태양광 어레이를 설계 중이라면, 전기 공학의 황금률을 알고 계실 것입니다: 전선은 퓨즈나 차단기로 보호되어야 합니다. 브레이커.
따라서, 국가 전기 규정(NEC) 섹션 690.9를 자세히 살펴보면, 작업을 멈추게 할 수 있는 조항을 마주할 수 있습니다. 이 조항은 두 개의 태양광 패널 스트링을 병렬로 연결한 경우, 퓨즈를 설치할 필요가 없음을 시사합니다.
이는 잘못된 것 같습니다. 오타처럼 느껴집니다. 어떻게 전원 장치가 보호를 필요로 하지 않을 수 있습니까?
환영합니다. “퓨즈 역설”에 오신 것을.”
이 규정이 존재하는 이유는 NEC(미국 전기 규정)이 안전에 소홀해서가 아니라, 태양광 패널의 물리적 특성이 배터리나 전력망과 근본적으로 다르기 때문입니다. 이 역설을 이해하는 것이 “최소 규정만 준수하는” 설치업자와 진정한 태양광 엔지니어를 구분하는 핵심입니다.
물리적 원리: “누가 누구를 공격하는가?”
퓨즈가 왜 필요 없는지 이해하려면 먼저 PV 시스템에서 퓨즈가 실제로 무엇을 보호하는지 이해해야 합니다.
일반적인 가정 회로에서 퓨즈는 전선이 전원 (전력망)으로부터 보호합니다. 전선을 단락시키면 전력망은 전선이 녹을 때까지 무한한 전류를 쏟아냅니다.
태양광 패널은 다릅니다. 태양광 패널은 “전류 제한 소스'입니다.”
10A 태양광 패널이 있고 양극 및 음극 케이블을 함께 단락시키면 폭발하지 않습니다. 약 10~11암페어(단락 전류 또는 Isc)를 생성할 뿐입니다. 태양광이 허용하는 것보다 더 많은 전류를 물리적으로 생성할 수 없습니다.
따라서 태양광 패널은 스스로 타버릴 수 없습니다..
그렇다면 왜 PV 어레이에 퓨즈를 설치할까요? 패널 자체를 보호하는 것이 아닙니다. 이웃으로부터 보호하는 것입니다.
위험은 역전류. 입니다. 한 스트링에 오류가 발생하면(예: 모듈 내부 단락) 기타 병렬 스트링이 전력을 역방향으로 고장난 스트링에 쏟아냅니다.
계산: “2-스트링” 면제
“퓨즈 역설'이 존재할 수 있도록 하는 계산을 실행해 보겠습니다.
변수:
- 패널 Isc(단락 전류): 10암페어(공격력).
- 최대 직렬 퓨즈 정격: 15암페어(방어력). 이것은 모든 태양광 패널 뒷면에 인쇄되어 있습니다. 패널이 화재가 발생하기 전에 얼마나 많은 역전류를 처리할 수 있는지 알려줍니다.
시나리오 A: 2개의 스트링 병렬 연결(“교착 상태”)
스트링 1과 스트링 2가 병렬로 연결되어 있습니다.
- 오류: 스트링 1에 단락이 발생합니다.
- 공격: 스트링 2가 스트링 1로 역방향으로 흐릅니다.
- 전류 계산: 전류의 유일한 소스는 스트링 2입니다. 따라서 공격력은 10암페어.
- 결과: 10A 공격은 미만 스트링 1의 15A 제한(최대 직렬 퓨즈 정격)입니다.
패널은 열을 처리할 수 있습니다. 전선은 열을 처리할 수 있습니다. 화재가 발생하지 않습니다.
판결: NEC 690.9에 따르면 퓨즈가 필요하지 않습니다.
시나리오 B: 3개의 스트링 병렬 연결(“매복”)
이제 세 번째 스트링을 추가합니다.
- 오류: 스트링 1에 단락이 발생합니다.
- 공격: 스트링 2(10A) 그리고 스트링 3(10A)이 모두 스트링 1로 역방향으로 흐릅니다.
- 전류 계산: 10A + 10A = 20암페어.
- 결과: 20A 공격은 초과 스트링 1의 15A 제한입니다.
스트링 1은 이제 압도당했습니다. 과열됩니다. 녹습니다. 지붕에 불이 붙습니다.
판결: NEC 690.9에 따르면 퓨즈는 필수입니다. 모든 스트링에.
코드를 넘어서: 어쨌든 퓨즈를 설치해야 하는 이유
따라서 2-스트링 시스템이 있는 경우 코드는 돈을 절약하고 결합기 박스 퓨즈를 건너뛸 수 있다고 말합니다.
그러나 베테랑 서비스 기술자에게 물어보면 다음과 같이 말할 것입니다. “어쨌든 퓨즈를 설치하십시오.”
다음은 “코드 최소값'이 ”최고 사례'가 아닌 이유입니다.“
1. “핫 분리” 악몽
코드 준수는 무언가를 수정해야 할 때까지는 좋습니다.
퓨즈 홀더(일반적으로 분리 스위치 역할을 함)를 건너뛰면 스트링이 하드와이어로 연결됩니다(종종 Y-커넥터 사용).
스트링 1의 문제를 해결해야 하는 경우 MC4 커넥터를 뽑아야 합니다. 태양이 비추면 회로에 부하가 걸립니다. 부하가 걸린 상태에서 MC4 커넥터를 뽑으면 DC 아크가 생성됩니다.—커넥터 접점을 녹이고 손을 데게 할 수 있는 플라스마 화염입니다.
A VIOX PV 퓨즈 홀더 작업하기 전에 스트링을 안전하고 접촉 방지 방식으로 “끄는” 방법을 제공합니다. 캐리어를 열면 밀폐된 챔버 내부에서 회로가 끊어지고 안전합니다.
2. “미래 보장” 요소
태양광 시스템은 성장합니다. 오늘 2개의 스트링으로 시작할 수 있습니다. 3년 후에는 EV 충전을 위해 세 번째 스트링을 추가하고 싶을 수도 있습니다.
퓨즈 없이 2개의 스트링 시스템을 하드 와이어링한 경우(“규정에서 필요 없다고 했기 때문에”) 세 번째 스트링을 추가하면 기존 어레이 전체가 갑자기 불법이 되고 위험해집니다. 배선을 뜯어내고 다시 시작해야 합니다.
설치한 경우 VIOX 컴바이너 박스 퓨즈 홀더가 있는 경우 스트링을 추가하는 것은 플러그 앤 플레이입니다. 이미 보호되어 있습니다.
요약: 안전을 속이지 마십시오.
“퓨즈 역설'은 재미있는 엔지니어링 상식이지만 잘못된 설계 철학입니다.
2개의 스트링 시스템의 물리학이 화재로부터 보호해 줄 수 있지만 퓨즈를 생략하면 제어, 안전 및 확장성을 잃게 됩니다.
- N ≤ 2 스트링: 퓨즈는 선택 사항입니다(절연에는 권장).
- N ≥ 3 스트링: 퓨즈는 필수입니다(화재 예방용).
검사를 위해서만 구축하지 말고 이후 20년 동안의 작동을 위해 구축하십시오.
기술 정확도 참고
- 표준:
- NEC 690.9(과전류 보호): PV 소스 회로 보호 요구 사항을 정의합니다.
- 예외: 모든 단락 전류가 기타 소스가 도체의 전류 용량 또는 모듈의 최대 직렬 퓨즈 정격을 초과하지 않는 경우 퓨즈가 필요하지 않습니다.
- 공식: 퓨즈가 필요한 일반적인 규칙은 다음과 같습니다.
(N - 1) x Isc > 최대 직렬 퓨즈 정격.- 여기서 N 는 병렬 스트링의 수입니다.
- Isc 는 패널의 단락 전류입니다(온도/일사 안전 계수, 일반적으로 1.25로 조정됨).
- VIOX 솔루션: VIOX는 표준 AC 퓨즈가 제거하지 못할 수 있는 DC 태양광 어레이에서 흔히 발생하는 낮은 과전류 고장을 차단하도록 특별히 설계된 10x38mm gPV 퓨즈를 제조합니다.
