태양광 컴바이너 박스를 태양광 어레이에 맞추는 방법: 전류 및 전압 등급 설명

태양광 어레이는 모든 구성 요소가 조화롭게 작동해야 하는 정교하게 조정된 시스템입니다. 하지만 가장 중요한 구성 요소 중 하나인 PV 컴바이너 박스는 종종 잘못 이해되거나 잘못된 크기로 제작되는 경우가 많습니다. 컴바이너 박스의 크기가 맞지 않으면 단순히 비효율적인 문제가 아니라 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다. 부적절한 전압 및 전류 정격으로 인해 회로 과부하, 부품 녹음, 심지어 전기 화재까지 발생할 수 있습니다. 이는 단순한 규정 준수가 아니라 전체 태양광 투자의 안전, 수명, 성능에 관한 문제입니다.

이 가이드는 태양광 컴바이너 박스를 태양광 어레이에 완벽하게 맞추는 방법에 대한 철저한 엔지니어링 수준의 설명을 제공합니다. 전압과 전류 모두에 대한 필수 NEC 준수 계산을 살펴보고, 피해야 할 일반적인 실수를 살펴보고, CNKUANGYA 컴바이너 박스와 같은 고품질 부품을 선택하면 시스템이 수십 년 동안 안전하고 안정적으로 작동하는 방법을 보여드립니다.

주요 전기 매개변수 이해하기: 태양광 패널의 언어

구성 요소의 크기를 측정하기 전에 태양광 모듈 자체의 전기적 “데이터시트” 언어를 이해해야 합니다. 이러한 값은 모든 계산의 기초가 됩니다. 이러한 값 없이 컴바이너 박스의 크기를 측정하는 것은 지도 없이 길을 찾는 것과 같습니다.

일반적인 고성능 태양광 패널을 예로 들어 보겠습니다:

샘플 태양광 패널 데이터시트

• 모델: CNK-M450
• 최대 전력(Pmax): 450 W
• 최대 전력 시 전압(Vmpp): 41.5 V
• 최대 전력 시 전류(Impp): 10.85 A
• 개방 회로 전압(Voc): 49.8 V
• 단락 전류(Isc): 11.4 A
• Voc의 온도 계수: -0.25%/°C

시스템 설계에 있어 이러한 중요한 매개변수의 의미는 다음과 같습니다:

• 개방 회로 전압(Voc): 이는 부하가 연결되지 않은 상태(즉, 인버터에 연결되지 않은 상태)에서 단일 태양광 패널이 생산할 수 있는 최대 전압입니다. 표준 테스트 조건(STC)에서 패널의 “잠재적” 전압입니다. Voc는 모든 안전 전압 계산의 초석입니다. 특히 추운 날씨에 컴바이너 박스 또는 인버터의 전압 제한을 초과하지 않고 직렬 스트링으로 안전하게 연결할 수 있는 최대 패널 수를 결정하는 데 이 기능을 사용합니다.
• 단락 전류(Isc): 이것은 양극과 음극 단자가 함께 단락되었을 때 단일 패널이 생성하는 최대 전류입니다. 이는 표준 테스트 조건에서 패널이 생성할 수 있는 최대 전류를 나타냅니다. Isc는 모든 안전 전류 계산의 초석입니다. 이는 컴바이너 박스 내에서 퓨즈 또는 회로 차단기와 같은 과전류 보호 장치(OCPD)에 필요한 정격을 결정하는 데 사용됩니다.
• 최대 전력 시 전압(Vmpp) 및 최대 전력 시 전류(Impp): 이 값은 패널이 최대 효율로 작동할 때 생성되는 전압과 전류, 즉 “최대 전력점”을 나타냅니다. 에너지 수율 예측 및 인버터 매칭(MPPT)에 매우 중요하지만, 이 값은 다음과 같습니다. not 컴바이너 박스의 안전 구성 요소(퓨즈, 차단기, 전선)의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 안전 계산을 위해 항상 Voc 및 Isc로 대표되는 최악의 시나리오를 고려하여 설계합니다.

이러한 기본 매개변수가 정의되었으므로 이제 사이징 방정식의 전반부인 전압 정합으로 넘어갈 수 있습니다.

1부: 1부: 안전 및 규정 준수를 위한 전압 정격 맞추기

가장 중요한 첫 번째 단계는 컴바이너 박스 선택 시에는 전압 정격이 태양광 어레이의 최대 시스템 전압을 처리할 수 있는지 확인해야 합니다. 이는 패널의 표준 Voc에 의해 결정되는 것이 아니라 설치 현장에서 가능한 가장 낮은 온도에 맞게 조정된 Voc에 의해 결정됩니다. 왜 그럴까요? 온도가 낮아지면 태양광 패널 전압이 증가하기 때문입니다. 이를 무시하면 부품 정격을 초과하는 전압이 발생하여 절연 고장을 일으키고 심각한 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

미국 전기 규정(NEC)은 다음에서 이를 다루고 있습니다. 제690.7조, 에 따라 예상되는 최저 주변 온도에 맞게 시스템 전압을 계산해야 합니다.

단계별 전압 사이징 계산

샘플 450W 패널을 사용하여 -10°C(14°F)의 기록적인 저온을 가진 장소에 대한 스트링을 설계해 보겠습니다(Voc = 49.8V, 온도 코오프 = -0.25%/°C). 표준 테스트 조건(STC)은 25°C입니다.

1단계: 온도 차이 찾기
STC와 기록 저온의 차이를 계산합니다.

• 온도 델타(ΔT) = 25°C - (-10°C) = 35°C

2단계: 전압 증가율 계산하기
온도 델타에 패널의 온도 계수 Voc를 곱합니다.

• 전압 증가 % = 35°C × 0.25%/°C = 8.75% 또는 0.0875

3단계: 온도 보정 Voc(Voc_crected) 계산하기
계산된 비율만큼 표준 Voc을 늘립니다. 이것은 가장 추운 날에 단일 패널이 생성할 수 있는 실제 최대 전압입니다.

• Voc_corrected = 49.8V × (1 + 0.0875) = 49.8V × 1.0875 = 54.17V

4단계: 최대 문자열 크기 결정
목표 시스템 전압(예: 많은 상용 시스템의 경우 1000V)을 패널당 보정된 Voc로 나눕니다. 항상 가장 가까운 정수로 반내림합니다.

• 스트링당 최대 패널 = 1000V / 54.17V = 18.46
• 결과: 스트링당 최대 18개의 패널을 안전하게 설치할 수 있습니다.

5단계: 최종 최대 시스템 전압 계산하기
스트링의 패널 수에 보정된 Voc을 곱하여 최악의 스트링 전압을 구합니다.

• 최대 시스템 전압 = 패널 18개 × 54.17V = 975.06V

6단계: 결합기 상자 선택
계산된 최대 시스템 전압보다 높은 DC 전압 정격의 컴바이너 박스를 선택합니다.

• 올바른 선택: A 1000V DC 정격 컴바이너 박스를 사용하는 것이 완벽하고 안전한 선택입니다(예: CNKUANGYA CNK-CB 시리즈). 600V 박스는 과소평가되고 매우 위험할 수 있습니다. 1500V 박스도 안전하지만 처음부터 더 높은 전압 시스템을 위해 설계하지 않는 한 이 특정 애플리케이션에 비해 크기가 너무 클 수 있습니다.

2부: 과전류 보호를 위한 전류 정격 맞추기

전압이 처리되면 과전류 보호 장치(OCPD)와 도체의 크기를 조정해야 합니다. 여기에는 각 개별 스트링을 보호하는 것과 모든 스트링을 결합하는 메인 출력을 보호하는 두 가지 수준이 포함됩니다. 이는 다음에 의해 관리됩니다. NEC 690.8(회로 크기 조정) 및 690.9(과전류 보호).

핵심 원칙은 태양광 회로는 “연속 사용'으로 간주되며 1000W/m² STC 표준을 초과하는 태양 조도 수준으로 인해 전류가 높아질 수 있다는 사실을 고려하는 것입니다. 이것이 바로 ”더블 125%“ 또는 1.56 배율을 사용하는 이유입니다.

스트링 퓨즈/차단기 크기 조정

결합기 상자에 들어가는 각 문자열은 보호되어야 합니다. 공식은 다음과 같습니다:
최소 퓨즈 정격 = Isc × 1.56

• 왜 1.56인가요? 이는 두 가지 NEC 필수 안전 계수의 곱입니다: 연속 부하 사이징을 위한 1.25와 PV 회로의 OCPD 사이징을 위한 또 다른 1.25(1.25 × 1.25 ≈ 1.56). 이렇게 하면 퓨즈가 높은 조도에서 트립되지 않고 전선의 용량이 초과되기 전에 안전하게 끊어집니다.

단계별 문자열 퓨즈 계산

샘플 패널을 다음과 함께 사용 Isc = 11.4A:

1단계: 최소 퓨즈 정격 계산하기

• 최소 퓨즈 정격 = 11.4A × 1.56 = 17.78A

2단계: 다음 표준 퓨즈 크기 선택
17.78A 퓨즈는 구매할 수 없습니다. 사용 가능한 다음 표준 DC 퓨즈 크기로 반올림해야 합니다. 일반적인 DC 퓨즈 크기는 15A, 20A, 25A 및 30A입니다.

• 올바른 선택: A 20A DC 정격 퓨즈 가 올바른 선택입니다. 15A 퓨즈는 너무 작아서 트립이 발생하기 쉽습니다.

이 계산은 컴바이너 박스에 연결된 모든 스트링에 대해 반복됩니다. 컴바이너에 12개의 입력이 있는 경우 이 20A 퓨즈 12개가 필요합니다.

주 출력 컨덕터 및 차단기 크기 조정하기

주 출력 도체와 관련 단로기 또는 차단기는 모든 스트링의 합산 전류를 처리할 수 있는 크기여야 합니다.

단계별 주 출력 계산

다음과 같은 시스템을 설계한다고 가정해 보겠습니다. 8개 문자열.

1단계: 총 최대 어레이 전류 계산하기
이 계산에는 모든 스트링 전류의 합에 1.25의 안전 계수가 필요합니다.

• 총 최대 전류 = (문자열 수 × Isc) × 1.25
• 총 최대 전류 = (8 스트링 × 11.4A) × 1.25 = 91.2A × 1.25 = 114A

2단계: 주 차단기/단선 등급 선택하기
출력 차단기 또는 퓨즈형 차단기는 이 값 이상의 정격을 가져야 합니다. 다음 표준 크기를 선택합니다.

• 올바른 선택: 114A에서 다음 표준 차단기 크기는 일반적으로 다음과 같습니다. 125A. 따라서 컴바이너 상자를 선택하면 125A 주회로 차단기. 그런 다음 출력 도체는 NEC 전선 암페어 용량 표에 따라 최소 114A의 암페어를 갖도록 크기를 조정합니다.

CNKUANGYA의 고품질 컴바이너 박스는 과열 없이 이러한 결합 전류를 처리할 수 있도록 적절한 크기의 버스바로 사전 설계되어 안전하고 효율적인 전력 전환을 보장합니다.

빠른 참조를 위한 중요한 크기 조정 표

디자인 프로세스를 간소화하기 위해 논의된 원칙에 기반한 몇 가지 빠른 참조 표를 소개합니다.

표 1: 전압 사이징 예시(1000V 대상 시스템)

표 2: 문자열 퓨즈 크기 조정 예제

표 3: 컴바이너 메인 러그/브레이커 사이징 예시

피해야 할 5가지 일반적인 크기 조정 실수

노련한 전문가도 실수를 할 수 있습니다. 다음은 현장에서 흔히 볼 수 있는 5가지 실수와 이러한 실수가 위험한 이유입니다:

1. Voc에 대한 온도 보정 무시: 패널의 STC Voc에 따라 스트링 크기를 조정하는 것은 날씨가 서늘한 모든 기후에서 재앙의 원인이 될 수 있습니다. 춥고 화창한 아침에는 시스템 전압이 부품 정격 이상으로 급상승하여 인버터 고장 또는 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다.
2. AC 정격 구성 요소 사용: DC 회로에 AC 회로 차단기나 퓨즈를 사용하지 마세요. AC OCPD는 AC 사인파의 “제로 크로싱”에서 아크를 소멸하도록 설계되었습니다. DC에는 제로 크로싱이 없으며, 일단 형성된 아크는 자체적으로 지속되어 구성 요소, 인클로저 및 주변 배선을 녹일 수 있습니다. 항상 CNKUANGYA 컴바이너 박스에 있는 것과 같이 DC 전원용으로 명시적으로 정격화된 구성품을 사용하세요.
3. 부적절한 도체 크기 조정: 컴바이너 박스에 연결되는 전선의 크기는 다음과 같아야 합니다. Isc x 1.56 요소를 고려하세요. 크기가 작은 전선은 과열되어 심각한 화재 위험을 초래할 수 있습니다.
4. 패널의 최대 시리즈 퓨즈 정격을 확인하는 것을 잊었습니다: 모든 태양광 패널에는 데이터시트에 “최대 직렬 퓨즈 정격”(예: 20A 또는 25A)이 명시되어 있습니다. 컴바이너에서 선택한 퓨즈 를 초과하지 않아야 합니다. 이 값입니다. 이렇게 하면 패널 보증이 무효화되고 퓨즈가 끊어지기 전에 결함이 있는 패널이 역공급되어 다른 스트링을 손상시킬 수 있습니다.
5. 잘못된 토크 및 느슨한 연결: 의외로 많은 고장의 원인이 부적절하게 조여진 단자에서 비롯됩니다. 연결이 느슨하면 높은 저항이 발생하여 단자대를 녹이고 화재를 일으킬 수 있는 강한 열이 발생합니다. 항상 보정된 토크 렌치를 사용하고 제조업체의 사양을 따르세요.

CNKUANGYA 설치 사례 연구

사례 연구 1: 혹독한 기후의 주거용 옥상

• 프로젝트: 겨울이 춥고 여름이 더운 지역의 15kW 주거용 옥상 어레이.
• 도전: 제한된 공간과 넓은 온도 범위와 상당한 자외선 노출을 견딜 수 있는 컴바이너가 필요했습니다.
• 솔루션: NEMA 4X 정격 폴리카보네이트 인클로저에 들어 있는 컴팩트한 4-스트링 컴바이너인 CNKUANGYA CNK-CB-4S-1000V. 1000V 정격은 추운 겨울에 충분한 전압 헤드룸을 제공했으며, 사전 설치된 20A DC 퓨즈는 사용된 450W 패널과 완벽하게 일치했습니다. 설치 담당자는 넓은 레이아웃과 명확하게 라벨이 부착된 단자 덕분에 설치 시간이 30%나 단축되었다고 칭찬했습니다.

사례 연구 2: 상업용 지상 장착 효율성

• 프로젝트: 농업 시설용 200kW 상업용 지상 설치형 시스템.
• 도전: 이 프로젝트는 수십 개의 스트링에 걸쳐 효율성을 극대화하고 설치 인건비를 최소화해야 했습니다.
• 솔루션: 팀은 CNKUANGYA CNK-CB-16S-1500V-D를 선택했습니다. 이 16-스트링, 1500V 컴바이너 박스에는 차단기로서 통합 250A DC 몰드 케이스 회로 차단기(MCCB)가 포함되어 있습니다. 이 올인원 설계 덕분에 별도의 DC 차단기가 필요하지 않아 재료비와 인건비를 크게 절약할 수 있었습니다. 1500V 아키텍처는 더 긴 스트링을 허용하여 프로젝트에 필요한 총 컴바이너 수와 구리 배선의 양을 줄였습니다.

고객 후기: 전문가들이 CNKUANGYA를 선택하는 이유

“설치자에게는 시간이 곧 돈입니다. 씨엔쿠앙야의 컴바이너는 작업하기에 꿈만 같습니다. 녹아웃이 깨끗하고 굽힘 반경에 충분한 공간이 있으며 단자가 견고합니다. 품질을 신뢰할 수 있고 설치도 더 빠르게 진행됩니다. 이보다 더 좋을 순 없죠.”
- John P., 수석 설치자, Apex Solar Solutions

“엔지니어링 관점에서 볼 때 CNKUANGYA의 사양서는 명확하고 구성 요소는 최고 수준입니다. 대규모 프로젝트를 위해 통합 차단 기능이 있는 1500V 컴바이너를 지정했는데, 시스템 잔액 비용이 크게 절감되었습니다. 이 회사의 제품은 견고하고 규정을 준수하며 신뢰할 수 있습니다.”
- Maria E., 선임 전기 엔지니어, Sunstone 엔지니어링 그룹

“우리는 5년 전에 지상 설치형 시스템과 함께 CNKUANGYA 컴바이너 박스를 설치했습니다. 이 제품은 추운 겨울과 무더운 여름에도 완벽하게 작동했습니다. 태양광 어레이의 심장이 이렇게 튼튼한 부품으로 보호되고 있다는 사실을 알고 나니 안심이 됩니다.”
- David L., 농장 소유주

현장 체크리스트: 컴바이너 박스 설치 모범 사례

모든 작업에서 이 체크리스트를 사용하여 안전하고 신뢰할 수 있으며 규정을 준수하는 설치를 보장하세요.

• 전압을 확인합니다: 사이트의 기록적인 최저 온도를 사용하여 최대 시스템 전압을 계산했습니까?
• 결합기 등급을 확인합니다: 컴바이너 박스의 DC 전압 정격이 계산된 최대 시스템 전압보다 큰가요?
• 퓨즈 정격을 확인합니다: 스트링 퓨즈 정격을 계산(Isc x 1.56)하고 다음 표준 크기로 반올림했나요?
• 패널 퓨즈 제한을 확인합니다: 선택한 퓨즈 정격이 패널의 “최대 직렬 퓨즈 정격”을 초과하지 않습니까?
• 구성 요소 등급을 확인합니다: 모든 퓨즈 및/또는 차단기가 명시적으로 DC 등급인가요?
• 주 차단기/도체 크기를 확인합니다: 주 출력 차단기와 전선 용량이 총 합산 스트링 전류의 최소 125%를 처리할 수 있는 크기입니까?
• 인클로저 등급을 확인합니다: NEMA 등급(예: 3R, 4X)이 설치 장소의 환경 요구 사항과 일치하나요?
• 모든 단자를 조입니다: 보정된 공구를 사용하여 모든 전기 연결부를 제조업체의 지정된 토크 값으로 조였나요?
• 적절한 접지: 컴바이너 박스 인클로저와 접지 버스바가 시스템 장비의 접지 도체에 제대로 결합되어 있습니까?
• 라벨링: 결합기 상자에 NEC 요구 사항에 따라 명확하게 라벨이 부착되어 있나요?

결론: 시스템은 가장 약한 고리만큼만 강력합니다.

태양광 발전 시스템에서는 “충분히 가깝다”는 것은 있을 수 없습니다. PV 컴바이너 박스의 올바른 크기는 선택 사항이 아니라 프로젝트의 안전, 성능 및 경제성을 위한 기본 요소입니다. 전압 및 전류에 대한 NEC 준수 공식을 부지런히 적용하면 치명적인 고장으로부터 투자를 보호하고 최고 효율로 작동할 수 있습니다.

단순한 구성 요소로 인해 복잡한 시스템이 손상되지 않도록 하세요. 씨앤광야와 같이 신뢰할 수 있는 제조업체의 견고하고 사전 엔지니어링된 인증된 컴바이너 박스를 선택하면 이 중요한 단계를 간소화할 수 있습니다. 고품질 소재, 사려 깊은 디자인, 모든 시스템 규모에 맞는 다양한 솔루션을 통해 어레이가 강력하고 보호된다는 것을 알고 안심하고 구축할 수 있습니다.

더 안전하고 안정적인 태양광 어레이를 구축할 준비가 되셨나요? 600V, 1000V, 1500V PV 컴바이너 박스 전체 제품군 살펴보기 또는 기술 지원팀에 문의 를 통해 다음 시스템 설계에 도움을 받으세요.