PV 결합기 박스란 무엇인가 - 완벽 가이드

태양광 발전 시스템에서 전기 보호 및 전류 관리는 매우 중요합니다. 태양광 접속함은 중앙 집중식 보호 기능을 제공하고 배선을 간소화함으로써 이러한 측면에서 핵심적인 역할을 합니다. 이 글에서는 태양광 접속함의 기능, 종류 및 선택 지침에 대해 설명합니다. 이 글이 여러분의 태양광 시스템에 적합한 접속함을 선택하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

태양광 결합 박스란 무엇인가요?

태양광(PV) 결합함은 태양광 모듈 결합함 또는 어레이 결합함이라고도 불립니다. 이는 태양광 발전 시스템의 직류(DC) 측에 있는 핵심 전기 장치입니다. 태양광 결합함은 일반적으로 태양광 모듈과 인버터 사이에 설치됩니다.

인버터의 주요 기능은 여러 개의 태양광 모듈이 직렬로 연결되어 형성된 태양광 패널 스트링(PV 스트링)을 병렬로 결합하여 중앙 집중식 출력을 제공하는 것입니다. 이를 통해 인버터의 DC 케이블 수를 줄이고 시스템 구조를 단순화하여 모니터링 및 유지 보수를 더욱 용이하게 할 수 있습니다.

PV 결합 박스의 기능

전류 집계(여러 PV 스트링 결합)

태양광 발전 시스템은 수천 개의 태양광 패널 어레이로 구성됩니다. 각 스트링을 인버터에 직접 연결하면 케이블 수가 급증하고 배선이 복잡해집니다. 또한 이는 비용을 크게 증가시키고 전기 고장 위험을 높입니다.

하지만 태양광 집전함은 여러 케이블을 하나의 메인 출력 케이블로 통합하여 인버터에 연결할 수 있습니다. 이를 통해 시스템 구조를 단순화하고 케이블 및 시공 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 시스템의 미관을 개선하고 유지보수성을 향상시킬 수 있습니다.

또한, 태양광 결합 박스는 표준 입/출력 단자대, DC 버스바 등을 갖추고 있습니다. 표준화된 전기 인터페이스는 케이블 연결의 안전성과 신뢰성을 크게 보장하며, 전기 규격도 준수합니다.

전기 보호 및 안전 보장

과전류 및 단락 보호DC 퓨즈 또는 DC 소형 회로 차단기는 직렬 연결된 회로 내에서 내부 단락이나 기타 원인으로 인해 역전류가 발생할 경우 고장 회로를 차단합니다. 이를 통해 고장이 확산되는 것을 방지하고 다른 직렬 연결된 회로의 정상적인 전력 생산을 보장할 수 있습니다.

낙뢰 및 서지 보호태양광 발전 시스템은 유도 낙뢰나 전력망으로부터 발생하는 서지 충격에 취약합니다. 태양광 결합기 박스 내부에 있는 서지 보호 장치(SPD)는 과전압을 나노초 단위로 접지로 방전시켜 인버터와 장비의 고장 손상을 방지할 수 있습니다.

DC 측 분할 및 격리: 주 출력 단자에는 일반적으로 DC 차단 스위치 또는 부하 스위치가 장착되어 있습니다. 이를 통해 눈으로 확인할 수 있는 물리적 차단 지점을 제공합니다. 인버터를 정비하거나 시스템을 점검할 때, 결합기 박스를 통해 DC 전원 출력을 안전하게 차단하여 작업 안전을 확보할 수 있습니다.

모니터링 및 고장 감지

상세 데이터 수집전류 센서와 전압 샘플링 회로를 사용하면 각 스트링의 입력 전류(가장 중요한 매개변수), 총 출력 전압, 전류가 집계된 후의 총 전류 및 전력, 박스 내부 온도, 회로 차단기 상태 등을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

고장 위치 파악 및 경보이 시스템은 각 스트링의 전류 비교를 통해 비정상적인 스트링을 감지하고 위치를 파악할 수 있습니다. 또한 실시간 데이터와 결합하여 고장 유형까지 판별할 수 있습니다. 태양광 결합기가 전류 감소, SPD(속도 보호 장치) 성능 저하 등을 감지하면 예방 정비를 실시하여 고장 확산을 방지할 수 있습니다.

데이터 업로드수집된 데이터는 인버터, 데이터 수집기 또는 클라우드 모니터링 플랫폼에 직접 업로드할 수 있습니다. 모든 PV 결합기의 작동 상태를 모니터링하고 발전량 분석 등의 보고서를 생성할 수 있습니다.

믿을 수 있는 물리적 보호

태양광 발전 결합함은 일반적으로 높은 수준의 보호 등급(일반적으로 IP65)의 외함을 사용합니다. 이 외함은 먼지와 물을 차단하고 비, 눈, 모래폭풍과 같은 혹독한 옥외 환경을 견딜 수 있습니다. 또한 사람의 우발적인 접촉을 방지합니다. 잘 설계된 외함은 내부 부품의 열을 더욱 효과적으로 발산하는 데에도 도움이 됩니다.

태양광 패널 결합기 사용의 이점

케이블 및 건설 비용 절감출력 케이블 수를 줄이면 DC 케이블 구매 비용, 브리지 설치 비용 및 인건비를 직접적으로 절감할 수 있어 상당한 경제적 이점을 얻을 수 있습니다.

시스템 구조 최적화스트링 인터페이스를 중앙 집중화하여 태양광 발전소 DC 측 배선 구조를 명확하고 체계적으로 정리하십시오. 이는 향후 회선 점검 및 업그레이드에 도움이 됩니다.

정확한 작동 및 유지보수실시간 모니터링과 정밀 위치 파악은 처리 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예방 정비를 통해 갑작스러운 고장을 효과적으로 방지할 수 있으며, 핵심 데이터 수집을 통해 태양광 발전소의 성능을 종합적으로 분석할 수 있습니다.

높은 환경 적응성높은 수준의 보호 기능을 갖춘 외함은 내부 부품에 안정적인 작동 환경을 제공합니다. 이는 기기의 수명을 연장하고 환경적 요인으로 인한 예기치 않은 고장을 줄여줍니다.

PV 결합기 박스의 주요 구성 요소

PV 스트링 퓨즈

태양광 스트링 퓨즈는 각 태양광 스트링의 과전류 보호를 위해 사용됩니다. 이 퓨즈는 역전류 또는 단락으로 인한 케이블과 태양광 모듈의 손상을 방지합니다. 또한, 고장 전류가 다른 병렬 스트링에서 고장 스트링으로 흐르는 것을 막을 수 있습니다.

직류 회로 차단기

직류 회로 차단기는 수동/자동 회로 보호 기능을 갖추고 있습니다. 과전류나 단락이 발생하면 자동으로 트립되어 회로를 보호합니다. 또한, 유지보수를 위해 수동으로 차단할 수도 있습니다. 직류 회로 차단기는 유지보수 편의성과 시스템 작동성을 향상시킵니다.

서지 보호 장치(SPD)

SPD는 주로 과도 과전압을 방지하는 데 사용됩니다. 낙뢰 및 스위칭 서지로부터 DC 장비를 보호할 수 있으며, 서지 전압을 제한하고 과전압을 안전하게 접지할 수 있습니다. 또한 서지로 인한 인버터 고장 및 시스템 셧다운을 방지할 수 있습니다.

DC 차단 스위치

DC 차단 스위치는 안전한 전기적 절연 기능을 제공합니다. 이 스위치는 태양광 패널을 인버터에서 완전히 분리할 수 있도록 지원합니다. 일반적으로 유지 보수, 비상 정지 또는 수리 작업 중에 사용됩니다.

버스바

일반적으로 여러 개의 태양광 발전 스트링에서 전류를 모아서 합산한 전류를 출력하는 데 사용됩니다. 이러한 설계는 시스템의 효율성과 신뢰성을 향상시키고, 태양광 발전 스트링 결합기 내부 배선의 복잡성을 줄여줍니다.

터미널 블록

단자대는 들어오고 나가는 케이블에 안정적인 연결 지점을 제공합니다. 케이블 글랜드는 우수한 충격 흡수 및 밀봉 기능을 제공합니다.

모니터링 모듈(스마트 결합 박스)

모니터링 모듈은 주로 스트링의 전류, 전압 및 온도를 모니터링합니다. 또한 스트링 고장을 감지할 수도 있습니다. 퓨즈 오류 등. 감지된 데이터는 분석을 위해 플랫폼에 업로드됩니다.

울로 둘러싼 땅

태양광 집전함(PV 콤바이너 박스)은 일반적으로 스테인리스강, 알루미늄 또는 난연성 플라스틱으로 제작됩니다. 이 외함은 주로 내부 부품을 환경적 및 기계적 환경에서 보호하는 역할을 합니다. 견고한 외함은 열악한 환경에서도 내부 부품의 수명을 연장시켜 줍니다.

PV 결합기 박스의 종류

전압에 따라

600V DC 태양광 결합 박스/1000V DC 태양광 결합 박스

이러한 유형의 태양광 집전함은 기술적으로 성숙되어 있고, 완벽한 산업 체인을 갖추고 있으며, 비용도 비교적 저렴합니다. 1000V 태양광 집전함은 현재 산업 및 상업용 분산 발전과 일부 지상형 발전소에서 주류로 사용되고 있습니다. 주로 초기 건설된 지상형 태양광 발전소나 중소 규모의 산업 및 상업용 옥상에 적용됩니다.

1500V DC PV 결합 박스

전압을 높이고 전류를 낮춤으로써 케이블 손실을 크게 줄이고 시스템 비용을 낮출 수 있습니다. 대규모 지상형 태양광 발전소 및 태양광 기지에 적용할 수 있습니다.

입력 문자열 개수 기준

저입력 PV 결합 박스(2~4개 스트링)

2입력 1출력 PV 결합 박스와 4입력 1출력 PV 결합 박스는 일반적인 저입력 결합 박스입니다. 이러한 유형의 결합 박스는 설치가 간편하고 비용이 저렴하며 공간을 훨씬 적게 차지합니다. 주로 주택 옥상 태양광 발전 시스템, 소규모 하이브리드 태양광 시스템 또는 입력이 적은 스트링 인버터 시스템에 적용됩니다.

중입력 결합 박스(6~12개 스트링)

6입력 1출력 PV 결합 박스, 8입력 1출력 PV 결합 박스, 12입력 1출력 PV 결합 박스는 일반적인 예입니다. 이러한 결합 박스는 중간 정도의 전류 처리 용량을 가지고 있습니다. 또한 케이블 길이와 전력 손실을 줄여 확장성과 비용 사이의 균형을 이룰 수 있습니다. 상업용 또는 산업용 옥상 태양광 발전 시스템, 중형 지상 태양광 발전소 등에 적용할 수 있습니다.

고입력 PV 결합 박스(16~24개 스트링)

16입력 1출력, 20입력 1출력, 24입력 1출력 PV 결합 박스가 대표적인 예입니다. 이러한 결합 박스는 높은 전류 용량이 특징입니다. 대부분 모니터링 모듈이 장착되어 있으며, 대규모 태양광 발전소나 대형 지상 태양광 발전 단지와 같은 옥외 및 열악한 환경에서 사용할 수 있습니다.

초고입력 또는 맞춤형 결합 박스

이러한 유형의 태양광 접속함은 보통 32개 이상의 스트링을 수용할 수 있습니다. 접속함은 일반적으로 프로젝트에 따라 맞춤 제작되며, 첨단 모니터링 및 통신 시스템을 갖추고 있습니다. 주로 대규모 태양광 발전소, 사막이나 고산지대 태양광 발전 프로젝트, 그리고 SCADA 시스템 통합이 필요한 프로젝트에 사용됩니다.

기능별

표준 PV 결합 박스

표준형 태양광 집전함은 전류 수집, 과전류 보호 및 낙뢰 보호와 같은 가장 핵심적인 기능만 갖추고 있습니다. 따라서 운영 및 유지 보수 요구 사항이 낮거나, 예산이 제한적이거나, 소규모 프로젝트에 적용할 수 있습니다.

스마트/모니터링 기능이 있는 태양광 발전 결합기 박스

이 제품은 기존 제품을 기반으로 스트링 레벨 모니터링 모듈을 통합한 것으로, 각 회로의 전류, 전압 및 전력을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 또한 고장 경보 및 위치 파악 기능도 갖추고 있습니다. 중대형 산업 및 상업 프로젝트, 그리고 발전소급 프로젝트에 표준 장비로 사용됩니다.

태양광 발전 시스템에서 PV 결합 박스의 작동 방식

태양광 발전 시스템에서 태양광 결합기의 목적은 결합, 보호 및 모니터링(스마트 태양광 결합기)의 세 가지 핵심 단계로 요약할 수 있습니다.

결합하다

태양광 모듈은 직렬로 연결되어 더 높은 직류 전압을 갖는 스트링 그룹을 형성합니다. 각 스트링 그룹의 양극 및 음극 직류 케이블은 결합 박스의 해당 입력 단자에 연결됩니다. 결합 박스는 입력 단자 수에 따라 4스트링 태양광 결합 박스, 6스트링 태양광 결합 박스, 8스트링 태양광 결합 박스, 12스트링 태양광 결합 박스 등으로 구분될 수 있습니다.

태양광 결합기 박스 내부에서 모든 입력 스트링 회로의 양극은 DC 퓨즈를 통해 연결된 후 공통 모선에 병렬로 연결됩니다. 모든 음극 또한 공통 음극 모선에 병렬로 연결됩니다. 최종적으로 이 모선은 한 쌍의 주 출력 케이블로 연결되어 인버터의 DC 입력 부분으로 이어집니다.

보호

과전류 보호직류 퓨즈는 스트링에 문제가 발생하거나 역전류가 흐르면 빠르게 녹습니다. 이 방식은 고장난 스트링을 격리하여 다른 정상 스트링과 인버터에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

서지 보호SPD는 낙뢰 유도 또는 스위칭 작동으로 인한 과도 과전압으로부터 하류 장비를 보호하는 데 사용됩니다.

모니터링

지능형 태양광 결합 박스에는 데이터 수집 모듈이 장착되어 있어 스트링의 직류 전류, 총 직류 전압, 총 전류, 박스 내부 온도 및 퓨즈 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이러한 데이터는 모니터링 플랫폼 또는 인버터로 업로드됩니다. 또한 원격으로 특정 고장 스트링의 위치를 정확하게 파악할 수 있어 운영 효율성이 향상됩니다.

적합한 태양광 발전 결합기 박스 선택 방법

주요 전기 매개변수 일치

태양광 발전 시스템 설계에 따라 1000V 또는 1500V 아키텍처 중에서 선택해야 합니다. 전압 정격에 맞는 태양광 접속함을 직접 선택할 수 있습니다. 1500V 시스템은 구성 요소의 절연 등급에 대한 요구 사항이 더 높으며 현재 대규모 발전소에서 주류를 이루고 있습니다.

다음으로, 문자열 그룹의 총 개수와 같거나 약간 더 많은 개수의 문자열을 입력할 수 있습니다. 예를 들어 문자열이 20개인 경우 20개 또는 22개를 선택할 수 있습니다. 추가 문자열은 향후 확장을 위해 예약됩니다.

또한 선택한 태양광 모듈의 극한 조건에서의 최대 단락 전류를 고려해야 하며, 최소 1.25배의 안전 여유를 두어야 합니다.

회로 과부하를 방지하기 위해 모선함 내 주 차단기의 정격 전류와 내부 모선의 전류 허용 용량은 모든 스트링의 최대 작동 전류의 합보다 크거나 같아야 합니다.

모니터링 필요성을 고려하십시오.

시스템 설계 요구 사항에 따라 지능형 모니터링 기능이 있는 태양광 접속함 선택 여부를 결정해야 합니다. 표준형 태양광 접속함은 예산이 제한적이거나 시스템 규모가 작거나, 세부적인 운영 및 유지 관리가 필요하지 않은 소규모 프로젝트에 더 적합합니다.

산업, 상업 및 발전소에 적용하는 경우 스마트 결합 박스가 최적의 선택입니다.

또한 고급 기능이 필요한지 여부도 고려해야 합니다. 프로젝트가 의무적인 안전 규정을 준수해야 하는 경우, DC 아크 감지 및 고속 차단 기능이 있는 접속함을 선택해야 합니다.

환경 조건

설치 환경에 따라 적절한 보호 등급을 선택해야 합니다. 옥외 설치의 경우 IP65가 기본 요구 사항입니다. 해안가 또는 강우량이 많은 환경에서는 IP66을 선택할 수 있습니다.

외장재로는 아연 도금 알루미늄강이 흔히 사용되는데, 이는 가격 대비 성능이 뛰어나고 내식성이 우수하기 때문입니다. 스테인리스강은 부식성이 강한 환경에 더 적합하지만 가격이 더 비쌉니다.

또한, 박스에 통풍구나 냉각 팬이 있는지 확인해야 합니다. 시스템이 밀집되어 설치되고 고전류가 흐르는 경우, 열 관리는 필수적입니다.

마지막으로, 프로젝트 계획에 따라 벽걸이형, 기둥형 또는 바닥 설치형과 같은 적절한 설치 방법을 선택하십시오.

안전 및 인증 요건

결합 박스의 기능 외에도 EU의 CE 인증이나 미국의 UL 인증과 같은 공신력 있는 기관의 인증을 받았는지 확인해야 합니다. 구매 시에는 태양광 분야에서 평판이 좋은 브랜드를 우선적으로 고려해야 합니다. 제품의 신뢰성, 안정성, 그리고 사후 서비스 제공 여부 또한 확인해야 합니다.

자주 묻는 질문

인버터 내부의 DC 입력 단자와 결합 박스의 차이점은 무엇입니까?

결합함의 목적은 각 스트링에 독립적인 보호 및 모니터링 기능을 제공하는 것입니다. 결합함은 고장 발생 시 인버터를 정밀하게 격리하고 보호할 수 있습니다. 반면 인버터 단자는 단순히 일반적인 연결 지점일 뿐이며, 각 전선을 독립적으로 관리하고 보호할 수는 없습니다.

소규모 주택용 태양광 발전 시스템에도 독립형 결합 박스가 필요한가요?

일반적으로는 필요하지 않습니다. 대부분의 최신 주택용 태양광 발전 시스템은 스트링 어레이를 인버터에 직접 연결할 수 있습니다. 이는 주택용 시스템의 규모가 비교적 작고, 인버터의 통합 보호 기능이 독립형 접속함의 기본 보호 기능을 대체했기 때문입니다. 게다가 소규모 시스템의 경우 독립형 장치를 추가하는 것은 비용 효율적이지 않습니다.

태양광 발전 결합 박스 설치에 필요한 환경 요건은 무엇입니까?

태양광 집전함은 통풍이 잘 되고 서늘하며 건조한 곳에 설치해야 합니다. 또한 인화성 및 폭발성 물질로부터 멀리 떨어뜨려야 합니다. 설치 높이와 주변 공간은 관찰, 작동 및 유지보수가 용이하도록 확보해야 하며, 외함 재질은 설치 환경 조건에 적합해야 합니다.

태양광 결합기의 서지 보호 기능은 영구적인가요?

아니요. SPD는 소모성 보호 장치입니다. 내부 부품을 소모하면서 전압 서지 에너지를 흡수 및 방출합니다. 따라서 정기적으로 상태를 점검하고 제때 교체해야 합니다.

마지막으로

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