태양광 서지 보호 장치(Solar SPD) 선택에 대한 종합 가이드

21/06/2025

서지 보호는 단순한 예방 조치가 아니라 잘 설계된 태양광 발전(PV) 시스템의 필수 부분입니다. 전 세계적으로 태양 에너지 채택이 증가함에 따라 이러한 귀중한 시스템을 전기적 과도 현상으로부터 보호하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 이 가이드는 태양광 서지 보호 장치(Solar SPD)에 대해 알아야 할 모든 것, 즉 태양광 서지 보호 장치가 무엇인지, 왜 중요한지, 시스템에 적합한 장치를 선택하는 방법을 안내합니다.

1. 태양광 서지 보호 장치(Solar SPD)란 무엇입니까?

태양광 서지 보호 장치(Solar SPD)는 낙뢰 또는 스위칭 작동과 같은 일시적인 과전압 이벤트가 민감한 태양광 장비를 손상시키기 전에 전환하거나 흡수하도록 설계된 보호용 전기 부품입니다. 이 장치는 DC 결합기 박스, 광전지 인버터 및 AC 배전반을 포함하여 태양광 PV 시스템의 주요 위치에 설치됩니다.

Solar SPD는 파형응답, 방전용량, 설치위치에 따라 분류됩니다. 일반적으로 MOV(금속 산화물 배리스터), GDT(가스 방전관), TVS(과도 전압 억제) 다이오드와 같은 구성 요소를 사용하여 과전압 이벤트로부터 보호합니다.

2. 태양광 서지 보호 장치가 필요한 이유는 무엇입니까?

서지는 태양광 시스템에 심각한 위협이 됩니다. 서지 보호가 필수인 이유는 다음과 같습니다.

낙뢰 및 스위칭 과전압 위험

직접적인 낙뢰는 고에너지 충격(10/350μs 파형)을 PV 어레이에 직접 주입하여 치명적인 손상을 일으킬 수 있습니다.
간접 번개 또는 전자기 결합(8/20 µs 파형)은 긴 케이블을 통해 전압 서지를 확산시켜 인버터, 컨트롤러 및 모니터링 시스템을 손상시킵니다.
그리드 스위칭 작업은 AC 연결을 통해 반영되는 커패시터 뱅크 또는 부하 차단에서 과도 전압을 발생시킵니다.

신뢰성 향상 및 장비 수명 연장

즉각적인 고장이 발생하지 않더라도 서지는 내부 구성 요소에 스트레스를 줍니다.
반복되는 과도 현상은 절연 성능을 저하시키고 MTBF(평균 고장 간격)를 줄입니다.
적절한 사용 DC SPD 태양광의 경우 시스템을 수년 동안 온라인 상태로 효율적으로 유지하는 광전지 서지 보호를 보장합니다.

전기 안전 강화

과전압은 아크 결함, 절연 파괴, 심지어 화재를 일으킬 수 있습니다.
고품질 태양광 서지 보호 장치는 과전압을 연결된 장치의 견딜 수 있는 수준 이하로 제한합니다.

표준 준수

UL 1449, IEC 61643-31 및 IEC 62109는 PV 시스템에 대한 SPD 분류, 테스트 및 설치 요구 사항을 정의합니다.
NEC 690.7(C) 및 NFPA 780은 특히 노출된 실외 지역의 PV 시스템에 SPD를 요구합니다.

LPZ(번개 보호 구역) 통합

낙뢰 보호 구역(LPZ) 개념은 SPD의 설치 위치와 유형을 결정하는 데 도움이 됩니다.
유형 1 SPD는 경계 보호(LPZ 0 ~ LPZ 1)용이고 유형 2 및 유형 3은 내부 영역을 보호합니다.

서지 보호가 번개 및 그리드 교란으로부터 태양광 시스템을 보호하는 방법에 대해 더 자세히 알아보려면 기본 가이드를 확인하세요.
👉 태양광발전 시스템용 서지 보호.

3. 올바른 태양광 SPD를 선택하는 방법

이 섹션은 의사결정 과정의 핵심입니다. 엔지니어와 조달 전문가가 고려해야 할 가장 중요한 기준을 분석해 보겠습니다.

3.1 SPD를 PV 시스템과 일치시키는 방법

3.1.1 전압 레벨(Ucpv)

귀하의 태양광 서지 보호 장치는 최대 시스템 전압 등급을 받아야 합니다. 언제나:

MCOV(최대 연속 작동 전압)를 시스템 Voc(개방 회로 전압)보다 최소 10% 높게 맞추십시오.
예를 들어, 1000V PV 시스템에서는 적절한 헤드룸과 장기적인 안정성을 보장하기 위해 정격이 1100V 이상인 SPD를 선택합니다.
DC 측 태양광에는 DC SPD를 사용하고 그리드 연결에는 AC SPD를 사용합니다.

3.1.2 시스템 구조

다양한 시스템 아키텍처에는 다양한 SPD 구성이 필요합니다.

스트링 인버터: 인버터 근처의 SPD, DC 입력 및 AC 출력.
중앙 인버터: 주 분리 장치 근처에서 유형 1 SPD를 사용합니다.
다중 MPPT: 각 추적기에는 전용 MPPT가 필요할 수 있습니다. 유형 2 SPD.
부유형 또는 발굴형 PV 시스템: Y형 구성 SPD 또는 + 및 -에서 접지까지 대칭 보호.

3.2 평가할 주요 SPD 성능 매개변수

매개 변수	설명	권장값
아이맥스	최대 단일 방전 전류(8/20μs)	40~80kA
~ 안에	공칭 방전 전류	≥10kA
위로	전압 보호 수준(클램핑 전압)	장비 절연 수준 이하의 20%
응답	SPD의 응답 시간	<25ns(MOV 기반 SPD의 경우)

이러한 매개변수가 설치의 낙뢰 밀도, 고장 전류 수준 및 시스템 절연 강도와 일치하는지 확인하십시오.

3.3 SPD 유형 설명(유형 1, 2, 3, 1+2)

유형	사용 사례	파형	위치
유형 1	직격광(고에너지)	10/350μs	어레이와 기본 연결 해제 사이
유형 2	간접 서지, 스위칭	8/20μs	인버터 입력, MPPT, 결합기 박스
유형 3	부하 끝단의 최종 보호	빠른 과도	모니터링, 통신 포트
유형 1+2	전체 범위에 대해 결합됨	10/350 + 8/20μs	중요 시스템(대형 PV 발전소)

유형 1, 2, 3의 기능, 파형 응답 및 사용 사례가 어떻게 다른지 모르시나요? 우리는 유형 1, 유형 2, 유형 3 서지 보호 장치 간의 주요 차이점 자세한 비교 블로그를 통해 올바른 선택을 할 수 있도록 도와드립니다.

PV 시스템이 이격 거리가 충분하지 않은 외부 낙뢰 보호 시스템(LPS)에 연결된 경우 유형 1 태양광 서지 보호 장치를 사용하십시오(IEC 62305-3에 따름).

3.4 SPD 안전성과 제품 수명을 보장하는 방법

실시간 상태 모니터링을 위해 열 단로기와 시각적 오류 표시기가 내장된 SPD를 선택하세요.
단락 내량 등급이 시스템의 Isc(단락 전류)보다 큰지 확인하십시오.
SPD에 내부 과전류 보호 기능이 포함되어 있지 않은 경우 항상 외부 퓨즈 또는 회로 차단기를 직렬로 설치하십시오.
태양광 PV 시스템의 DC 측에는 AC SPD를 사용하지 마십시오. 직류의 지속적인 특성으로 인해 제어할 수 없는 아크 발생, 구성 요소 고장 또는 심지어 화재가 발생할 수 있습니다.

이러한 오용을 방지하려면 AC 서지 보호와 DC 서지 보호의 차이점을 이해하는 것이 필수적입니다. 기본을 탐색하세요 AC와 DC SPD의 차이점을 알아보고 시스템에 적합한 SPD를 선택하는 방법을 알아보세요..