서지 보호 장치 설계 요구 조건 외부분리기 OCPD (IEC 61643-41 기반)

6월 16, 2025By SurgefreeAdmin

1. 시스템 특성 분석

- 전압 레벨 : 설계 대상 DC 시스템의 공칭 전압(Un)과 최대 작동 전압(Uc)을 확인합니다. SPD의 최대 연속 작동 전압(Uc)은 시스템 전압보다 높아야 합니다.

- 예: 48V DC 시스템의 경우, SPD의 Uc는 48V 이상이어야 합니다.

- 서지 전류 용량 : SPD의 유형에 따라 적합한 임펄스 전류(Iimp, Type 1) 또는 공칭 방전 전류(In, Type 2)를 결정합니다.

- Type 1: 낙뢰 직접 타격(10/350μs 파형, 예: Iimp 10kA 이상).

- Type 2: 간접 서지(8/20μs 파형, 예: In 5kA~20kA).

- 단락 전류 등급(Isccr) : 시스템의 예상 단락 전류를 고려하여 SPD가 이를 견딜 수 있는지 확인합니다.

2. SPD 유형 및 위치 선정

- Type 1 SPD: 주 분전반(예: 전원 입력단)에 설치, 높은 낙뢰 전류를 처리.

- Type 2 SPD: 서브 분전반 또는 부하 근처에 설치, 간접 서지 보호.

- Type 3 SPD: 민감한 전자 장비 근처에 설치, 미세 서지 보호.

- 설치 위치는 등전위 접지 시스템과 연결되어야 하며, 접지 저항은 낮아야 합니다(예: 10Ω 이하 권장).

3. OCPD와의 연계

- OCPD 선정 : SPD와 함께 사용할 퓨즈 또는 차단기는 SPD 제조업체가 지정한 최대 정격(예: 315A gG 퓨즈)을 준수해야 합니다.

- DC 시스템에서는 DC 전용 OCPD를 사용(예: DC 퓨즈 또는 MCB, MCCB, SCB).

- OCPD의 정격은 상위 OCPD의 약 50% 수준으로 설정(최대 정격 내).

- 보호 협조 : SPD와 OCPD는 단락 시 SPD만 분리되도록 협조해야 하며, 상위 시스템의 전원 공급은 유지되어야 합니다.

- 일부 SPD는 내부 단락 보호 기능이 포함되어 있어 별도 OCPD가 필요 없을 수 있음(제조업체 데이터시트 확인).

4. 전압 보호 레벨(Up)

- SPD의 전압 보호 레벨(Up)은 보호 대상 장비의 임펄스 내전압(Uw)보다 낮아야 합니다.

- 예: 장비 Uw가 2,0kV라면, SPD의 Up는 1.8kV 이하로 설계.

- Up는 서지 전류 파형(8/20μs 또는 10/350μs) 시험에서 측정됩니다.

5. 환경 및 설치 조건

- 환경 내성 : SPD는 설치 환경(온도, 습도, 먼지, 부식 등)에 적합해야 합니다. 예: IP 등급(예: IP20 실내, IP43 , IP65 야외).

- 케이블 길이 : SPD와 접지 시스템 간 연결 케이블은 가능한 짧게(0.5m 이하 권장) 유지하여 인덕턴스 효과를 최소화.

- 단자 접속 : DC 시스템의 극성(+, -)을 정확히 준수하며, 단자 접속은 견고해야 합니다.

6. 시험 및 인증

- SPD는 IEC 61643-41에 따라 시험(예: 임펄스 전류 시험, 열 안정성 시험)을 거쳐야 합니다.

- 제조업체는 SPD의 성능 데이터(예: Iimp, In, Up, Uc)를 명시한 기술 데이터시트를 제공해야 합니다.

- 한국의 경우, KSC IEC 61643-41 준수 여부와 전기설비기술기준(KEC)을 검토.

7. 유지보수 및 상태 모니터링

- SPD는 열화 상태를 확인할 수 있는 표시기 및 IoT(예: 시각적 표시 또는 원격 통신)를 포함해야 합니다.

- 서지모니터링 시스템을 구축하여 서지데이타를 기반으로 Ai기반 Bigdata 시반ㅇ,로 과학적 유지관리.

- 정기 점검 계획을 수립하여 SPD의 기능 저하 여부를 확인.

설계 시 주요 고려 사항

- 제조업체 사양*: Raycap, Hakel, Saltek,Phoenix Contact, DEHN, 같은 제조업체의 데이터시트를 참조하여 SPD와 OCPD의 호환성을 확인.

- 시스템 통합: SPD 설계는 전체 전기 시스템(예: 태양광 시스템, 통신 설비, 철도 시스템)과 통합적으로 고려.

- 현지 규정: 한국 전기설비규정(KEC) 및 지역별 낙뢰 위험도(예: KMA 낙뢰 데이터)를 반영.

- 시뮬레이션: 설계 단계에서 서지 시뮬레이션 소프트웨어(예: PSpice, MATLAB)를 활용하여 SPD 성능을 검증.

구체적 요구

특정 시스템(예: 태양광, 데이터센터)이나 SPD 모델명, 전압/전류 사양을 제공해 주시면 더 구체적인 설계 가이드를 드릴 수 있습니다.