서지 보호는 현대 전기 시스템의 안전과 가동 시간의 기본입니다. 옳은 선택 서지 보호 장치(SPD) 특히 아크 소멸(AC 제로 크로싱 대 DC 제로 크로싱 없음) 및 구성 요소 설계(양방향 대 단방향 MOV)와 같이 과도 상태에서 AC 및 DC 시스템이 어떻게 다르게 동작하는지 이해하는 것부터 시작합니다. 이 가이드에서는 AC SPD와 DC SPD의 차이점을 설명하고, 적용되는 IEC/UL 표준을 매핑하고, 애플리케이션 및 규정 준수 요구 사항을 충족하는 SPD를 선택하는 방법을 보여줍니다.
전력 서지라고도 알려진 일시적인 과전압은 민감한 전자 장비를 손상시키거나 파괴할 수 있는 단기간의 전압 스파이크입니다. 이러한 서지는 낙뢰, 전력망 전환 작업, 대규모 부하 전환 또는 유도 장비 시동으로 인해 발생할 수 있습니다. 서지 억제기 또는 서지 피뢰기라고도 하는 SPD 장치는 이러한 스파이크가 보호 장비에 도달하기 전에 이를 감지하고 방향을 전환하도록 설계되었습니다.
그러나 모든 서지, 즉 SPD가 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. AC(교류) 및 DC(직류) 시스템은 전기적 동작이 매우 다르므로 별도의 서지 보호 접근 방식이 필요합니다. 당 IEC 61643-11/-31, SPD는 서지 전압을 제한하고 나노초 내에 서지 전류를 전환하여 다운스트림 장비를 보호합니다.
AC 서지 보호 전압이 주기적으로(일반적으로 50Hz 또는 60Hz) 방향을 바꾸는 전기 시스템용으로 설계되었습니다. 이러한 시스템은 주거용 주택, 상업용 건물, 공장 및 산업 자동화 네트워크에서 널리 사용됩니다. 에 따르면 IEC 61643-11, AC SPD는 유형 1, 유형 2 및 유형 3으로 분류되며 각각은 배전 시스템 내의 서로 다른 설치 지점을 대상으로 합니다.
115V, 230V, 400V 및 최대 690V AC와 같은 일반적인 그리드 전압 내에서 작동합니다.
AC 사인파의 극성 전환을 처리하는 양방향 작동입니다.
AC 파형의 자연스러운 제로 크로싱을 통한 아크 소멸로 인해 연결이 더 안전하고 효율적으로 이루어집니다.
서지 에너지를 흡수하기 위해 일반적으로 사용되는 MOV(금속 산화물 배리스터). 유형 1 SPD에서 MOV는 고에너지 낙뢰 충격(10/350 µs 파형)을 견디기 위해 종종 GDT(가스 방전관) 또는 아크 챔버와 결합됩니다.
업스트림 보호(MCB 또는 퓨즈)와의 조정이 필요합니다. 모범 사례는 잔류 전압을 최소화하기 위해 SPD 리드 길이를 최대한 짧게(이상적으로는 0.5m 미만) 유지하는 것입니다.
AC 애플리케이션을 위한 SPD 유형
유형 1 SPD – 서비스 입구에 설치됩니다. 직접적인 낙뢰 전류(Iimp 10/350 µs)를 견딥니다.
유형 2 SPD – 배전반에 설치됩니다. 스위칭 서지 및 간접 번개로부터 보호합니다(In/Imax 8/20 µs).
유형 3 SPD – 민감한 장비 가까이에 설치됩니다. 잔류 서지에 대한 정밀한 보호 기능을 제공합니다.
일반적인 응용 프로그램
주서비스 출입판넬(1종)
건물분전반(2종)
산업 환경의 제어판(유형 2)
민감한 AC 전원 장치에 대한 사용 지점 또는 소켓 수준 보호(유형 3)
예 브리텍 AC SPD 제품 범위
BR-50GR (1형): Uc 275/320/440V 정격, Iimp 최대 25kA(10/350μs); TN/TT 시스템의 서비스 입구 낙뢰 보호에 이상적입니다.
BR-12.5M(타입 1+2 하이브리드): 낙뢰 충격 및 스위칭 서지를 모두 처리하므로 산업 시설에 적합합니다.
BR-40 및 BR-30FU(유형 2): Uc 275V 정격, In 20kA/Imax 40kA(8/20μs); BR-30FU는 백업 퓨즈를 통합하여 설치를 단순화하고 안전성을 향상시킵니다.
BR-230/BR275-6(유형 3): 단말 장비 보호용으로 설계되었으며, 잔류 전압이 낮습니다(Up ≤ 1.5 kV).
DC 서지 보호 자연적인 제로 크로싱 없이 전기가 단일 방향으로 흐르는 직류 시스템용으로 설계되었습니다. 주기적인 전압 역전의 이점을 누리는 AC 시스템과 달리 DC 시스템은 고유한 엔지니어링 과제를 제시합니다. 즉, 아크는 자체 소멸되지 않습니다. 이는 DC SPD가 안전을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 더욱 강력한 아크 켄칭, 열 분리 및 기계적 해제 메커니즘을 필요로 함을 의미합니다.
전압 정격: 일반적으로 태양광 PV 어레이, 배터리 저장 시스템(BESS) 및 DC 고속 충전 네트워크를 포괄하는 500Vdc ~ 1500Vdc용으로 설계되었습니다.
단방향 MOV 선택: DC 극성을 수용하기 위해 DC SPD는 단방향 MOV를 사용하여 단방향 전류 흐름에 대한 올바른 서지 클램핑을 보장합니다.
아크 억제: DC에는 제로 크로싱이 없기 때문에 DC SPD는 빠르게 작동하는 열 차단 장치, 가스 방전관(GDT) 또는 아크 챔버를 통합하여 결함 전류를 안전하게 차단합니다.
높은 서지 처리: 최대 20~40kA(8/20μs)의 In/Imax 정격과 Iimp 낙뢰 충격 정격의 Type 1+2 장치로 고에너지 서지를 흡수하도록 제작되었습니다.
규정 준수 및 인증:
IEC 61643-31(PV DC SPD의 경우)을 준수해야 합니다. 또는 UL 1449 (북미 DC 시스템의 경우 최대 1500Vdc).
프로젝트 또는 지역 요구 사항에 따라 제품에는 그리드 규정 준수 및 안전 감사에 대한 추가 TÜV, CB 또는 UL 인증이 있을 수 있습니다.
태양광 PV 어레이(스트링 또는 결합기 상자 보호, 일반적으로 1000Vdc 또는 1500Vdc).
그리드 규모 또는 마이크로그리드 솔루션을 위한 배터리 에너지 저장 시스템(BESS).
전기 자동차(EV) 충전소, 특히 DC 고속 충전소.
통신 타워 및 재생 가능 에너지 시스템(풍력 터빈 변환기, 하이브리드 DC 네트워크).
전압 정격: Uc = 1000Vdc
공칭 방전 전류: In = 20kA
최대 방전 전류: Imax = 40kA(8/20μs)
전압 보호 수준: 최대 3.8kV
특징: 실시간 모니터링을 위한 열 차단기 + 원격 신호.
정격 전압: Uc = 1500Vdc
공칭 방전 전류: In = 20kA
최대 방전 전류: Imax = 40kA
전압 보호 수준: 최대 4.5kV
특징: 아크 챔버 설계 + 열 차단으로 PV 플랜트 및 EV 인프라에서 안정적인 작동을 보장합니다.
AC SPD와 DC SPD는 언뜻 비슷해 보이지만 설계 원리, 표준 및 애플리케이션 요구 사항은 매우 다릅니다. 아래 표에는 AC SPD와 DC SPD의 주요 차이점이 요약되어 있습니다.
| 매개 변수 | AC SPD | DC SPD |
|---|---|---|
| 전압 범위 | 115V – 690V AC(공통 그리드) 예: BR-40(Uc 275V, In 20kA) | 500V – 1500V DC(PV, EV, BESS) 예: BRPV3-1500(Uc 1500Vdc, 20kA) |
| 극성 처리 | 양방향 작동(AC 사인파 극성 전환) | DC 극성 안정성을 위한 단방향 MOV 선택 |
| 아크 소화 | 자연스러운 제로 크로싱 보조 장치 아크 중단 유형 1 SPD는 종종 10/350 µs 임펄스에 MOV + GDT/아크 챔버를 사용합니다. | 제로 크로싱 없음 → 빠른 열 단로기, 아크 챔버 또는 GDT 필요 |
| 응답 시간 | MOV 기반 SPD는 일반적으로 25ns 미만(장치에 따라 다름)에 응답합니다. | 동일한 원리 - MOV 기반, <25ns(장치에 따라 다름) |
| 파형 유형 | 정현파(50/60Hz) | 일정한 DC 전압 |
| 서지 테스트 파형 | 8/20 µs(전환), 10/350 µs(낙뢰 전류, 유형 1) | AC(8/20 µs, 10/350 µs)와 동일하게 표준화되었습니다. 주요 차이점 = 아크 소멸 |
| 에너지 처리 | 극당 정격은 설계에 따라 다릅니다(데이터시트 확인: In/Imax/Iimp) 예: BR-30FU(20kA, Imax 40kA) | 극당 정격은 설계에 따라 다릅니다(In/Imax/Iimp) 예: BRPV3-1000(In 20 kA, Imax 40 kA) |
| 표준 | IEC 61643-11(AC SPD), UL 1449(북미) | IEC 61643-31(DC SPD, PV), UL 1449(북미, PV ≤1500Vdc) |
| 응용 프로그램 | 주택, 사무실, 산업용 제어반, 건물 배전반 | 태양광 PV 어레이, 배터리 저장, EV 충전, 통신, 풍력 터빈 |
AC는 주기적으로(사인파) 방향을 바꾸어 자연스러운 영점 교차점을 허용합니다. DC는 한 방향으로 연속적으로 흐르므로(평평한 파형) 아크 소멸이 훨씬 더 어려워집니다.
함축:
AC SPD는 아크 중단을 위한 제로 크로싱의 이점을 누리는 반면, DC SPD는 파형 특성으로 인해 더욱 강력한 아크 억제 메커니즘이 필요합니다.
응답 시간 요구 사항:
DC SPD는 일반적으로 급격한 과도 현상으로부터 보호하기 위해 더 빠른 응답 시간(25ns 이하)이 필요합니다.
사용된 기술: AC 및 DC SPD 장치는 일반적으로 MOV(금속 산화물 배리스터), 열 차단 장치, 때로는 GDT(가스 방전관)를 사용합니다. 이러한 구성 요소가 서지 보호 장치 내부에서 어떻게 작동하는지 이해하려면 다음 세부 가이드를 참조하세요. SPD 작동 방식.
예:
DC SPD FLY1-40PV는 최대 40kA를 처리합니다. AC SPD USP2의 범위는 모델에 따라 최대 120kA입니다.
환경적 내성:
DC SPD는 일반적으로 실외 애플리케이션으로 인해 더 넓은 온도 범위와 상대 습도를 지원합니다.
중요한 이유:
DC 서지 피뢰기의 아크 억제가 부적절하면 열 폭주 및 화재가 발생할 수 있습니다.
예:
서지 보호 등급은 그리드 규정 준수를 위해 TUV 인증 SPD 라벨을 통해 확인되어야 합니다.
올바른 SPD(서지 보호 장치)를 선택하는 것은 전압 정격뿐만 아니라 설치 위치, 보호 조정 및 국제 표준 준수도 포함합니다. 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다.
AC 시스템(IEC 61643-11 / UL 1449)
230/400V(TN/TT 그리드): 선택 Uc 275V 모델.
예: Britec BR-40/30FU – 유형 2 SPD, Uc 275 V, 20 kA, Imax 40 kA, 백업 보호용 통합 퓨즈 포함.
PV DC 시스템(IEC 61643-31 / UL 1449 ≤1500Vdc)
600Vdc, 1000Vdc 또는 1500Vdc 어레이: 일치하는 DC Uc 등급을 선택합니다.
예: Britec BRPV3-1000(Uc 1000Vdc) 또는 BRPV3-1500(Uc 1500Vdc) – PV 결합기 박스 및 인버터용 1+2 DC SPD를 입력합니다.
팁: 조기 노후화를 방지하려면 SPD의 Uc(연속 작동 전압)가 ≥ 1.2 × 공칭 시스템 전압인지 항상 확인하십시오.
유형 1(10/350μs 낙뢰 전류)
서비스 입구/주 배전반에 설치됩니다.
직접적인 낙뢰 전류를 처리합니다.
예: BR-12.5M 유형 1+2 SPD, Iimp 12.5kA.
유형 2(8/20μs 스위칭 서지)
바닥분전반에 설치됩니다.
스위칭 서지 및 잔류 낙뢰 전류로부터 보호합니다.
예: BR-40/30FU 유형 2 SPD (통합 단로기 포함).
유형 3(사용 지점)
민감한 장비(컴퓨터, 서버, 의료 기기) 가까이에 설치됩니다.
업스트림 SPD에 의해 고정되지 않은 잔류 서지로부터 보호합니다.
공학규칙: 두 보호단 사이의 케이블 길이가 >10m의 경우 조정을 보장하기 위해 양쪽 끝에 추가 SPD를 설치합니다.
SPD는 업스트림 MCB/RCB/백업 퓨즈와 조정되어야 합니다.
다음과 같은 일부 모델은 브리텍 BR-40/30FU, 열 단로기와 백업 보호를 통합하여 공간과 비용을 줄입니다.
AC SPD: IEC 61643-11, UL 1449
PV DC SPD: IEC 61643-31, UL 1449(≤1500Vdc)
특히 국제 프로젝트의 경우 SPD가 적절한 CE, UL 또는 IEC 테스트 인증을 보유하고 있는지 항상 확인하십시오.
올바른 SPD를 선택한다는 것은 전압을 일치시키고, 설치 수준에 따라 올바른 유형을 선택하고, 적절한 조정을 보장하고, IEC/UL 표준을 준수한다는 것을 의미합니다.
와 함께 브리텍 포트폴리오 (BR-12.5M, BR-40/30FU, BRPV3-1000, BRPV3-1500), 인증된 고성능 서지 보호를 통해 주거용, 상업용, 산업용 및 PV 태양광 애플리케이션을 포괄할 수 있습니다.
AC 및 DC 서지 보호 장치는 비슷해 보이지만 근본적으로 다른 시스템에 사용됩니다. AC SPD는 건물 및 그리드의 사인파 애플리케이션에 최적화되어 있습니다. DC SPD는 재생 가능 및 고전압 DC 인프라의 평탄한 전압 파형에 맞게 조정되었습니다.
올바른 SPD를 선택하는 것은 장비를 보호하고 안전 표준 준수를 유지하는 데 필수적입니다.
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