?
태양광 시스템에서 SPD란 무엇입니까?
SPD의 의미 서지 보호 장치(surge protective device)입니다.. 태양광 시스템에서 SPD는 서지 전류를 보호 접지 또는 등전위 본딩 시스템으로 우회시켜 단시간 전압 스파이크를 제한합니다. 이는 퓨즈, 차단기, 절연체 또는 적절한 접지를 대체하지 않으며, 이들과 함께 작동합니다.
태양광 발전 시스템에서 SPD는 일반적으로 위치에 따라 구분됩니다:
| SPD 위치 | 일반적인 역할 | 일반적인 장치 유형 |
|---|---|---|
| PV 어레이 또는 스트링 결합함(Combiner box) | 실외 DC 스트링 케이블에서 유입되는 서지 에너지를 제한합니다 | DC SPD, 일반적으로 낙뢰 노출 정도에 따라 Type 2 또는 Type 1+2 사용 |
| 인버터 DC 입력 | PV 어레이에서 유입되는 DC 측 서지로부터 인버터 보호 | DC SPD |
| 인버터 AC 출력 또는 AC 분전반 | 계통 또는 배선에서 유입되는 AC 측 서지 제한 | AC SPD |
| 모니터링 및 통신 라인 | 데이터 케이블, RS485, 이더넷, 센서 또는 모니터링 인터페이스 보호 | 신호 유형에 맞는 신호/데이터용 SPD |
가장 중요한 원칙은 SPD가 보호하는 회로와 일치해야 한다는 점입니다. DC PV 입력에는 DC PV 정격 SPD가 필요하며, AC 분전반에는 AC SPD가 필요합니다.
태양광용 DC SPD와 AC SPD: 차이점은 무엇인가?
태양광 설비에는 DC 및 AC 서지 보호 장치가 모두 필요할 수 있지만, 두 장치는 상호 교환하여 사용할 수 없다.
| 비교 포인트 | 태양광 PV용 DC SPD | 태양광 출력/계통 측용 AC SPD |
|---|---|---|
| 설치 위치: | PV 스트링, 접속반, 인버터 DC 입력 | 인버터 AC 출력, AC 분전반, 메인 패널 |
| 주 전압 파라미터 | Ucpv 또는 PV DC 최대 연속 동작 전압 | AC 시스템 전압에 대한 Uc 또는 MCOV |
| 일반적인 표준 방향 | 태양광 설비의 DC 측에 연결된 SPD에 대한 IEC 61643-31; 선정/적용 지침에 대한 IEC 61643-32 | 저압 AC SPD에 대한 IEC 61643-11 |
| 아크 및 차단 문제 | DC는 자연적인 영점 교차(zero crossing)가 없기 때문에 DC 아크 특성이 더 까다로움 | AC 전류는 매 주기마다 영점을 통과하여 차단 특성이 달라짐 |
| 일반적인 실수 | PV DC 측에 AC SPD 사용 | AC 측 SPD만으로 PV 어레이 및 인버터 DC 입력을 보호한다고 가정 |
시스템에 인버터로 연결되는 PV 스트링이 있는 경우, 배전반의 AC 측 SPD는 DC 입력을 통해 유입되는 서지로부터 인버터를 완전히 보호하지 못합니다. DC 측 보호 장치는 별도로 평가해야 합니다.
Type 2와 Type 1+2 DC SPD: 무엇이 필요한가?
대부분의 태양광 구매자는 Type 2 DC SPD가 필요한지, Type 1+2 DC SPD가 필요한지 먼저 문의합니다. 이에 대한 답변은 낙뢰 노출 정도, 시스템 레이아웃, 외부 피뢰 시스템 유무, 케이블 배선 및 프로젝트 요구 사항에 따라 달라집니다.
| 태양광 PV 상태 | 권장 시작점 | 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 외부 피뢰 설비가 없고 노출도가 보통인 주거용 옥상 태양광 발전 시스템 | Type 2 DC SPD | 유도 서지 및 스위칭 과도 전압으로부터 보호 |
| DC 케이블 배선이 긴 상업용 옥상 태양광 발전 시스템 | 주요 DC 인입 지점에 Type 2 DC SPD 설치; 다중 위치 고려 | 케이블 길이가 길어질수록 유도 서지 위험 및 루프 면적 증가 |
| 노출된 지상 설치형, 산 정상, 개활지 또는 낙뢰 빈도가 높은 지역의 태양광 어레이 | 설계 위험 평가에 따라 Type 1+2 DC SPD가 요구될 수 있음 | 부분 낙뢰 전류가 시스템으로 유입될 확률이 높음 |
| 건물에 외부 피뢰 시스템이 설치되어 있고 이격 거리를 유지할 수 없는 경우 | Type 1+2 DC SPD가 일반적으로 선택됨 | PV 시스템이 낙뢰 전류 성분에 노출될 수 있음 |
| 유틸리티급 또는 고가형 인버터 스테이션 | Type 1+2 및 Type 2 조정 보호 전략 | 가동 중단 시간 및 교체 비용을 고려할 때 계층적 보호가 타당함 |
Type 1, Type 2, Type 3 장치의 역할에 대한 자세한 설명은 VIOX 가이드를 참조하십시오 SPD Type 1 vs Type 2 vs Type 3.
엔지니어링 참고 사항: Type은 전압 정격과 동일하지 않음
Type 2 DC SPD가 모든 PV 시스템에 자동으로 적합한 것은 아닙니다. 여전히 올바른 Ucpv, 극 구성, 단락 동작 및 설치 방법이 필요합니다. 600V PV 어레이, 1000V PV 어레이, 1500V PV 어레이는 세 프로젝트 모두 Type 2 보호 장치를 사용하더라도 서로 다른 전압 검사가 필요합니다.
태양광 DC SPD용 Ucpv 선택 방법
PV DC SPD에서 가장 중요한 전압 매개변수는 유씨피브이, 이며, 이는 종종 태양광 DC 애플리케이션의 최대 연속 작동 전압으로 설명됩니다. SPD는 추운 날씨의 전압 상승을 포함하여 PV 어레이의 가장 높은 정상 개방 회로 전압 동안 안정적인 상태를 유지해야 합니다.
인버터의 공칭 DC 전압만으로 DC SPD를 선택하지 마십시오. PV 스트링의 최대 개방 회로 전압부터 시작하십시오.
다음 개념을 사용하십시오:
Voc_max = Nseries x Voc_module_STC x [1 + |betaVoc| x (25 - Tmin)]
Where:
- Nseries = 스트링당 직렬로 연결된 모듈 수
- Voc_module_STC = 표준 시험 조건에서의 모듈 개방 전압
- betaVoc = 섭씨 온도당 모듈 Voc 온도 계수(십진수 형태로 변환)
- Tmin = 프로젝트 계산 방식에 따른 예상 최소 셀 온도 또는 주변 온도
그런 다음 SPD 데이터시트와 프로젝트 표준에 따라 계산된 최대 PV 스트링 전압보다 높은 Ucpv 정격을 가진 DC SPD를 선택하십시오.
| PV 시스템 등급 | 일반적인 DC SPD 전압 목록 | 선정 시 주의 |
|---|---|---|
| 600V PV 시스템 | 600V 또는 그보다 높은 적정 Ucpv 등급 | 저온 환경에서의 Voc가 SPD 정격을 초과하지 않는지 확인 |
| 1000V PV 시스템 | 1000V 또는 그보다 높은 적정 Ucpv 등급 | 스트링 길이 및 모듈 온도 계수 확인 |
| 1500V 태양광(PV) 시스템 | 1500V 태양광(PV) DC SPD 등급 | 해당 장치가 1500V 태양광(PV) DC 용도로 특별히 설계되었는지 확인하십시오. |
VIOX의 SPD 제품군에는 500V, 600V, 800V, 1000V, 1200V 및 1500V 옵션을 포함하여 일반적인 태양광 전압 등급을 위한 DC SPD 제품군이 포함되어 있습니다. VIOX SPD 제품 페이지. 최종 모델은 실제 태양광 스트링 전압, 프로젝트 표준 및 설치 환경에 맞춰 선정되어야 합니다.
실무 예시: 한랭 기후 태양광 스트링을 위한 Ucpv 선정
표준 시험 조건에서 태양광 스트링의 총 개방 전압이 900V라고 가정합니다. 모듈 Voc 온도 계수는 섭씨 1도당 -0.31%이며, 최소 설계 온도는 -10°C입니다.
25°C로부터의 온도 차이는 다음과 같습니다:
25 - (-10) = 35°C
저온 시 전압 상승분은 다음과 같습니다:
900V x 0.003 x 35 = 94.5V
예상 최대 스트링 개방 전압은 다음과 같습니다:
900V + 94.5V = 994.5V
이 경우, 데이터시트 허용 오차, 프로젝트 마진 및 현지 설계 규정에 따라 1000V Ucpv SPD는 계산된 최댓값에 너무 근접할 수 있습니다. 인버터 및 프로젝트 사양 검토를 전제로, 1200V PV DC SPD를 선정하는 것이 더 실용적인 선택이 될 것입니다.
이 예시는 의도적으로 단순화되었습니다. 실제 프로젝트에서는 모듈 데이터시트, 인버터 제한 사항, 현지 온도 데이터 및 적용 가능한 설계 표준을 사용해야 합니다.
시스템 유형별 태양광 DC SPD 선정
서로 다른 태양광(PV) 프로젝트는 동일한 서지 보호 레이아웃을 필요로 하지 않습니다. 소규모 주거용 옥상 시스템, 긴 DC 케이블 트레이가 있는 상업용 옥상, 그리고 유틸리티급 인버터 스테이션은 노출 수준과 유지보수 기대치가 서로 다릅니다.
| PV 시스템 유형 | 일반적인 DC 측 SPD 접근 방식 | 확인할 사항 |
|---|---|---|
| 주거용 옥상 PV | 인버터 DC 입력 근처 또는 인근 소형 결합함(combiner) 내 Type 2 DC SPD | Ucpv, 인버터 매뉴얼, 현지 규정, AC 측 SPD 요구 사항 |
| 상업용 옥상 PV | 결합함(combiner box) 내부 및/또는 인버터 입력 근처의 Type 2 DC SPD | 케이블 경로 길이, 본딩, 옥상 낙뢰 노출, 외함 상태 |
| 지상 설치형 태양광 어레이 | 노출 정도 및 낙뢰 위험에 따른 Type 2 또는 Type 1+2 | 인버터까지의 거리, 현장 낙뢰 밀도, 접지 그리드, 긴 옥외 케이블 루프 |
| 외부 피뢰 시스템이 설치된 태양광 시스템 | Type 1+2 DC SPD는 일반적으로 DC 인입점에서 평가됨 | 이격 거리, 본딩, IEC 62305 피뢰 보호 개념, 프로젝트 사양 |
| 유틸리티급 인버터 스테이션 | 어레이/결합기, 인버터 DC 입력 및 AC 출력 전반에 걸친 계층적 보호 | 조정, 모니터링, 원격 표시, 예비 카트리지, 유지보수 접근성 |
| 태양광(PV) 및 배터리 에너지 저장 장치(BESS) | DC 서지 보호 장치(SPD) 전략은 태양광 측, 배터리 측, 인버터/컨버터 측별로 각각 검토되어야 함 | DC 전압 등급, 고장 전류, 장치 호환성, BESS 공급업체 요구사항 |
이 표의 목적은 엔지니어링 설계를 대체하는 것이 아님. 특정 DC SPD 모델을 선정하기 전 구매자가 더 나은 RFQ 질문을 할 수 있도록 돕는 것임.
태양광 PV 시스템용 DC SPD 연결 다이어그램
올바른 태양광 DC SPD 결선도는 한 가지 핵심 개념을 명확하게 보여주어야 합니다: SPD는 부하 전류 경로와 직렬이 아닌, PV DC 회로와 병렬로 연결됩니다..
PV 스트링 전류는 일반 DC 회로를 통해 인버터 쪽으로 흐릅니다. SPD는 과도 과전압이 발생할 때 DC 도체에서 보호 접지 또는 본딩 시스템으로 서지 우회 경로를 제공합니다.
| 도면 요소 | 올바른 표현 | 일반적인 실수 |
|---|---|---|
| PV+ 및 PV- 도체 | DC 보호 및 차단 장치를 거쳐 인버터 입력부로 계속 연결 | SPD가 마치 일반 스트링 전류를 직렬로 통과시키는 것처럼 그리는 것 |
| DC SPD | 시스템 구성에 따라 PV 도체와 PE/본딩 사이에 연결됨 | 시스템이 다극 보호를 요구함에도 단극만 연결하는 경우 |
| 보호 접지 또는 본딩 바 | SPD 근처의 짧고 낮은 임피던스 경로로 표시됨 | 깔끔한 정리를 위해 인클로저 주위로 배선된 긴 녹색/황색 리드선 |
| 결합기 함(Combiner box) 또는 인버터 DC 입력 | 물리적 설치 지점으로 표시됨 | 보호 대상 장비로부터 멀리 떨어진 곳에 SPD를 배치하는 경우 |
| AC SPD | 인버터 출력부 또는 AC 배전반에 별도로 표시됨 | 하나의 AC SPD가 전체 PV DC 측을 보호한다고 가정함 |
일반적인 PV 시스템의 경우, 다이어그램은 일반적으로 다음과 같은 보호 계층을 보여야 함:
- PV 스트링은 다음으로 유입됨 태양광 결합기 상자.
- 결선함(Combiner box)에는 필요한 경우 DC 퓨즈 또는 DC 차단기, DC 아이솔레이터 또는 스위치 단로기, DC SPD가 포함됨.
- 결합된 DC 출력은 인버터 DC 입력으로 연결됨.
- DC 배선 거리가 긴 경우, 인버터 입력 근처에 추가 DC SPD를 설치함.
- 인버터 AC 출력은 AC 배전반 또는 인버터 출력 패널에서 적절한 AC SPD로 별도 보호됨.
태양광 시스템에서 DC SPD 설치 위치
SPD 배치는 SPD 선정만큼이나 중요합니다. 적절한 정격의 SPD라도 위치가 부적절하거나 리드선이 길면 높은 잔류 전압이 인버터에 도달할 수 있습니다.
| 설치 지점 | 사용 시기 | 실무 선정 참고사항 |
|---|---|---|
| PV 결합함(Combiner box) 내부 | 멀티 스트링 시스템, 실외 어레이 접속점, 긴 케이블 구간 | 어레이 측 DC 서지 제어를 위한 최적의 위치 |
| 인버터 DC 입력단 근처 | 인버터 전자 장치를 유입되는 PV DC 서지로부터 보호 | 인버터가 어레이와 멀리 떨어져 있을 때 특히 중요함 |
| 어레이/결합기 및 인버터 양쪽 끝단에 설치 | 어레이와 인버터 사이의 긴 DC 케이블 거리 | 케이블 양쪽 끝의 서지 전압을 제한하는 데 도움 |
| AC 분전반 | 계통 측 또는 인버터 출력 서지 보호 | DC SPD가 아닌 AC SPD 필요 |
| 통신 캐비닛 또는 모니터링 인터페이스 | 데이터 라인, 원격 모니터링, RS485, 이더넷, 센서 | 데이터 라인 유형에 맞는 신호용 SPD 필요 |
기존 PV 보호 레이아웃에는 다음이 포함될 수 있음 DC MCB 고 DC 절연기 스위치. 이 장치들은 SPD와는 다른 역할을 수행함. DC MCB는 적절한 적용 환경에서 과전류를 보호하고, 절연기는 스위칭/절연 기능을 제공하며, SPD는 과도 과전압을 제한함.
10미터 규칙: 하나의 DC SPD로 충분하지 않은 경우
많은 PV 설계에서 PV 어레이와 인버터 사이의 거리가 단일 DC SPD 위치로 충분한지 여부를 결정함. 일반적인 설계 규칙은 다음과 같음:
- 어레이와 인버터 사이의 DC 케이블 거리가 짧은 경우, 시스템 레이아웃에 따라 인버터 입력 근처나 인근 결합기(combiner)에 있는 하나의 DC SPD로 충분할 수 있음.
- DC 케이블 경로가 약 10미터보다 길 경우, 양쪽 끝단에 대한 보호를 고려해야 합니다. 하나는 PV 어레이 또는 접속반 근처에, 다른 하나는 인버터 DC 입력단 근처에 설치하십시오.
그 이유는 단순히 거리 때문만이 아닙니다. 긴 옥외 케이블은 유도 서지 전압을 유입시킬 수 있으며, 보호 지점이 너무 멀 경우 한쪽 끝에서 유입된 서지가 반대쪽 끝에서 여전히 손상을 줄 수 있는 전압을 생성할 수 있습니다.
EPC 및 패널 제작 작업 시, 10미터 규칙을 프로젝트 표준, 낙뢰 위험 평가 또는 인버터 제조사의 요구 사항을 대체하는 것이 아닌 설계 검토 지점으로 간주하십시오.
DC SPD 리드선 길이를 짧게 유지하십시오.
SPD 배선은 고주파 서지 경로입니다. 급격한 서지 발생 시, 도체 길이가 1cm 늘어날 때마다 유도 전압 강하가 추가됩니다. 기본 물리 법칙은 다음과 같습니다.
V = L x di/dt
Where:
- V 는 리드선에 의해 추가되는 유도 전압 상승분입니다.
- L 는 배선 인덕턴스입니다.
- di/dt 는 서지 전류 상승률입니다.
이것이 바로 아름답게 배선된 SPD 케이블이라도 인클로저 주위에 긴 루프를 형성하면 성능이 저하될 수 있는 이유입니다. IEC 기반 설치 관행에서는 SPD 보호 경로의 전체 연결 길이를 가능한 한 짧게 유지하는 것이 일반적이며, 효과적인 SPD 연결을 위한 핵심 목표로 0.5m가 자주 사용됩니다.
실무 설치 지침:
- SPD를 보호 대상 도체 및 본딩 바와 가깝게 설치하십시오.
- SPD와 PE/본딩 도체 사이에 긴 루프가 생기지 않도록 하십시오.
- 가능한 한 급격한 굴곡을 피하십시오.
- 양극, 음극 및 본딩 경로를 간결하고 직선으로 유지하십시오.
- SPD 제조업체 및 관련 규정에서 요구하는 도체 규격과 백업 보호 장치를 사용하십시오.
태양광용 DC SPD 정격 선정 방법
DC SPD 데이터시트를 비교할 때 단일 수치만으로 선택하지 마십시오. 전압, 서지 전류 용량, 보호 수준, 단락 동작 및 유지보수 가시성을 고려하여 선정해야 합니다.
| 매개변수 | 의미 | 태양광 PV에서 이것이 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 유씨피브이 | PV DC용 최대 연속 동작 전압 | 저온 조건에서의 최대 PV 개방 전압을 초과해야 함 |
| In | 공칭 방전 전류, 일반적으로 반복적인 서지 이벤트에 해당 | 반복적인 유도 서지에 대한 내구성을 나타냄 |
| 아이맥스 | Type 2 SPD 테스트 맥락에서의 최대 방전 전류 | 동일한 장치 범주 내에서 피크 서지 처리 능력을 비교하는 데 도움을 줌 |
| 임프 | Type 1 또는 Type 1+2 장치에 대한 임펄스 전류 | 부분 낙뢰 전류가 존재할 수 있는 경우와 관련됨 |
| 위로 | 전압 보호 수준 | 일반적으로 Up이 낮을수록 통과 전압이 낮아지지만, 조정 및 설치 리드 길이를 고려하여 평가해야 함 |
| Iscpv / SCCR 방향 | 단락 동작 또는 필수 백업 보호 장치와의 전류 내량 | PV DC 고장 전류 및 차단 동작이 AC 시스템과 다르기 때문에 중요함 |
| 폴 구성 | 2P, 3P 또는 애플리케이션별 PV 구성 | 접지, 비접지 또는 시스템별 PV DC 배선과 일치해야 함 |
| 상태 표시 | 시각적 표시기 및 선택적 원격 신호 기능 | SPD 카트리지의 수명 종료 시점을 유지보수 팀이 파악할 수 있도록 지원 |
맥락 없이 kA 정격 비교 금지
제품 페이지에서 가장 큰 kA 수치를 선택하고 싶은 유혹이 들 수 있습니다. 하지만 그것이 항상 최선의 선택 방법은 아닙니다. 더 높은 서지 전류 정격이 유용할 수는 있으나, 이는 해당 장치가 Ucpv, Up, 단락 요구 사항, 유형 분류, 설치 위치 및 상/하위 보호 장치와의 협조를 모두 충족할 때만 해당됩니다.
태양광용 Type 1+2 DC SPD: 도입이 타당한 경우
Type 1+2 DC SPD는 낙뢰 전류 및 서지 제한 특성을 하나의 장치군에 결합한 제품입니다. 태양광(PV) 프로젝트에서는 DC 측이 더 높은 서지 에너지에 노출될 가능성이 있을 때 가장 적합합니다.
다음과 같은 경우 Type 1+2 DC SPD를 고려하십시오:
- 건물에 외부 피뢰 시스템이 설치된 경우.
- PV 어레이 배선이 피뢰 시스템과 적절한 이격 거리를 유지할 수 없습니다.
- 어레이가 노출된 개활지나 산 정상에 설치되었습니다.
- 해당 현장의 낙뢰 밀도가 높거나 가동 중단 시 비용 손실이 큽니다.
- 프로젝트 사양에서 뇌전류 대응이 가능한 SPD 보호를 요구합니다.
다음과 같은 경우 Type 2 DC SPD를 사용하십시오:
- 프로젝트가 주로 유도 서지 및 개폐 서지에 대한 보호를 필요로 합니다.
- PV 어레이에 영향을 미치는 외부 피뢰 시스템이 없습니다.
- 인버터 제조사 또는 프로젝트 설계에서 Type 2 DC 서지 보호를 지정합니다.
- 표준 옥상/상업용 태양광 보호를 위해 결선함(combiner box) 또는 인버터 측 DC 보드 내부에 보호 장치가 추가되고 있습니다.
IEC 61643-31 및 IEC 61643-32: 어떤 표준이 중요한가?
태양광 DC 서지 보호를 위한 핵심 IEC 지침은 IEC 61643 시리즈입니다:
- IEC 61643-31 태양광 설비의 DC 측에 연결되는 SPD에 대한 요구사항 및 시험 방법을 다룹니다.
- IEC 61643-32 태양광 설비의 DC 측에 연결되는 SPD의 선정 및 적용 원칙을 제공합니다.
- IEC 61643-11 저압 AC 전력 시스템에 연결되는 SPD에 적용됩니다.
이러한 구분은 중요합니다. 태양광 DC SPD는 단순히 라벨만 다른 AC SPD가 아니기 때문입니다. 시험 환경, 전압 특성, 차단 요구사항 및 적용 위험 요소가 서로 다릅니다.
북미 프로젝트의 경우, UL 1449 및 현지 전기 규정 요구사항이 관련될 수 있습니다. 모든 시장에서 프로젝트 엔지니어는 정확한 표준 버전, 현지 채택 여부, 인버터 매뉴얼 요구사항 및 관할 당국의 요구사항을 확인해야 합니다.
태양광 DC SPD 승인 전 요청해야 할 문서
B2B 조달 시 가장 안전한 질문은 단순히 “가격이 얼마인가?”가 아니라 “이 SPD가 태양광 DC 애플리케이션에 적합함을 증명하는 문서는 무엇인가?”입니다.”
| 문서 또는 증빙 자료 | 중요한 이유 |
|---|---|
| DC SPD 데이터시트 | Ucpv, In, Imax, 해당 시 Iimp, Up, 극 구성 및 연결 방식 확인 |
| IEC 61643-31 시험 또는 준수 문서 | 해당 장치가 AC 저전압 SPD 용도가 아닌 태양광 DC 서지 보호용으로 설계되었음을 검증하는 데 도움 |
| 제조사 제공 배선도 | 잘못된 극성 연결, 부적절한 PE 배선 및 부적합한 접지 구성을 방지합니다. |
| 백업 보호 지침 | 상단 퓨즈, DC MCB 또는 기타 보호 장치가 필요한지 확인합니다. |
| 수명 종료 표시 설명 | 시각적 표시창, 플러그형 카트리지 동작 및 옵션인 원격 접점 확인 |
| 환경 및 외함 가이드라인 | 옥외 결선함, 고온, 습도, 해안 지역 및 결로 위험이 있는 환경에 중요합니다. |
공급업체가 해당 제품이 태양광 DC용인지 명확히 밝히지 못하는 경우, 구매자는 이를 태양광 DC SPD로 간주해서는 안 됩니다.
태양광 SPD 설치 시 흔한 실수
실수 1: DC 측에 AC용 SPD 사용
이는 가장 위험한 선정 오류입니다. 태양광 DC 회로에는 태양광 DC 정격 서지 보호 장치가 필요합니다. AC용 SPD는 태양광 회로의 전압 및 DC 차단 특성을 안전하게 처리하지 못할 수 있습니다.
실수 2: Ucpv를 너무 낮게 선정
추운 날씨에는 태양광 개방 전압(Voc)이 상승합니다. SPD 전압 정격을 계산된 최대 Voc가 아닌 공칭 시스템 전압 기준으로 선정할 경우, 정상 작동 중에도 SPD에 과도한 스트레스가 가해질 수 있습니다.
실수 3: AC 측만 보호
배전반의 AC SPD는 유용하지만, DC 측 서지 노출에 대한 평가의 필요성을 없애지는 못합니다. 인버터 DC 입력부는 긴 실외 태양광 케이블에 직접 연결되는 가장 고가의 전자 부품인 경우가 많습니다.
실수 4: 보호 대상 장비와 너무 멀리 떨어진 곳에 SPD 설치
SPD와 인버터 입력부 사이의 긴 케이블은 보호 성능을 저하시킵니다. SPD는 보호 대상 장비나 케이블 인입점 가까이에 설치해야 합니다.
실수 5: 긴 리드선과 큰 배선 루프
서지 발생 시 SPD 리드선은 일반적인 저주파 전원 배선과 다르게 동작합니다. 리드선이 길어지면 유도 전압이 추가됩니다. 서지 경로를 짧고 직선적이며 간결하게 유지하십시오.
실수 6: 원격 상태 신호 무시
상업용 태양광 발전소에서 SPD 카트리지가 고장 나더라도, 장치가 밀폐된 함체 내부의 시각적 표시기만 갖추고 있다면 이를 인지하지 못할 수 있습니다. 원격 신호 접점을 사용하면 유지보수 팀이 다음 정기 점검을 기다릴 필요 없이 수명 종료 상태를 즉시 파악할 수 있습니다.
실수 7: 부적절한 옥외 함체 설계
옥외 접속함은 열, 자외선, 습기 및 결로에 노출됩니다. 설계가 미흡한 함체에 설치된 DC SPD는 정격 사양이 적절하더라도 더 빨리 노후화될 수 있습니다. 옥외 태양광 캐비닛의 경우 함체 등급, 열 조건, 케이블 글랜드 밀폐, 결로 제어 및 유지보수 접근성을 확인하십시오.
태양광 구매자를 위한 DC SPD 선정 체크리스트
가격 요청 또는 PV SPD 설계를 승인하기 전에 이 체크리스트를 사용하십시오.
| 점검 항목 | 확인해야 할 사항 |
|---|---|
| PV 시스템 전압 | 600V, 1000V, 1200V, 1500V 또는 프로젝트별 DC 등급 |
| 최대 PV 스트링 개방 전압(Voc) | 공칭 전압뿐만 아니라 저온 보정치를 포함하십시오. |
| SPD 유형 | 낙뢰 노출 및 프로젝트 설계에 따른 Type 2 또는 Type 1+2 |
| 설치 지점 | 결합함(Combiner box), 인버터 DC 입력, 양단 또는 AC 출력 |
| DC 측 대 AC 측 | PV 입력용 DC SPD; 인버터 출력 또는 계통 측용 AC SPD |
| 유씨피브이 | 계산된 PV 최대 DC 전압에 적합해야 함 |
| 위로 | 보호 대상 장비의 내전압 수준 및 리드선 길이와 조화를 이루어야 함 |
| In / Imax / Iimp | 노출 수준, 유형 분류 및 프로젝트 사양과 일치해야 함 |
| 단락 특성 | 데이터시트의 백업 보호 또는 Iscpv/SCCR 요구 사항 확인 |
| 폴 구성 | 접지, 비접지(floating) 또는 시스템별 PV 배선 방식과 일치해야 함 |
| 상태 표시 | 시각적 표시기, 교체형 카트리지, 필요 시 원격 접점 기능 포함 |
| 표준 | 시장 상황에 따라 IEC 61643-31/32, UL 1449 또는 현지 요구 사항 준수 |
권장 PV SPD 사양 형식
더 명확한 견적 요청(RFQ)을 위해 단순히 “태양광 SPD 가격”이라고만 기재하지 마십시오. 실제 설계 조건이 포함된 사양서를 보내주십시오.
RFQ 형식 예시:
| RFQ 항목 | 입력 예시 |
|---|---|
| 응용 프로그램 | 옥상형 태양광 / 지상 설치형 태양광 / 상업용 인버터 스테이션 |
| PV 시스템 전압 | 1000V DC 또는 1500V DC |
| 최대 스트링 Voc | 최저 온도 조건에서의 계산값 |
| SPD 유형 | Type 2 DC SPD 또는 Type 1+2 DC SPD |
| 설치 지점 | 결합함(Combiner box) 및/또는 인버터 DC 입력 |
| 폴 구성 | 2P, 3P 또는 프로젝트별 사양 |
| 필수 표준 방향 | IEC 61643-31, UL 1449 또는 현지 요구 사항 |
| 상태 모니터링 | 시각적 표시 전용 또는 원격 신호 접점 |
| 외함 상태 | 실내 인버터실, 실외 접속반, 해안가 현장, 고온 환경 |
이 형식은 VIOX 또는 자격을 갖춘 공급업체가 단일 키워드에만 부합하는 장치를 견적하는 대신 올바른 DC SPD 제품군을 선정하는 데 도움을 줍니다.
자주 묻는 질문
하나의 SPD로 PV DC 측과 AC 출력 측을 모두 보호할 수 있습니까?
아니요. DC SPD는 PV 입력 측을 보호하고, AC SPD는 인버터 출력 또는 계통/배전 측을 보호합니다. 서지 에너지는 실외 PV 케이블이나 AC 배전망을 통해 유입될 수 있으므로, 완벽한 태양광 서지 보호 설계는 일반적으로 양측 모두를 평가합니다.
DC SPD를 하나 설치해야 할지 두 개 설치해야 할지 어떻게 알 수 있습니까?
PV 어레이 또는 접속반과 인버터 사이의 거리를 확인하십시오. DC 케이블 경로가 짧은 경우 시스템 설계에 따라 적절히 배치된 하나의 DC SPD로 충분할 수 있습니다. DC 케이블 경로가 긴 경우(일반적으로 10미터 이상) 엔지니어는 어레이 또는 접속반 근처에 하나, 인버터 DC 입력 근처에 하나를 설치하는 등 양쪽 끝에 SPD를 설치하는 것을 검토합니다.
Ucpv가 실제 PV 스트링 전압보다 낮으면 어떻게 됩니까?
SPD가 정상적인 PV 작동 전압을 과전압 상태로 간주할 수 있습니다. 이는 과열, 조기 수명 종료, 오작동 표시 또는 위험한 고장 모드를 유발할 수 있습니다. Ucpv는 단순히 인버터의 공칭 전압이 아닌, PV 스트링의 혹한기 최대 개방 전압보다 높게 선정되어야 합니다.
SPD의 Up 값이 낮은데도 리드선의 길이가 왜 중요한가요?
SPD 데이터시트의 Up 값은 표준화된 시험 조건에서 측정된 것입니다. 실제 배전반에서는 급격한 서지 발생 시 긴 리드선이 유도 전압을 추가합니다. 배선 경로가 길거나 루프가 형성되거나 접지가 불량할 경우, 인버터에서의 실질적인 통과 전압은 SPD에 표시된 Up 값보다 높을 수 있습니다.
Type 1+2 DC SPD가 항상 Type 2 DC SPD보다 나은가요?
항상 그렇지는 않습니다. Type 1+2는 외부 피뢰 시스템이 있거나 낙뢰 노출이 심한 어레이와 같이 낙뢰 전류 노출이 예상되는 곳에 유용합니다. 유도 서지가 주된 우려 사항인 일반적인 옥상형 또는 상업용 태양광 시스템의 경우, 올바르게 선정된 Type 2 DC SPD가 적절한 선택일 수 있습니다. 결정은 프로젝트의 낙뢰 위험도와 현지 설계 요구 사항을 따라야 합니다.
DC SPD는 DC 차단기 앞과 뒤 중 어디에 설치해야 하나요?
정확한 위치는 접속함 또는 인버터 입력 설계와 제조사의 배선도에 따라 다릅니다. 중요한 점은 SPD가 보호 대상 도체 및 접지 바와 가까운 곳에 짧은 리드선으로 연결되어야 한다는 것입니다. 단순히 캐비닛 레이아웃의 편의성을 위해 멀리 배치해서는 안 됩니다.
상업용 태양광 시스템의 DC SPD는 어떤 원격 신호를 제공해야 하나요?
상업용 및 유틸리티급 태양광 시스템은 일반적으로 시각적 상태 표시창과 함께 원격 신호 접점을 갖춘 SPD를 사용하며, 이는 모니터링 시스템, 경보 회로 또는 감시 제어 시스템에 연결됩니다. 이를 통해 유지보수 팀은 모든 접속함을 일일이 열어보지 않고도 SPD의 수명 종료를 감지할 수 있습니다.
결합함(combiner box)이 멀리 떨어져 있는 경우 태양광 DC SPD가 인버터를 보호할 수 있습니까?
부분적으로만 가능합니다. 결합함이 인버터와 멀리 떨어져 있으면, 그 사이의 케이블에서 유도 서지 전압이 발생할 수 있습니다. 이 경우 인버터에 도달하는 서지 전압을 줄이기 위해 인버터 DC 입력단 근처에 두 번째 DC SPD가 필요할 수 있습니다.
PV 결합함에 사용하기 전에 DC SPD 공급업체에 어떤 문서를 요청해야 합니까?
DC SPD 데이터시트, 배선도, Ucpv 정격, In/Imax 또는 Iimp 정격, Up 값, 백업 보호 지침, 수명 종료 표시 세부 정보, 그리고 해당되는 경우 IEC 61643-31 관련 시험 또는 준수 문서를 요청하십시오. 옥외용 결합함의 경우 환경 및 외함 요구 사항도 확인하십시오.
DC SPD가 PV 퓨즈, DC MCB 또는 DC 차단 스위치를 대체합니까?
아니요. DC SPD는 과도 과전압을 제한합니다. PV 퓨즈나 DC MCB는 과전류를 보호하며, DC 차단 스위치는 스위칭 또는 절연 기능을 제공합니다. 이 장치들은 서로 다른 기능을 수행하므로 결합함이나 인버터 입력 설계 시 상호 조정되어야 합니다.
결론
태양광을 위한 최고의 DC SPD는 단순히 가장 큰 kA 수치로 결정되지 않습니다. PV DC 전압, Type 2 또는 Type 1+2 역할, 설치 위치, 케이블 길이, 리드선 길이, 접지/본딩 설계, 그리고 IEC 61643-31 및 IEC 61643-32와 같은 관련 표준을 고려하여 선택해야 합니다.
대부분의 구매자에게 올바른 평가 순서는 다음과 같습니다:
- 보호 지점이 DC 측인지 AC 측인지 확인하십시오.
- 저온 조건에서의 최대 PV 스트링 Voc를 계산하십시오.
- 적절한 Ucpv 등급을 선택하십시오.
- 낙뢰 노출 정도에 따라 Type 2와 Type 1+2 중 하나를 결정하십시오.
- SPD를 보호 대상 장비와 가깝게 배치하고 리드선을 짧게 유지하십시오.
- 백업 보호, 상태 표시 및 외함 환경을 확인하십시오.
PV 결선함, 인버터 입력 보호 또는 태양광 배전반용 DC SPD 제품을 선택하는 경우, VIOX가 적합한 제품을 찾도록 도와드릴 수 있습니다. SPD 제품군 실제 전압 등급, 설치 지점 및 프로젝트 요구 사항에 따라.
