PV Combiner Box에서 SURGE 보호 장치 (SPD)의 중요한 역할 : 선택 안내서 및 모범 사례

소개 : PV 어레이의 취약한 코어

PV 콤비너 박스는 태양 광 발전소의 신경계 역할을하며, 인버터에 공급하기 전에 여러 DC 줄 출력을 수집합니다. 이러한 중요한 노드는 전체 PV 시스템을 무너 뜨릴 수있는 번개 타격 및 전기 서지의 위협에 지속적으로 노출됩니다. 고품질 서지 보호 장치 (SPD)는 수십만 달러의 첫 번째 방어선, 보호 장비를 보호합니다.

1 장 : PV 시스템에 SPD가 필수적인 이유

1.1 PV 어레이의 고유 한 취약점

일정한 노출 : 옥상 및 지상 장착 시스템은 자연스럽게 대기 방전에 노출됩니다.

DC 회로 위험 : AC 시스템과 달리 DC ARC는 자연스러운 제로 교차 점이 없어 서지 이벤트가 더 위험합니다.

민감한 전자 장치 : 현대 인버터의 구성 요소는 정격 값보다 20% 높은 전압으로 손상 될 수 있습니다.

1.2 부적절한 보호의 결과

즉각적인 손상 : 인버터 고장의 72%가 전압 서지로 다시 추적 될 수 있습니다 (Solaredge 2023 보고서).

숨겨진 분해 : 반복적 인 사소한 서지는 모듈 수명을 최대 30%감소시킬 수 있습니다.

화재 위험 : DC ARC 결함은 태양 관련 화재의 43%를 차지합니다 (NFPA 2022 데이터).

2 장 : PV 응용 프로그램에서 SPD 선택에 대한 주요 고려 사항

2.1 중요한 성능 매개 변수

정격 전압 : 시스템의 최대 전압의 ≥1.2 배 (IEC 61643-31 당).

공칭 방전 전류 (IN) : 타입 1 SPD의 경우 ≥20KA (UL 1449, 4 판).

최대 방전 전류 (IMAX) : ≥40KA (IEC 61643-11 당).

응답 시간 : <25 나노초 (EN 50539-11 당).

작동 온도 : -40 ° C ~ +85 ° C (UL 96A에 따라).

2.2 다른 응용 프로그램의 경우 SPD 유형

타입 1 (클래스 I) : 직접 번개 스트라이크 위험이있는 위치 (예 : 옥상 시스템).

유형 2 (클래스 II) : 보조 보호 용 (예 : 상용지면 장착 시스템).

결합 된 타입 1+2 : 대형 유틸리티 규모의 플랜트에 이상적입니다.

DC- 특이 적 모델 : 극성 표시가있는 PV 응용 프로그램을 위해 설계되었습니다.

3 장 : 설치를위한 모범 사례

3.1 전략적 배치

필수 설치 지점 :

결합기 상자 입력 단자 (문자열 당).

DC 분리의 상류.

인버터 DC 입력 단자.

권장 추가 보호 지점 :

서브 어레이 콤바이너.

긴 케이블 런 (> 30 미터)을 따라.

3.2 배선 표준

도체 크기 : 최소 6mm² 구리 (20ka SPD의 경우).

경로 길이 : SPD 연결을 유지하십시오. 0.5 미터.

접지 요구 사항 : 전용 접지 도체 (≥10mm²)를 사용하십시오.

연결 토폴로지 : 지상 루프를 피하기위한 스타 구성.

4 장 : 유지 보수 및 교체 기준

4.1 예방 유지 보수

분기 별 수표 :

상태 표시기 창 (녹색/빨간색)을 검사하십시오.

적외선 열 화상학을 수행하십시오 (온도 상승 <15k).

번개 스트라이크 카운터를 기록하십시오 (장비가 장착 된 경우).

연간 시험 :

절연 저항 테스트 (> 1 MΩ).

지면 저항 측정 (<10 Ω).

전문가의 잔류 전압 테스트.

4.2 교체 지침

즉각적인 교체 트리거 :

눈에 보이는 물리적 손상 (균열, 화상 자국).

상태 표시기는 빨간색으로 변합니다.

번개 스트라이크 수는 정격 값을 초과합니다.

실패한 성능 테스트.

권장 교체 간격 :

해안 지역 : 5 년.

고등 구역 : 7 년.

표준 지역 : 10 년.

5 장 : 일반적인 오해와 전문가 권장 사항

5.1 전형적인 오해

신화 : "번개 막대는 SPD의 필요성을 제거합니다."

사실 : 번개 막대는 급격한 서지가 아니라 직접 파업 으로부터만 보호합니다.

비용 트랩 : 비 PV 특이 적 AC SPD 사용.

결과 : DC를 방해 할 수 없음 전류를 따릅니다.

5.2 전문가 조언

배열, 콤비너 상자 및 인버터 레벨에서 SPD 3 계층 보호 아키텍처를 채택하십시오.

모니터링 시스템과의 통합을 위해 원격 신호 접점이있는 모델을 선택하십시오.

1500V 시스템의 경우 SPD의 DC 파괴 용량을 확인하십시오.

시스템 확장 중에 기존 SPD 용량을 다시 평가하십시오.

PV 시스템 전압이 1500V로 상승함에 따라 차세대 SPD 기술은 세 가지 주요 추세 (최대 100ka), 더 스마트 한 경고 기능 (IoT 지원 모니터링) 및 더 컴팩트 한 모듈 식 설계로 발전하고 있습니다. PV 응용 분야를 위해 TUV Rheinland에서 인증 한 제품을 선택하고 시스템 수준 보호를위한 IEC 62305 표준에 따라 PV 플랜트는 25 년 수명 동안 번개 급증을 견딜 수 있습니다. PV 안전에서 고품질 급증 보호는 비용이 아니라 가장 비용 효율적인 위험 완화 투자입니다.