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비정상적으로 뜨겁거나, 변색, 변형, 딱딱거리는 소리, 연기, 탄 흔적 또는 녹은 흔적이 있는 태양광 DC 아이솔레이터는 고장 난 전기 장비로 간주해야 합니다. 이를 열거나, 다시 조이거나, 증상이 다시 나타나는지 확인하기 위해 계속 작동시키지 마십시오. 사람들의 접근을 막고, 문서화된 현장 또는 시스템 비상 절차를 따르며, 자격을 갖춘 PV 전기 기술자의 평가를 받으십시오. 연기, 불꽃 또는 즉각적인 화재 위험이 있는 경우 안전한 장소로 이동하여 긴급 서비스에 연락하십시오.
조사해야 할 주요 원인은 고저항 단자 연결, 물 유입 및 부식, 부적절한 전압/전류/듀티 또는 연결 구성, 손상된 스위칭 접점 또는 메커니즘, 인접한 케이블이나 커넥터 결함으로 인한 열입니다. 눈에 보이는 손상은 열이 발생한 위치를 보여줄 뿐이며, 그 자체로 고장이 어디서 시작되었는지를 증명하지는 않습니다.
주요 내용
- 탄 흔적이 있거나 녹은 DC 아이솔레이터는 일상적인 재조임 작업 대상이 아니라 교체 및 조사가 필요한 상태입니다.
- PV 어레이 도체는 빛이 모듈에 도달하는 동안 항상 전압이 인가된 상태일 수 있습니다. 핸들을 OFF로 돌린다고 해서 인클로저 내부의 모든 도체가 안전해지는 것은 아닙니다.
- 국부적인 단자 과열은 일반적으로 고저항 접합부, 도체 준비 문제, 호환되지 않는 단자 연결 또는 부식을 먼저 나타내지만, 정확한 근본 원인을 확인해야 합니다.
- 물은 단자와 접점을 부식시키고, 유효 전류 통전 면적을 줄이며, 저항을 높일 수 있습니다. IP 등급이 잘못 설치된 글랜드, 손상된 씰, 부적절한 인입구 또는 결로 문제를 보완해주지는 않습니다.
- 작동 중 발생하는 아크는 접점 손상, 불완전한 스위칭 동작, 잘못된 연결 토폴로지 또는 실제 PV DC 듀티에 적합하지 않은 스위치를 나타낼 수 있습니다.
- DC 아이솔레이터는 수동 스위칭 및 절연 장치입니다. “작동하지 않는” 경우 회로 차단기처럼 트립될 것으로 기대하지 마십시오. 작동하지 않는 것인지, 위치가 고정되지 않는 것인지, 차단에 실패하는 것인지, 비정상적인 저항이 있는지 또는 기계적으로 고장 난 것인지 진단하십시오.
장치의 정상적인 목적 및 작동 범위는 다음을 참조하십시오. 직류(DC) 절연 스위치란 무엇인가.
DC 절연기 고장 진단표
이 표는 관찰 내용을 정리하기 위한 것이며, 활선 작업을 승인하기 위한 것이 아닙니다. “자격 있는 검사”란 해당 안전 격리 절차에 따라 정확한 제품 지침 및 현지 전기 규정을 준수하여 수행되는 작업을 의미합니다.
| 증상 | 가능한 원인 | 수집해야 할 안전한 증거 | 자격 있는 사람의 점검 | 권장 조치 |
|---|---|---|---|---|
| 단자 영역의 검게 변함 또는 국부적인 변색 | 느슨하거나 손상된 단자 연결, 불완전한 도체 삽입, 잘못된 러그, 페룰, 도체 등급 또는 단자, 부식 | 외부 사진, 위치, 시간, 부하 상태, 냄새 또는 소리(인클로저를 열거나 만지지 않은 상태) | 안전한 작업 상태를 확립하고, 도체 준비 상태, 단자 및 인접 절연체를 검사하며, 기록된 설치 토크와 구성 요소를 정확한 지침과 비교하십시오. | 열로 인해 손상된 부품을 교체하고 호환되는 구성품으로 단자 연결을 다시 수행하십시오. 탄화되거나 연화된 조립품을 단순히 다시 조이는 것만으로는 충분하지 않습니다. |
| 인클로저가 뒤틀리거나, 부풀어 오르거나, 녹음 | 지속적인 국부 저항 가열, 과부하 또는 잘못된 정격 감소(derating)가 적용된 장치, 인접한 뜨거운 접합부, 접점 손상 | 안전한 거리에서 변형된 부분과 주변 케이블/커넥터 상태를 촬영하십시오. | 열 발생 원인을 파악하고, 작동 전류, 주변/인클로저 상태, DC 정격, 부하율, 도체 상태 및 주변 연결부를 확인하십시오. | 영향을 받은 장비를 서비스에서 제외하십시오. 손상된 장비를 교체하고 재가동하기 전에 근본 원인을 수정하십시오. |
| 작동 중 딱딱거리는 소리, 섬광 또는 아크 발생 | 접점 마모 또는 오염, 불완전한 스위칭 동작, 잘못된 극 배열, 명시된 성능 범위를 초과하는 전압/전류/부하율, 모델별 결함 | 작동을 반복하지 마십시오. 안전한 위치에서 핸들 위치와 이벤트 상황을 기록하십시오. | 모델 및 리콜 지침을 따르십시오. 결선도, 극 사용, DC 부하/사용 범주, PV 최대 전압/전류 및 메커니즘 상태를 확인하십시오. | 손상되었거나 의심스러운 경우 사용을 중단하고 장치를 교체하십시오. 통전 전에 선택 또는 토폴로지 오류를 수정하십시오. |
| 물방울, 결로, 부식 또는 얼룩 | 밀봉 또는 글랜드 불량, 부적합한 케이블 인입, 인클로저 손상, 도관 배수 문제, 열 순환 및 결로 | 물 자국, 하우징 균열, 느슨한 글랜드, 누락된 슈라우드 또는 도관 경로의 외부 흔적 | 인입 시스템, 가스켓, 장착 지점, 인클로저 무결성, 부식 정도, 배수 및 해당 설치 요구 사항을 점검하십시오. | 오염되거나 부식된 장비를 교체하고, 물 유입 경로를 수리하며, 필요한 인클로저 보호 기능을 복구하십시오. |
| 핸들이 뻣뻣함, 헐거움, 파손됨, 걸리지 않음 또는 위치가 불확실함 | UV/충격 손상, 기계적 마모, 열 변형, 내부 접점/메커니즘 결함 | 위치와 육안으로 확인되는 기계적 상태를 기록하고, 핸들에 무리한 힘을 가하지 마십시오 | 메커니즘의 동작을 정확한 지침과 비교하고, 통제된 안전 작업 방법 하에서만 접점 상태를 확인하십시오 | 절연기를 교체하십시오. 제조업체에서 명시적으로 절차를 제공하지 않는 한 작동 메커니즘을 개조, 윤활, 드릴 작업하거나 강제로 조작하지 마십시오 |
| 태양광 발전은 중단되었으나 외부 손상이 명확하지 않음 | 접점 열림, 단자 연결 실패, 케이블 또는 커넥터 결함, 절연기와 무관한 인버터 또는 시스템 결함 | DC 장비를 열지 않은 상태에서 인버터 메시지, 시간, 날씨 및 손실이 간헐적인지 여부를 기록하십시오 | 어레이, 케이블, 커넥터, 절연기 및 인버터 원인을 분리하기 위한 체계적인 테스트 | 확인된 원인을 수리하십시오. 발전이 중단되었다는 이유만으로 절연기를 교체하지 마십시오 |
| 절연기는 정상으로 보이지만 유사한 장비보다 훨씬 뜨거움 | 초기 고저항 접합부, 불균일한 부하, 접점 열화, 외부 태양열 가열, 측정 오류 | 비접촉 관찰만 수행하고, 작동 및 기상 조건을 유지하십시오 | 자격을 갖춘 열화상 촬영 또는 안전한 방법을 사용한 온도 측정; 유사한 부하 조건에서 동일 지점을 비교하고 방사율 및 태양열 획득을 고려하십시오 | 비정상적인 차이를 조사하십시오. 보편적인 인터넷 온도 임계값이 아닌 제품의 명시된 한계치와 증거를 사용하십시오 |
작은 저항 증가가 DC 절연기 소손으로 이어지는 이유
저항을 통과하는 전류는 열을 발생시킵니다. 연결부에서의 기본 관계는 다음과 같습니다:
P = I²R
이는 현장 기술자가 단 하나의 온도 측정값으로 단자의 상태를 계산할 수 있다는 의미는 아닙니다. 이는 전류가 몇 시간 동안 흐를 때 작고 국부적인 저항 상승이 왜 중요한지를 설명합니다.
일반적인 확대 경로는 다음과 같습니다:
- 느슨하거나, 오염되거나, 부식되거나, 손상되었거나, 또는 제대로 맞지 않는 접점은 유효 접촉 면적을 감소시킵니다.
- 국부 저항이 상승하여 집중적인 발열을 일으킵니다.
- 발열은 산화를 가속화하고, 주변 폴리머를 연화시키며, 접촉 압력을 완화하거나 접촉 표면을 추가로 손상시킵니다.
- 저항과 온도가 다시 상승하여 강화되는 고장 주기를 만듭니다.
- 회로가 개방 상태로 고장 나거나, 접점이 용착되거나, 절연체가 탄화되거나, 아크가 발생할 수 있습니다. 최악의 경우, 주변 가연성 물질에 불이 붙을 수 있습니다.
Energy Safe Victoria는 다음을 확인했습니다: DC 아이솔레이터 인클로저 내부의 침수 피해와 느슨한 저전압 케이블 연결이 안전하지 않은 PV 시스템 감사에서 주요 원인으로 지목되었습니다. 또한 발표된 분석에 따르면 부식이 어떻게 접촉 면적을 줄이고, 저항을 증가시키며, 접점을 녹이고, 상황에 따라 화재의 원인이 될 수 있는지 설명합니다. 이러한 증거는 고장 연쇄를 뒷받침하지만, 모든 소손된 아이솔레이터가 동일한 근본 원인을 가지고 있음을 증명하는 것은 아닙니다.
확인해야 할 6가지 근본 원인 유형
1. 고저항 케이블 단자 연결
단자 발열은 종종 단순한 “과전류” 문제라기보다 접점 인터페이스 문제입니다. 잠재적 원인으로는 불충분하거나 과도한 조임, 손상된 연선, 불완전한 도체 삽입, 클램핑 영역에 끼인 절연체, 부적합한 페룰 또는 러그, 단자의 허용 범위를 벗어난 도체 유형, 또는 케이블에서 단자로 전달되는 장력 등이 있습니다.
올바른 토크 값은 해당 단자 및 도체에 대한 제품 설명서에 명시된 정확한 값이며, 다른 스위치에서 복사한 일반적인 값이 아닙니다. 또한 토크 확인은 과열 후의 해결책이 아닙니다. 단자, 도체, 접점 캐리어 또는 인클로저가 변색, 연화, 피팅(pitting) 또는 탄화된 경우, 다시 조이는 것은 증상을 숨길 뿐 손상된 재료를 그대로 사용하는 결과를 초래합니다.
Energy Safe Victoria의 설치자 지침 은 설치자에게 브리징 링크 단자를 포함한 모든 단자를 제조사 요구 사항에 따라 조이고, 연선 도체가 올바르게 고정되었는지 확인할 것을 구체적으로 지시합니다. VIOX DC 절연기 연결 가이드 일반적인 토폴로지를 설명하는 데 도움이 될 수 있으나, 정확한 모델 다이어그램이 우선합니다.
2. 물 유입, 결로 및 부식
물은 잘못 선택되거나 설치된 글랜드, 승인되지 않은 외함 관통부, 손상된 가스켓, 균열된 하우징, 부적절한 케이블 또는 전선관 경로, 또는 압력 및 결로 사이클을 통해 유입될 수 있습니다. 단자나 스위치 접점의 부식은 외함 외부가 처음에는 온전해 보이더라도 저항을 증가시킬 수 있습니다.
Energy Safe Victoria의 PV DC 절연기 지침 은 명시된 IP 보호 등급 유지, 제조사가 지정한 인입구 및 장착 지점 사용, 상부 케이블 인입 지양, 적절한 글랜드 및 도체 변형 방지 장치 제공, 그리고 필요한 경우 배수 또는 결로 문제 해결을 강조합니다. 이는 호주 내 요구 사항 및 지침이며, 다른 시장의 설치자는 자체 규정 및 제조사 지침을 적용해야 합니다.
UV 노출, 외함 재질, 케이블 인입 및 옥외 손상에 대한 더 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 옥외용 절연기가 고장 나는 이유.
3. 전압, 전류, 듀티 또는 디레이팅 불일치
스위치에 익숙한 암페어 표시가 있더라도 실제 PV 회로에는 적합하지 않을 수 있습니다. 선정 시에는 시스템 설계 조건에서의 최대 DC 전압, 각 스트링 및 병렬 경로의 전류, 명시된 극 배열, 부하 차단 듀티 또는 사용 범주, 외함 및 주변 조건, 그리고 적용 가능한 디레이팅을 고려해야 합니다.
DC 아크는 AC 아크와 달리 매 반주기마다 자연적인 전류 영점을 통과하지 않습니다. 따라서 스위치와 연결 구성은 관련 DC 듀티에 맞게 설계되고 명시되어야 합니다. AC 정격, 다른 극 구성 또는 관련 없는 사용 범주에서 선택된 장치는 예상되는 차단 성능을 제공하지 못할 수 있습니다.
다음을 사용하십시오. DC 절연기 정격 가이드 확인해야 할 문서와 표시를 식별하기 위함입니다. 제품의 전류 정격만으로 차단 능력을 추론하지 마십시오.
4. 잘못된 극 배열 또는 연결 토폴로지
일부 PV DC 절연기는 제조사가 정의한 직렬 또는 회로 구성으로 여러 접점을 사용하여 명시된 DC 성능을 달성합니다. 시각적으로 그럴듯해 보이는 대체 연결이 전기적으로는 잘못된 것일 수 있습니다. 잘못된 극 사용은 더 적은 수의 접점에 스트레스를 집중시키거나, 의도된 아크 제어 경로를 무력화하거나, 예상치 못한 충전 경로를 남길 수 있습니다.
단자별 색상 구분이나 “모든 4극 절연기는 동일한 방식으로 배선된다”는 식의 안전한 보편적 규칙은 없습니다. 정확한 모델의 다이어그램, 명시된 경우 극성 요구 사항, 브리지 구성, 명시된 경우 전류 방향 제한, 그리고 설치 설계를 확인하십시오. 인터넷상의 개념적 다이어그램은 시공 근거가 될 수 없습니다.
5. 접점 또는 작동 메커니즘 손상
패임, 오염, 용착, 정렬 불량 또는 불완전하게 닫힌 접점은 발열이나 아크를 유발할 수 있습니다. 느리거나 손상되었거나, 장애물이 있거나, 부분적으로 작동하는 메커니즘 또한 스위치를 불안전한 상태로 만들 수 있습니다. 제품 리콜 사례는 특정 모델의 내부 결함이 과열, 아크 또는 화재를 유발했음을 보여주며, 이러한 공지는 해당 제품에만 적용되므로 모든 DC isolator에 일반화해서는 안 됩니다.
모델이 리콜이나 당국의 경고 대상인 경우, 해당 공지를 정확히 따르십시오. 일부 공식 리콜 공지 는 소유자에게 DC isolator를 작동하지 말고 명시된 시스템 차단 절차를 따를 것을 구체적으로 지시합니다. 작동 여부를 “테스트'하기 위해 의심스러운 핸들을 반복적으로 돌리지 마십시오.
6. isolator 외부에서 발생하는 열
외함이 녹았다고 해서 반드시 isolator가 결함의 원인인 것은 아닙니다. 근처의 부적합한 PV 커넥터, 손상된 케이블, 느슨한 외부 조인트, 인버터 단자 또는 결합함(combiner-box) 연결부에서 발생한 열이나 아크가 스위치로 번질 수 있습니다.
점검 시에는 눈에 보이는 외함 손상을 넘어 열 패턴과 전기적 경로를 따라야 합니다. 결함의 원인이 된 케이블, 커넥터, 지지대, 실링 또는 설계 결함을 그대로 둔 채 isolator만 교체하면 재발의 위험이 있습니다.
소유자가 관찰할 수 있는 사항과 PV 전기 기술자가 필요한 사항
소유자나 현장 운영자는 장비를 만지거나 열지 않고도 외부 증거를 기록할 수 있습니다:
- 연기, 냄새, 이상 소음, 변색, 변형, 물 자국, 플라스틱 균열 또는 변경된 핸들 위치;
- 인버터 경보 또는 발전 손실;
- 시간, 날씨, 작동 상태, 최근 유지보수 또는 폭풍 발생 여부; 그리고
- 안전한 거리에서 촬영한 선명한 사진.
커버를 제거하거나, 온도를 판단하기 위해 외함을 만지거나, 핸들에 무리한 힘을 가하거나, 물을 뿌리거나, 글랜드를 조이거나, PV 커넥터를 분리하지 마십시오. PV 모듈은 빛을 받으면 항상 DC를 생성하며, AC 장비의 전원을 끈 후에도 어레이 측은 여전히 통전 상태일 수 있습니다.
자격을 갖춘 PV 전기 기술자가 작업 구역을 통제하고, 시스템 차단 및 비상 정보를 검토하며, 모든 에너지원을 식별하고, 법적으로 요구되는 안전 격리 방법을 적용하며, 접근하기 전에 각 관련 부품의 상태를 확인해야 합니다. 조사에는 육안 검사, 모델 지침 및 설치 기록과의 비교, 적절한 무전압 테스트, 그리고 정당한 사유가 있는 경우 통제된 작동 조건 하에서의 열화상 촬영이 포함될 수 있습니다. 테스트 방법은 시스템 및 관할 구역에 적합해야 하며, 이 문서는 단자 수준의 테스트 절차서가 아닙니다.
어느 정도의 온도가 과열인가?
모든 태양광 DC 아이솔레이터에 대해 보편적으로 적용할 수 있는 타당한 표면 온도 수치는 없습니다. 허용 가능한 온도 상승은 정확한 제품, 단자, 전류, 도체, 외함, 주변 온도, 설치, 부하 및 시험 방법에 따라 달라집니다. 또한 햇빛은 전기적 손실과 별개로 옥외 외함을 가열할 수 있으며, 방사율은 적외선 측정값을 왜곡할 수 있습니다.
유용한 증거는 비교 및 맥락적입니다. 유사한 부하 조건에서 다른 동일 지점보다 현저히 뜨거운 단자나 극, 접합부에 집중된 온도 패턴, 시간이 지남에 따라 악화되는 경향, 또는 제품 문서 범위를 벗어난 측정 상태 등이 이에 해당합니다. 눈에 보이는 변색, 변형, 냄새, 연기, 딱딱거리는 소리 또는 녹는 현상이 있다면 온도 임계값을 논할 필요 없이 즉시 장비 사용을 중단하고 조사해야 합니다.
소손된 DC 절연기를 교체할 것인가, 수리할 것인가?
녹음, 탄화, 접점 또는 단자 손상, 내부 습기나 부식, 외함 균열, 불확실한 스위칭 상태, 메커니즘 고장, 안전 식별 표시 판독 불가 또는 관련 리콜 지침이 있는 경우 아이솔레이터를 교체하십시오. 관련 도체, 러그 또는 페룰, 글랜드, 브리지, 외함 액세서리 및 인접 장비도 평가해야 하며, 교체 범위는 손상 및 근본 원인을 따라야 합니다.
현장 “수리'는 제조업체가 지정한 부품과 절차를 사용하여 명시적으로 허용된 작업으로 제한됩니다. 접점을 사포질하거나, 갈라진 케이스를 접착제로 붙이거나, 배수 구멍을 뚫거나, 극을 우회하거나, 임의로 브리지를 만들거나, 열 손상을 입은 메커니즘을 다른 외함으로 옮기거나, 가닥이나 절연체가 열 손상을 입은 도체를 재사용하지 마십시오.
핵심 결정 사항은 “핸들이 다시 움직일 수 있는가?”가 아닙니다. “초기 결함이 제거된 후 완전한 절연 기능, 전류 경로, 외함 보호 및 설치가 정확한 제품 및 전기 시스템 요구 사항을 충족함을 입증할 수 있는가?”입니다. 이러한 증거를 확보할 수 없다면 교체가 보수적인 선택입니다.
PV 시스템에 전원을 다시 공급하기 전에
책임 있는 전기 전문가는 다음 사항을 문서화해야 합니다:
- 초기 원인이 확인되었거나 교체 범위가 손상되었을 가능성이 있는 모든 요소를 보수적으로 포함하고 있는지 여부;
- 교체용 아이솔레이터가 해당 전기 시스템의 최대 DC 전압, 전류, 극 배열, 스위칭 부하, 외함, 주변 조건 및 적용 가능한 규정에 적합한지 여부.;
- 도체 유형, 준비, 삽입, 페룰 또는 러그, 브릿징 링크 및 단자 토크는 정확한 지침을 따르십시오;
- 케이블 지지 및 스트레인 릴리프는 단자에 가해지는 힘을 방지합니다;
- 글랜드, 인입 방향, 씰, 장착 지점, 배수, 슈라우드 및 결로 제어 장치는 요구되는 환경 보호 성능을 유지합니다;
- 극성과 제조업체의 연결 구성이 확인되었습니다;
- 인접 케이블, 커넥터, 결합 장비 및 인버터 인터페이스의 관련 손상 여부를 확인했습니다;
- 필수 검사 및 테스트가 완료되었으며 결과가 기록되었습니다; 그리고
- 라벨, 정지 정보, 문서 및 모든 현지 검사 요구 사항이 최신 상태입니다.
예방 정비는 제조업체, 현지 규정, 현장 위험 및 환경 노출에 따라 요구되는 주기를 사용해야 합니다. 보편적인 재조임 일정을 채택하지 마십시오. 정상적인 연결을 건드리면 새로운 결함이 발생할 수 있으며, 열로 인해 손상된 접합부는 주기적인 조임보다는 평가가 필요합니다.
교체용 DC 절연기 선정
교체 작업은 단순히 기존 장치의 암페어 수치를 맞추는 것에서 시작하는 것이 아니라, 회로와 환경을 고려하는 것에서 시작됩니다. PV 전압 범위, 전류 경로, 극 및 배선 구성, 명시된 DC 스위칭 용량, 외함 및 장착 방식, 케이블 인입 시스템, 도체 호환성, 그리고 대상 시장에서 요구하는 증빙 자료를 확인하십시오.
IEC 60947-3 스위치, 단로기, 스위치-단로기, 퓨즈 조합 유닛 및 명시된 저전압 범위 내의 전용 액세서리를 포함하며, 최대 1,500 V DC 장비까지 다룹니다. 해당 범위가 특정 모델이 특정 PV 설치에 인증되었거나 적합하다는 것을 보증하지는 않습니다. 평가 중인 모델에 대한 정확한 데이터시트, 결선도, 지침, 선언서 및 인증서를 요청하십시오.
VIOX는 다수의 태양광 DC 아이솔레이터 스위치 시리즈를 전압, 전류, 극, 외함 및 장착 형식별로 비교할 수 있도록 게시합니다. 해당 페이지를 사용하여 기계적 형식을 선정하고, 교체를 승인하기 전에 최신 모델별 문서를 요청하십시오.