태양광 패널 설치에 가장 적합한 SPD는 무엇입니까?

대부분의 태양광 패널 설치에서 가장 좋은 방법은 PV 어레이 또는 인버터 DC 입력의 DC SPD, 인버터 출력 또는 분배 패널의 AC SPD, 기본 보호 계층으로 Type 2 SPD와 같은 조정된 서지 보호입니다. 유형 3 장치는 민감한 끝점 근처에서만 사용됩니다.

이것은 모든 태양계에 대한 단일 "최고의" 서지 보호 장치가 없다는 것을 의미합니다. 가장 좋은 결과는 올바른 설치와 접지와 함께 올바른 유형의 SPD를 사용하여 인버터 또는 기타 전자 장치를 손상시키기 전에 서지를 단계적으로 줄일 수 있도록 하는 것입니다.

태양광 PV 시스템에서 "최고의 SPD"가 의미하는 것

태양광 PV 시스템에서 "최고"는 가장 큰 장치, 가장 높은 전류 등급 또는 가장 비싼 제품을 의미하지 않습니다. 이는 보호 개념이 시스템에 적합하고 서지가 실제로 시스템에 들어가는 방식을 의미합니다.

실제로 "최고"는 다음을 의미합니다.

정확한 위치
태양계는 두 가지 다른 전기 세계를 가지고 있습니다. 패널의 DC 측과 그리드 또는 부하에 연결된 AC 측. 양측은 서지를 받을 수 있으며 양측은 일반적으로 자체 보호가 필요합니다.

올바른 SPD 유형
유형 2 장치는 일반적으로 PV 시스템의 주요 보호 계층입니다. Type 3 장치는 민감한 장비 근처에서 현지의 정밀한 보호용으로만 사용됩니다.

배선 거리 및 접지 품질
아주 좋은 서지 보호 장치라도 긴 와이어, 루프 또는 접지에 대한 불량한 결합으로 설치된 경우 성능이 저하됩니다.

반복적인 서지 내구성
태양열 설치는 수년 동안 노출되었습니다. SPD는 단일 대규모 이벤트가 아니라 시간이 지남에 따라 많은 소규모 서지를 견뎌야 합니다.

따라서 태양계에 대한 "최고의" SPD는 DC 또는 AC 측에 대해 올바르게 선택되고 다른 보호 단계와 적절하게 조정되며 짧고 잘 결합된 연결로 설치된 것입니다.

태양광 패널 설치가 급증에 민감한 이유

태양광 PV 시스템은 다른 많은 전기 설비보다 서지 문제에 더 많이 노출됩니다. 이것은 장비가 약해서가 아니라 시스템이 설치되는 방법과 위치 때문입니다.

긴 DC 케이블
PV 스트링은 지붕이나 들판을 가로질러 수십 또는 수백 미터를 달리는 경우가 많습니다. 긴 케이블은 안테나처럼 작동하며 직접적인 타격이 없더라도 근처의 번개 활동에서 유도된 전압을 포착할 수 있습니다.

실외 노출
패널, 결합기 상자 및 케이블의 일부가 실외에 설치됩니다. 이것은 직접 또는 간접 낙뢰 효과와 빠른 과도 과전압의 가능성을 증가시킵니다.

민감한 인버터 전자 장치
최신 인버터에는 고밀도 전력 전자 장치, 제어 보드 및 통신 인터페이스가 포함되어 있습니다. 이러한 구성 요소는 상대적으로 작은 과전압 임펄스에 의해 손상될 수 있습니다.

두 가지 주요 서지 진입 경로
급증은 다음에서 올 수 있습니다. 어레이 측 (PV 필드의 DC 케이블을 통해) 및 그리드 쪽 (AC 네트워크를 통해). 한쪽만 보호해도 다른 쪽은 인버터를 파괴할 수 있습니다.

이러한 요인으로 인해 대부분의 PV 시스템에서 조정된 서지 보호는 선택 사항이 아닙니다. 기본 신뢰성과 가동 시간 설계의 일부입니다.

태양광 패널 설치의 DC SPD 대 AC SPD

DC SPD와 AC SPD는 태양열 설치에서 다른 작업을 수행합니다. 비슷해 보이지만 교환이 불가능합니다.

A DC SPD 연속 DC 전압이 있는 PV 측에서 작동하도록 설계되었으며, 종종 높은 수준(600V, 1000V, 1500V 이상)에서 작동합니다. DC 관련 아크 동작을 처리해야 하며 PV 스트링 전압과 일치해야 합니다.

An AC SPD 전압이 번갈아가며 제로 교차가 아크를 소화하는 데 도움이 되는 그리드 측에서 작동하도록 설계되었습니다. 유틸리티 네트워크에서 발생하는 서지 또는 설치 내에서 이벤트를 전환하는 것을 방지합니다.

이를 더 명확하게 하려면 다음 비교를 고려하십시오.

태양광 PV 시스템의 DC측과 AC측 서지 보호

이 표는 DC 및 AC SPD가 서로 다른 서지 경로를 보호하며 다른 지점에 설치되어 있음을 보여줍니다. 그들은 시스템으로 함께 작동합니다. 한쪽만 보호하면 다른 쪽이 서지에 대한 열린 문으로 남습니다.

태양계의 유형 2 대 유형 3 SPD

대부분의 태양열 설치에서 주요 결정은 많은 이국적인 SPD 유형이 아니라 사용 사이에 있습니다. 유형 2 그리고 유형 3 장치가 올바르게.

• 유형 2가 PV 패널의 기본값인 이유
  유형 2 SPD 일반 설치에서 발생하는 대부분의 유도 및 스위칭 서지를 처리하도록 설계되었습니다. 그들은 수년에 걸쳐 반복되는 사건에서 살아남기에 충분한 방전 용량과 에너지 처리를 가지고 있습니다. 이러한 이유로 유형 2는 대부분의 PV 시스템에서 DC 및 AC 측 모두에 대한 표준 선택입니다.
  
• 유형 3이 보충적인 이유
  Type 3 SPD는 민감한 장비에 매우 가까운 정밀한 보호를 위한 것입니다. 그들은 더 낮은 방전 용량을 가지고 있으며 첫 번째 또는 유일한 보호 단계가 아닙니다. PV 시스템에서는 모니터링 장비, 통신 포트 또는 매우 민감한 제어 전자 장치 근처에서 때때로 사용됩니다.
  
• 유형 3이 패널 보호를 대체할 수 없는 이유
  Type 3 장치만으로는 긴 실외 케이블이나 그리드에서 발생하는 서지 에너지를 안전하게 처리할 수 없습니다. 적절한 업스트림 유형 2 장치 없이 사용하면 빠르게 고장나거나 실제 보호 기능이 거의 제공되지 않을 수 있습니다.
  

요컨대, 유형 2는 태양열 설비에서 서지 보호의 핵심입니다. 유형 3은 추가 로컬 레이어일 뿐입니다.

태양계 SPD의 주요 선택 기준

• SPD20C/3-1500 PV S 클래스 II
• 명칭: type2
• 분류: 클래스 II
• 보호 모드: (+/-)–>PE , (-/+)–>PE , (+/-)–>(-/+)
• 공칭 전압 UN: 1500 VDC
• 최대 연속 작동 전압 UC(L-N): 180 Vdc
• 단락 전류 정격 IsCPV: 100A
• 연속 작동 전류 ICPV: <20 µA
• 정격 부하 전류: 80A
• 최대 방전 전류(8/20μs) IMAX:40 kA
• 공칭 방전 전류(8/20μs) in:20 kA
• 전압 보호 수준 업: ≤5.0kV
• 절연 저항: ＞1000MΩ
• 하우징 재질: UL94V-0
• 보호 등급: IP20

견적 받기

선택 태양광 시스템용 SPD 브랜드 또는 마케팅 주장에 관한 것이 아닙니다. 장치를 설치의 전기적 및 물리적 조건에 맞추는 것입니다. 다음 체크리스트는 가장 중요한 사항을 다룹니다.

선택 체크리스트

• PV 스트링 전압(VOC + 온도 효과)
  PV 스트링의 최대 개방 회로 전압은 저온에서 증가합니다. DC SPD는 명목 시스템 전압뿐만 아니라 이 최악의 경우 값보다 높은 연속 작동 전압 등급(UC)을 가져야 합니다.
  
• DC 대 AC 배치
  장치가 설치 위치에 따라 DC 또는 AC 사용을 위해 특별히 설계되고 인증되었는지 확인하십시오. 섞지 마십시오.
  
• 케이블 길이 및 노출
  긴 실외 케이블은 서지 위험을 증가시키고 종종 한 위치뿐만 아니라 어레이 측과 인버터 측 모두에 SPD를 배치하는 것을 정당화합니다.
  
• 접지 및 본딩 시스템
  SPD는 저임피던스, 잘 결합된 접지 시스템이 있는 경우에만 서지 에너지를 지구로 전환할 수 있습니다. 접지 개념과 SPD 선택을 함께 고려해야 합니다.
  
• 단계 간 조정
  둘 이상의 SPD를 사용하는 경우(예: 메인 보드에 하나, 인버터 근처에 하나), 전압 보호 수준과 에너지 취급을 조정하여 서로 싸우는 대신 스트레스를 올바르게 공유해야 합니다.
  

이러한 점을 존중하면 선택한 태양광 패널용 서지 보호 장치 설치는 종이에 불과하지 않고 수년 동안 작업을 수행합니다.

태양열 설치의 일반적인 SPD 배치 레이아웃

정확한 레이아웃은 시스템 크기와 구조에 따라 다르지만 대부분의 경우 논리는 비슷합니다. 서지가 들어갈 위치에 최대한 가깝게 정지하고 양쪽에서 인버터를 보호합니다.

주거용 옥상 시스템

일반적인 주거 시스템에서 PV 스트링은 지붕에서 단일 인버터로 직접 연결됩니다.

• ...의 으로 DC 측, 유형 2 DC SPD는 종종 옥상 결합기 상자(있는 경우) 또는 인버터의 DC 입력에 설치됩니다.
  
• ...의 으로 AC 측, Type 2 AC SPD는 메인 배전판이나 인버터 출력 근처에 설치됩니다.
  

목표는 각 서지 경로에 대해 하나씩 두 개의 보호 지점 사이에 인버터를 유지하는 것입니다.

상업용 옥상 시스템

상용 시스템에는 일반적으로 더 긴 케이블 실행, 여러 개의 스트링, 때로는 여러 인버터가 있습니다.

• DC 측 SPD는 종종 결합기 상자에 배치되며 거리가 큰 경우 인버터 입력 근처에 다시 배치됩니다.
  
• AC 측 SPD는 인버터 출력과 주 저전압 분배 보드에 배치됩니다.
  

여기에서 서지가 여러 지점에서 들어갈 수 있기 때문에 여러 SPD 간의 조정이 더 중요해집니다.

지상에 장착된 태양광 시스템

지상 장착 시스템은 개방된 지역에 걸쳐 매우 긴 DC 케이블을 사용할 수 있습니다.

• DC 측 보호는 종종 어레이 필드(필드 컴바이너 박스 내)와 인버터 또는 발전소 모두에 설치됩니다.
  
• AC 측 보호는 인버터 출력과 그리드 연결 지점에 설치됩니다.
  

논리는 항상 동일합니다. 전체 케이블 길이를 전자 장치로 이동하는 대신 서지를 단계별로 줄입니다.

성능을 결정하는 설치 방법

최상의 서지 보호 장치라도 잘못 설치하면 성능이 저하될 수 있습니다. 많은 실제 실패에서 문제는 장치 자체가 아니라 연결 방식입니다.

• 짧은 연결 리드
  SPD에서 위상, DC 도체 및 접지로의 와이어는 가능한 한 짧아야 합니다. 센티미터마다 인덕턴스가 추가되고 서지 중에 장비에 나타나는 전압이 증가합니다.
  
• 배선에 루프 없음
  루프 또는 코일 와이어는 인덕터처럼 작동하며 고속 과도 현상 동안 SPD의 효율성을 훨씬 떨어뜨립니다.
  
• 보호된 장비 또는 진입점에 닫기 장착
  SPD는 케이블이 인버터나 건물에 들어가는 곳 근처에 설치해야 하며, 다른 캐비닛에서 멀지 않은 곳에 설치해야 합니다.
  
• 지구와의 고품질 접착
  접지 연결은 임피던스가 낮아야 하며 나머지 접지 시스템에 잘 결합되어야 합니다. 열악한 지구는 모든 서지 보호 장치를 거의 쓸모 없게 만듭니다.
  

이러한 설치 세부 정보는 SPD 데이터시트 값의 작은 차이보다 실제 보호 성능에 더 큰 영향을 미칩니다.

태양광 SPD 설계의 일반적인 실수

많은 태양광 시스템에는 서지 보호 기능이 있지만 기본적인 설계 실수로 인해 여전히 손상을 입습니다.

AC 또는 DC 보호만
그리드 쪽 또는 PV 쪽만 보호하면 인버터가 다른 방향에서 노출됩니다.

잘못된 배치
케이블 진입점에서 멀리 떨어져 있거나 긴 연결 리드가 있는 SPD는 중요한 곳에서 전압을 클램프할 수 없습니다.

Type 3 장치 남용
Type 3 장치는 작고 저렴하기 때문에 유일한 보호 단계로 사용되는 경우가 있습니다. 이것은 PV 시스템에서 설계된 것이 아닙니다.

열악한 접지 가정
"어딘가에 지구 연결이 있다고 가정하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 잘 설계되고 저임피던스 접지 및 본딩 시스템이 없으면 서지 보호 장치가 의도한 대로 작동할 수 없습니다.

이러한 실수를 피하는 것이 두 가지 유사한 제품 중에서 선택하는 것보다 더 중요합니다.

전력선 외에도 RS485 또는 이더넷과 같은 인버터 통신 포트도 서지 에너지를 전달할 수 있습니다. 일부 설치에서는 데이터 라인 서지 보호 장치를 사용하여 모니터링 및 통신 케이블을 통해 손상 위험을 줄입니다.

결론

태양광 패널 설치를 위한 최고의 서지 보호는 단일 장치가 아니라 설치의 DC 및 AC 측면을 모두 포함하는 조정된 보호 시스템입니다. 서지는 PV 어레이 또는 그리드에서 들어갈 수 있으므로 인버터와 기타 전자 장치가 장기적으로 신뢰할 수 있는 상태를 유지하려면 두 경로를 모두 보호해야 합니다. 대부분의 태양열 시스템에서 Type 2 서지 보호 장치는 주요 보호 계층을 제공하는 반면 Type 3 장치는 민감한 장비 근처에서 지역 및 추가 보호에만 사용됩니다. 개별 장치의 원시 등급, DC 또는 AC 사용에 대한 올바른 선택, 보호 단계 간의 적절한 조정, 우수한 접지 및 본딩, 세심한 설치 관행이 실제 작동 조건에서 서지 보호가 실제로 작동하는지 여부를 결정합니다.

자주 묻는 질문