모든 태양광 설비에 태양광 서지 방지 장치가 포함되어야 하는 이유는 무엇입니까?
태양광 발전(PV) 시스템은 비용이 많이 드는 손상과 전원 공급 중단을 일으킬 수 있는 전기 서지에 노출됩니다. 이 기사에서는 모든 태양광 설비에 일시적인 과전압으로부터 중요한 장비를 보호하는 장치인 태양광 서지 피뢰기가 필요한 이유를 설명합니다.
1. 은(는) 무엇인가요?태양광 서지 피뢰기?
서지 보호 장치(SPD)라고도 알려진 서지 피뢰기는 과전압으로부터 시스템을 보호하는 전기 부품입니다. 서지 피뢰기는 번개로 인한 서지를 차단하거나 흡수하지 않습니다. 대신, 건물 내부의 전기 장비 손상을 제한하기 위해 서지를 우회하거나 방전합니다. 이러한 장치는 고전압 전류를 접지로 유도하여 지속적인 고전압 전류 흐름을 방지합니다.
서지가 도체를 통과하면 피뢰기는 서지가 접지로 이동할 수 있도록 절연을 중단합니다. 전압 레벨이 정상으로 돌아오면 도체와 접지 사이의 절연이 복원됩니다. 그러면 지면을 향한 전류의 흐름이 멈춥니다.
태양광 서지 피뢰기는 광전지 설치용으로 특별히 설계된 SPD입니다. 이는 도체 결함이나 변압기 고장으로 인해 발생하는 일시적인 과전압 및 영구 과전압으로부터 태양광 시스템을 보호합니다.
일시적 과전압은 여러 주기 동안 배전망의 공칭 값보다 10% 이상 높은 전압의 일시적인 스파이크입니다. 영구 과전압에서는 전압 레벨이 영구적으로 높게 유지됩니다.
완전한 낙뢰 보호 시스템에는 공기 단자(피뢰침), 인하 도체, 서지 보호기, 등전위 본딩 및 접지 시스템이 포함됩니다. 이것은 직접적인 낙뢰에 대한 첫 번째 방어선입니다.
2. 태양광 시스템에 서지 방지기가 필요한 이유는 무엇입니까?
태양광 발전 시스템은 전기 서지에 취약하여 장비에 막대한 피해를 입히고 일시적인 전원 공급 중단을 초래할 수 있습니다. 전기 서지는 낙뢰, 내부 오작동 또는 전력망 변동과 같은 외부 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.
물리적 노출로 인해 태양계가 취약해집니다
태양광 어레이는 일반적으로 환경 조건에 노출될 수 있는 개방된 공간, 옥상 또는 넓은 들판에 설치됩니다. 지붕이나 열린 공간의 지상과 같이 넓은 표면적과 노출된 배치로 인해 태양광 패널은 수명을 단축할 수 있는 낙뢰에 취약하게 됩니다.
태양전지 어레이가 번개에 직접 부딪치지 않더라도 근처의 번개 활동으로 인해 위험한 전압이 유도되어 중요한 구성 요소가 손상될 수 있습니다. 번개가 인근 구조물, 송전선 또는 접지에 부딪힐 때 발생하는 전자기장은 태양광 시스템 배선에 과도 전압을 유도할 수 있습니다. 이렇게 유도된 서지는 설치 전체로 퍼져 원래 충격 위치에서 멀리 떨어진 장비를 손상시킬 수 있습니다.
광범위한 케이블 연결로 서지 경로 생성
광전지 시스템에는 광범위한 DC 케이블링과 상호 연결된 전기 장비가 포함되는 경우가 많기 때문에 서지 전류가 전파되는 여러 경로를 제공합니다. 광범위한 배선 네트워크는 도체 역할을 하여 시스템에 과도 전압을 도입할 수 있습니다.
DC 및 AC 측 모두 보호가 필요함
광전지 시스템의 독특한 특징 중 하나는 DC 및 AC 전기 회로 모두에서 작동한다는 것입니다. 서지는 시스템의 양쪽을 통해 유입될 수 있습니다. 효과적인 태양광 서지 보호 전략은 DC 및 AC 회로를 모두 다루어 포괄적인 적용 범위를 제공합니다.
DC 측에는 태양광 모듈, 스트링 배선, 결합기 박스, DC 차단기 및 인버터 입력이 포함됩니다. AC 측에는 인버터 출력, 배전 장비, 변압기, 유틸리티 상호 연결 및 시설 전기 시스템이 포함됩니다.
시스템의 한 부분만 보호하면 다른 중요한 장비가 손상될 수 있습니다.
서지 보호는 종종 간과됩니다
많은 태양광 시스템 소유자는 패널 효율성, 인버터 선택 및 에너지 생산 예측에 중점을 둡니다. 비용이 많이 드는 고장이 발생할 때까지 전기 보호를 간과하는 경우가 많습니다. 서지 이벤트는 예기치 않게 발생할 수 있으며 태양광 장비에 광범위한 손상을 초래하여 가동 중지 시간, 수리 비용 및 에너지 생산 손실로 이어질 수 있습니다.
급증 상황으로 인해 장비 교체 비용, 인건비, 시스템 가동 중지 시간, 에너지 생산 감소, 수익 창출 기회 상실, 유지 관리 요구 사항 증가, 보험 청구 등이 발생할 수 있습니다.
일부 개발자는 프로젝트의 초기 비용을 유지하기 위해 서지 보호 장치를 포함하지 않기로 선택할 수도 있습니다. 그러나 이로 인해 장비가 서지로 손상되어 수리 또는 교체해야 하는 경우 유지 관리 비용이 더 높아질 수 있습니다.
서지 보호를 위한 금융 사례
태양광 서지 보호에 대한 투자는 전체 프로젝트 비용의 작은 부분인 경우가 많습니다. 그러나 이는 보호 장치 자체의 비용을 훨씬 초과하는 손실을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 상업용 및 유틸리티 규모 설치의 경우 가동 중지 시간은 빠르게 상당한 수익 손실로 이어질 수 있습니다. 운영이 잠시 중단되더라도 생산 목표와 재무 성과에 영향을 미칠 수 있습니다.
3. 태양광 PV 시스템에 번개가 치면 어떻게 됩니까?
번개는 직접적인 타격으로 인해 즉시 또는 간접적인 타격으로 인한 퇴행성 손상을 통해 태양열 발전소가 완전히 또는 부분적으로 파괴될 수 있는 심각한 위험을 초래합니다.
직접 번개
직접적인 낙뢰는 치명적인 손상을 일으킬 수 있는 엄청난 양의 에너지를 생성할 수 있습니다. 번개가 태양광 패널 어레이에 떨어지면 시스템의 와이어 루프 내에 유도 과도 전류가 발생합니다. 이는 절연체, 패널, 인버터, 통신 장비의 고장으로 이어집니다.
간접 번개 효과
간접 번개 효과는 종종 더 일반적이며 똑같이 문제가 될 수 있습니다. 과전압은 여러 가지 방식으로 태양광 패널 시스템 설치에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 직접적인 낙뢰부터 구조물의 외부 낙뢰 시스템, 주변 구조물, 심지어 PV 설치 자체까지
• 전기 네트워크로 분산되는 번개 유도 전류로부터
• 대기에서 발생하는 전기 네트워크(번개) 또는 작동으로 인해 전송되는 과전압에서 발생
• 번개로 인한 전기장의 변화로부터
• 그리드에서 번개가 중전압 또는 저전압 도체에 닿는 경우
• 지상에서 PV 인버터 근처에 번개가 칠 경우
• DC 측에서 PV 모듈에 번개가 칠 경우
주요 구성 요소의 손상
태양광 PV 발전소에 서지가 발생하고 낙뢰 또는 서지 방지 장치로 보호되지 않으면 패널의 번개 구멍부터 모듈 및 인버터 성능 저하, 모니터링 장비 및 추적기 제어와 같은 보조 시스템에 이르기까지 장비 손상을 입을 수 있습니다.
고장 가능성이 가장 높은 특정 구성 요소에는 결합기 상자와 MPPT(최대 전력 지점 추적 장치)가 포함됩니다. 일부 태양광 PV 시스템은 패널의 물리적 또는 회로 손상을 견딜 수 있습니다. 그러나 회로 제어 및 에너지 저장 장치는 낙뢰가 발생한 후에는 즉시 사용할 수 없게 됩니다.
숨겨진 장기 효과
초기 정전이 없더라도 설비 손상으로 인해 설비에 2차 영향이 발생할 수 있습니다. 이는 시스템이 생성할 수 있는 전력량을 줄일 수 있습니다. 이러한 효과는 서지로 인해 발생한 것이 즉시 명백하지 않은 경우 장비 고장이나 제조 결함으로 잘못 간주되는 경우가 있습니다.
PV 모듈이 손상되면 스트링에서 출력되는 전력이 손실됩니다. 인버터가 손상되면 설치의 넓은 부분에서 출력이 차단되거나 제한될 수 있습니다.
적절한 SPD 배치의 중요성
중요한 회로를 보호하려면 태양광 발전 시스템의 DC 및 AC 배전 네트워크 전체에 서지 보호 네트워크를 설치해야 합니다. 태양광 PV 시스템에 필요한 전체 SPD 수는 패널과 인버터 사이의 거리에 따라 다릅니다.
일반 설치 지침은 다음과 같습니다.
• AC 라인에서는 서지 보호 장치를 접지에 연결된 각 전력 도체에 배치해야 합니다.
• 태양광 패널 사이의 케이블 길이가 10m 미만인 경우 SPD 1개를 인버터, 결합기 박스 또는 태양광 패널에 더 가깝게 설치해야 합니다.
• 10미터가 넘는 DC 케이블을 사용하여 설치하는 경우 케이블의 인버터와 태양광 모듈 양쪽 끝에 더 많은 서지 보호기가 필요합니다.
• DC 케이블은 짧지만 AC 케이블은 더 긴 마이크로인버터가 있는 주거용 태양광 발전 시스템에서는 일시적인 서지로부터 집을 보호하기 위해 SPD를 결합기 박스에 설치해야 합니다.
SPD는 DC 입력과 AC 출력을 보호하기 위해 인버터에 설치되어야 하며 양극 및 음극 DC 라인 모두에 접지되어야 합니다. 결합기와 제어 회로, 모니터링 및 추적 시스템은 전기 흐름 방해와 데이터 손실을 방지하기 위해 보호되어야 합니다.
4. 요약
모든 태양광 설비에는 태양광 서지 방지 장치가 포함되어야 합니다. 태양광 시스템은 낙뢰, 그리드 변동 및 내부 오작동으로 인한 전기 서지에 노출됩니다.
서지 발생으로 인해 인버터, 패널, 결합기 박스, 모니터링 장비 및 에너지 저장 장치가 손상될 수 있습니다. 손상으로 인해 장비 교체 비용, 시스템 가동 중지 시간, 에너지 생산 감소 및 수익 손실이 발생할 수 있습니다.
즉각적인 손상이 눈에 띄지 않더라도 서지는 시간이 지남에 따라 전력 출력을 감소시키는 숨겨진 성능 저하를 일으킬 수 있습니다. 이러한 효과는 종종 제조상의 결함으로 오인됩니다.
태양광 서지 보호는 선택이 아닌 필수입니다. 적절한 접지를 통해 시스템의 DC 및 AC 측 모두에 SPD를 설치하면 중요한 장비를 보호하고 안정적인 에너지 생산을 유지하는 데 도움이 됩니다.
서지 보호는 모든 전기 설비에 필요한 구성 요소이지만 적절한 낙뢰 보호 솔루션을 대체하지는 않습니다. 공기 단자, 인하도체, 서지 보호기, 등전위 본딩 및 접지 시스템을 포함하는 완전한 낙뢰 보호 시스템은 직접적인 낙뢰에 대한 첫 번째 방어선입니다.
YRO는 태양광 발전 설치를 위한 안정적인 서지 보호 장치를 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 최적의 보호를 위해 항상 현지 규정을 참조하고, 제조업체 사양을 참조하고, 인증된 구성 요소를 사용하십시오.
올바른 서지 보호를 선택하면 태양광 투자를 보호할 수 있습니다. 이는 비용이 많이 드는 손상을 방지하고 안정적이고 장기적인 에너지 생산을 보장합니다.
