PV DC Arc-Fault Protection: NEC 690.11 vs IEC 63027

빠른 답변

태양광(PV) DC 아크 고장 보호는 태양광 회로 내의 위험한 아크를 감지하기 위한 전용 안전 기능입니다. 이는 퓨즈, DC 소형 차단기(MCB), 서지 보호 장치(SPD), 절연체 또는 일반 주거용 AC 아크 고장 차단 장치에 의해 자동으로 제공되지 않습니다.

가장 자주 비교되는 두 가지 참조 표준은 서로 다른 목적을 가집니다:

NEC 690.11 북미 설치 규정 요구 사항입니다. 최근 NEC 개정판에 따르면, 도체 간 80V DC 이상에서 작동하는 DC 회로를 가진 태양광 시스템은 일반적으로 채택된 NEC 개정판, 예외 조항, 지역 수정안 및 관할 당국(AHJ)의 규정에 따라 인증된 태양광 아크 고장 보호 장치를 요구합니다.
IEC 63027:2023 최대 1500V DC 태양광 회로에서 DC 아크를 감지하고 선택적으로 차단하는 장비에 대한 국제 제품 성능 및 테스트 표준입니다. 이 표준 자체가 모든 국가나 모든 태양광 프로젝트에 해당 장비 설치를 의무화하는 것은 아닙니다.
UL 1699B 태양광 직류 아크 고장 회로 보호 장비에 사용되는 북미 제품 표준입니다.

핵심 엔지니어링 포인트는 다음과 같습니다:

직렬 아크는 정상 작동 부하보다 적은 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 따라서 아크가 집중적인 열을 계속 발생시키는 동안에도 표준 과전류 보호 장치는 닫힌 상태를 유지할 수 있습니다.

주요 내용

NEC 690.11은 설계자에게 다음을 지시합니다: 설치 시 보호가 필요한 경우 채택된 NEC 프레임워크 하에서; IEC 63027은 제조사나 구매자에게 다음을 지시합니다: 태양광 아크 감지 장비가 어떻게 분류되고 시험되는지 해당 범위 내에서.
IEC 63027은 시험 절차를 다음에 집중합니다. 직렬 아크. 이 표준은 감지 전용 장비와 감지 및 차단 기능을 결합한 장비를 모두 인정합니다.
"AFCI"라고 표시된 태양광 인버터를 약어만 보고 승인해서는 안 됩니다. 해당 제품의 인증 또는 시험 표준, 보호 회로 범위, 전압/전류 범위, 스트링 및 채널 수, 차단 방식, 펌웨어, 재연결 동작을 확인하십시오.
인버터 입력을 개방하면 모니터링되는 전류 경로의 직렬 아크는 소멸될 수 있지만, 발생 가능한 모든 병렬 아크나 지락 관련 아크가 제거된다는 것을 보장하지는 않습니다. 보호 아키텍처는 고장 유형과 일치해야 합니다.
커넥터 결합, 압착 품질, 단자 토크, 케이블 지지, 수분 유입 방지 및 시운전 기록은 여전히 필수적입니다. 아크 고장 감지 전자 장치가 부실한 태양광 설치 관행을 보완할 수는 없습니다.

태양광(PV) 직류(DC) 아크 고장이란 무엇인가?

아크는 이온화된 가스를 통해 발생하는 지속적인 전기 방전입니다. 태양광 어레이에서 햇빛은 모듈에 계속 에너지를 공급하며, 직류 전류는 교류 파형과 달리 자연적인 전류 영점 교차(zero-crossing)가 없습니다. 일단 아크가 안정화되면 커넥터, 도체, 단자, 접속함 또는 모듈의 작은 영역을 지속적으로 가열할 수 있습니다.

일반적인 발생 지점은 다음과 같습니다:

완전히 체결되지 않은 커넥터;
승인되지 않은 커넥터 조합의 접점;
잘못되거나 불완전한 압착(crimp);
느슨해진 결선함(combiner-box) 또는 절연체 단자;
굽힘, 진동 또는 부적절한 케이블 지지로 인해 파손된 도체;
마모, 동물, 자외선 노출 또는 설치 작업으로 인해 손상된 절연체;
연결부 주변의 습기, 오염 또는 부식;
납땜 접합부, 모듈 리드, 접속함 또는 바이패스 다이오드 연결 불량.

결함이 악화되는 동안에도 시스템은 계속해서 전력을 생산할 수 있습니다. 이로 인해 아크 고장 보호 장치는 일반적인 과부하 보호 장치를 대체하는 것이 아니라 화재 위험을 제어하는 역할을 합니다.

직렬 아크 vs 병렬 아크 vs 지락

이러한 고장 유형들은 서로 관련되어 있으나 상호 대체할 수 없습니다.

고장 유형	현재 경로	일반적인 발생원	기존 보호 장치가 반응하거나 반응하지 않을 수 있는 이유	주요 설계 대응
직렬 아크	의도된 전류 경로의 불연속 지점 전반에 걸쳐	느슨한 커넥터, 단선된 연선, 불량 압착, 느슨한 단자	아크 전류는 스트링과 부하에 의해 제한되며, 퓨즈나 차단기의 픽업 전류 미만으로 유지될 수 있음	전용 직렬 아크 감지 및 검증된 차단 방식
병렬 아크	서로 다른 전위의 도체 사이	절연 파괴, 양극 및 음극 도체 손상, 오염	전류는 높을 수 있으나, 그 크기는 어레이 토폴로지와 가용한 소스 경로에 따라 달라짐	과전류, 절연/지락 보호, 분리 및 고장별 차단
접지 고장	충전 도체에서 접지된 금속 또는 대지 경로로의 흐름	케이블 손상, 침수, 절연체 눌림	고장 전류가 제한되거나 분산되어 일반적인 과전류 보호 장치(OCPD)가 작동하지 않을 수 있음	지락 감지, 절연 모니터링, 본딩 및 해당 차단

NEC 690.11 및 주요 IEC 63027 시험 범위는 PV DC 회로의 의도된 연속성 결함으로 인해 발생하는 고장과 관련됨: 직렬 아크.

이 경계는 중요합니다. Sandia의 연구에 따르면 직렬 및 병렬 아크는 유사한 고주파 신호를 생성할 수 있지만, 올바른 차단 조치는 다를 수 있습니다. 직렬 전류 경로를 개방하면 해당 직렬 아크가 소멸됩니다. 병렬 아크는 다른 어레이 경로로부터 계속 에너지를 공급받을 수 있으며, 부적절한 대응은 고장을 통해 전류를 재유도할 수 있습니다. 따라서 시스템은 해당 기능이 구체적으로 평가되지 않는 한 더 광범위한 아크 보호 기능을 제공한다고 주장해서는 안 됩니다.

PV 퓨즈 또는 DC MCB가 직렬 아크를 차단하지 못할 수 있는 이유

과전류 보호 장치는 전류가 정의된 시간-전류 임계값을 초과할 때 작동합니다. 직렬 아크는 정상 경로에 임피던스를 추가합니다. 이는 전류를 증가시키는 대신 오히려 감소시키는 경우가 많습니다.

정상 작동 시 9A가 흐르는 스트링을 고려해 보십시오. 손상된 커넥터에서 직렬 아크가 발생하기 시작하면, 전류는 스트링 퓨즈나 차단기 임계값 이상으로 상승하지 않고 작동 수준 근처나 그 이하로 유지될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 작은 아크 간극은 절연체를 탄화시키거나 주변 폴리머 재료를 발화시킬 만큼 충분한 국부 온도를 발생시킬 수 있습니다.

이것이 다음 장치들이 직렬 아크 보호 기능을 자동으로 제공하지 않는 이유입니다:

장치	주요 기능	PV 아크 검출기가 아닌 이유
gPV 퓨즈	정의된 과전류 조건으로부터 PV 도체 및 모듈을 보호함	직렬 아크는 충분한 과전류를 생성하지 못할 수 있음
DC MCB 또는 MCCB	정격 DC 적용 범위 내에서 과부하 및 단락 전류를 차단함	열동-전자식 또는 전자식 과전류 감지 방식은 아크 시그니처를 자동으로 식별하지 않음
SPD	과도 과전압 에너지를 분산시킴	직렬 아크를 감지하기 위해 스트링 전류 노이즈를 지속적으로 분석하지 않음
DC 절연기	선언된 정격 내에서 스위칭 또는 절연 기능을 제공함	작동 명령이 필요하며 일반적으로 아크를 감지하지 않음
지락 검출기	의도치 않은 대지 전류 또는 절연 열화를 식별함	도체 간 직렬 불연속은 접지 전류를 발생시키지 않을 수 있습니다.
AC AFDD/AFCI	AC 최종 회로에서 특정 아크 시그니처를 감지합니다.	주거용 AC 알고리즘 및 제품 표준은 PV DC 성능을 규정하지 않습니다.

설계상 필요한 경우 이러한 장치는 여전히 필요합니다. 아크 고장 보호는 대체 수단이 아닌 추가적인 조정 계층입니다. PV 정격 DC 회로 보호, 퓨즈, 서지 보호 또는 안전 격리.

NEC 690.11의 요구 사항

NEC 690.11의 제목은 다음과 같습니다. 아크 오류 회로 보호 (직류). 최근 NEC 주기에서 사용된 문구에 따르면, 직류 회로가 다음 조건에서 작동하는 태양광(PV) 시스템은 임의의 두 도체 사이의 전압이 80V DC 이상인 경우 인증된 태양광 아크 오류 회로 차단기 또는 동등한 보호 기능을 제공하는 인증된 시스템 구성 요소를 요구합니다.

보호 대상 시스템은 도체, 연결부, 모듈 또는 기타 태양광 직류 구성 요소의 의도된 연속성 상실로 인해 발생하는 아크를 감지하고 차단해야 합니다.

NEC 690.11은 설치 규정입니다.

이 규정의 법적 효력은 다음 사항에 따라 달라집니다:

주(state), 시(city), 유틸리티 또는 기타 관할 당국이 채택한 NEC 에디션;
지역별 개정 사항;
해당 에디션에서 다루는 건물 내, 건물 위 또는 건물과 관련된 직류(DC) 회로 여부;
명시된 예외 사항이 해당 경로 및 시설에 정확히 적용되는지 여부;
장비 리스팅 및 설치 지침;
제출된 설계에 대한 관할 당국(AHJ)의 승인.

최근 규정에는 도체가 적격한 금속 배선 방식이나 지하에 설치된 경우, 특정 건물 조건 외부 또는 이와 관련된 특정 태양광(PV) 회로에 대한 예외 사항이 포함되어 있습니다. 이 문구는 규정 개정 주기에 따라 변경되었습니다. 현지에서 채택된 에디션을 확인하지 않고 이전 도면 노트의 예외 사항을 새 프로젝트에 그대로 복사하지 마십시오.

대규모 태양광(PV) 전력 공급 스테이션은 추가적인 제691조 규정 및 프로젝트별 화재 완화 요구 사항의 적용을 받을 수도 있습니다. "지상 설치형(Ground-mounted)"이라는 정보만으로는 규정 준수 여부를 판단하기에 충분하지 않습니다.

NEC 690.11은 급속 차단(rapid-shutdown) 규정이 아닙니다.

NEC 690.11과 NEC 690.12는 서로 다른 위험 요소를 다룹니다:

아크 고장 보호(Arc-fault protection) 위험한 불연속 아크를 감지하고 차단을 시작합니다.
급속 차단(Rapid shutdown) 건물 위 어레이 주변의 도체 전압을 제어하여 대응 요원의 감전 노출을 줄입니다.

하나의 제품이 두 가지 기능을 모두 수행할 수는 있으나, 한 섹션을 준수한다고 해서 다른 섹션의 준수가 자동으로 입증되는 것은 아닙니다.

IEC 63027:2023이 실제로 다루는 범위

IEC 63027:2023, 태양광 발전 시스템 – 직류(DC) 아크 감지 및 차단, 태양광 시스템 회로에서 직류 아크를 감지하고 선택적으로 차단하는 데 사용되는 장비에 적용됩니다.

발행된 적용 범위는 세 가지 중요한 경계를 설정합니다:

감지를 위한 시험 절차를 제공합니다. 직렬 아크 태양광 회로 내에서.
해당 아크를 차단하는 데 사용되는 장비의 응답을 다룹니다.
최대 태양광 소스 회로 전압이 다음을 초과하지 않는 태양광 시스템에 연결된 장비를 포함합니다. 1500 V DC.

이는 제품 표준일 뿐 보편적인 설치 의무 사항이 아닙니다. 아크 차단기 설치 여부와 위치는 국가별 배선 규정, 건축 법규, 입찰 사양서, 보험사 요구 사항 또는 관할 당국이 결정합니다.

AFD, AFI 및 AFPE

IEC 용어는 감지 기능과 차단 기능을 다음과 같이 구분합니다:

기	의미	기능
AFD	아크 결함 감지기	아크를 감지하고 관련 표시를 생성하거나 명령을 내림
AFI	아크 결함 차단기	명령을 수신하여 아크 전류 경로를 차단함
AFPE	아크 고장 보호 장치	아크 감지와 차단을 결합하여 완전한 보호 기능을 수행함
AFS	아크 고장 센서	감지 아키텍처와 관련된 감지 요소 또는 채널

이러한 구분은 흔히 발생하는 구매 오류를 방지함: an AFD는 아크를 독립적으로 차단하지 않고도 감지할 수 있습니다.. 제품이 감지 전용인 경우, 프로젝트는 호환되는 AFI, 통신 링크, 페일 세이프(fail-safe) 동작 및 검증된 전체 시스템을 명시해야 합니다.

분류 및 보호 범위가 중요합니다.

IEC 63027 분류는 다음을 포함한 실질적인 설치 특성을 설명하기 위한 것입니다:

PV 시스템 내의 보호 범위;
통합형, 독립형 또는 분산형 구현;
감지 전용 기능 대 감지 및 차단 기능;
최대 모니터링 스트링 및 입력;
감지 채널 또는 센서의 수 및 할당;
동작 후 재연결 방식.

두 인버터 모두 "IEC 63027 아크 감지"를 지원한다고 광고할 수 있으나, 각각 커버하는 스트링 수, 도체 단면적 또는 차단 기능이 다를 수 있습니다. 제품군 단위의 브로슈어를 승인하지 말고, 정확한 모델 및 펌웨어에 대한 분류 및 시험 증빙 자료를 확보하십시오.

NEC 690.11 대 IEC 63027 대 UL 1699B

항목	NEC 690.11	UL 1699B	IEC 63027:2023
문서 역할	전기 설비 규정 요구사항	북미 제품 안전 표준	국제 제품 성능 및 시험 표준
주요 용도	채택된 NEC 관할 구역에서 등재된 PV DC 아크 오류 보호 장치가 요구되는 시점을 결정함	PV DC 아크 오류 회로 보호 장비의 평가 및 등재를 지원함	PV DC 아크 감지 및 선택적 차단 장비를 분류하고 시험함
법적 효력	채택 시 강제되며, 관할 당국(AHJ)에 의해 해석됨	등재, 사양 및 규정 승인을 통해 관련성을 가짐	시장, 설치 규정 또는 프로젝트 사양에 의해 채택될 때 계약상 또는 법적으로 관련성을 가짐
전압 경계	최신판에서는 판본 및 예외 사항에 따라 도체 간 80V DC 이상의 전압을 적용함	제품의 명시된 범위 및 정격 사용	최대 1500V DC의 태양광(PV) 소스 회로에 연결된 장비
주요 고장 초점	의도된 연속성 결함으로 인한 직렬 아크 발생	표준 범위 내의 태양광(PV) DC 아크 고장 보호	직렬 아크 감지 및 차단 응답을 위한 시험 절차
차단	보호 결과의 일부로 요구됨	나열된 보호 기능의 일부로 평가됨	장비 범위에서 선택 사항: AFD는 감지만 수행할 수 있으며, AFPE는 차단 기능을 포함함
프로젝트 증빙 자료	채택된 규정, 도면, 나열된 장비, 지침, AHJ 승인	인증/등록 기록 및 모델 표시	분류, 인증/시험 증빙, 정격, 펌웨어 및 설치 제한 사항

UL Solutions는 UL 1699B를 태양광 DC 아크 고장 회로 보호 표준으로 규정함. 따라서 "NEC 690.11 준수"라는 주장은 내부 아크 감지 알고리즘뿐만 아니라 적절한 인증 또는 인증된 동등 시스템 구성 요소에 의해 뒷받침되어야 함.

IEC 63027은 IEC 62606이 아닙니다.

유사한 용어는 구매자를 오도할 수 있습니다.

IEC 62606 가정용 및 유사한 AC 회로를 위한 아크 고장 검출 장치(AFDD)를 그 범위 내에서 다룹니다.
IEC 63027 태양광 발전 시스템을 위한 DC 아크 검출 및 차단 장비를 다룹니다.

IEC 62606에 따라 테스트된 주거용 AC AFDD가 1000V 또는 1500V PV 스트링에 자동으로 적합한 것은 아닙니다. 파형, 전원 동작, 스위칭 노이즈, 절연 시스템, 환경 조건 및 차단 문제가 서로 다르기 때문입니다.

AC 최종 회로 장치 범주에 대해서는 VIOX의 별도 가이드를 참조하십시오. IEC 62606 AFDD 보호.

PV 아크 고장 보호 장치의 설치 위치

올바른 위치는 테스트된 보호 범위, 어레이 토폴로지, 스트링 수 및 차단 방식에 따라 달라집니다.

인버터 통합형 보호 장치

감지기가 하나 이상의 DC 입력을 분석하며, 감지 후 인버터 또는 관련 개폐 장치가 전류 경로를 차단합니다.

장점

외부 부품 수 감소;
MPPT 및 전류 데이터에 대한 접근성;
이벤트 로깅 및 원격 진단 기능 제공 가능;
스트링 인버터 설계에서 일반적임.

해결해야 할 질문들

각 모니터링 입력단에 몇 개의 스트링을 연결할 수 있습니까?
모든 스트링이 독립적으로 모니터링됩니까, 아니면 여러 스트링이 하나의 센서로 통합됩니까?
인버터 입력을 차단하면 보호 대상 구간 전체의 전원이 차단됩니까?
해당 기능이 특정 펌웨어 버전이나 설정에 의존합니까?
어레이, 결합기(combiner), 인버터 사이의 케이블 규격 중 테스트 범위에 포함되는 것은 무엇입니까?

결합기 박스 또는 스트링 레벨 보호

어레이에 더 가까운 곳에서 감지하면 고장 위치 파악이 개선되고 하나의 감지 채널이 담당하는 스트링 수를 줄일 수 있습니다. AFD 또는 AFPE는 다음에 통합될 수 있습니다. PV 컴바이너 박스 또는 전용 스트링 장비로 설치됩니다.

이 아키텍처는 다음 사항을 고려해야 합니다:

병렬 스트링의 수;
정상 스트링에서 고장 지점으로 흐르는 전류;
센서 할당 및 채널 독립성;
DC 차단 전압 및 극성;
주변 온도 및 인클로저 보호 등급;
통신 및 보조 전원 장애;
스트링 퓨즈, 단로기 및 인버터 제어 장치와의 협조.

표준 결선함(combiner box)은 단순히 퓨즈, 서지 보호 장치(SPD) 및 DC 스위치를 포함한다고 해서 AFPE가 되는 것은 아닙니다.

모듈 레벨 또는 분산형 보호.

분산형 센서나 차단기는 보호 구역을 좁히고 위치 파악을 개선할 수 있습니다. 또한 이는 부품 수, 옥상 노출, 통신 복잡성 및 교체 고려 사항을 증가시킵니다.

프로젝트는 다음 상황에서 어떤 일이 발생하는지 검증해야 합니다:

하나의 모듈 장치에서 전원이나 통신이 끊길 경우;
스트링의 일부만 개방될 경우;
중앙 제어 장치를 사용할 수 없을 경우;
장치마다 펌웨어 버전이 다릅니다.;
병렬 결함이 인접한 스트링으로부터 계속 통전 상태를 유지합니다.

AFCI와 퓨즈, 차단기, SPD 및 절연체의 조정

완전한 PV DC 보호 설계는 각 보호 계층에 하나의 역할을 할당합니다.

보호 계층	감지 또는 제어	조정 관련 질문
스트링 퓨즈	역전류 및 정의된 과전류 조건	해당 정격이 모듈 최대 직렬 퓨즈 정격 및 병렬 스트링 전류와 조정됩니까?
DC 차단기	과부하/단락 보호 및 명시된 경우의 스위칭	PV DC 전압, 극성, 고장 전류 및 시간-전류 정격에 적합한가?
SPD	낙뢰 유도 및 스위칭 과전압	SPD가 PV 전압 구조 및 접지 방식에 적합한가?
DC 절연기	수동 또는 명령에 의한 스위칭/절연	명시된 DC 부하를 차단할 수 있으며, AFPE 차단 경로에 포함되어 있는가?
지락/절연 모니터링	누설 또는 절연 열화	비접지 또는 기능적 접지 어레이에서 감지되지 않는 결함은 무엇입니까?
AFD/AFPE	직렬 아크 시그니처 및 테스트된 차단 응답	어떤 회로 섹션, 스트링 수, 작동 범위 및 결함 시나리오가 포함됩니까?

AFPE는 인버터, 접촉기, 솔리드 스테이트 스위치 또는 PV 정격 DC 차단 장치 직렬 전류 경로를 차단하기 위해. 실행 장치는 평가된 아키텍처의 일부여야 합니다. 관련 없는 DC 차단기에 션트 트립 액세서리를 추가하는 것만으로는 IEC 63027 또는 UL 1699B 성능이 확립되지 않습니다.

PV 커넥터 및 단자가 직렬 아크를 생성하는 방법

PV 커넥터는 작은 접촉면과 옥외 온도 변화, 습기, 케이블 움직임, 긴 사용 수명이 결합되어 있어 자주 문제가 발생하는 지점입니다.

서로 다른 브랜드의 커넥터 혼용

"MC4 호환"으로 설명된 제품이 반드시 하나의 커넥터 쌍으로 적합한 것은 아닙니다. 접점 형상, 도금, 스프링 힘, 씰 압축, 공차, 케이블 글랜드 치수 및 조립 도구가 다를 수 있습니다. 모듈, 커넥터 및 프로젝트 문서에서 허용하는 커넥터 조합을 사용하십시오.

잘못된 압착(Crimping)

잘못된 다이, 마모된 도구, 잘못된 탈피 길이, 지원되지 않는 케이블 크기 또는 완전히 삽입되지 않은 도체는 고저항 접합부를 유발할 수 있습니다. 인장 시험만으로는 낮은 전기 저항을 증명할 수 없으며, 전기 시험만으로는 기계적 유지력을 증명할 수 없습니다. 커넥터 제조업체의 전체 조립 및 검사 절차를 따르십시오.

느슨한 단자 및 손상된 케이블

결합기 단자, 퓨즈 홀더, DC 스위치 및 인버터 입력부는 도체 준비, 토크 또는 스트레인 릴리프가 잘못될 경우 연결이 약해질 수 있습니다. 모듈 아래의 케이블 마모는 직렬 불연속성과 절연 결함을 모두 유발할 수 있습니다.

따라서 우수한 아크 결함 방지는 전자 장치 이전 단계에서 시작됩니다:

문서화된 커넥터 조합을 사용하십시오.;
교정되고 지정된 압착 공구를 사용하십시오.;
실제 부품의 단자 토크 값을 준수하십시오.;
케이블이 날카로운 모서리나 고인 물에 닿지 않도록 지지하십시오.;
굽힘 반경과 변형 방지 장치를 유지하십시오.;
스트링 및 커넥터 설치 세부 정보를 기록하십시오.;
변경 사항 및 교체 커넥터를 초기 설치와 동일한 수준으로 검사하십시오.

태양광(PV) 아크 결함 보호 장치 시운전

시운전은 통제되지 않은 아크를 발생시키지 않으면서 보호 기능과 설치 환경 모두를 검증해야 합니다.

기록 사항:

인버터, AFD, AFI 및 AFPE 모델 번호;
리스팅 또는 IEC 분류 및 인증서 참조;
펌웨어 및 활성화된 보호 설정;
보정된 최대 스트링 개방 전압;
동작 전류 범위 및 입력당 스트링 수;
센서/채널 매핑;
보호 도체 단면적;
차단 장치 및 제어 경로;
알람, 이벤트 로그, 통신 및 리셋 동작;
커넥터 제품군, 압착 공구, 토크 기록 및 검사 결과.

제조사가 승인한 기능 테스트 또는 시운전 방법만 사용하십시오. 작동을 확인하기 위해 임의로 DC 아크를 발생시키지 마십시오. 절연 저항 및 도통 테스트 시에도 인버터, 옵티마이저, SPD 및 AFPE 지침을 따라야 하며, 허용되지 않는 전자 부품에 테스트 전압이 인가되지 않도록 주의하십시오.

태양광 AFCI 트립 문제 해결

아크 결함 트립은 조사 결과가 나오기 전까지 잠재적인 실제 배선 결함으로 간주해야 합니다. 점검 없이 반복적으로 리셋하면 손상된 연결부에 다시 전원이 공급될 수 있습니다.

설정을 비활성화하는 대신 증거를 바탕으로 시작하십시오.

자격을 갖춘 기술자가 다음 사항을 검토해야 합니다:

정확한 이벤트 코드 및 타임스탬프;
영향을 받은 MPPT 입력, 스트링, 채널 또는 센서;
작동 전 DC 전압 및 전류;
기상 및 일사량 조건;
인버터 스위칭, 계통 또는 통신 이벤트;
최근 유지보수, 모듈 교체 또는 케이블 작업;
채널 간 이동하거나 특정 스트링에 지속되는 동일한 결함의 이력.

그런 다음 장비 제조업체의 절연 및 진단 절차를 따르십시오. 커넥터, 압착 단자, 터미널, 케이블 배선, 침수 여부, 마모 지점, 결합기 구성 요소 및 DC 차단기를 점검하십시오. 눈에 보이는 연소 흔적이 없다고 해서 간헐적인 아크가 발생하지 않았다는 것을 의미하지는 않습니다.

원치 않는 작동의 원인

감지 알고리즘은 아크 노이즈와 정상적인 고주파 동작을 구별해야 합니다. 까다로운 조건은 다음과 같습니다:

인버터 스위칭 스펙트럼;
MPPT 작동 전환;
긴 DC 케이블 배선 및 인접 스트링 간의 결합;
DC/DC 컨버터 또는 모듈 레벨 전력 전자 장치;
외부 전자기 간섭;
눈에 보이는 손상이 발생하기 전 간헐적인 노이즈를 유발하는 불안정한 커넥터;
잘못된 센서 할당 또는 지원되지 않는 스트링 구성;
구형 또는 일치하지 않는 펌웨어.

수정 조치는 자동으로 감도를 낮추거나 AFCI를 비활성화하는 것이 아닙니다. 먼저 물리적 결함을 제거하고, 지원되는 어레이 구성을 확인하며, 제조업체에서 승인한 펌웨어 및 설정만 적용하십시오.

태양광 AFCI 및 AFPE 조달 체크리스트

구매자 질문	요청할 증빙 자료
충족되고 있는 시장 요구 사항은 무엇입니까?	NEC 조항 및 리스팅, IEC 63027 분류/시험 증빙 자료 또는 지정된 현지 설치 요건 채택
해당 제품이 AFD입니까, 아니면 완전한 AFPE입니까?	감지기, 차단기, 통신 경로 및 보조 전원을 식별하는 기능 블록 다이어그램
어떤 회로 구간이 보호됩니까?	모듈에서 결합기(combiner) 및 인버터 입력까지의 커버리지 다이어그램
전기적 제한 사항은 무엇입니까?	최대 PV 전압, Voc 범위, Vmpp 범위, Isc, Impp, 극성 및 환경적 경감(derating)
몇 개의 스트링과 입력을 지원합니까?	입력당 최대 스트링 수, 센서당 입력 수 및 독립 채널 수
아크는 어떻게 차단되는가?	AFI 유형, DC 차단 정격, 명령 경로 및 고장 상태 동작
어떤 유형의 결함이 테스트되는가?	직렬 아크 테스트 범위 및 별도로 평가된 병렬 아크 또는 지락 기능
재연결은 어떻게 제어되는가?	수동/자동 규칙, 잠금 동작, 점검 요구 사항 및 이벤트 보존
펌웨어가 규정 준수에 영향을 미치는가?	인증된 펌웨어 버전, 변경 관리 정책, 업데이트 절차 및 설정 제한 사항
오작동 이벤트는 어떻게 처리됩니까?	EMC 테스트, 지원되는 토폴로지, 진단 로그, 서비스 절차 및 기술 지원
유효한 인증은 무엇입니까?	인증서 번호, 발행 기관, 정확한 모델, 관련 제조 현장 및 현재 상태
시스템은 어떻게 시운전됩니까?	승인된 테스트 절차, 기록, 알람, 통신 및 유지보수 지침

"인버터는 AFCI를 포함해야 한다"와 같이 명시된 사양은 피하십시오. 해당 문구는 표준, 보호 구역, 모니터링되는 스트링 수, 차단 기능 또는 수락 증거를 식별하지 못합니다.

일반적인 사양 오류

NEC 690.11과 IEC 63027을 동등한 문서로 취급

하나는 설치 규정 조항이고, 다른 하나는 제품 성능 및 시험 표준입니다. 프로젝트에서 두 가지를 모두 참조할 수는 있으나, 각각 다루는 내용이 다릅니다.

감지 기능에 차단 기능이 항상 포함되어 있다고 가정

IEC 63027은 범위 내에서 감지 전용 장비를 허용합니다. 공급된 시스템이 AFD인지 아니면 완전한 AFPE인지 확인하십시오.

인버터 DC 입력만 계산

물리적 입력의 수가 독립적인 아크 센서나 모니터링되는 스트링의 수를 증명하지는 않습니다. 분류 및 채널 맵을 확보하십시오.

표준 DC 차단기를 “태양광 AFCI”로 사용”

DC 차단기는 해당 기능에 적합하고 평가된 시스템에 통합된 경우에만 트립 명령을 실행할 수 있습니다. 일반적인 과전류 요소가 직렬 아크를 자동으로 감지하지는 않습니다.

반복적인 트립 발생 후 보호 기능 비활성화

간헐적인 커넥터 또는 케이블 결함은 열 손상이 명확해지기 전에 아크와 유사한 신호를 생성할 수 있습니다. 보호 설정을 변경하기 전에 회로 및 지원 구성을 조사하십시오.

아크 고장(Arc fault)과 아크 플래시(Arc flash)의 혼동

PV 아크 고장 보호는 화재를 유발할 수 있는 지속적인 의도치 않은 아크를 감지하는 것을 목표로 합니다. 아크 플래시 분석은 고에너지 고장 시 발생하는 열 에너지와 작업자 노출을 다룹니다. 두 개념은 아크 물리학과 관련이 있지만 동일한 연구나 보호 기능은 아닙니다.

자주 묻는 질문

IEC 63027은 모든 태양광 설치에 AFCI를 요구합니까?

아니요. IEC 63027은 제품 테스트 및 성능 표준입니다. 설치 요구 사항은 국가 규정, 지역 코드, 프로젝트 사양, 보험사 또는 관할 당국(AHJ)에 의해 결정됩니다.

IEC 62606 AFDD가 PV DC 스트링에 적합합니까?

IEC 62606만으로는 적합하지 않습니다. 해당 표준은 적용 범위 내의 AC AFDD 애플리케이션을 다룹니다. PV DC 장비는 관련 IEC 63027 증명과 같이 적절한 전압, 소스 회로, 감지, 차단 및 환경 평가가 필요합니다.

NEC 690.11 규정이 모든 지상 설치형 태양광 시스템에 적용됩니까?

반드시 그렇지는 않습니다. 적용 여부는 채택된 NEC 개정판, 회로 전압, 건물과의 관계, 배선 방식, 제690조 또는 제691조의 예외 사항, 지역별 개정안 및 관할 당국(AHJ)의 해석에 따라 달라집니다. 단순히 "지상 설치형"이라는 명칭에 의존하지 말고 프로젝트의 구체적인 내용을 검토하십시오."

인버터 통합형 AFCI가 결선함(combiner box)을 통해 연결된 스트링을 보호할 수 있습니까?

평가된 구성 내에서만 가능합니다. 최대 병렬 스트링 수, 센서 할당, 보호 도체 길이 및 구역, 결선함 배치 및 차단 경로를 확인하십시오. 테스트된 한도를 초과하여 스트링을 결합하면 아크 신호 강도와 고장 전류 경로가 모두 변경될 수 있습니다.

태양광 퓨즈나 DC MCB가 태양광 AFCI를 대체할 수 있습니까?

아니요. 해당 장치들은 지정된 과전류 상태로부터 보호하는 역할을 합니다. 직렬 아크는 작동 임계값 미만으로 유지될 수 있으므로, 전용 아크 감지 장치가 여전히 필요할 수 있습니다.

태양광 AFCI와 AFPE의 차이점은 무엇입니까?

태양광 AFCI는 북미에서 태양광 아크 고장 회로 차단을 지칭하는 일반적인 용어입니다. AFPE는 아크 고장 감지 및 차단 기능을 결합한 장비에 대한 IEC 용어입니다. 약어를 보편적으로 혼용하지 말고 항상 적용 가능한 표준과 기능을 확인하십시오.

마이크로인버터 시스템에 NEC 690.11 보호 기능이 필요한가요?

많은 마이크로인버터 아키텍처는 개별 모듈 DC 회로를 NEC 전압 임계값 미만으로 유지하지만, 답변은 실제 회로 전압과 적용된 규정에 따라 달라집니다. 장비 아키텍처와 관할 당국(AHJ)의 요구 사항을 확인하십시오.

AFCI 트립을 원격으로 재설정할 수 있나요?

제품, 적용 표준/인증, 설치 규칙 및 운영 절차가 허용하는 경우에만 가능합니다. 원격 재설정은 필수 점검을 우회하거나 손상이 의심되는 연결부에 반복적으로 전원을 공급해서는 안 됩니다. 명시된 재연결 방법과 이벤트 기록을 확인하십시오.

최종 엔지니어링 규칙

PV DC 아크 오류 보호는 다음으로 명시되어야 합니다. 시스템 기능, 인버터 브로슈어에 기재된 세 글자짜리 기능이 아닙니다.

NEC 프로젝트의 경우, 채택된 NEC 690.11 버전, 80V 회로 경계, 유효한 예외 사항, 장비 리스팅, 도체 경로 및 AHJ 승인 여부를 확인하십시오. IEC 프로젝트의 경우, 해당 장비가 AFD인지 AFPE인지, IEC 63027 분류, 전압/전류 범위, 모니터링되는 스트링 및 채널, 보호 구역, 차단 방식, 펌웨어 및 재연결 동작을 확인하십시오.

그런 다음 해당 기능을 PV 퓨즈, DC 차단기, SPD, 절연기, 지락 보호 장치, 커넥터, 케이블 배선 및 시운전 기록과 조정하십시오. 퓨즈, DC MCB, SPD 또는 절연기는 여전히 유용하지만, 전체 시스템이 해당 기능에 대해 평가되지 않은 경우 이를 전용 PV 직렬 아크 보호 장치로 제시해서는 안 됩니다.