소개
태양광 설비 설계 시 솔라 컴바이너 박스의 적절한 크기 결정만큼 장기적인 영향을 미치는 결정은 거의 없습니다. 이 중요한 접합점은 여러 PV 스트링을 단일의 더 높은 전류 출력으로 모으는데, 오늘날 크기를 작게 잡으면 내일 확장을 준비할 때 값비싼 장비 교체를 강요할 수 있습니다. 상업용 태양광 시공업체의 현장 데이터에 따르면 확장 프로젝트의 거의 40%가 원래 컴바이너 박스가 추가 스트링에 대한 충분한 용량이 부족하여 지연되거나 비용이 초과됩니다.
좋은 소식은 체계적인 계획과 NEC Article 690 요구 사항의 적절한 적용을 통해 과도한 엔지니어링이나 예산 낭비 없이 현재 설치와 미래 스트링 추가를 모두 수용할 수 있는 솔라 컴바이너 박스의 크기를 결정할 수 있다는 것입니다. 이 가이드는 즉각적인 사양과 확장 유연성의 균형을 맞추는 입증된 단계별 방법론을 안내하여 PV 시스템이 전체 DC 아키텍처를 재작업하지 않고도 12개 스트링에서 20개 이상으로 효율적으로 확장할 수 있도록 보장합니다.
확장 요구 사항 이해
전선 크기를 계산하거나 인클로저를 선택하기 전에 PV 어레이가 어떻게 성장할 수 있는지 명확하게 파악해야 합니다. 상업용 및 유틸리티 규모의 태양광 프로젝트는 종종 단계적으로 배포됩니다. 즉, 계획된 용량의 60%를 1년차에 설치하고 미래 구축을 위해 토지, 상호 연결 할당 및 전기 인프라를 확보합니다. 주거용 옥상 설치도 주택 소유자가 전기 자동차 또는 배터리 저장 장치를 추가할 때 확장되어 추가 스트링 회로에 대한 수요가 발생합니다.
효과적인 확장 계획은 현실적인 예측에서 시작됩니다. 다음과 같이 질문하십시오. 12개월 이내에 스트링을 추가할 것입니까, 아니면 5년 후입니까? 미래 모듈은 동일한 전기 사양입니까, 아니면 더 높은 전류의 양면 패널을 채택할 것입니까? 이러한 동인을 이해하면 2개의 추가 입력 위치가 필요한지 8개가 필요한지, 그리고 분기 전류 정격이 현재의 10A 스트링을 수용해야 하는지 아니면 미래의 15A 모듈을 수용해야 하는지 결정됩니다. 재무 모델링은 종종 오늘날 20~24개의 위치가 있는 컴바이너를 구매하는 것이 프로젝트 중간에 크기가 작은 장치를 교체하는 것보다 훨씬 저렴하여 가동 중지 시간, 인건비 및 허가 수정 사항을 피할 수 있음을 보여줍니다(12개만 채우더라도).
솔라 컴바이너 박스의 주요 크기 조정 매개변수
컴바이너 크기 조정의 성공 여부는 4가지 기본 전기 및 기계 매개변수에 달려 있습니다. 각 매개변수는 코드 준수 및 안전한 작동을 보장하기 위해 현재 설치와 예상되는 확장 모두에 대해 계산해야 합니다.
최대 스트링 전류(Isc × 1.25): NEC 690.8(A)에 따라 회로는 조사 변화를 고려하여 모듈의 단락 전류(Isc)에 1.25를 곱한 값을 처리할 수 있도록 크기를 조정해야 합니다. 예를 들어 11A Isc로 정격된 모듈은 최대 회로 전류 13.75A를 생성합니다. 이 요소는 모든 스트링에 적용되며 결합된 총계는 컴바이너의 출력 버스바 요구 사항을 결정합니다.
입력 위치 수: 이는 솔라 컴바이너 박스 내부의 물리적 단자 또는 퓨즈 홀더의 수입니다(스트링당 1개). 오늘날 12개의 스트링을 설치하지만 3년 이내에 18개에 도달할 계획이라면 최소 18개의 위치를 지정하십시오. 많은 제조업체에서 동일한 인클로저 공간에서 모듈식 제품 라인(16/18/20/24 입력)을 제공하므로 전체 교체 없이 미래 인구수를 간단하게 만들 수 있습니다.
버스바 및 단자 전류 용량: 버스바는 병렬 스트링 전류를 수집하고 PV 출력 회로에 공급합니다. NEC 690.8(B)에 따라 최대 연속 전류의 최소 125%로 도체를 크기 조정한 다음 온도 및 설치 감소 계수를 적용해야 합니다. 13.75A에서 12개의 스트링을 지원하는 컴바이너는 165A의 결합 전류를 생성하므로 환경 보정 전에 약 206A의 도체 전류 용량이 필요합니다.
인클로저 열 용량: 솔라 컴바이너 박스는 실외에서 작동하며 종종 주변 온도가 40°C를 초과하는 직사광선 아래에 있습니다. 적절한 환기, 열 방산 설계 및 적절한 IP 등급(IP65 또는 IP67)은 단자를 저하시키고 구성 요소 고장을 가속화하는 내부 과열을 방지합니다. 확장을 계획할 때 인클로저가 스트링 수가 증가함에 따라 증가된 I²R 손실을 처리할 수 있는지 확인하십시오.
1단계: 현재 시스템 요구 사항 계산
기존 또는 초기 PV 어레이의 기준 전기적 특성을 설정하는 것으로 시작하십시오. 이는 모든 후속 확장 계산의 기초를 형성합니다.
최대 회로 전압(Vmax) 결정: NEC 690.7을 사용하여 Vmax를 모듈의 개방 회로 전압(Voc)에 직렬 모듈 수와 가장 추운 예상 주변 온도에 대한 온도 보정 계수를 곱한 값으로 계산합니다. 예를 들어 추운 기후(계수 1.12)에서 50V Voc의 12개 모듈은 672 Vdc를 산출합니다. 이 값을 초과하는 컴바이너 전압 정격을 선택하십시오(일반적으로 상업용 설비의 경우 1000 Vdc 또는 유틸리티 규모 프로젝트의 경우 1500 Vdc).
스트링 전류 계산: 모듈 데이터시트 Isc를 가져와 NEC 690.8(A)에 따라 1.25 승수를 적용합니다. 모듈이 11A Isc로 정격된 경우 최대 스트링 전류는 13.75A입니다. 이 값은 스트링 수준 과전류 보호 장치(퓨즈 또는 차단기)의 최소 정격과 컴바이너의 분기 전류 용량을 결정합니다.
필요한 입력 위치 수 계산: 12 스트링 어레이의 경우 12개의 입력 단자가 필요합니다. 그러나 여기에서 멈추십시오. 이것은 시작점에 불과합니다. 이러한 현재 값을 크기 조정 기준선으로 문서화하십시오. 스트링 수는 12개이고 모듈 사양 Isc는 11A입니다. 최대 스트링 전류는 13.75A(11A × 1.25)로 계산되어 165A(12 × 13.75A)의 결합된 어레이 전류를 생성합니다. 연속 도체 크기 조정 요구 사항은 206A(NEC 690.8(B)에 따라 165A × 1.25)에 도달합니다.
이러한 수치는 오늘날 필요한 것이지만 미래에 대비한 솔라 컴바이너 박스에 대해 지정해야 하는 것은 아닙니다.
2단계: 미래 스트링 추가 예측
이제 PV 시스템의 현실적인 성장 궤적을 예측하십시오. 이 단계에서는 기술적 용량과 비즈니스 계획 및 현장 제약 조건 간의 균형을 맞춰야 합니다.
성장 동인 식별: 일반적인 확장 트리거에는 단계별 프로젝트 자금 조달, 사용 가능한 지붕 또는 토지 면적, 미래 부하 증가(EV 충전, 히트 펌프) 및 배터리 저장 통합이 포함됩니다. 유틸리티 규모 프로젝트는 종종 5년에 걸쳐 2~3개의 구축 단계를 계획하는 반면 상업용 옥상은 2년 이내에 단일 30~40% 확장을 위해 용량을 확보할 수 있습니다.
스트링 수 목표 설정: 성장 동인을 기반으로 최대 신뢰할 수 있는 스트링 수를 결정합니다. 1단계에서 12개의 스트링을 설치하고 현장에서 총 20개를 수용할 수 있는 경우 20개의 위치를 계획하십시오. 상호 연결 계약 및 토지 허가가 지원하지 않는 한 40개의 스트링으로 과도하게 지정하지 마십시오. 과도한 용량은 비용이 많이 들고 장비 선택을 복잡하게 만듭니다.
모듈 기술 동향 평가: 미래 스트링은 다른 모듈을 사용할 수 있습니다. 오늘날의 10~11A Isc 패널은 13~15A 정격의 양면 대형 셀로 대체되고 있습니다. 모듈 세대를 혼합할 것으로 예상되는 경우 분기 용량 및 OCPD 크기를 조정할 때 더 높은 전류 정격을 사용하십시오. 오늘날 15A 분기로 정격된 컴바이너는 현재 11A 스트링과 미래 14A 추가를 모두 수정 없이 수용합니다.
확장 예측을 명확하게 문서화하십시오. “현재: 11A Isc에서 12개의 스트링. 목표: 스트링당 최대 15A Isc를 허용하는 20개의 스트링.” 이것이 사양 앵커가 됩니다.
3단계: 감소 및 안전 계수 적용
원시 계산만으로는 충분하지 않습니다. 코드 준수 및 안전한 장기 작동에는 체계적인 감소가 필요합니다. 이 단계에서는 예측을 방어 가능한 사양으로 변환합니다.
NEC 690.8 연속 전류 요구 사항: National Electrical Code는 PV 도체 및 과전류 장치가 최대 회로 전류의 125%를 처리하도록 규정합니다. 이는 피크 조사 하에서 연속적인 주간 작동을 고려합니다. 각 15A Isc에서 20개의 스트링의 경우 최대 결합 전류는 20 × 15A × 1.25 = 375A입니다. 그런 다음 도체 전류 용량은 온도 보정 전에 375A × 1.25 = 469A에 도달해야 합니다. 이 125%의 이중 적용(조사에 대해 한 번, 연속 작업에 대해 한 번)은 중요하며 종종 놓칩니다.
온도 감소 계수: 실외 컴바이너 인클로저는 상당한 태양열 가열을 경험합니다. NEC 표 310.15(B)(1)은 30°C 이상의 주변 온도에 대한 전류 용량 보정 계수를 제공합니다. 인클로저가 50°C에 도달하는 더운 기후에서는 구리 도체를 0.82 이하로 감소시켜야 하므로 필요한 전선 크기가 효과적으로 증가합니다. VIOX Electric은 극한의 현장 조건에서 솔라 컴바이너 박스 설계가 단자 무결성을 유지하도록 60°C 주변 온도에서 열 테스트를 수행합니다.
확장 마진 권장 사항: 코드 최소값 외에도 숙련된 시스템 설계자는 예상치 못한 성장을 위해 20~30% 용량 버퍼를 추가합니다. 이 마진은 허가 또는 전기 계산을 다시 열지 않고도 배터리 시스템이 예상보다 빨리 도착할 때 2개의 추가 스트링을 추가하는 것과 같은 사소한 계획 변경을 수용합니다. 15년 이상의 수명을 목표로 하는 보수적인 프로젝트는 종종 30~40% 마진을 사용하며 모듈 효율성 개선으로 인해 더 조밀한 어레이가 가능할 수 있음을 인식합니다.
표준 기반 접근 방식: NEC 요구 사항과 실제 마진을 결합하면 사양이 “20개의 스트링 지원”에서 “모든 감소를 포함하여 24 스트링 등가 전류로 정격된 도체 및 버스바를 사용하여 오늘날 20개의 스트링을 지원합니다.”로 진화합니다. 이 규율 있는 접근 방식은 20개의 물리적 위치가 있지만 열 또는 전류 용량 헤드룸이 부족한 컴바이너를 선택하는 일반적인 실수를 방지합니다.
4단계: 솔라 컴바이너 박스의 위치 수 및 전류 정격 선택
계산이 완료되면 기술적 요구 사항을 특정 제품 선택으로 변환합니다. 여기가 계획과 조달이 만나는 곳입니다.
컴바이너 입력 위치 매트릭스: 대상 스트링 수를 사용 가능한 제품군과 일치시킵니다. 미래 확장을 위해 20개의 위치가 필요한 경우 20~24개의 입력을 제공하는 컴바이너 모델을 찾으십시오. VIOX Electric을 포함한 많은 제조업체에서 단일 인클로저 플랫폼이 여러 구성(16, 18, 20 또는 24 위치)을 수용하는 모듈식 제품 라인을 제공하므로 맞춤형 엔지니어링 없이 필요한 물리적 용량을 구매할 수 있습니다. 이 모듈성은 전기 기술자가 추가할 수 있음을 의미합니다. 퓨즈 홀더 또는 전체 컴바이너를 제거하지 않고 2단계 동안 채워지지 않은 위치에 차단기를 설치할 수 있습니다.
분기 전류 정격: 각 입력 단자 또는 퓨즈 위치가 최대 예상 스트링 전류를 지원하는지 확인하십시오. 15A Isc 모듈의 경우 약 18.75A(15A × 1.25)의 분기 정격이 필요합니다. 최신 고성능 컴바이너는 최대 21A의 분기 전류를 지원하여 차세대 양면 패널을 수용하고 모듈 기술 진화를 위한 헤드룸을 제공합니다. 선택한 OCPD(PV 정격 퓨즈 또는 DC 회로 차단기)가 분기 정격과 모듈의 최대 직렬 퓨즈 사양을 모두 충족하는지 확인하십시오.
출력 버스바 전류 용량: 컴바이너의 총 출력 용량이 완전히 확장된 감소된 전류 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. 469A 연속(감소)의 20 스트링 예제의 경우 500A 이상의 정격 버스바 및 출력 단자가 필요합니다. VIOX 컴바이너 박스는 연속 및 단락 버스바 정격을 모두 지정하여 접지 오류 및 어레이 불일치를 포함한 모든 조건에서 안전한 작동을 보장합니다.
VIOX 제품 예제: VIOX VSC-24-1000 솔라 컴바이너 박스는 24개의 입력 위치, 1000 Vdc 정격, 위치당 21A 분기 용량 및 600A 출력 버스바를 제공하여 고전류 모듈로 12~20 스트링 성장을 계획하는 상업용 설비에 이상적입니다. 열 관리 기능이 있는 IP67 정격 인클로저는 가혹한 실외 환경에서 안정적인 작동을 보장하며 모듈식 퓨즈 설계는 어레이가 확장됨에 따라 점진적인 인구 증가를 허용합니다.
실제 크기 조정 예제: 12개의 스트링에서 20개로
방법론을 확고히 하기 위해 완전한 실제 시나리오를 살펴보겠습니다.
프로젝트 매개변수:
- 현재 설치: 12 스트링
- 계획된 확장: 3년 이내 20 스트링
- 모듈 사양: Voc = 50V, Isc = 11A (전류), 향후 모듈 Isc = 14A 예상
- 스트링 구성: 직렬로 연결된 12개 모듈
- 위치: 고온 기후, 예상 주변 온도 50°C
- 현장 전압 보정 계수 (저온): Cv = 1.12
1단계 – 전류 요구 사항 계산:
- Vmax = 50V × 12 모듈 × 1.12 = 672 Vdc → 1000 Vdc 정격 컴바이너 선택
- 현재 스트링 Imax = 11A × 1.25 = 13.75A
- 현재 결합된 Imax = 12 스트링 × 13.75A = 165A
- 도체 허용 전류 (디레이팅 전) = 165A × 1.25 = 206A
2단계 – 확장 예측:
- 목표 스트링: 20
- 향후 모듈 Isc: 14A (양면/고전류 기술에 대한 보수적인 추정치)
3단계 – 디레이팅 및 마진 적용:
- 향후 최대 결합 전류 = 20 × 14A × 1.25 = 350A
- 도체 허용 전류 요구 사항 = 350A × 1.25 = 437.5A
- 온도 보정 (50°C, NEC 표 310.15) ≈ 구리의 경우 0.82
- 디레이팅된 도체 요구 사항 = 437.5A ÷ 0.82 ≈ 533A
- 20% 확장 마진 추가 = 533A × 1.20 ≈ 640A
4단계 – 장비 사양:
- 입력 위치: 24 (목표 20개 + 마진 수용)
- 분기 정격: 위치당 21A (14A × 1.25 = 17.5A 지원, 헤드룸 포함)
- 출력 버스바: 최소 650A 연속 정격
- 전압: 1000 Vdc
- OCPD: PV 정격 퓨즈, 현재 스트링의 경우 15A, 향후 스트링의 경우 20A (모듈 최대 직렬 퓨즈 제한 내)
결과: VIOX VSC-24-1000 또는 동급 사양: 24개 위치, 1000 Vdc, 21A 분기, 650A+ 버스바. 초기에는 15A 퓨즈와 일치하는 스트링 배선으로 12개 위치를 채웁니다. 확장을 위해 8–12개 위치를 예약합니다. 모든 디레이팅 후 650A에 맞게 크기가 조정된 출력 도체.
이 접근 방식은 최소 크기의 12개 위치 컴바이너보다 초기 비용이 약 15–20% 더 들지만, 8,000–12,000달러의 교체 비용, 허가 및 2단계 중 가동 중지 시간을 없애 확장 계획에 대한 4:1 ROI를 제공합니다.
피해야 할 일반적인 크기 조정 실수
숙련된 설계자조차도 확장을 위해 태양광 컴바이너 박스의 크기를 조정할 때 예측 가능한 함정에 빠집니다. 이러한 실수를 인식하면 시간과 예산을 절약할 수 있습니다.
입력 위치 부족 프로비저닝: 오늘날 필요한 정확한 위치 수를 지정하는 것—”16개의 스트링이 있으므로 16개 위치 컴바이너를 구입할 것입니다”—가장 흔한 오류입니다. 확장이 도착하면 전체 장치를 교체하거나 다운스트림에 두 번째 컴바이너를 설치해야 하므로 복잡성과 비용이 추가됩니다. 항상 마진을 포함하여 다음 사용 가능한 위치 수로 반올림하십시오.
열 디레이팅 무시: NEC 온도 보정을 적용하지 않고 컴바이너의 명판 허용 전류를 절대 용량으로 취급하면 과도하게 큰 도체가 단자를 녹이거나 성가신 차단기 트립이 발생합니다. 직사광선 아래의 실외 인클로저는 내부적으로 60–70°C에 도달할 수 있습니다. VIOX Electric은 열 헤드룸이 내장된 컴바이너를 설계하지만 코드에 필요한 허용 전류 디레이팅을 도체 크기 조정에 적용해야 합니다.
호환되지 않는 OCPD 정격 혼합: 처음에는 15A 퓨즈를 설치한 다음 나중에 더 높은 전류 모듈에 대해 25A 퓨즈를 추가하려고 하면 원래 스트링 도체가 증가된 보호에 대해 정격되지 않은 경우 위험한 역전류 조건이 생성됩니다. 가장 높은 예상 스트링 전류에 맞는 단일 OCPD 정격을 표준화하거나 어떤 위치가 어떤 정격을 지원하는지 명확하게 문서화하십시오.
유연하지 않은 컴바이너 배치: 오늘날 어레이의 가장자리 끝에 컴바이너를 장착하면 다른 방향으로 확장할 때 길고 비용이 많이 드는 도체 실행을 강제하게 됩니다. 1단계뿐만 아니라 궁극적인 어레이 설치 공간을 기준으로 중앙에 컴바이너 배치를 계획하십시오. 초기 설치 중에 미래 확장 영역으로의 풀 박스 및 도관 실행을 고려하십시오.
문서화 건너뛰기: NEC 계산, 디레이팅 가정 및 확장 근거를 기록하지 못하면 다음 엔지니어가 의도를 역설계해야 합니다. 종종 과도하게 보수적인 교체 또는 안전하지 않은 가정이 발생합니다. 시공 도면 및 O&M 설명서에 전압, 전류, 온도 보정 및 위치 할당을 문서화하십시오.
결론
미래 스트링 확장을 위해 태양광 컴바이너 박스의 크기를 조정하는 것은 추측이 아니라 체계적인 엔지니어링입니다. NEC 690에 따라 전류 요구 사항을 계산하고, 현실적인 성장을 예측하고, 적절한 디레이팅 계수를 적용하고, 적절한 위치 수와 허용 전류 헤드룸을 갖춘 장비를 선택함으로써 비용이 많이 드는 프로젝트 중간 교체 없이 효율적으로 확장되는 PV 인프라를 만듭니다.
VIOX Electric은 확장 가능한 시스템이 추가 단자 그 이상을 요구한다는 것을 이해합니다. 당사의 모듈식 태양광 컴바이너 박스 제품 라인은 열 관리, 높은 분기 전류 용량 (최대 21A) 및 IP67 실외 보호 기능을 통합하여 현재 설치와 미래 단계를 모두 지원합니다. 1000 Vdc에서 1500 Vdc까지의 전압 정격과 유연한 입력 구성 (16–24개 위치)을 통해 VIOX 컴바이너는 성장을 위한 기술적 기반을 제공합니다.
다음 프로젝트에 미래 대비 컴바이너를 지정할 준비가 되셨습니까? VIOX Electric에 문의‘의 엔지니어링 팀에 크기 조정 상담, 기술 데이터 시트 및 확장 타임라인에 맞는 맞춤형 솔루션을 문의하십시오. 야망과 함께 성장하는 태양광 인프라를 구축합시다.
