PV 컴바이너 박스에서 퓨즈 및 차단기 크기를 결정하려면 NEC 156% 규칙을 적용해야 합니다. 스트링 단락 회로 전류(Isc)에 1.56을 곱한 다음, 다음 표준 퓨즈 정격을 선택합니다. 이 2단계 계산은 연속 작동 및 복사 조도 스파이크를 고려합니다. 적절한 크기 결정은 시스템 오류를 방지하고, 코드 준수를 보장하며, 태양광 설비의 화재 위험으로부터 보호합니다.
PV 퓨즈 및 차단기 이해
PV 정격 퓨즈란 무엇입니까?
PV 퓨즈—IEC 60269-6에 따라 gPV 등급으로 지정됨—은 태양광 시스템의 직류 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 과전류 보호 장치입니다. 표준 AC 퓨즈와 달리 gPV 퓨즈는 자연적인 전류 영점 교차가 없어 소멸하기 어려운 DC 고장 전류를 안전하게 차단할 수 있습니다. 이러한 퓨즈는 태양 복사 조도의 변동으로 인한 극심한 열 순환을 조기 고장 없이 견딜 수 있습니다. 이 퓨즈는 정격 전류의 1.35~1.45배에서 1~2시간 이내에 차단되도록 설계되어 하나의 스트링이 고장난 병렬 스트링으로 공급될 때 역 과전류로부터 보호합니다.
DC 차단기란 무엇입니까?
DC 차단기 유지 보수 및 비상 전원 차단을 위해 컴바이너 박스 출력을 다운스트림 장비로부터 격리하는 스위치입니다. NEC 690.15에서는 이러한 차단기가 옥상 애플리케이션에 대해 부하 차단 정격을 갖도록 요구합니다. 즉, 위험한 아크 플래시를 생성하지 않고도 최대 부하 전류에서 회로를 안전하게 열 수 있습니다. 부하 차단 스위치에는 DC 회로의 높은 아크 에너지를 위해 정격화된 아크 소호 챔버 및 접점이 포함됩니다. 비부하 차단 차단기(단순 절연기)는 회로가 차단된 후에만 작동할 수 있으며 컴바이너 박스 출력에는 적합하지 않습니다.
단계별 퓨즈 크기 결정 방법
1단계: 스트링 단락 회로 전류 계산
데이터시트의 모듈 단락 회로 전류(Isc)부터 시작합니다. 최신 고효율 패널은 전력 등급에 따라 9A에서 18.5A 범위입니다. 모듈이 직렬로 연결된 스트링의 경우 Isc는 일정하게 유지됩니다(직렬 연결은 전류를 추가하지 않음). 예를 들어 Isc = 14.45A인 580W TOPCon 모듈이 있는 10개 모듈 스트링은 단락 시에도 14.45A를 생성합니다.
2단계: NEC 156% 규칙 적용
NEC Article 690에서는 연속적인 125% 승수가 두 개 필요합니다.
첫 번째 승수(NEC 690.8(A)(1)): 최대 회로 전류 계산
- 최대 전류 = Isc × 1.25
- 햇빛이 구름 가장자리에서 반사될 때 복사 조도가 잠시 1,000W/m²를 초과하여 전류가 정격 Isc 이상으로 올라갈 수 있는 “구름 가장자리 효과”를 고려합니다.
두 번째 승수(NEC 690.9(B)): 연속 작동을 위한 과전류 보호 크기 결정
- OCPD 정격 = 최대 전류 × 1.25
- PV 회로는 매일 3시간 이상 최대 출력으로 작동합니다. 표준 장치는 정격 전류의 80%만 연속적으로 처리하므로 125% 계수(80%의 역수)는 불필요한 트립을 방지합니다.
결합된 계산: Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.56
3단계: 표준 퓨즈 정격 선택
다음 사용 가능한 표준 퓨즈 크기(10A, 15A, 20A, 25A, 30A)로 올립니다. 선택한 퓨즈는 모듈의 최대 직렬 퓨즈 정격(데이터시트에 지정됨, 대부분의 패널의 경우 일반적으로 20A~30A)을 초과해서는 안 됩니다.
예시: 스트링 Isc = 14.45A
- 최소 퓨즈 정격: 14.45A × 1.56 = 22.54A
- 선택한 퓨즈: 25A gPV 정격
4단계: DC 차단기 크기 결정
모든 병렬 스트링의 최대 전류를 합산한 다음 125% 안전 계수를 적용합니다.
차단기 정격 = (스트링 수 × Isc × 1.25) × 1.25
각 14.45A에서 6개 스트링의 경우:
- 총 전류: 6 × 14.45A × 1.25 = 108.4A
- 차단기 정격: 108.4A × 1.25 = 135.5A
- 선택한 차단기: 150A 부하 차단 정격
표 1: 일반적인 PV 모듈에 대한 퓨즈 크기 결정 예
| 모듈 전력 | 모듈 Isc | 최소 퓨즈 정격(×1.56) | 선택된 표준 퓨즈 | 30A당 최대 스트링 수 차단기 |
|---|---|---|---|---|
| 400와트 | 10.5A | 16.38A | 20A | 8 |
| 500W | 13.0A | 20.28A | 25A | 6 |
| 580W | 14.45A | 22.54A | 25A | 6 |
| 600W (TOPCon) | 18.5A | 28.86A | 30A | 4 |
| 750W (HJT) | 15.8A | 24.65A | 25A | 5 |
빠른 참조 크기 결정 표
표준 구성 및 차단기 정격
표 2: 스트링 구성별 차단기 크기 결정
| 스트링 수 | 스트링 Isc | 총 최대 전류 (×1.25) | 최소 차단 정격 (×1.56) | 권장 차단기 |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 10A | 50A | 62.4A | 80A |
| 6 | 10A | 75A | 93.6A | 100A |
| 8 | 10A | 100A | 124.8A | 150A |
| 4 | 14A | 70A | 87.4A | 100A |
| 6 | 14A | 105A | 131.0A | 150A |
| 8 | 14A | 140A | 174.8A | 200A |
NEC 대 IEC: 주요 사이즈 차이점
두 코드 모두 안전을 우선시하지만, 사이즈 접근 방식은 다릅니다.
NEC 690.8/690.9 (북미):
- 퓨즈 사이즈: Isc × 1.56 (156%)
- 근거: 연속 작동 + 일사량 급증
- 예외: 100% 정격 장치는 1.25배 승수만 필요
IEC 62548 (국제):
- 퓨즈 사이즈 범위: 1.5 × Isc ≤ In ≤ 2.4 × Isc
- 더 유연하며 특정 조건에 대한 최적화 허용
- 45°C 이상의 주변 온도에서는 온도 저감 필요
표 3: 12A 스트링에 대한 코드 비교
| 준 | 최소 퓨즈 정격 | 일반적인 선택 | 설계 철학 |
|---|---|---|---|
| 국립전기기술원 | 18.72A (12A × 1.56) | 20A | 보수적, 단일 승수 |
| 아이씨이씨 | 18.0A ~ 28.8A (12A × 1.5 ~ 2.4) | 20A ~ 25A | 조건에 따른 유연한 범위 |
중요한 선택 기준
전압 정격 요구 사항
퓨즈 및 차단기 전압 정격은 최저 예상 주변 온도에서 시스템의 최대 개방 회로 전압(Voc)을 초과해야 합니다.
계산: Voc_max = 모듈 Voc × 직렬 모듈 수 × 온도 계수
- -40°C에서: 49V × 10 × [1 + 0.0027 × (25 – (-40))] = 576V
- 필수 정격: 최소 600V (표준: 600V, 1000V, 1500V). IEC 60269-6은 추가 안전 마진을 위해 퓨즈 전압 정격 ≥ 1.2 × Voc_max를 권장합니다.
차단 용량
DC 차단 용량(Icn 또는 Icu)은 설치 지점에서 최대 예상 단락 전류를 초과해야 합니다. 컴바이너 박스 입력의 경우 일반적으로 다른 모든 병렬 스트링의 결합된 Isc입니다. 각 14A에서 8개의 스트링의 경우:
- 예상 단락 전류: 7 × 14A = 98A (최악의 경우: 7개의 정상 스트링이 1개의 고장난 스트링으로 공급)
- 필수 Icu: ≥ 150A (표준 gPV 퓨즈: 200A ~ 1500A Icu)
온도 디레이팅
직사광선에 노출된 컴바이너 박스는 내부 온도가 65°C ~ 75°C에 도달할 수 있습니다. 대부분의 gPV 퓨즈는 40°C 주변 온도에서 정격화됩니다. 이 이상에서는 전류 용량이 감소합니다.
- 50°C에서: 공칭 전류의 95%로 저감
- 60°C에서: 공칭 전류의 90%로 저감
- 70°C에서: 공칭 전류의 85%로 저감
20A 퓨즈가 65°C 주변 온도에서 작동하는 경우 유효 정격 = 20A × 0.87 = 17.4A입니다. 이것이 계산된 최소값을 초과하는지 확인하십시오.
표 4: 부품 선택 체크리스트
| 선정 요소 | 사양 요구 사항 | 코드 참조 | 검증 방법 |
|---|---|---|---|
| 퓨즈 전류 정격 | ≥ Isc × 1.56 (NEC) 또는 1.5-2.4 (IEC) | NEC 690.9(B), IEC 62548 | 데이터시트 Isc × 승수 |
| 퓨즈 전압 정격 | 최소 온도에서 ≥ 1.2 × Voc_max | IEC 60269-6 | 모듈 Voc × 직렬 개수 × 온도 계수 |
| 퓨즈 등급 | gPV 정격 (IEC 60269-6) | NEC 690.9(D) | “gPV” 마킹 확인 |
| 최대 직렬 퓨즈 | ≤ 모듈 최대 퓨즈 정격 | 모듈 데이터시트 | 명판 확인 |
| 차단기 전류 | ≥ 총 Isc × 1.56 | NEC 690.13 | 모든 스트링 전류 합산 |
| 차단기 유형 | 부하 개폐 정격 (옥상) | NEC 690.15 | 부하 개폐 인증 확인 |
| 용량 중단 | ≥ 최대 고장 전류 | NEC 690.9(C) | 병렬 스트링 기여도 계산 |
| 온도 정격 | 주변 온도 감소율 고려 | IEC 60269-6 | 접속함 내부 온도 측정 |
피해야 할 일반적인 크기 오류
오류 1: DC 애플리케이션에서 AC 정격 퓨즈 사용
AC 퓨즈는 DC 전류를 안전하게 차단할 수 없습니다. DC 아크는 전류 제로 교차점에서 자체 소멸되지 않습니다(DC에는 없음). 항상 시스템과 일치하는 DC 전압 정격을 가진 gPV 정격 퓨즈를 지정하십시오.
오류 2: 연속 사용에 대한 크기 부족
두 번째 결과 없이 첫 번째 125% 승수(Isc × 1.25)만 적용하면 퓨즈 정격이 80% 연속 사용에 불과합니다. 장치는 과열되어 피크 태양 시간 동안 조기에 고장납니다. 100% 정격 장치를 사용하지 않는 한 항상 전체 156% 요소를 사용하십시오.
오류 3: 모듈 최대 직렬 퓨즈 정격 무시
계산 결과 30A 퓨즈가 제안되더라도 모듈 데이터시트에서 직렬 퓨즈를 20A로 제한하는 경우 20A를 사용해야 합니다. 이 값을 초과하면 보증이 무효화되고 화재 위험이 발생합니다. 해결 방법: 접속함당 스트링 수를 줄이거나 퓨즈 정격이 더 높은 모듈을 사용하십시오.
오류 4: 병렬 스트링 오산
주 접속함 차단기의 크기를 조정할 때 모든 스트링의 최대 전류(Isc × 1.25)를 합산한 다음 두 번째 125% 승수를 적용합니다. 각 스트링에 156%를 개별적으로 적용하지 마십시오. 첫 번째 승수는 스트링당, 두 번째 승수는 결합된 OCPD용입니다.
잘못됨: (스트링 1: 10A × 1.56) + (스트링 2: 10A × 1.56) = 31.2A
올바름: [(10A + 10A) × 1.25] × 1.25 = 31.25A
오류 5: “미래 확장”을 위한 과도한 크기 조정”
“만약을 대비하여” 10A 스트링에 60A 퓨즈를 설치하면 과전류 보호가 제거됩니다. 퓨즈는 역방향 고장 조건에서 열리지 않아 케이블 손상이나 화재가 발생할 수 있습니다. 실제 스트링 전류에 맞게 퓨즈 크기를 조정하십시오. 용량을 추가할 때 접속함을 업그레이드하십시오.
자주 묻는 질문
Q: 10.5A Isc의 스트링에 필요한 퓨즈 크기는 얼마입니까?
A: 최소 퓨즈 정격 = 10.5A × 1.56 = 16.38A. 다음 표준 크기를 선택하십시오. 20A gPV 정격 퓨즈. 이것이 데이터시트의 모듈 최대 직렬 퓨즈 정격을 초과하지 않는지 확인하십시오.
Q: DC 접속함에서 표준 AC 퓨즈를 사용할 수 있습니까?
A: 아니요. AC 퓨즈에는 DC 고장을 안전하게 제거할 수 있는 DC 차단 용량이 없습니다. DC 아크는 전류 제로 교차점 없이 무기한으로 유지됩니다. 항상 시스템 전압과 일치하는 DC 전압 정격을 가진 gPV 정격 퓨즈(IEC 60269-6)를 사용하십시오.
Q: NEC와 IEC 퓨즈 크기 조정의 차이점은 무엇입니까?
A: NEC는 연속 사용 및 조사 스파이크를 고려하기 위해 고정된 156% 승수(Isc × 1.56)를 요구합니다. IEC 62548은 1.5× ~ 2.4× Isc 범위를 허용하여 설계자가 특정 주변 온도 및 모듈 특성에 맞게 최적화할 수 있도록 합니다. 둘 다 안전을 보장하지만 다른 유연성을 제공합니다.
Q: 향후 스트링 확장을 위해 접속함 크기를 어떻게 조정합니까?
A: 설치된 스트링의 실제 전류에 맞게 퓨즈 크기를 조정하십시오. 차단기 및 버스바의 경우 계획된 용량을 기준으로 크기를 늘릴 수 있습니다. 예: 현재 4-스트링 시스템(14A Isc)에 20A 퓨즈를 설치하되, 인클로저를 교체하지 않고 나중에 2개의 스트링을 더 추가할 수 있도록 150A 차단기 및 6-포지션 버스바를 사용하십시오.
Q: 모든 접속함에 부하 개폐 정격 차단기가 필요합니까?
A: NEC 690.15는 옥상에 있는 접속함에 대해 부하 개폐 정격 차단기를 요구합니다. 시스템에 다른 곳에 주 부하 개폐 차단기가 있는 경우 지상 수준 접속함은 비 부하 개폐 절연체를 사용할 수 있습니다. 해석이 다르므로 항상 지역 관할 당국(AHJ)에 확인하십시오.
장기적인 시스템 안전 보장
적절한 퓨즈 및 차단기 크기 조정은 PV 투자를 보호하고 수년간 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다. 퓨즈에는 NEC 156% 규칙(Isc × 1.56)을 적용하고, 다음 표준 정격을 선택하고, 모듈 최대 직렬 퓨즈 제한에 대해 확인하고, 총 결합 전류에 맞게 차단기 크기를 조정하십시오. 확실하지 않은 경우 최신 NEC Article 690 및 IEC 62548 표준을 참조하십시오.
VIOX Electric은 NEC 및 IEC 요구 사항을 모두 충족하도록 설계된 PV 접속함, gPV 정격 퓨즈 및 부하 개폐 DC 차단기의 전체 라인을 제조합니다. 당사의 기술 팀은 특정 프로젝트에 대한 무료 크기 조정 지원을 제공합니다. 다음 주소로 문의하십시오. VIOX.com 데이터시트 및 애플리케이션 지원을 위해.
