58
태양전지공학 Chapter 9

태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

Page 2: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

측정의 정밀도를 높이기 위해서는 공급전원이 안정적으로 공급되어서 빛의 세기의 변화를 줄여야 한다. 또한 테스트를 위한 표준전지로부터 데이터와 빛의 세기가 동시에 측정이 될 때 더 높은 측정 정밀도를 가질 수 있다.전류 전압의 측정은 전기저항을 이용하여 0에서부터 단락전류까지 전류를 측정한다. 측정된 전류와 전압을 이용하여 다음의 파라미터를 계산할수 있다.

․개방전압 Voc

․단락전류 Isc

․최대 전력에서의 전류 Im와 전압 Vm

․충실도 FF

․효율 η

태양전지공학

Chapter 9

Page 3: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양 시뮬레이터의 도식도

태양전지공학

Chapter 9

Page 4: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

암 전류-전압에서의 전형적인 곡선

태양전지공학

Chapter 9

개방전압의 상대적 변화에 따른 효율의 변화는 1℃씩 온도가 변화됨에 따라 0.3 %의효율의 변화를 가져온다.

Page 5: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지의 분광반응을 측정하기 위한 측정 시스템

태양전지공학

Chapter 9

Page 6: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

고효율 태양전지의 내부 분광반응도

태양전지공학

Chapter 9

Page 7: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지의 후면에 조사 시 단면 구조

태양전지공학

Chapter 9

Page 8: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지의 후면 빛 조사시 내부 분광반응 계산

태양전지공학

Chapter 9

Page 9: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

PCVD의 개략도

Page 10: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

미국 NREL에서 성능평가 센터운영 구성도

태양전지공학

Chapter 9

국외의 경우 태양전지 성능평가 미국의 National Renewable Energy Laboratory (NREL), 일본의 품질보정기구(品質保証機構, Japan Quality Assurance; JQA), 독일의Fraunhofer Insti-tut Solare Energiesysteme (ISE) 등의 일부 선진국에서만 이루어지고 있으며, 공인 단계에이르고 있는 국가는 중국, 러시아, 호주, 이탈리아, 네널란드 등 다수의 국가에서 기술 수준의향상을 보이고 있다.

Page 11: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지 종류의 분류

태양전지공학

Chapter 9

Page 12: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

For calibration of reference solar cell, the specification of the solar

simulator is as follows :

1. Uniform illumination field : at least 150×150 cm2

2. Light flux intensity : 1000w/m2

3. Intensity adjustment range : 600-1200W/m2

4. Light spectrum : AM1.5( IEC-904-9)

5. Current range : 0.1-5.0( ±1%)Amp.

6. Voltage range : 0.1-2.5 ( ±0.5%)Volt

7. Light pulse width : 7micron.

8. Measurement duration : at least 8sec.

9. Power consumption : as low as possible.

태양전지공학

Chapter 9

Page 13: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

기준태양전지 구성도와 외관사진 (근원: http://www.ise.fhg.de)

태양전지공학

Chapter 9

Page 14: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

모듈검사에 따른 결함 발생빈도 (결함발생 우선순위는 라미네이션 결함, 접합-박스 결함, 태양전지 정열 결함, 유리결함 순서이다)

태양전지공학

Chapter 9

Page 15: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

성능인증을 위한 기계적, 전기적, 화학적 성능 안정도 검사항목

열적 안정도 시험: -40±2˚C 에서 85±2˚C 까지 50 싸이클 반복시험

UV 피폭시험 (선택사양)

실외광 노출 시험 (60kwh/㎡ 에 노출)

DC 500 V 하에서 전기적 절연시험

표준조건하에서 전기적 성능 평가 (조건:온도 25˚C , AM 1.5 스펙트럼, 1000W/㎡)

육안검사

검사항목

우박 충격시험 : 25㎜ 얼음 조각으로 초당 23㎜/s 속도로 모듈에 충격을 가함

기계적 부하시험 : 모듈전면과 후면에 1시간동안 2400 파스칼 하중인가

뒤틀림 시험 : 변형각도가 1.2° 이하

단자 강인성 시험

고습 고온 시험 : 온도 85±2˚C , 상대습도 80%에서 90%사이에서 1000시간 노출시험

습도냉각사이클 시험 : 상대습도 85±5%에서 온도 -40±2˚C 에서 85±2˚C 까지 10 싸이클 반복시험

검사항목

태양전지공학

Chapter 9

Page 16: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

성능인증을 위한 태양전지 모듈검사 절차

태양전지공학

Chapter 9

Page 17: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지 모듈의 성능인증을 위한 시험 항목별 세부 절차와 시험을 위한 IEC 기준시험

IEC 61215, Test 10.1219.습도 냉각 사이클 시험

절차 B

IEC 61215, Test 10.1518.뒤틀림 시험

IEC 61215, Test 10.327.전기 절연

IEC 61215, Test 10.216.전기적 절연시험

IEC 61215, Test 10.115.육안검사

IEC 61215, Test 10.1114.온도 사이클 시험

절차 A

IEC 61215, Test 10.363.전기 절연

IEC 61215, Test 10.262.전기적 성능시험

IEC 61215, Test 10.161.육안검사

초기시험

표준 그리고 시험 번호모듈번호시험

태양전지공학

Chapter 9

Page 18: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

IEC 61215, Test 10.17119. 우박 충격 시험

IEC 61215, Test 10.3218. 육안 검사

IEC 61215, Test 10.2117. 육안 검사

IEC 61215, Test 10.1116. 육안 검사

IEC 61215, Test 10.10115. UV 피폭시험

절차 D

IEC 61215, Test 10.16114. 기계적 부하

IEC 61215, Test 10.3213. 전기 절연

IEC 61215, Test 10.2112. 전기적 성능 시험

IEC 61215, Test 10.1111. 육안 검사

IEC 61215, Test 10.8110. 실외광 노출 시험

절차 C

표준 그리고 시험 번호모듈번호시험

태양전지공학

Chapter 9

Page 19: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

IEC 61215, Test 10.3128. 전기 절연

IEC 61215, Test 10.2227. 전기적 성능 시험

IEC 61215, Test 10.1126. 육안 검사

최종 시험

N/A125. 원래 것과 비교 시험

절차 F

IEC 61215, Test 10.14124. 단자 강인성 시험

IEC 61215, Test 10.3223. 전기 절연

IEC 61215, Test 10.2122. 전기적 성능 시험

IEC 61215, Test 10.1121. 육안 검사

IEC 61215, Test 10.13120. 고습 고온 시험

절차 E

표준 그리고 시험 번호모듈번호시험

태양전지공학

Chapter 9

Page 20: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양광발전 시스템은 여러 가지 요소로 구성되어 있으며, 일반적으로다음과 같이 분류한하고 있다.

(1) 태양전지 어레이(PV Array)

(2) 직류전력 조절장치(DC Power Conditioner)

(3) 축전지(Battery Storage)

(4) 인버터(Inverter)

(5) 계통연계제어

태양전지공학

Chapter 9

Page 21: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

축전지 보호회로의 블록도

태양전지공학

Chapter 9

Page 22: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

초기 사이클 시험과 다른 측정법이 모든 밧데리에 사용된다.- 용량의 정량화- 실행에 관계된 파라미터(parameter) 측정- 물리적 특성 시험- 밧데리의 사이클 수명 결정

7단계의 밧데리 시험 순서․ 1단계 : 각 밧데리에 명칭을 붙이고 라벨링한다.․ 2단계 : 각 밧데리의 무게를 측정/기록한다.․ 3단계 : (필요하다면) 모든 전지(cells)의 비중과 온도를 측정/기록한다.․ 4단계 : 각 밧데리의 전기전도도(conductance)와 온도를 측정/기록한다.․ 5단계 : 각 밧데리에 high-rate short duration 부하 시험을 시행한다.․ 6단계 : 용량 주기시험 (base line capacity cycle test)을 시행한다.․ 7단계 : 동일한 방전과 충전 상태에서 반복한다.

밧데리 시험조건:․ 밧데리를 사용하는 전형적인 PV system의 동작 파라미터(parameter)의 예를 든다.․ 여러 조건에서 작동하는 실제 PV system의 극단과 표준 수준을 나타낸다.․ 밧데리 제조업자의 추천과 PV system designer, charge controller 제조업자에 의한 전형적인 값들을 기반으로 선택한다.

태양전지공학

Chapter 9

Page 23: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

PV Charge Controller의 시험 항목

11. 과전류 보호

10. 과전압 보호

9. 보호 능력 (Protect Capability)(a) PV array, 부하, and 내부 단회회로에 대한 보호(b) 밧데리에서 PV array까지 역방전 방지(c) 밧데리의 역극(reverse polarity) 보호

8. 진동 (vibration ) 내구성

7. 전압 강하

6. No-load Consumption (영전류)

5. 온도 보정 (선택사항)

4. Load Low-Voltage Disconnect(LVD) and Reconnect

3. Array High-Voltage Disconnect(HVD) and Reconnect: On/Off and PWM Controllers

2. 설정 점 조정 (Adjustment of Set Points)

1c. 서류분서

1b. 라벨

1a. 외관

시험항목

태양전지공학

Chapter 9

Page 24: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

PV Charge Controller Test 방법

a) 정확한 값으로 미리 조정되어 있다면, 전압계를 가지고 전압 설정점을 측정하시오.

b) charge controller가 다른 충전 mode인지 체크하시오.c) charge controller가 온도보상과 적절한 설정점을 조

절할 수 있는지 체크하시오.

2. 설정점의 보정:a)고전압 단락, 재연결 전압, 저전압 단락과 재연결

전압은 밧데리의 특성에 따라 공장에서 미리 조정되어야 한다.

b) charge controller는 다른 충전 상태에 다른 충전 모드가 필요할 수도 있다.

c) 밧데리 설치 위치의 일반적인 상온은 설정점을 선택할때에 고려되어야 한다.

모든 서류 확인

1c. 서류분서:1) 기술적인 명세사항/정격(定格)2) 안전성 주의3) 장치 설명(installation instructions)4) 작동 방법5) 고장수리 방법6) 서비스가 가능한 부품에 대한 정보7) 보증서

눈으로 controller 라벨 점검

1b. 라벨: 아래항목이 명시된 깔끔한 라벨1) 생산자 이름/모델명2) 시리얼 넘버3) 전압비/전류비4) PV array, 밧데리, 부하 연결점(connect points), 전극

눈으로 직접 controller 관찰1a. 외관: 물리적인 손상, 외함 손상, 습기 침투, 누수

성분(loose components) 여부

시험 방법기술적인 요건

1. 외관, 라벨, 서류분서 2. 설정점의 조정

Page 25: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

PV Charge Controller의 시험 방법

이 시험은 그림에서 보는 바와 같이 실제밧데리를 사용함으로써 행해진다. 전류원 모드로작동시키는 동안, 정격에 맞춰진 값에 직류전원공급의 출력 전류를 조절하라. 밧데리 전압은전류 전원에 의해 충전되어 증가하고, HVD point 에 이르게 되면 충전 전류는 감소하기 시작한다. HVD 값은, 전류계에 지시된 충전 전류가 0 가 될때, 얻어진다.전 원 공 급 의 출 력 전 류 를 바 꾸 고 , 10%~125%까지 범위에서의 충전 전류로 이시험을 반복하라. 모든 충전전류에서, 기술적인요건 내에 명시된 범위에 HVD 값이 존재해야한다.

3. Array High-Voltage Disconnect(HVD)and Reconnect:

b) PWM 제어기펄스폭 변조 방식의 charge controller이기때문에, 특정한 재연결 전압이 없다.PWM charge controller에 대한 권장되는HVD전압은 다음과 같다.납-안티몬 밧데리: 14.4 ~ 14.8V납-칼슘 밧데리: 14.0 ~ 14.4V

봉인한 밸브 조절 납-산성 겔 밧데리:14.0 ~ 14.2V봉인한 밸브 조절 납-산성 AGM 밧데리:14.1 ~ 14.4Vnote. 상기 설정 점 값은 12V 밧데리에 적합하다. 다른 전압의 밧데리는 같은 비율로 설정점 값을가질 것이다.

시험 방법기술적인 요건

3a. Array High-Voltage Disconnect(HVD) 와 전원 제어장치의 재연결

태양전지공학

Chapter 9

Page 26: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

밧데리 역방향 방전 시험회로 구성도

태양전지공학

Chapter 9

Page 27: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

PV Charge Controller의 시험 방법

그림에서와 같이 설정된 시험을 사용할 때에는, PV 입력과 부하 출력 모두 단절시킨 동안 charge controller에 의해 끌여 당겨진 전류를 측정하라.

6. 영전류 :charge controller의 자기 소모 전류는 비율에공칭 충전전류의 1%를 초과해서는 안 된다.

이 시험에서는, 온도센서가 조절 가능한 챔버 안에온도 센서가 위치할 수 있고, item3과 item4 하에서묘사된 순서로 반복된다.

5. 온도 보상 (선택적인 시험)밧데리의 온도 보상 조건이 charge controller에명시가 되어 있다면, 설정 점에서 그 효과가입증되어야 한다.

그림에서 보는 바와 같이 설치된 시험을 하면, 처음에는 밧데리 V2의 공칭 전압에서 직류 전원공급 출력 전압을 조절하라. 그리고 나서, 공칭값을 갖는 가변저항(VR)으로 charge controller의출력 전류를 조정하라. 또, controller가 자동적으로부하연결의 스위치를 끊을 때 까지 전류 전원의전압을 단계적으로 감소시키고, LVD 값을 구하라. 밧데리가 부하에 다시 연결될 때까지, 직류전원의전압을 증가시키면, 부하 재연결 전압이 결정된다. 부하 저항 VR을 바꾸고, 비율에 맞춰진 부하 전류10%~125% 범위의 다른 부하전류에서 이 시험을반복하라. 모든 부하전류에서, LVD 값은 기술적인요건 내에서 명시된 범위에 존재해야 한다.

4. 부하 Low-Voltage Disconnect(LVD) 와Reconnect:

LVD point (1.8 ~ 1.9V/cell for lead acid 밧데리)에서 방전되는 동안 밧데리 전압이떨어지면, 그 부하는 밧데리로부터 단절된다. 밧데리 전압이 load reconnect 값에서 충전되는 동안 증가할 때, 부하는 자동적으로단절된다.

시험 방법기술적인 요건

4. 부하 Low-Voltage Disconnect(LVD) 와 Reconnect 5. 온도 보정과 6. 영전류

태양전지공학

Chapter 9

Page 28: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

과전압 개방(HVD). 저전압 개방(LVD). 전압강하 시험 결선도

태양전지공학

Chapter 9

Page 29: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

영전류 (자체소비전력) 시험 결선도

태양전지공학

Chapter 9

Page 30: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

PV Charge Controller의 시험 방법

charge controller를 30분 동안 3개의 축방향에서10~55Hz, 0.35 mm의 진동상태에 두라.그리고 나서, 기계적인 손상이나 전기적인 기능장애가 없음을 보장하는지 조사하라.

8. 진동 내구성(Vibration Durability)30 분 동 안 3 개 의 축 방향 , 0.35mm, 10~55Hz 범위에서는 진동에 의한 소모는없다.

a) 그림에서와 같이 설치된 시험을 사용할 때에는, 최대 정격 값에 충전 전류를 조절하고, 직류전원과밧데리 단자사이에 전압 강하 V를 측정하라.b) 그림에서 보는 바와 같이 설치된 시험을 사용 할때에는, 최대 정격 값에서 방전 전류를 조절하고, 밧 데 리 입 력 과 controller 출 력 단 자 사 이 의전 압 강 하 V1 을 측 정 하 라 . ( 만 약 , switching component 가 nagative circuit 안 에 있 다 면 , 전 압 강 하 또 한 negative terminals 사 이 에 서측정되어야 한다.)

7. 전압 강하 :충전시 PV array와 밧데리 사이의 전압강하, 방전시 밧데리와 부하 사이의 전압강하는 각각 charge controller의 공칭전압의 5% 이내여야 한다.

시험 방법기술적인 요건

7. 전압 강하와 8. 진동 내구성(Vibration Durability)

태양전지공학

Chapter 9

Page 31: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

충전시 과전압, 과전류 보호 시험용 회로 결선도

태양전지공학

Chapter 9

Page 32: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

PV Charge Controller의 시험 방법

그림에서 설치된 시험의 사용에 있어서, 직류 전원의 전압을PV array의 공칭 개방 회로 전압에 맞추고, 가변 저항 VR을최대 정격에 맞춘 충전 전류의 1.25배를 얻도록 조절하라. 1 시 간 동 안 이 모 드 에 서 작 동 을 계속 하 고 , charge controller에 손상이 없고, 과도한 열이 발생하지 않음을확인하라.

11. 과전류 보호:charge controller 는 적어도 지속적으로 1시간 동안, 최대비율에 맞춰진 충전 전류의 1.25배 전류를 버텨야 한다.

그림에서 설치된 시험의 사용에 있어서, PV array의 공칭개방 회로 전압의 1.25 배에 직류 전원 전압을 맞추고, 비율에맞춘 충전 전류를 얻은 가변저항 VR을 조절하라. 1시간 동안이 모드에서 동작을 계속하고, charge controller 에 손상이없음을 확인하라.

10. 과전압 보호:charge controller 는 적어도 지속적으로 1시간 동안, PV array의 공칭 개방 회로 전압(nominal open circuit voltage)의1.25배 전압을 버텨야 한다.

a) 그림에 설치된 시험의 사용에 있어서, 가변저항 VR을 0 으로 감소시켜서, the charge controller 출력 단자을 단락시키고, charge controller 이나 power supply(전원)에 손상이 없음을 확인하라.

b) 그림에 설치한 시험의 사용에 있어서, 가변저항의 최대값과, 공칭 밧데리 입력 전압에 맞춘 직류 전원으로 시작하라그리고 나서, 단계적으로 저항변수를 0 으로 감소시키고, 전류계로 역전류 흐름이 없음을 확인하라.

c) charge controller 밧데리 입력 단자를 직류전원에 1시간 동안 역전극으로 연결하고, controller 나 전원에 손상이 없음을 확인하라.

d) 낙뢰로 야기되는 예상되는 서지 에너지(surge energy)를흡수할 수 있는 서지 피뢰침의 정격과 형(type)을 눈으로check 하라.

9. 보호기능a) charge controller는 그것 자체와 부하단자 나 내부 단락회

로에 우발적인 단락 (short circuit)이 발생할 경우에 연결된장치에 손상이 없어야 한다.

b) charge controller 는 야간에 밧데리에서 PV array 로의 역방전을 피해야 한다.

c) charge controller 는 밧데리 역전극 연결에 보호기능이 있어야 한다.

d) charge controller 는 과도한 낙뢰가 있는 지역에서 그 피해를 피할 수 있는 보호기능이 있어야 한다.

시험 방법기술적인 요건

9. 보호기능 10. 과전압 보호와 11. 과전류 보호

태양전지공학

Chapter 9

Page 33: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

펄스 폭 제어기(PWM)에 대한 과전압 개방 시험 결선도

태양전지공학

Chapter 9

Page 34: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

독립형 PV 인버터 시험항목

9. 보호 기능a) 저전압보호b) 출력 과전류 보호c) 단락 (short circuit) 보호d) 역전극 보호e) 낙뢰 보호

8. 영전류

7. 노이즈

6. 고조파 전압 (Voltage Harmonies)

5. 주파수 확인

4. 입력전압 범위

3. 부하(출력) 용량

2. 효율 vs. 전력급

1c. 서류문서

1b. 라벨

1a. 외관

시험 항목

태양전지공학

Chapter 9

Page 35: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

독립형 인버터의 시험 방법

모든 서류 확인

1c. 서류문서:1) 기술적인 명세사항/정격(定格) 2) 안전성 주의3) 장치 설명(installation instructions)4) 작동 방법5) 고장수리 방법6) 서비스 가능한 부품에 대한 정보7) 보증서

눈으로 인버터 라벨 점검

1b. 라벨: 아래항목이 명시된 깔끔한 라벨1) 생산자 이름/모델명2) 시리얼 넘버3) 입출력 전압/전류 정격4) 밧데리, 부하 연결점(connect points), 전극

눈으로 인버터 관찰1a. 외관: 물리적인 손상, 외함 손상, 습기 침투,

누수 여부

시험 방법기술적인 요건

태양전지공학

Chapter 9

Page 36: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

독립형 Inverter의 시험 방법

25℃ 상온에서, 4시간 동안 이 전력급을 유지하고, 최대 정격 출력을 공급하는 부하를 조절하라. 인버터는 안전하게 작동해야 하고 화재를 유발하거나 재료를 손상, 보호장치의 작동을 유발시키는 높은 온도에 이르지 않도록 하라. 정격 출력의 125%로 1분 동안150%로 2초동안, 이 시험을 반복한다.전에 행해진 대로 (4시간 동안 정격 전력으로시행), 이 두 조건 하에서, 인버터의 안전 조작을 확인하라.

3. 부하(출력)용량 :인버터는 최소한 다음 조건의 25℃ 상온에서안전하게 작동하여야 한다.a) 최대 정격 출력으로 4시간 동안b) 정격 출력 전압의 125%에서 1분간c) 정격 출력 전압의 150%에서 2초간(모터 가동으로 인한 급격한 전류 변화를가정하여)

그림에서와 같이, 저항 부하 변수와 함께 설치된 시험을 사용하는데 있어서, 인버터 효율은다음과 같이 측정할 수 있다.η = AC Power Out = Wac

DC Power Input Vdc.ldc

인버터 효율과 출력 전력의 그래프를 얻도록정격 전력을 10%~100%까지 교류 출력을 증가시켜라. 인버터 효율은 공칭전력의 75%이상에서 출력 level을 위해 80% 보다 높도록한다.

2. 효율 vs. 전력급정격 출력 전력급 75% 이상일 때는 효율이80%보다 높아야 한다.

시험 방법기술적인 요건

2. 효율 vs. 전력급 3. 부하 (출력) 용량

태양전지공학

Chapter 9

Page 37: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

인버터 테스트 회로도 (교류 전압계, 전류계, 전력계는주파수가 수 kHz까지 응답하는 실효미터기이다)

태양전지공학

Chapter 9

Page 38: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

디지털 오실로스코프를 이용한 구형파 인버터 테스트 회로도

Page 39: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

독립 Inverter의 시험 방법

부하가 끊겨 있는 경우 공칭 입력 전압의 90~120%인 직류입력 전압에서 인버터에 의해 발생한 직류 입력 전류를측정하고, 부하가 없을 시 발생한 전류가 모든 조건에서 정격입력 전류의 3%이내 임을 확인하라.

8. 영전류:인버터의 자기소비(self-consumption) 전류는 정격 입력전류의 3%를 초과해서는 안 된다.

중간 또는 최대 전원으로 인버터에서 3m 떨어진 위치에서인버터 잡음을 측정하고, 65dB이하 인지를 확인하라.

7. 오디오 잡음 :인버터가 동작할 때, 인버터에 의해서 발생되는 잡음은 3m 거리에서 65dB보다 작아야 한다.

이 시험은 사인파 인버터(sine-wave inverter) 에서만사용된다. harmonic analyzer을 사용할 때에는, 다른 power level에서 총 harmonic distortion을 측정하라.

6. 고조파 전압 : 사인파 인버터(sine-wave inverter)에서, 출력 전압에서의최대 전고조파 왜률은 인버터의 최대 전격 출력에서 기본파성분의 5%를 초과해서는 안 된다.

5. 주파수 확인 :인버터 출력 동작 주파수는 50 Hz.±5%의 범위에 있어야한다(국내의 경우 동작 주파수는 60 Hz.±5%의 범위로설정요).

출력의 반 정도에서 출력 상수를 유지하고, 입력 직류 전압을공칭 입력 전압의 90~120%까지 변화를 주어라. 또한 오실로스코프(oscillosscope)나 계기를 가지고 인버터출력 주파수를 측정하라. 10%~100%까지의 각기 다른 출력level에서 이 실험을 반복하라. 모든 power level에서i인버터는 item4와 item5에서 묘사된 바와 같은 기술적인요건을 만족시켜야 한다.

4. 입력 전압 범위 : 입력 직류 전압이 90~120%의 공칭 입력 전압일 때, 인버터는 표준적으로 작동해야 한다. 인버터가 일반적인동작을 할 때, 교류 출력 전압은 220volts±10%의 범위에있어야 한다.

시험 방법기술적인 요건

4. 입력 전압 범위와 5. 주파수 확인 6. 고조파 전압과 7. Audio 잡음 8. 영전류

태양전지공학

Chapter 9

Page 40: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

독립 Inverter의 시험 방법

인버터의 위치에서 낙뢰로 야기되는 서지 에너지(surge energy)를 흡수할 수 있음을 보증하는 서지 피뢰기(surge arrestor)의 형(type)와 정격을 눈으로 확인하라.

인버터는 극심한 낙뢰 지역에 낙뢰로 인한 손상을 피할 수있는 보호기능을 가져야 한다.

직류 전원 전압 출력이 최소로 조절되어 있다면, 인버터직류 입력에 역전극으로 전원의 출력 단자을 연결하라. 인버터의 공칭 입력 전압에 단계적으로 전원 전압을증가시켜고, 최소한 1시간 동안 이 전압을 유지시켜라.

9. 보호기능 :인버터의 직렬 입력 연결 전극이 반대로 되었을 때에인버터가 손상되어서는 안 된다.

0으로 부하 변수가 감소함에 따라 인버터의 교류 출력을단락시켜라. (또는 인버터의 출력 단자를 단락시키거나, 부하를 제거하라) circuit breaker를 트립(trip)시키거나fuse를 끊어야 한다. 그러나 인버터의 손상 또는 다른위험이 있어서는 안 된다.

인버터 출력이 단력이 되면, 인버터 출력회로 안에 회로차단기(circuit breaker)가 트립(trip)되어야 하거나 fuse가손상으로부터 인버터를 보호하기 위해 끊어져야 한다.

최대 정격 교류 전원이 공급되는 부하를 조절하라. 단계적으로 부하를 증가시키고, 정격의 150% 이상의부하를 증가시킬 때에 인버터가 작동을 멈추는지 확인하라.

9. 보호기능:출력이 정격의 150%를 초과하면, 인버터는 정지하여야한다.

인버터의 공칭 입력 전압에서 직류 전원 전압으로 시작하고, 단계적으로 전원 전압을 감소시켜라. 입력 전압이 정격값의90% 이하로 떨어졌을 때, 인버터가 자동적으로 정지(shut down)되는 지 확인하라.

9. 보호기능:입력 전압이 정격 값(각 밧데리 당 1.8V)의 90%보다 작을때 , 인 버 터 는 밧 데리를 보호하기 위해 자동적으로정지되어야 한다.

시험 방법기술적인 요건

note실제 RMS meter를 사용할 수 없을 경우를 대비하여, square-wave inverter를 위한 시험은 출력 전압과 전류의 효과적인 값을 측정(전압-across the shunt를 측정함으로써) 하고, 효과적인 전압과 전류의 성과로써 효과적인 출력을 얻을 수 있는 디지털 오실로스코프(oscilloscope)를 사용할 수 있다.

9. 보호기능

태양전지공학

Chapter 9

Page 41: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

직류 형광등의 시험 항목

11. 점등/ 압력 저항

10. 절연 저항

9. 램프 수명

8. 보호기능과 영전류

7. 진동 지속성 (vibration Durability)

6. 전기 waveform 과 crest factor

5. 최소 작동 주파수

4. 램프 작동 전압

3. 발광 효율 (luminous efficiency)

2. 램프소켓과 홀더

1b. 라벨

1a. 외관

시험 항목

태양전지공학

Chapter 9

Page 42: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

직류 형광등의 시험 방법

a) 일반적인 사용 검사를 위해 100시간 동안 형광들을 작동시켜라. 그리고 나서, 램프 커버와 반사기를 제거하고, 25℃ 상온, 공칭 전압에서 요구되는 입력 전원과 휘도(luminance)를 측정하라.다음을 이용하여 발광 효율을 구하라.Efficiency = Luminance/Vdc.ldc.효율은 35L/W이거나 그 이상이어야 한다.

b) 공칭 전압의 80~130%로 행광등의 입력 전압을 변경하고, 공칭 전압의 90~120% 범위에서 정격 전압 값이80%이상임을 확인하라.

3. 발광 효율a) 100시간 검사 후에 램프커버와 반사기 없이, 25℃ 상온

,형광등의 공칭 입력 전압에서 형광등의 발광효율이 35 L/W 보다 작아서는 안된다.

b) 형광등의 발광 효율은 공칭 전압의 90~120% 범위에서 정격의 80%보다 작아서는 안된다.

소켓의 크기를 측정하고, IEC 61 기준 요건에 부합하는 지확인하라.

2. 램프 소켓과 홀더 :형광등 고정장치의 소켓은 국제 기준의 요건에 부합해야한다. 램프소켓은 일반적인 작동시 손이나 손가락의접촉부분이 전기적인 부분에 노출되어서는 안 된다. 소켓과 홀더의 크기는 IEC 61 기준 요건에 부합해야 한다.

모든 라벨 확인

1b. 라벨: 아래항목이 명시된 깔끔한 라벨1) 생산자 이름/모델명2) 시리얼 넘버3) 전압/전류4) 전극5) 제조일, 일련 넘버

눈으로 형광등 관찰1a. 외관 :물리적 손상(선적/취급으로 인한 손상 포함), 외관손상, 습기침투, 누수(loosecomponents)여부

시험 방법기술적인 요건

1. 외관, 라벨 2. 램프 소켓과 홀더 3. 발광 효율 (luminous efficiency)

태양전지공학

Chapter 9

Page 43: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

직류 형광등의 시험 방법

상기 주파수 가동 시험에서 오실로스코프(oscilloscope)를 가지고, 램프 단자에서의 전기 파형도 기록하라. waveform이 10% 내에서대 칭 이 고 , 파 고 율 이 공 칭 전 압 90~120% 범 위 의조명기구(lighting fixture) 입력 전압에 관해서 2.0 이하 임을확인하라.

6. 전기 파형 : 램 프 단 자 에 서 전 기 파 형 은10%이내에서 대칭이어야 한다.

공 칭 전 압 의 90~120% 범 위 에 서 고 정 물 에 입 력 전 압 용오실로스코프(oscilloscope)를 가지고 램프 단자에서 작동하는주파수를 측정하라

5. 최소 동작 주파수 :형광등의 최소 동작 주파수는20kHz이어야 한다.

상기 발광 효율 시험에서 램프가 켜질때에 최소 striking 전압이공 칭 전압의 90%이거나 그 이하인 지 검사하고, 램 프와고정장치의 손상 없이, 최소 4시간 동안 계속 작동시의 최대전압이 적어도 nominal 전압의 120%인지를 확인하라.

4. 램프 작동 전압 :램 프 를 켜 기 시 작 할 때 작 동전압은 적어도 공칭 전압의 90% 이어야 하고, 램프는 공칭 전압의90~120% 사이에서 계속 작동할수 있어야 한다.

시험 방법기술적인 요건

4. 램프 작동 전압 5. 최소 동작 주파수 6. 전기 파형

태양전지공학

Chapter 9

Page 44: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

직류 형광등의 시험 방법

금속 덮개를 한 형광등에서, high-pot tester 로 약 1000V에서 금속덮개와램프 단자 사이의 절연 저항을 측정하라. 절연 저항 값은 IEC 598-1의조건을 따라야 한다.

10. 절연 저항 :금 속 커 버 의 형 광등 에 있 어 서 , 커 버 와 램 프 단자 사이의 절연저 항 은 IEC 598-1 의 요 건 을만족해야 한다.

전원 전압이 자동적으로 공칭 전압의 90~120%에서 변화하는 동안1000시간 동안 직류 전원으로 형광등을 작동하라. 각 시간 동안 램프는on/off cycling을 모의 시험하기 위해 짧은 시간 동안(1분이하) 꺼져야한다. 1000시간 작동 중 램프의 고장이 있어서는 안 된다.

9. 램프 수명: 형광등은 1000시간의최소 램프 수명을 공급해야 한다. 램 프 의 수 명 (on/off cycles) 는적어도 1000 사이클이어야 한다.

a) 고정장치에서 공칭 전압을 공급하고 소켓으로부터 램프를 제거하라. 고정장치에 손상이 없음을 보장하기 위해 적어도 4시간 동안 작동을 체크하고, 극심한 열의 발생이 없는 지도 체크하라.

b) 램프를 제거한 형광등에 의한 전류를 측정하고, 공칭 전류 소비의 20%보다 작음을 확인하라. 가능하다면, 소켓에 끊어진 램프를 가지고, 이시험을 반복하고, 전류가 공칭 전류 소비의 20%에 국한되었는지를 체크하라. 이 시험 후에 형광등을 작동하고 고정장치가 일반적으로 작동하는지 확인하라.

c) 조절된 전원을 형광등의 공칭 전압에 맞춰야 한다. 1시간 동안 반전극에서 전원에 고정장치 단자을 연결하고, 램프, 고정장치, 전원에 손상이없는지 확인하라.

8. 보호기능과 영전하a) 램프 개방회로 보호: 형광등 고정

장치는 개방회로 상태 하에서 손상으로부터 보호되어야 한다. (예를들면, 램프가 제거되거나 끊어졌을때)

b) 영전류: 끊어지거나 제거된 램프와 작동할 때에 형광등에 의한 전류는 형광등의 공칭 전류 소비의20%보다 적게 제한되어야 한다.

c) 반전극 보호 : 고정장치와 램프는반전극으로부터 보호되어야 하거나 또는 전체 형광등은 반전극이공급될 시 손상으로부터 보호되어야 한다.

시험 방법기술적인 요건

8. 보호기능과 영전류 9. 램프 수명 10. 절연 저항

태양전지공학

Chapter 9

Page 45: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

직류 형광등의 시험 방법

불꽃실험 : 작동하는 동안 절연체 안에 가장뜨거운 곳에 10초 동안 불을 놓는다. 점등 전원(fire source)을 제거한 후, 30초 이내에 절연체위에 불꽃이 다 타버리는 지 확인하라.절연체 아래 얇은 종이가 절연체의 잔해가그것에서 떨어졌을 경우 타지 않음을 check하라. Ball Pressing Test : 20N 의 압 력 으 로 강철ball(지름 5mm)로 절연체에 압력을 가하라. 시험후, 1시간 자국을 냄을 check하고, 자국이2mm보다 작음을 확인하라.

11. 점등 과 압력 저항점등 저항 : 절연체는 열과 점등 저항 요건을따라야 한다. 절연체의 self-burning time은30 초 를 넘 어 서 는 안 된 다 . 점 등 전 원 (fire source) 이 제 거 된 후 에 30 초 내 불 꽃 은타없어져야 한다.절연체 아래 얇은 종이는 절연체로부터 타고있는 잔해가 그것에 붙어있다면 타서는 안된다.압 력 저 항 : ball pressing test 후 에 pressing 자국이 2mm보다 작아야 한다.

시험 방법기술적인 요건

11. 점등과 압력 저항

태양전지공학

Chapter 9

Page 46: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양광 발전 시스템의 계통 연계상 문제점

ㅇ 역회전 방지 meter 나 2개의 meter 사용 방식의 계량2)전력 계량

문제

ㅇ 연계장치의 형식인증제도ㅇ 정기점검의 의무화ㅇ 입출력 검사권 확보

1)시스템의신뢰성

운용관리4

ㅇ 차단기, Fuse 등의 차단기능 부가ㅇ 내부회로 이상을 검출하여 시스템을 자율적으로 계통으로부터 차단하는 기능을 부가ㅇ 직류차단, 절연용의 수용가 트랜스 설치ㅇ 연계차단기의 설치와 전기사업법에 따른 우선조작권의 확보ㅇ 자여식 시스템을 타여식으로한다.

1)사고시 보호a. 계통사고의

파급방지b. 계통보호방

식과 연계보호

보호안정성

3

ㅇ 전자식 유도장애를 포함한 충분한 Filter 설치ㅇ 자여식 시스템으로 설치, 시스템의 다상화, PWM화 고조파함으로써 직렬투입,

Filter채용ㅇ 시스템 개별적으로 고조파 전류의 유입규제

2)고조파

ㅇ 자여식 시스템 설치 추진ㅇ 타여식시스템에서 진상콘덴서 설치ㅇ 역율 무효전력을 구제한다.ㅇ Soft start, Soft stop방식 채택

1)전압변동

전력품질2

ㅇ 축전지에 의한 출력의 안정화나 수요시간대의 전력이동ㅇ 다른전원과의 Hybrid화

1)발전출력의불안정성

발전특성1

해 결 방 안(예)문 제 점항 목NO

태양전지공학

Chapter 9

Page 47: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

① 다음의 보호 계전기 또는 이와 동등 이상의 기능을 갖는 장치에 의하여, 원칙적으로 수전점에서 자동적으로 연계를 차단하는 장치를 설치하여야한다.과전압계전기(OVR: 59)저전압계전기(UVR : 27)주파수상승계전기 (OFR : 81O) (역조류를 허용하는 경우에 한함)주파수저하계전기 (UFR : 81U)역전력계전기 (RPR : 32P) (역조류를 허용하지 않는 경우에 한함)

② ①의 차단장치는 계통이 정지 중에는 투입할 수 없도록 시설하여야 한다. 또 복구후에도 일정시간은 투입할 수 없도록 시설하여야 한다.

③ 역조류를 허용하는 경우에는 단독운전검출기능에 의해 자동적으로 연계를 차단하는 장치를 설치하여야 하며, 동시에 옥외에서 조작 가능한 안전개폐기를 거래용 계량기의 소규모 발전설비 측에 설치하여야 한다.

④ 역조류를 허용하지 않는 경우에는 역충전 검출기능에 의해 자동적으로 연계를 차단하는 장치를 설치하여야 한다.

저압 배전선과 연계하는 경우의 보호협조 요약은 아래와 같다.

태양전지공학

Chapter 9

Page 48: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

보호계전기의 검출레벨과 검출 시한

당면 개별 검토7. 단독 운전 검출기능

0.6~0.7초2.와 동일부족전압UVR: 27

-게이트블럭용 0.2초-차단출력용 0.6~0.8초

최대 수전 전력의 3%정도부족전력UPR6. 역충전검출기능

1초[0.5~2초]인버터 정격출력의 5%정도5. 역전력 RPR : 32P

1초[0.5~2초]

48.5 Hz / 58.2 Hz

4. 주파수강하 UFR : 81U

1초[0.5~2초]51.0 Hz / 61.2 Hz

3. 주파수상승 OFR : 81O

1초[0.5~2초]

80 V / 160 V

2. 부족전압 UVR: 27

1초[0.5~2초]

115 V / 230 V

1. 과전압 OVR:59

검출 시한검출 레벨

표준 정정치 (정정 범위 예)보호계전기 종별

úû

ùêë

éVV

240~225120~110

úû

ùêë

é--

VV1801609380

úû

ùêë

éHzHz8.61~6.605.51~5.50

úû

ùêë

éHzHz4.59~2.585.49~5.48

Page 49: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

단독운전 검출기능의 각 방식별 개요

#수동적 방식수동적 방식은 단독운전시의 전압이상 및 주파수 등의 급변을 검출하는 방식이다. 일반적으로 신속성은우수하지만 불감대 영역이 있는 점과 급격한 부하변동 등에 의하여 오동작을 일으킬 수 있는 단점에유의할 필요가 있다.

-전압위상 급변 검출방식: 본 검출방식은 단독운전 이행시에 발전 출력과 부하의 불평형에 의한 전압위상의 급변을 검출하는방식이며, 단독운전 억제를 위한 계전기(UVR: 27, UFR : 81U, OVR : 59, OFR : 81O)보다 검출감도를높일 수 있다. 그러나 발전출력과 부하의 유효전력과 무효전력이 완전하게 평형되어 있으면 단독운전을검출할 수 없는 단점이 있다.

-3차 고조파 전압 급증검출 방식 : 본 검출방식은 역변환장치에 전류제어형을 이용하는 경우 단독운전 이행시에 변압기에 의하여 발생되는3차 고조파전압의 급증을 검출하는 방식이다. 본 방식은 발전출력과 부하의 평형도에 좌우되지 않지만불평형이 없는 3상회로와 전압제어형 역변환 장치에서는 적용할 수 없다.

-주파수 변화율 검출방식본 검출방식은 단독운전 이행시에 발전 출력과 부하의 불평형에 의한 주파수의 급변을 검출하는방식이며, 단독운전 억제를 위한 계전기(UVR : 27, UFR : 81U, OVR : 59, OFR : 81O)보다 검출 감도를높일 수 있다. 그러나 대용량의 회전기를 이용한 발전 등의 안정한 전원이 연계되어 있으면단독운전현상을 검출할 수 없는 염려가 있다.

태양전지공학

Chapter 9

Page 50: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

#능동적 방식능동적 방식은 역변환장치의 제어계 또는 외부회로에 부가한 저항 등에 의해, 평상시의 전압과 주파수에변동을 주고, 단독운전 이행시에 두드러지게 나타나는 이들의 변동을 검출하는 방식이다. 이 방식은원리적으로는 불감대 영역이 없는 점에서 우수하지만, 일반적으로 검출에 시간이 소요되며, 능동적방식을 채용하는 타 소규모발전설비가 동일계통에 다수 연계되어 있으면 유효하게 동작하지 않을 염려가있다. -주파수 Shift 방식 : 역변환 장치의 내부 발신기등에 주파수 바이어스(Bias)를 주어 단독운전 이행시에나타나는 주파수 변화를 검출하는 방식이다. 동일방식을 채용하는 다수의 소규모발전설비가 동일계통에연계된 경우에는 단독운전시의 각 발전기의 주파수 Shift 방향을 일치시키는 것이 필요하다. 그리고주파수 바이어스가 너무 크면 동기가 불완전함과 동시에 평상시의 운전 역률을 악화시킬 염려가있으므로, 평상시는 미소한 주파수 변동을 주고 변동분을 정귀환에 의해 주파수 Shift를 증대하는 방법이효과적이다.

-유효전력 변동방식 : 발전출력에 주기적인 유효전력변동을 주어 단독운전 이행시에 나타나는 주기적인전압, 전류변동 또는 주파수 변동을 검출하는 방식이다. 동일방식을 채용하는 소규모 발전설비가 동일계통에 연계된 경우에는 단독 운전시에 각 발전기의 유효전력 변동주기 및 위상을 일치시키는 것이필요하다. 그리고 평상시의 유효전력변동을 가능한 한 작게 하여 변동분을 정귀환에 의해 증대시키는동시에 변동위상을 일치시키는 방법이 효과적이다.

-무효전력 변동방식 : 발전출력에 주기적인 무효전력변동을 주어 단독운전 이행 시에 나타나는 주기적인주파수 또는 전류변동을 검출하는 방식이다. 또한 동일방식을 채용하는 소규모 발전설비가 동일 계통에연계된 경우에는 단독 운전시에 각 발전기의 무효전력 변동주기, 위상을 일치시키는 것이 필요하다. 그리고 평상시의 무효전력변동을 가능한 한 작게 하여 변동분을 정귀환에 의해 증대시키는 동시에변동위상을 일치시키는 방법이 효과적이다.

-부하 변동 방식 : 소규모 발전설비에 병렬임피던스를 순간적 또는 주기적으로 투입하여, 전압 또는전류의 급변동을 검출하는 방식이다. 본 방식은 역변환장치의 제어기능에 의존하지 않기 때문에 외부에독립하여 설치할 수 있다. 또한 투입 임피던스는 가능한 한 용량을 작게 하고, 투입시간도 짧게 하는 것이바람직하며, 동일 방식을 채용하는 소규모발전설비에 대해서는 동기를 취해 임피던스를 투입하는 것이바람직하다.

Page 51: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

수동적 방식의 정정치(예)

5~10초0.5초이내고조파 변화 *2

±0.1~±0.3%주파수 변화율 검출

5~10초0.5초이내3차 고조파 변화

±1~±3%3차고조파

전압 급증검출

5~10초0.5초이내위상 변화 *2

±3~±10 도전압위상 급변 검출

유지 시간 *4검출시한 *3검출기준 *1수동적 방식

(주)*1. 급격한 부하변동 등에 의한 오동작을 피하기 위해 어느 정도 변화가 지속 되는 것에 한하여판정하거나 또는 필터를 넣는 등의 연구로서 불필요한 변동신호를 제거할 필요가 있다.

*2. UFR : 81U, OFR : 81O의 검출레벨의 1/10 을 목표로 했다.*3. 단독운전 발생시에 게이트 블록 등으로 소규모발전설비를 정지시킬 때까지의 시한*4. 유지시한 동안에는 게이트 블록 등을 지속하여 발전설비가 재기동 되지 않게 함

태양전지공학

Chapter 9

Page 52: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

능동적 방식의 정정치 (예)

0.5초이상1초이내

전압변화 : 8%이상(수회연속검출)

전류변화 : 70%이하(수회연속검출)

삽입저항정격출력 20 % 상당

삽입시간매 0.3초마다 0.001초

이하

부하변동방식

0.5초이상1초이내

전류, 주파수 등의주기 변동분

무효전력정격출력의 수 %

무효전력 변조 방식

0.5초이상1초이내

전압, 전류, 주파수등의 주기 변동분

유효전력운전출력의 수 %

유효 전력변조방식

0.5초이상1초이내

주파수이상주파수 bias

정격주파수의 수 %주파수 shift 방식

분리 시한 *3검출 요소 *2변동폭 *1능동적 방식

(주) *1. 정궤환을 하지 않는 방식은 평상시의 변동폭이며, 정궤환을 하는 방식은 평상시의 변동폭을 작게 해두고 변동주기 성분을 검출하여 정궤환을 걸어 변동폭을 증대시킨다.

*2. 표 중의 검출요소를 검출하여 분리점을 차단한다. 또한 검출레벨은 개별 협의한다. 부하변동 방식에서는 전류제어형 전류원은 전압변화로, 전압제어형 전압원에서는 전류변화로 검출한다. 또한 분리점의 차단은 단독운전 억제를 위한 계전기(UVR : 27, UFR : 81U, OVR : 59, OFR : 81O)로 확실하게 검출 차단할 수 있는 경우는 그것으로 대체할 수 있다.

*3. 단독운전 발생 후에 분리하기까지의 시간이다. 표 중의 값은 1대의 분리시한이며 다수 연계시는적어도 5초 이내에 소규모 발전설비가 모두 분리․정지하는 것이 바람직하다.

태양전지공학

Chapter 9

Page 53: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

태양전지공학

Chapter 9

단독운전 방지대책 기본 시퀀스(예)

Page 54: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

역충전 검출기능의 동작 시퀀스

태양전지공학

Chapter 9

Page 55: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

계통연계 시스템에서의 요구기능과 기술 동향

직류검출 제어회로방식정 격 출 력 전 류 의 1% 이하, 검출시한 0.5초이내, 절연 TR

인버터의 이상에 의해 교류출력에 직류분이 혼입되어계통에 유출되면 주상변압기의 편자현상 등에 의해계통이나 수용가설비에 악영향을 주기 때문에 직류분유출 억제기술 필요

직류분제어기능

[트랜스레스방식

에서요구]

4

SW주파수 20kHz이상및 자연냉각 방식

계통연계의 경우 실내설치를 고려하면 스위칭 및 팬소음저감 기능 필요

소음의 저감3

트랜스레스 회로방식및 공진형기술 채용

스위칭 동작주파수의 증가와 함께 스위칭손실 증가하기때문에 손실을 최대화하기 위하여 회로방식 및 제어가필요, 무부하 손실 억제로 총발전량 향상을 위하여 필요한제어기술

고효율제어2

추적범위에 따라 2모드운전기법 사용

태양전지의 최대출력점에서 인버터가 운전될 수 있도록최대출력점을 상시감시 응답제어하는 기능

최대출력제어[MPPT]

1

기술동향기능의 해설기술 및 기능NO

태양전지공학

Chapter 9

Page 56: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

수동적 및 능동적 방식이 개발되어 1방식이상조합하여 검출 10초이내 검출

계통사고시에 인버터가 부하용량과 평형되어 이상을검출할 수 없어 운전을 계속하는 상태, 단독운전이발생하면 상위계통이 차단되어 있어도 저압측으로부터전압이 유기되기 때무네 안전면에서의 문제발생

단독운전방지기능

9

인버터를 정지시키고계통으로부터 해역

인버터 고장 또는 계통의 사고시에 사고의 저거, 사고범위의 국소화 대책 필요 OVR, UVR, OFR, UFR

계통연계보호기능

8

잡음단자전압기준0.5MHz~300MHz이하:73㏈(㎶)이하0.15MHz~0.5MHz이하:79㏈(㎶)이하

스위칭소자가 고속으로 ON/OFF를 반복하기 때문에고주파 노이즈를 발생, TV/라디오에 약영향

고주파 억제7

전류파형 정현파제어 및휠터설치, 총왜율5%이하 각차 3%이하

인버터로부터 역조류되는 전류에 왜율이 크면 계통 및부하설비에 악영향을 주기 때문에 고조파억제기술 구사필요

고조파 억제6

인버터 내부에 직류지락전류 검출회로 설치하여 직류지락 방지와함께 계통으로부터 해열

직류ㆍ교류간에 절연되어 있지 않는 직류회로에 지락이발생하면 게통측으로부터 인버터를 통하여 지락전류가흐름, 직류지락전류가 흐르면 ZCT의 자기화에 의해지락검출불능, 검출 불능상태를 고려한 대책기술 필요

직류지락검출기능

[트랜스레스방식에서요구]

5

(주) 1. 과전압계전기 : OVR(Over Voltage Relay), 부족전압계전기 : UVR(Under Voltage Relay)2. 주파수상승계전기 : (Over Frequency Relay), 주파수저하계전기 : (Under Frequency Relay)

태양전지공학

Chapter 9

Page 57: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

주택용 PV시스템 구성기기의 기능·설치장소·관련법규

연계에 필요한 보호장치 또는 이것과 동등의 기능, 단독운전검출기능 및햬열용 차단기 등에 의해 구성되고 있다.

계통연계보호장치[옥내]

4

교류출력으로 직류성분이 포함되는 것을 방지하기 위한 변압기를설치한다.

혼촉방지용절연변압기

[옥내]

계통연계기술요건지침

태양전지어레이의 직류출력을 연계하는 상용계통과 같은 교류전압, 주파수로 변환하는 장치

역변환장치(인버터)[옥내]

3

전기설비기술기준

태양전지어레이로부터 인버터까지의 직류배선의 단락보호용 및설비점검용으로서 개폐기 또는 과전류차단기를 설치한다.

직류측 옥외개폐기[옥외,

양전지근방]

2

태양전지어레이를 지붕에 고정하기 위한 가대가대

[기붕위]

전기설비기술기준건축기준법

태양전지 모듈의 집합체태양전지에레이

[지붕위]1

관련법규/지침

기능의 해설기기명칭

[ ]내는 설치장소NO

태양전지공학

Chapter 9

Page 58: 태양전지공학 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2015/sungkyunkwan/leejunsin1/11.pdf · 태양전지모듈의성능인증을위한시험항목별세부절차와시험을위한IEC

계통연계기술요건지침

계통연계보호장치가 고장이 발생하여 만일 해열할 수 없을 경우등의 위험을 회피하기 위하여 전력회사 작업원이 필요에 ek라서개방할 수 있도록 설치한다.

교류측 옥외 개폐기[옥외ㆍ처마밑 등]

9

계량법전력회사로부터 공급전력량을 계량하기 위한 계기잉여전력계량용

전력계[옥외ㆍ처마밑 등]

8

계량법전력회사로부터 공급전력을 계량하기 위한 계기(전력회사가 설치한다)

공급전력계량용전려계

[옥외ㆍ처마밑 등]7

수용가가 전력회사로부터 전기의 공급을 받을때 계약전력이상의전류가 흐르면 차단한다.단지, 필요로 하지 않는 전력회사도 있다

계약용 전류제한기[옥내]

6

내선규정OC기능보유 ELCB, 분기회로의 단락ㆍ과부하보호용 MCCB 등으로 구성되고 있다. 인버터의 교류출력은, 일반적으로 분기회로에 접속된다.

분전반[옥내]

5

태양전지공학

Chapter 9