시스템 수준의 태양광 발전 낙뢰 보호: SPD가 필수적인 이유

애리조나의 5MW 규모 발전소에서 단 한 번의 낙뢰로 6개월 치 수익 마진이 날아간 날을 절대 잊지 못할 겁니다. 번개 한 방에 인버터 42개가 파손되었고, 4분기 보너스도 함께 날아갔죠. 그 사건을 계기로 저는 모든 발전소 설계 방식을 완전히 바꾸었습니다.

서지 보호 장치(SPD)는 직류(DC) 전선과 교류(AC) 결합기를 통해 낙뢰 에너지가 흐르는 것을 차단하는 유일하게 비용 효율적인 방법입니다.이제 모든 케이블의 양쪽 끝에 보호 장치를 설치합니다. 그 이후로 보험 청구 건수가 0건으로 줄었습니다.

500kW 이상의 태양광 발전 시스템을 관리하신다면 계속 읽어보세요. 제가 정전 방지 장치(SPD)를 선택, 설치, 구매하는 정확한 방법을 알려드리겠습니다. 이 방법을 사용하면 정전이 발생하더라도 아무런 문제가 발생하지 않습니다.

 SPD 독립형 장치가 아닙니다. PV LPS 시스템

예전에는 SPD를 고급 퓨즈처럼 생각했어요. 그냥 끼우고 단자를 조이면 끝이었죠. 그런데 직격탄이 세 개의 "격리된" SPD를 통과했는데도 모니터링 PC가 고장 나버린 사건을 계기로 생각이 완전히 바뀌었습니다.

SPD는 전체 시스템의 구성 요소 중 하나일 뿐입니다. 낙뢰 보호 시스템(LPS).전체 구조물이 전압 서지 발생 시 함께 상승하고 하강하도록 접합, 차폐 및 접지가 제대로 작동해야 합니다. 이는 이론이 아니라 현장의 현실입니다.

"SPD 단독 접근 방식"이 실패하는 이유

번개는 데이터시트를 신경 쓰지 않고 임피던스 경로를 따라갑니다. 금속 후면판이 없는 플라스틱 케이스에 1,000V SPD를 설치했을 때, 번개는 가장 가까운 나사로 아크를 발생시켜 MLPE에 도달했습니다. SPD는 제대로 작동했지만, 체계밀폐된 공간이 3마이크로초 동안 40kV의 전압에 노출되어 있었기 때문에 실패했습니다.

이제 제가 모든 프로젝트에서 고집하는 사항은 다음과 같습니다.

1. 금속 외함은 인버터와 동일한 접지봉에 연결되어 있습니다.

2. 전선 및 접지선의 길이는 모두 0.5m 미만이어야 합니다.

3.A 6 AWG 나선형 구리선을 모든 모듈 프레임에 링 본딩합니다.

이러한 조치는 줄 하나당 12달러 미만의 비용이 들었지만, 현장 신고 건수를 80%나 줄여주었습니다.

모든 검사관이 보고 싶어하는 4단계 체인

전력 회사가 연결을 끊기 전에 네 가지 항목을 확인합니다.

1. 가장 높은 추적기 위에 있는 공항 터미널.

2. 하강 도체는 5Ω 접지망에 연결됩니다.

3. 모든 금속 부품의 등전위 접합.

4. DC, AC 및 신호 라인에 각각 SPD(속도 분산 장치)가 설치되어 있으며, 각 SPD는 열 차단 기능과 IP66 등급을 갖추고 있습니다.

링크 하나라도 빠뜨리면 빨간색 딱지가 붙습니다. 그래서 이제 각 단계를 사진으로 찍어 운영 및 유지보수 바인더에 첨부합니다. 은행들은 이런 문서화를 좋아하고, 덕분에 지불 기한이 60일에서 21일로 단축되었습니다.

태양광 발전 시스템에 적합한 SPD(스핀폴더) 선택 방법

지난 6월, 한 공급업체가 1,000V 스트링에 "저렴하고 성능 좋은" 600V 인버터를 추천했습니다. 2주 후, 인근에서 발생한 파업으로 인해 MOV(금속 산화물 바리스터)가 손상되었고, 인버터 보증도 무효화되었습니다. 저는 손실을 감수하고 다시는 이런 일이 발생하지 않도록 이 체크리스트를 만들었습니다.

저는 모든 현장에 대해 최대 직류 전압, 단락 전류 및 낙뢰 노출 수준이라는 세 가지 값을 맞춰봅니다.그런 다음 Voc보다 최소 20% 높은 Uc와 12.5kA(10/350µs) 이상의 Iimp를 가진 SPD를 선택합니다.

전압 정격: 1200V 규칙

저는 연중 가장 추운 아침에 Voc를 측정하고 20%를 더합니다. 덴버에서 측정한 결과는 1,080V였기 때문에 1,200V SPD로 업그레이드했습니다. 1,000V를 선택해서 4달러를 아끼는 건 의미가 없습니다. SPD 하나가 고장 나면 500개 이상의 SPD를 교체해야 하니까요.

현재 평가: 대규모 농장에 6.25kA가 부족한 이유

NEC 690에서는 6.25kA(8/20µs)만 요구하지만, 대규모 태양광 발전소에서는 다중 스트로크 현상이 발생합니다. 저는 다음 표를 사용하여 Iimp 값을 조정합니다.

등급을 두 배로 올리면 단위당 약 9달러가 추가되지만, 보험사는 보험료를 15% 인하해 주었습니다. 이 한 번의 할인으로 6MW 규모의 발전소에 대한 SPD 비용을 충당할 수 있었습니다.

열 차단 및 원격 신호

예전에 MOV(금속 산화물 밸브)가 과열되어 화재가 발생하는 바람에 75kW 용량의 전력 공급이 중단된 적이 있습니다. 그래서 이제는 열 차단 기능과 건식 접점 경보기가 있는 SPD(속도 보호 장치)만 구입합니다. SCADA 시스템에 연결해서 타는 플라스틱 냄새가 이웃에게 퍼지기 전에 팀원들에게 경보가 울리도록 해놓았습니다.

안정적인 PV 저전력 시스템을 위한 주요 SPD 설치 지점

예전에 한 승무원들이 SPD를 장착하는 모습을 본 적이 있습니다. 문인버터 캐비닛의 배선이 문제였습니다. 1m 길이의 전선이 안테나처럼 작용해서 낙뢰가 여전히 DC 버스로 유입되었습니다. 결국 저는 제 비용으로 현장 배선을 다시 했고, 이런 일이 재발하지 않도록 이 규칙들을 작성했습니다.

전선 길이는 0.5m 이하로 유지하고, 전선과 접지선은 꼬아서 연결하며, SPD는 인버터와 동일한 금속판에 설치하십시오.이렇게 하면 통과 전압이 600V 미만으로 유지되어 1200V 반도체에 안전합니다.

위치, 위치, 위치

저는 DC SPD를 인버터가 아닌 접속함 내부에 설치합니다. 이렇게 하면 배선 길이가 25cm로 줄어듭니다. AC 측에서는 메인 차단기 바로 뒤의 부하 차단 패널에 SPD를 설치하여 인버터와 계량기 모두를 보호합니다.

실제로 효과가 있는 접지 기하학

SPD 접지 단자를 인버터 섀시와 동일한 구리 막대에 접합하십시오. 16mm² 전선을 20Nm의 토크로 조인 후, 50mm²의 나선형 구리선을 접지봉까지 직접 연결하십시오. SPD에서 접지까지의 저항은 0.1Ω 미만이어야 합니다.

마이크로옴미터 측정값을 사진으로 찍어둡니다. 그러면 꼼꼼한 엔지니어들과의 논쟁을 피할 수 있죠.

방수 및 자외선 차단

인도의 45°C 환경에서 IP20 등급의 SPD는 6개월 만에 변색되고 균열이 생겼습니다. 그래서 이제는 IP66 등급의 인클로저와 자외선 차단 기능이 있는 글랜드를 사용합니다. 개당 3달러 정도 더 들지만, 사막 현장까지 헬리콥터를 타고 가는 것보다 저렴합니다.

총 설치 시간은 스트링당 6분 미만이므로 인건비는 4달러 미만으로 유지됩니다. 덕분에 EPC 견적을 경쟁력 있게 유지하고 프로젝트 관리자도 만족합니다.

태양광 발전 시스템에 권장되는 SPD 유형 및 정격

저는 사물함 안쪽에 작은 요약 메모를 붙여 놓습니다. 영업 사원이 번지르르한 브로셔를 흔들어 보일 때 너무 깊이 생각하지 않도록 도와주거든요.

1,500V 이하의 PV 스트링의 경우, 저는 Type 1+2, 1,200V Uc, 50kA Iimp, IP66, 열 차단 기능이 있는 제품을 지정합니다.
480V AC의 경우, 전력 공급이 안정적이기 때문에 600V Uc와 100kA Imax를 사용합니다.

제가 엄선한, 현장에서 성능이 입증된 모델 목록입니다.

저는 대부분의 작업(90%)에 50kA 버전을 사용합니다. 현장이 플로리다 해안 지역인 경우에는 100kA 버전을 사용합니다. 공장 출고 소요 기간은 12일이며, 모든 제품에는 시험 보고서와 UL 1449 차단기 인증서가 함께 제공됩니다. 이 서류들은 함부르크, 로스앤젤레스, 뭄바이 세관에서 추가 질문 없이 통관됩니다.

대형 OEM을 위한 맞춤형 부품 번호

독일의 한 EPC 업체가 MC4 커넥터가 미리 장착된 1,500V 모델을 필요로 했을 때, 우리는 7일 만에 제작했습니다. 각 제품을 SAP 시스템에 스캔하여 관리할 수 있도록 바코드 일련번호도 추가했습니다. 최소 주문량은 200개였고, 추가 비용은 개당 1.2달러였습니다. 이 맞춤 제작으로 현장 인건비 8,000달러를 절감하여 첫 출하만으로 투자 비용을 회수할 수 있었습니다.

태양광 발전 시스템 보호를 위한 믿을 수 있는 SPD(스핀폴더)는 어디서 구입할 수 있나요?

예전에 선전의 한 판매업자에게서 물건을 샀는데, "UL 인증서는 내일 받으셔야 합니다."라고 약속했었습니다. 하지만 인증서는 끝내 오지 않았고, 제 컨테이너는 오클랜드에 5주 동안이나 묶여 있었습니다. 이제는 공장에서 직접 구매하는데, 훨씬 간편해졌습니다.

저는 SPD를 원저우에 있는 레이커싱 공장에서 직접 구매합니다.그들은 UL 인증 파일을 보유하고 있으며, 100% 노화 테스트를 실시하고, EXW 또는 DDP 조건으로 배송을 제공합니다. 저는 모든 주문에 24개월 보증과 2% 예비 부품 키트를 제공받습니다.

대량 주문 시 알리바바를 건너뛰는 이유

알리바바는 샘플 제작에는 적합하지만 8만 달러짜리 주문에는 적합하지 않습니다. 저는 원저우로 직접 가서 2,000제곱미터 규모의 공장을 둘러보고 품질 관리 담당자를 만나 기본 계약을 체결합니다. 900달러짜리 출장으로 18개월 동안 안정적인 공급과 고정 가격을 확보할 수 있습니다.

양측을 보호하는 지불 조건

저는 계약금으로 30%를 선지급하고 나머지 70%는 선하증권 제시 후 지급하는 조건으로 거래합니다. 두 번째 주문 후에 그쪽에서 조건을 승인해줬어요. 신용 대출의 경우, 연간 매출액이 20만 달러를 넘으면 최대 100만 달러까지 대출이 가능하고, 이자율은 제가 거래하는 은행 금리의 절반입니다.

제가 사용하는 물류 옵션

텍사스로 가는 화물은 휴스턴행 FCL(컨테이너 전체 적재)로 예약합니다. 독일 고객의 경우, 뒤스부르크까지 기차로 운송하여 몇 시간 만에 EU 세관 통관을 완료합니다. 어떤 방식이든 화물팀에서 컨테이너 도착 전에 GPS 추적 정보와 세관 신고서를 보내줍니다. 저는 그 정보를 고객에게 전달하고, 팔레트를 만지지도 않고 마치 영웅처럼 일을 처리합니다.

결론

다음 폭풍이 오기 전에 유지보수 예산을 결정하세요.
연락하세요 라이켄싱OEM 가격, 1,500V 샘플 또는 전체 PV SPD 견적을 원하시면 문의하십시오.
이메일 한 통으로 다음번 낙뢰 사고 발생 시 2만 달러의 손실을 막을 수 있습니다. 태양광 발전소가 불타지 않고 수익을 창출하도록 도와드리겠습니다.

자주 묻는 질문

1. 태양광 서지 보호 장치란 무엇입니까?

태양광 서지 보호 장치는 낙뢰나 스위칭 동작으로 인한 과도 과전압으로부터 태양광 시스템을 보호합니다.

2. 태양광 발전 시스템에 서지 보호 장치가 중요한 이유는 무엇입니까?

태양광 서지 보호 기능은 인버터 고장, DC 스트링 손상 및 전력 손실을 방지하여 시스템의 장기적인 신뢰성을 보장합니다.

3. 태양광 시스템에 DC 및 AC 서지 보호 장치가 모두 필요한가요?

네. A 태양광용 DC 서지 보호 장치 태양광 패널 측을 보호하는 반면, 태양광용 AC 서지 보호 장치 인버터 출력과 계통 연결을 보호합니다.

4. 1+2형 서지 보호 장치는 언제 사용해야 합니까?

에이 타입 1+2 SPD 태양광 발전 시스템이 직사광선이나 인근 낙뢰에 노출될 경우, 하나의 장치로 통합 보호 기능을 제공하므로 이 장치를 사용하는 것이 좋습니다.

5. 태양광 발전 설비 낙뢰 보호에 있어 IEC 61643이 중요한 이유는 무엇입니까?

그만큼 IEC 61643 서지 보호 장치 이 표준은 SPD가 태양광 발전 설비에 대한 전 세계 안전 및 성능 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.