번개는 광전지(PV) 및 풍력 발전 시스템의 일반적인 고장 원인입니다.시스템에서 먼 거리 또는 구름 사이에 번개가 치는 경우 피해를 주는 서지가 발생할 수 있습니다.그러나 대부분의 낙뢰 피해는 예방할 수 있습니다.다음은 수십 년간의 경험을 바탕으로 전력 시스템 설치업체가 일반적으로 인정하는 가장 비용 효율적인 기술 중 일부입니다.이 조언을 따르면 재생 에너지(RE) 시스템에 대한 낙뢰 손상을 피할 수 있는 매우 좋은 기회가 있습니다.
접지하기
접지는 낙뢰 피해로부터 보호하기 위한 가장 기본적인 기술입니다.낙뢰 서지를 막을 수는 없지만 귀중한 장비를 우회하여 대지로 서지를 안전하게 방전하는 직접적인 접지 경로를 제공할 수 있습니다.접지에 대한 전기 경로는 지상 구조에 축적되는 정전기를 지속적으로 방전합니다.종종 이것은 처음부터 번개의 매력을 방지합니다.
피뢰기와 서지 보호기는 전기 서지를 흡수하여 전자 장비를 보호하도록 설계되었습니다.그러나 이러한 장치는 양호한 접지를 대신할 수 없습니다.그들은 효과적인 접지와 함께 작동합니다.접지 시스템은 배선 인프라의 중요한 부분입니다.전원 배선을 설치하기 전이나 설치하는 동안 설치하십시오.그렇지 않으면 시스템이 작동하면 이 중요한 구성 요소가 "해야 할 일" 목록에서 제외될 수 있습니다.
접지의 첫 번째 단계는 PV 모듈 프레임, 마운팅 랙 및 풍력 발전기 타워와 같은 모든 금속 구조 부품 및 전기 인클로저를 본딩(상호 연결)하여 접지에 대한 방전 경로를 구성하는 것입니다.NEC(National Electrical Code), 250조 및 690.41~690.47조는 규정을 준수하는 전선 크기, 재료 및 기술을 지정합니다.접지선이 심하게 구부러지지 않도록 하십시오. 고전류 서지는 좁은 모서리를 돌리는 것을 싫어하고 근처 배선으로 쉽게 이동할 수 있습니다.구리선을 알루미늄 구조 요소(특히 PV 모듈 프레임)에 부착할 때 특히 주의하십시오."AL/CU" 레이블이 붙은 커넥터와 부식 가능성을 줄이는 스테인리스 스틸 패스너를 사용하십시오.DC 및 AC 회로의 접지선도 이 접지 시스템에 연결됩니다.(자세한 내용은 HP102 및 HP103의 PV 어레이 접지에 대한 Code Corner 기사를 참조하십시오.)
접지 막대
많은 설비의 가장 약한 측면은 지구 자체와의 연결입니다.결국, 전선을 행성에 볼트로 고정할 수는 없습니다!대신 전도성이 있는 비부식성 금속(일반적으로 구리) 막대를 땅에 묻거나 두드려서 대부분의 표면이 전도성(습한 상태) 토양과 접촉하도록 해야 합니다.이렇게 하면 정전기나 서지가 라인 아래로 내려올 때 전자가 최소한의 저항으로 접지로 빠져나갈 수 있습니다.
드레인 필드가 물을 소산시키는 것과 유사한 방식으로 접지는 전자를 소산시키는 역할을 합니다.배수관이 지면으로 적절하게 배출되지 않으면 역류가 발생합니다.전자가 백업되면 전기 아크를 형성하는 간격을 전원 배선, 장비를 통해 이동한 다음 접지로 이동합니다.
이를 방지하려면 8피트 길이(2.4m), 5/8인치(16mm) 구리 도금 접지 막대를 가급적이면 축축한 땅에 설치하십시오.일반적으로 단일 막대로는 충분하지 않습니다. 특히 마른 땅에서는 더욱 그렇습니다.지면이 극도로 건조한 지역에서는 봉을 여러 개 설치하고 봉 사이에 최소 6피트(3m) 간격을 두고 묻힌 나동선으로 함께 연결합니다.다른 방법은 #6(13mm2), 이중 #8(8mm2) 또는 더 큰 나동선을 최소 100피트(30m) 길이의 도랑에 묻는 것입니다.(벗겨진 구리 접지선은 상하수도관 또는 기타 전선이 나르는 도랑의 바닥을 따라 지나갈 수도 있습니다.) 또는 접지선을 반으로 잘라 두 방향으로 펼칩니다.각 매설 전선의 한쪽 끝을 접지 시스템에 연결합니다.
시스템의 일부를 지붕이 배수되는 곳이나 식물에 물을 주어야 하는 곳과 같이 더 습한 지역으로 보내십시오.근처에 강철 우물 케이싱이 있는 경우 접지봉으로 사용할 수 있습니다(케이싱에 볼트로 강력하게 연결).
습한 기후에서 지면 또는 기둥에 장착된 어레이의 콘크리트 바닥글, 풍력 발전기 타워 또는 콘크리트로 둘러싸인 접지 막대는 이상적인 접지를 제공하지 않습니다.이러한 위치에서 콘크리트는 일반적으로 기초를 둘러싼 축축한 토양보다 전도성이 낮습니다.이 경우 어레이 바닥의 콘크리트 옆 또는 풍력 발전기 타워의 바닥과 각 당김 와이어 앵커에 접지 막대를 설치한 다음 노출된 매설 와이어로 모두 함께 연결합니다.
건조하거나 건조한 기후에서는 그 반대인 경우가 많습니다. 콘크리트 기초는 주변 토양보다 수분 함량이 높을 수 있으며 경제적으로 접지할 수 있는 기회를 제공합니다.20피트(또는 그 이상) 길이의 철근을 콘크리트에 매설할 경우 철근 자체가 접지봉 역할을 할 수 있습니다.(참고: 이것은 콘크리트를 붓기 전에 계획해야 합니다.) 이 접지 방법은 건조한 장소에서 일반적이며 NEC, Article 250.52 (A3), "Concrete-Encased Electrode"에 설명되어 있습니다.
해당 위치에 가장 적합한 접지 방법이 확실하지 않은 경우 시스템 설계 단계에서 전기 검사관과 상의하십시오.너무 많은 접지를 가질 수 없습니다.건조한 장소에서는 기회가 있을 때마다 여분의 접지 막대, 매설 전선 등을 설치하십시오. 부식을 방지하려면 접지 막대에 연결할 때 승인된 하드웨어만 사용하십시오.구리 분할 볼트를 사용하여 접지선을 안정적으로 연결하십시오.
접지 전원 회로
건물 배선의 경우 NEC는 DC 전원 시스템의 한쪽을 접지에 연결(또는 "본딩")할 것을 요구합니다.그러한 시스템의 AC 부분은 그리드 연결 시스템의 일반적인 방식으로 접지되어야 합니다.(이는 미국에서 사실입니다. 다른 국가에서는 접지되지 않은 전원 회로가 일반적입니다.) 미국의 현대 가정 시스템에는 전원 시스템 접지가 필요합니다.DC 네거티브와 AC 중성선은 각각의 시스템에서 한 지점에서만 접지하고 접지 시스템에서는 둘 다 동일한 지점에 연결해야 합니다.이것은 중앙 전원 패널에서 수행됩니다.
일부 단일 목적의 독립형 시스템(예: 태양광 워터 펌프 및 라디오 중계기)의 생산자는 전원 회로를 접지하지 않을 것을 권장합니다.특정 권장 사항은 제조업체의 지침을 참조하십시오.
어레이 배선 및 "트위스트 페어" 기술
어레이 배선은 최소 길이의 배선을 사용하여 금속 프레임워크에 넣어야 합니다.양극 및 음극 전선은 길이가 같아야 하며 가능한 한 함께 연결해야 합니다.이렇게 하면 도체 사이에 과도한 전압이 유도되는 것을 최소화할 수 있습니다.금속 도관(접지됨)도 보호 계층을 추가합니다.긴 실외 전선을 머리 위로 연결하는 대신 묻습니다.100피트(30m) 이상의 전선은 안테나와 같아서 구름 속의 번개로부터도 서지를 수신합니다.전선이 매립된 경우에도 유사한 서지가 발생할 수 있지만 대부분의 설치자는 매설된 전송 배선이 낙뢰 손상 가능성을 더욱 제한한다는 데 동의합니다.
서지에 대한 취약성을 줄이기 위한 간단한 전략은 두 개 이상의 컨덕터 사이에 유도 전압을 균일화하고 제거하는 데 도움이 되는 "트위스트 페어" 기술입니다.이미 꼬인 적합한 전원 케이블을 찾기 어려울 수 있으므로 다음과 같이 해야 합니다. 전원 전선 한 쌍을 바닥을 따라 배치합니다.와이어 사이에 막대기를 삽입하고 함께 꼬아줍니다.30피트(10m)마다 방향을 바꾸십시오.(전체 거리를 한 방향으로 꼬는 것보다 훨씬 쉽습니다.) 때로는 전선 크기에 따라 전선을 꼬는 데 전동 드릴을 사용할 수도 있습니다.배선의 끝을 드릴의 척에 고정하고 드릴의 동작으로 케이블이 함께 꼬이게 하십시오.이 기술을 시도하는 경우 드릴을 가능한 가장 낮은 속도로 실행해야 합니다.
접지선은 전원선과 꼬일 필요가 없습니다.매몰 작업에는 나동선을 사용하십시오.도관을 사용하는 경우 접지선을 도관 외부로 연결하십시오.추가 접지 접촉은 시스템의 접지를 개선합니다.
모든 통신 또는 제어 케이블에는 트위스트 페어 케이블을 사용하십시오(예: 태양광 워터 펌프의 전체 탱크 차단용 플로트 스위치 케이블).이 더 작은 게이지 와이어는 미리 꼬인 다중 또는 단일 쌍 케이블에서 쉽게 사용할 수 있습니다.또한 꼬인 전선을 감싸는 금속 호일이 있는 차폐 연선 케이블과 일반적으로 별도의 베어 "드레인" 전선도 구입할 수 있습니다.배선에서 접지 루프(접지에 대한 직접적인 경로가 적음)를 생성할 가능성을 제거하기 위해 케이블 실드와 드레인 와이어를 한쪽 끝에서만 접지하십시오.
추가 번개 보호
광범위한 접지 조치 외에도 다음과 같은 조건이 있는 사이트에는 특수 서지 보호 장치 및 (아마도) 피뢰침이 권장됩니다.
• 낙뢰가 심한 지역의 고지대에 고립된 위치
• 건조하고 바위가 많거나 전도성이 낮은 토양
• 전선이 30m(100피트) 이상 늘어납니다.
피뢰기
낙뢰(서지) 어레스터는 뇌우(또는 사양을 벗어난 유틸리티 전원)로 인한 전압 스파이크를 흡수하고 서지가 전원 배선과 장비를 우회하도록 효과적으로 허용하도록 설계되었습니다.서지 방지기는 인버터의 AC 라인을 포함하여 시스템의 모든 부분에 연결된 긴 전선의 양쪽 끝에 설치해야 합니다.피뢰기는 AC 및 DC 모두에 대해 다양한 전압용으로 제작됩니다.애플리케이션에 적합한 어레스터를 사용하십시오.많은 시스템 설치자는 저렴하고 낙뢰의 위험이 중간 정도인 곳에서 일부 보호 기능을 제공하는 델타 서지 피뢰기를 일상적으로 사용하지만 이러한 장치는 더 이상 UL에 등재되지 않습니다.
PolyPhaser 및 Transtector 어레스터는 낙뢰가 발생하기 쉬운 사이트 및 대규모 설치를 위한 고품질 제품입니다.이 내구성 있는 장치는 다양한 시스템 전압과의 강력한 보호 및 호환성을 제공합니다.일부 장치에는 고장 모드를 표시하는 표시기가 있습니다.
피뢰침
"피뢰침"은 건물 및 태양광 전기 어레이 위에 배치되고 접지에 연결되는 정전기 방전 장치입니다.그들은 정전하의 축적과 주변 대기의 궁극적인 이온화를 방지하기 위한 것입니다.스트라이크를 방지하는 데 도움이 될 수 있으며 스트라이크가 발생할 경우 접지에 매우 높은 전류가 흐르는 경로를 제공할 수 있습니다.최신 장치는 종종 여러 지점이 있는 스파이크 모양입니다.
조명 막대는 일반적으로 극심한 뇌우가 발생하는 사이트에서만 사용됩니다.귀하의 사이트가 이 범주에 속한다고 생각되면 낙뢰 보호 경험이 있는 계약자를 고용하십시오.시스템 설치자가 그렇게 자격이 없는 경우 시스템을 설치하기 전에 낙뢰 보호 전문가와 상담하는 것이 좋습니다.가능하면 NABCEP(North American Board of Certified Energy Practitioners) 인증 PV 설치업체를 선택하십시오(액세스 참조).이 인증은 낙뢰 보호에만 해당되는 것은 아니지만 설치자의 전반적인 역량 수준을 나타낼 수 있습니다.
눈에 띄지 않는 것이지 정신이 없는 것이 아니다
많은 번개 보호 작업이 묻혀 있고 보이지 않습니다.올바르게 수행되도록 하려면 시스템 설치자, 전기 기사, 굴착기, 배관공, 굴착기 또는 접지 시스템을 포함할 토공 작업을 하는 모든 사람과 계약서에 이를 기록하십시오.
게시 시간: 2020년 8월 10일