DC형 태양광 결합기와 AC형 태양광 결합기의 주요 차이점 설명

태양광 시스템을 계획할 때 고려해야 할 장비는 많지만, DC 결합기와 AC 결합기 중 어떤 것을 선택할지는 가장 중요한 결정 중 하나입니다. 이 선택은 안전 규정 준수부터 시스템 성능에 이르기까지 모든 것에 영향을 미칩니다. 이 글에서는 AC 태양광 결합기와 DC 태양광 결합기의 핵심적인 차이점과 선택 방법에 대해 자세히 설명합니다. 적합한 태양광 결합 박스를 선택하세요 필요에 따라 다릅니다.

DC 태양광 결합 박스란 무엇입니까?

DC 태양광 결합기는 태양광 패널과 변압기 사이에 설치됩니다. 이 장치는 여러 개의 태양광 발전 라인을 하나의 출력으로 결합합니다. PV 결합기 박스. 이 장치는 패널 어레이에서 나오는 고전압 직류 에너지를 안전하게 결합하고 직류 전원에 맞게 설계된 퓨즈, 서지 보호기, 차단 스위치와 같은 중요한 안전 장치를 내장하고 있습니다. 마치 교통 경찰과 같다고 생각하시면 됩니다.

AC 태양광 결합 박스란 무엇입니까?

인버터 반대편에는 여러 인버터 또는 마이크로인버터에서 나오는 교류 전력을 모아서 메인 배전반이나 전력망으로 보내는 교류 결합기가 있습니다. 일반적으로 교류 회로 차단기, 교류 서지 보호 장치, 교류 시스템용 추적 장비 등이 포함되어 있습니다. 마치 정류된 전기를 위한 허브처럼 작동합니다.

DC형 태양광 결합기와 AC형 태양광 결합기의 주요 차이점 10가지

기본 전기 기능

DC 결합기 박스

태양광 패널에서 생성된 가공되지 않은 전력은 DC 결합기로 보내집니다. 이 결합기는 직렬로 연결된 여러 패널 그룹(각 스트링은 패널 그룹을 나타냄)에서 DC 전원을 받아 인버터가 사용할 수 있는 단일 DC 출력으로 결합합니다. 인버터 작동 전에 이러한 통합 과정을 통해 배선 작업이 간소화되고 전력 공급이 한 곳에 집중되어 안전성이 확보됩니다.

AC 결합 박스

AC 결합기는 변압기가 직류(DC) 전력을 계통에서 사용할 수 있는 교류(AC) 전력으로 변환한 후 작동합니다. 여러 개의 스트링 인버터 또는 마이크로인버터에서 나오는 AC 출력을 하나의 전원으로 통합하여 주 배전반 또는 전력망 연결 지점으로 보냅니다. 이러한 구성을 통해 AC 배전 시스템이 체계적으로 운영되고, 관련 규정을 준수하며, 적절한 과전류 보호 장치를 갖추게 됩니다.

전압 레벨 및 전력 유형

DC 결합기 박스

DC 결합기는 훨씬 높은 전압에서 작동합니다. 현재 대부분의 시스템은 600V, 1000V, 심지어 1500V DC에서 작동합니다. 이러한 고전압은 전류를 낮추고 전선 굵기를 줄여 효율성을 높이지만, 특수 부품이 필요한 심각한 아크 플래시 위험도 수반합니다. 따라서 DC 결합기는 고장 없이 지속적인 DC 스트레스를 견딜 수 있어야 합니다.

AC 결합 박스

AC 결합 박스는 일반적인 교류 전압(거주 지역 및 시스템 규모에 따라 208V, 240V, 400V 또는 480V)을 사용합니다. 교류 전력은 초당 50~60회 정도 0V를 넘어서기 때문에 아크를 쉽게 소멸시킬 수 있습니다. 이러한 결합 박스의 설계는 모두 전력 작동 방식의 이러한 기본적인 차이에 기반합니다.

부품 설계 및 보호 장치

DC 결합기 박스

DC 박스 내부 부품은 직류 사용에 적합하도록 특별히 정격 용량을 갖춰야 합니다. 스트링 퓨즈 또는 정적 DC 회로 차단기 직류 정격이며 직류 스파크를 안전하게 차단하도록 제작된 배리스터가 있습니다. 직류 서지 보호 장치(SPD)에는 지속적인 직류 전력을 처리할 수 있는 특수 배리스터가 사용됩니다. 차단 스위치가 직류 아크를 제대로 차단하려면 접점 간격이 더 커야 합니다.

AC 결합 박스

일반적인 교류(AC)용 부품을 사용하면 문제없이 작동합니다. 대부분의 경우, 일반적인 AC 차단 정격을 가진 몰드형 회로 차단기(MCCB) 또는 소형 회로 차단기(MCB)가 사용됩니다. AC 서지 보호기는 직류(DC) 서지 보호기와는 유형(Type 1 또는 Type 2)이 다르고 연결 방식도 다릅니다. AC 서지 보호기는 가격이 저렴하고 DC 서지 보호기보다 부품에 가해지는 부하가 적습니다.

아크 결함 및 안전 요구 사항

DC 결합기 박스

직류(DC) 시스템은 직류 스파크가 저절로 꺼지지 않기 때문에 특별한 안전 문제를 안고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 직류 접속함은 여러 가지 방식으로 설계되어야 합니다. 첫째, 미국 전기 규격(NEC 690.11)에 따르면 많은 옥상 태양광 발전 시스템에는 아크 차단기(AFCI)가 필수적으로 설치되어야 합니다. 둘째, 모든 직류 차단기는 특정 차단 속도와 접점 간격을 충족해야 합니다. 셋째, 직류 접속함이 표면을 따라 이동하는 것을 방지하기 위해 추가적인 절연재와 연면 거리가 필요한 경우가 많습니다.

AC 결합 박스

교류 접속함(AC combiner box)을 포함한 모든 배전 장비는 동일한 아크 플래시 위험을 안고 있습니다. 교류 아크는 위험하지만, 영점 교차점에서 저절로 소멸되기 때문에 안전 조치가 다소 용이합니다. 교류 접속함은 일반적인 과전류 보호 장치와 일반적인 전기 안전 규칙을 따르므로, 태양광 발전(PV) 아크 결함에 대한 특별한 규칙을 준수할 필요는 없습니다.

태양광 시스템의 일반적인 설치 위치

DC 결합기 박스

DC 결합기는 태양광 패널 어레이 가까이에 설치됩니다. 일반적으로 옥상 레일, 지상 설치형 랙 구조물 또는 어레이 인근의 외벽에 장착됩니다. 이러한 배치는 값비싼 구리선이 필요하고 전압 강하가 발생하는 긴 DC 케이블의 수를 줄여줍니다. 중앙 인버터실 또는 인근의 옥외용 인버터는 여러 개의 DC 결합기에서 전력을 공급받습니다.

AC 결합 박스

변압기 반대편에는 AC 결합기가 있습니다. 대부분의 경우, 이 결합기는 실내 전기실의 주 배전반 근처에 설치되거나 실외 인버터 뱅크 옆의 방수 케이스에 설치됩니다. AC 결합기는 전력이 건물 배전 시스템으로 들어가거나 공통 연결 지점에서 전력망에 연결되기 전에 마지막으로 전력을 합치는 곳입니다.

인버터 유형 호환성

DC 결합기 박스

DC 결합기는 DC 입력을 지원하는 중앙 인버터 및 스트링 인버터에만 사용할 수 있습니다. 대규모 발전 프로젝트에서는 여러 개의 DC 결합기가 별도의 인클로저에 설치된 하나의 중앙 인버터에 연결됩니다. 상용 스트링 인버터 구성에서 각 인버터는 하나 이상의 DC 결합기 박스에서 전력을 공급받습니다. 이 박스는 인버터의 최대 입력 전압 및 전류 정격과 정확히 일치해야 합니다.

AC 결합 박스

AC 결합기는 마이크로인버터(AC용으로 설계된 시스템) 및 일반 스트링 인버터의 AC 출력과 함께 작동합니다. 마이크로인버터 시스템에서 AC 결합기는 어레이 전체에 분산된 수십 개의 개별 인버터 출력을 하나로 통합합니다. AC 결합기는 각 스트링 인버터의 출력을 받아 관리하기 쉬운 단일 전원으로 결합합니다. 최근에는 전력 회사의 요구에 따라 신속하게 전원을 차단하고 전력 공급을 중단해야 하는 장비에 AC 결합기가 많이 사용됩니다.

시스템 규모 및 사용 사례

DC 결합기 박스

대규모 태양광 발전소와 상업용 설비에는 DC 결합기가 많이 사용됩니다. 10메가와트 규모의 태양광 발전소에는 수백 개의 DC 결합기가 설치될 수 있습니다. 이 결합기들은 10~20개의 태양광 발전 스트링을 하나로 합쳐 중앙 처리 장치로 전력을 보냅니다. 이러한 결합기는 25년 이상 혹독한 야외 환경에서도 고전압을 안전하게 처리하면서 작동할 수 있어야 합니다.

AC 결합 박스

분산형 발전 시스템을 사용할 때 AC 결합기는 진가를 발휘합니다. AC 결합기를 사용하면 여러 개의 스트링 인버터를 사용하는 상업용 옥상 태양광 발전 시스템을 계통에 쉽게 연결할 수 있습니다. 또한 대형 가정용 마이크로인버터 시스템의 주 패널 업그레이드에 AC 결합기를 추가하는 경우도 많습니다. AC 결합기는 여러 개의 태양광 발전 시스템이 공통 버스에 전력을 공급하는 산업 건물에서 전력 흐름을 효율적으로 관리하는 데 사용됩니다. 최근에는 배터리 에너지 저장 시스템을 포함하여 인버터의 출력을 결합하는 데 AC 결합기가 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

배선 복잡성 및 설치

DC 결합기 박스

DC 결합기를 설치할 때는 모든 세부 사항에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 각 전선은 자체 전선관이나 케이블 글랜드를 통해 결합기 안으로 들어가 퓨즈 홀더 또는 회로 스위치에 연결됩니다. 전압 강하를 정확하게 계산하고, 모든 전선의 극성이 올바른지 확인하고, 모든 DC 정격 부품이 시스템의 전압을 충족하는지 확인해야 합니다. 높은 DC 전압 때문에 부품 간 간격을 충분히 확보해야 하고, 전선은 더 작은 반경으로 구부려야 합니다.

AC 결합 박스

AC 결합기 설치는 일반적인 전기 배선 방식을 따릅니다. 각 인버터에서 결합기까지는 일반 AC 배선을 사용합니다. 배선은 적절한 용량의 차단기에 연결되고, 주 전원은 부하 측에 연결됩니다. DC 방식보다 작업이 간편하지만, 전력 회사의 연계 기준을 충족하고, 위상 균형을 정확하게 맞추고, 주 차단기 정격이 인버터의 총 출력과 일치하는지 확인해야 합니다. 계통 연계형 시스템에는 일반적으로 전력 회사가 쉽게 접근할 수 있도록 AC 결합기 어셈블리에 내장된 잠금식 차단기가 필요합니다.

모니터링, 진단 및 액세서리

DC 결합기 박스

최근 DC 결합기는 향상된 스트링 레벨 추적 기능을 제공합니다. 각 스트링에 설치된 전류 센서가 중앙 추적 플랫폼으로 데이터를 전송하여 음영, 오염 또는 장비 고장으로 인해 스트링이 제대로 작동하지 않을 경우 즉시 알려줍니다. 열화상 포트를 통해 전원이 켜진 상태에서도 안전하게 연결 상태를 확인할 수 있습니다. 일부 고급형 결합기는 전체 어레이를 중단하지 않고도 수리 중에 스트링을 분리할 수 있는 스트링 레벨 분리 장치를 갖추고 있습니다.

AC 결합 박스

AC 결합기는 개별 회선의 세부적인 성능보다는 시스템 전체의 성능에 중점을 둡니다. 생산량을 확인하고 성능을 모니터링하기 위해 AC 결합기 내부에는 종종 상용 계량기가 설치됩니다. 전력 품질 분석기는 두 회선이 만나는 지점의 전압, 주파수 및 역률을 모니터링합니다. 많은 AC 결합기에는 출력 데이터를 기상 정보와 연결하여 시스템 전체를 파악할 수 있도록 하는 기상 모니터링 인터페이스가 있습니다.

규제 표준 및 인증 요구 사항

DC 결합기 박스

DC 결합기는 태양광 발전(PV) 전용의 엄격한 기준을 충족해야 합니다. 북미에서는 UL 1741, 전 세계적으로는 IEC 61439-2에 따라 제작 및 테스트가 규정됩니다. 지역 규정에 따라 UL 1699B에 의거하여 DC 아크 결함 처리 인증을 받아야 할 수도 있습니다. 급속 차단 호환성은 DC 결합기 설계에서 점점 더 중요한 요소가 되고 있습니다. 많은 결합기에는 NEC 690.12에서 요구하는 대로 차단 개시 장치와 상태 표시기가 내장되어 있습니다.

AC 결합 박스

교류 접속함은 UL 67 또는 IEC 61439-1과 같은 배전 설비 표준을 충족해야 합니다. 또한 교류 접속함이 전력 회사에 연결되는 방식(미국의 경우 IEEE 1547)에 대한 규정도 있으며, 여기에는 계통 분리 방지 장치 및 전압/주파수 트립 설정이 포함됩니다. 많은 지역에서는 교류 접속함 내부 또는 옆에 전력 회사에서 쉽게 확인할 수 있는 잠금식 차단기를 설치해야 합니다.

요약표: 설치 및 적용 차이점

특징	DC 태양광 결합기 박스	AC 태양광 결합 박스
설치 위치	태양광 발전 설비 인근 (옥상/지상 설치형)	인버터 또는 메인 패널 근처
인버터 호환성	중앙 및 스트링 인버터(DC 입력)	마이크로인버터 및 AC 출력
일반적인 크기	공공시설, 상업용, 대규모 주거용	상업용, 산업용 마이크로인버터 시스템
배선 초점	극성, 전압 강하 및 직류 정격	위상 균형, 유틸리티 조정
모니터링 수준	스트링 레벨 전류 및 전압	골재 생산 및 전력 품질
주요 자격증	UL 1741, IEC 61439-2, UL 1699B	UL 67, IEC 61439-1, IEEE 1547

DC형 태양광 결합기 vs. AC형 태양광 결합기 - 어느 것이 더 좋을까요?

어떤 방식을 선택할지는 시스템 구성 방식에 따라 완전히 달라지므로 어느 쪽이 항상 "최고"라고 할 수는 없습니다. DC 결합기는 유틸리티 규모, 상업용 또는 대규모 주거용 태양광 발전 시스템에서 중앙 인버터나 스트링 인버터를 사용하여 스트링을 모니터링하고 고전압을 결합해야 할 때 가장 적합한 선택입니다. AC 결합기는 마이크로인버터 시스템, 스트링 인버터가 두 개 이상인 설치 환경 또는 인버팅 후 계통에 깨끗한 연결이 필요한 모든 프로젝트에 적합합니다. 태양광 발전 시스템 단지의 DC 결합기와 집전 지점의 AC 결합기는 많은 대규모 프로젝트에 필수적입니다. 결합기가 인버터 설계 및 프로젝트 규모에 얼마나 잘 맞는지가 매우 중요합니다.

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자주 묻는 질문

태양광 발전용 전력 결합기는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환합니까?

변환을 말씀하시는 거라면, 인버터가 바로 그 역할을 합니다. 접속함은 단순히 전기선을 보호하고 하나로 묶어주는 역할을 할 뿐, 전력의 종류를 바꾸지는 않습니다.

각 발전기마다 AC 태양광 결합 박스에 회로 차단기가 필요합니까?

네, 인버터의 각 입력단에는 출력에 맞는 용량의 과전류 보호 장치가 필요합니다. 이는 장비와 건물 모두를 문제로부터 안전하게 보호합니다.

서지 보호 장치 없이 태양광 발전 시스템 결합기가 작동할 수 있을까요?

기술적으로는 가능하지만, 번개나 갑작스러운 전력망 변화로 인해 공구가 손상될 수 있습니다. 항상 적절한 정격의 누전차단기(SPD)를 설치하십시오. 초기 비용은 상당할 수 있습니다. 재앙적인 실패보다는 낫다.

DC 태양광 결합 박스에는 별도의 정지 스위치가 필요합니까?

NEC 690.15에 따르면 태양광 발전 설비 차단 방식에 있어 대부분의 장소에서 이러한 방식이 필요합니다. 외부 스위치 방식에 비해 통합 스위치는 규정 준수 및 유지보수 편의성을 높여줍니다.

직류형 태양광 배전반 대신 교류형 태양광 배전반을 사용할 수 있을까요?

아니요. 교류 부품은 직류 아크를 차단할 수 없으며 전압 값도 적합하지 않습니다. 잘못된 종류의 부품을 사용하면 화재가 발생하거나 장비가 손상되거나 심각한 법규 위반으로 이어질 수 있습니다.

AC 태양광 결합 박스에도 서지 보호 기능이 있나요?

많은 제품에 2형 AC SPD가 내장되어 있으므로 항상 이를 요청해야 합니다. 더 많은 보호 장치가 필요한 곳의 배전반 입구에는 외부 1형 SPD를 추가하는 것이 좋습니다.

소규모 가정용 시스템에는 결합 박스가 필요합니까?

필수 사항은 아니지만, 6~8개 패널의 경우에도 강력히 권장합니다. 이렇게 하면 안전 장치를 한 곳에 모아둘 수 있고, 확장이 용이하며, 정리되지 않고 안전 장치가 부족한 배선을 방지할 수 있습니다.

하나의 결합 박스로 직류와 교류를 모두 처리할 수 있을까요?

일반적인 박스에는 한 가지 유형의 회로만 수용할 수 있지만, 더 복잡한 시스템을 처리하도록 설계된 혼합형 박스도 있습니다. 이러한 혼합형 박스에는 각 회로 유형을 위한 칸막이가 있는 별도의 공간이 마련되어 있습니다.

하이브리드 구성에서 DC 및 AC 결합기를 모두 사용할 수 있습니까?

네, 대부분의 혼합 시스템에서는 두 가지 유형 모두 함께 작동해야 합니다. 태양광 패널은 DC 결합기에 연결되지만, AC 연결 부품은 별도의 AC 결합기가 필요합니다.