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태양광 발전 시스템의 DC 1500V를 안전하게 측정

고전압화하는 태양광 발전 시스템의 유지 보수 문제를 해결

탈탄소 사회의 실현을 위해서 CO2 절감에 대한 의식이 높아지고, 태양광이나 풍력 등의 자연 에너지를 이용한 발전 설비의 보급이 세계적으로 진행되고 있습니다. 메가 솔라 발전이나 해상 풍력 발전과 같은 대규모 발전 설비도 차례로 건설되어 발전량도 해마다 증가해 왔습니다. 태양광 발전 시스템에서는 고전압화 함으로써 발전 효율 향상을 기대할 수 있습니다. 한편, 태양광 발전 시스템의 고전압화가 진행됨에 따라 설치 공사나 보수 점검 시의 위험성은 증가하고 있습니다.

보수 점검에서는 목적에 따라 각종 계측기를 이용하여 태양 전지 패널에 고장이 없는지 확인합니다. 예를 들어, 디지털 멀티미터와 클램프 미터의 전압 측정 기능을 사용하여 스트링의 개방 전압을 측정합니다. 이를 통해서 설계값에 비해 측정값이 크게 저하된 경우 스트링 단선 또는 모듈 불량으로 판단할 수 있습니다. 고전압화가 진행되며 안전성에 관한 규격이 재검토되고 있는 태양광 발전 설비의 측정은, 측정 카테고리 III으로 분류되었습니다. CAT III 2000V에 대응한 직류 고전압 프로브 P2000과 AC/DC 클램프 미터 CM4375-50의 조합에 의한 측정은 고전압화하는 태양광 발전 시스템의 보수 점검, 검사에 있어서의 과제를 해결합니다.

고전압화가 진행중인 태양광 발전 시스템을 안전하게 측정하고 싶다

과제 1: 전압 측정 범위에 여유가 없다

대규모 PV 플랜트를 가진 I사는, 하나의 PV 플랜트로서는 세계에서 유수의 큰 플랜트를 가지고 있습니다. 이전에는 DC1500V의 필요성이 없었지만 DC1500V의 전압에 대응하는 파워 컨디셔너의 시장 도입 및 대규모화에 따른 태양광 모듈의 접속이 늘어남에 따라, 전압은 점점 높아지는 경향이 되었습니다. 그러므로, 1500V 까지의 전압 측정 범위에 대응한 HIOKI의 클램프 미터를 채용하고 있었습니다. 그러나, 당시의 기종은 계통으로부터 접속되어 있지 않은 상태에서의 측정이라는 조건이 있었습니다. 또한, 채용하고 있는 클램프 미터에서는 측정 전압의 범위에 여유가 없습니다. 그 후에도 전압은 더욱 높아져 1700V 또는, 1500V를 넘는 전압을 측정해야 하는 상황도 발생했습니다. 앞으로도 시스템의 효율화•대규모화가 진행될 것으로 예상되기 때문에, 고전압화에 대응할 수 있는 측정기의 필요성이 높아질 것으로 예상됩니다.

과제 2: 안전성에 관한 규격이 개정되었다

측정기는 감전이나 손상 등 심각한 사고로부터 사람과 장비를 보호하고 안전하게 사용하기 위해 국제 안전 표준 IEC61010에 따라 측정 카테고리를 구분합니다. 태양 전지(PV) 모듈의 안전 자격 확인에 관련한 규격(IEC 61730-1)에서 PV 모듈은 과전압 카테고리 III 으로 분류되었습니다. 따라서, 사용하는 계측기는 측정 카테고리 III 상당의 대지간 전압에 대한 대응이 필요하게 되었습니다. 더 높은 전압 입력을 견딜 수 있는 안전성이 높은 계측기에 대한 수요는 더욱 많아졌습니다.

과제 3: 매우 많은 측정 위치가 있으며 점검 작업의 효율이 낮다

광대한 땅에 지어진 메가 솔라 발전소의 점검은 수천 장이 넘는 태양광 모듈을 점검 작업자가 일일이 돌아서 점검합니다. 대형 계측기에서는 운반이 어려워, 작업자의 부담이 증가합니다. 태양광 발전 시스템의 보수 점검에는 안전뿐만 아니라 소형으로 운반하기 쉽고, 작업 효율이 좋은 측정기가 필요합니다.

CAT III 2000V 대응 프로브와 클램프 미터로 문제를 해결

DC 1500V 이상의 측정에 대응한, 보다 안전한 기종을 요구하고 있던 I사는, HIOKI의 직류 고전압 프로브 P2000이 CAT Ⅲ 2000V에 대응하는 점과 AC/DC 클램프 미터 CM4375-50의 휴대성이 좋고 작업성이 높다는 이유로 도입을 결정했습니다. 직류 고전압 프로브 P2000은, HIOKI 독자적인 노하우를 통해 소형화와 안전성을 양립한 CAT Ⅲ2000V에 대응한 프로브입니다. 측정 전압을 감쇠하고 출력하여, 클램프 미터나 디지털 멀티 미터와 조합하는 방법으로 DC2000V 까지의 측정을 실현했습니다.

감전사고를 방지하기 위해 절연성을 높인다면 측정기의 부피가 커지면 휴대성이 낮아진다는 과제가 있었습니다. P2000은 한 손에 들어가는 소형 경량의 사이즈로 설계함과 동시에 직류 2000V에 견디는 안전 설계로 작업자의 감전이나 설비의 고장을 방지하는 제품입니다. 또한 P2000의 프로브 선단부가 길게 만들어져 있기 때문에 금속 단자까지 깊은 부분의 접촉도 가능하기 때문에 작업 효율이 향상되었습니다.

AC/DC 클램프 미터 CM4375-50은 전선이 얽힌 좁은 케이블 사이에서도 안전하게 끼워 측정을 할 수 있는 「슬림 조」를 갖춘 클램프 미터입니다. 교류/직류를 자동으로 판별하고, 전류는 1000A까지, 교류 전압은 1000V까지, 직류 전압은 P2000과 조합하여 최대 CAT III 2000V까지 측정할 수 있습니다.

CM4375-50은 측정한 직류 전압을 P2000의 출력비에 따라 환산하여 표시하는 「DC HIGH V PROBE 모드」를 탑재하고 있기 때문에 표시값을 환산할 필요가 없습니다. 태양광 발전 시스템의 보수 점검에서는, 스트링마다의 개방 전압(Voc)의 확인이나 동작 전류의 확인을 1대로 실시할 수 있습니다.

  • 개방 전압 측정 및 작동 전류 측정

광대한 토지에 건설된 메가 솔라 발전소의 점검 작업에 있어서도, 한 손에 들어가는 경량 소형 사이즈이며, P2000과 조합한 상태에서도, 쉽게 운반이 가능합니다. 경량이며 소형이므로, 점검 작업자에게 부담을 주지 않습니다.

에너지 시스템의 진화를 앞당기는 HIOKI 계측기

태양광 발전 시스템의 고전압화는 앞으로도 진행될 것으로 예상됩니다. 태양광 발전 시스템에 한정되지 않고, 풍력에 의한 대규모 발전이나, 화력과 자연 에너지의 하이브리드 발전에 있어서의 축전 시스템 등, 발전, 축전에 관한 설비의 효율 향상에 있어서, 고전압화는 피할 수 없습니다. HIOKI는 전원 품질 분석기, 절연 저항계, 디지털 멀티미터 등 보수 점검 관련 측정기를 다양하게 갖추고 있습니다

태양광 발전 시스템의 진화에 맞추어 고전압화나 측정 효율의 향상 등 다양한 기능을 앞으로도 진화시켜 나갈 것입니다. 시장 동향을 파악해, 보수 점검, 제조, 개발 현장의 소리를 받아들여, 지금까지 측정하고 싶어도 할 수 없었던 측정을 가능하게 만듭니다.

HIOKI는 고객의 수요에 대응할 수 있는 기능을 갖춘 계측기를 폭넓게 갖추고, 테스트용 데모기도 준비되어 무료 데모 테스트의 지원이 가능합니다. 샘플을 보관하여 측정 테스트도 대응 가능하므로 언제든지 부담없이 연락주시면 지원해드리겠습니다.

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