ESS/BESS 접지 관리 및 서지대책, IMD 검토사항 2026-03-03 13:03:19 ESS/BESS 접지 관리 및 서지대책, IMD 영향 요약 BESS(Battery Energy Storage System)는 일반적으로 비접지(IT) 시스템으로 설계되며, 이에 따라 절연감시장치(IMD)와 서지보호장치(SPD)의 상호작용이 중요한 설계 요소입니다. ESS/BESS 접지 시스템 특성 BESS는 운전 연속성을 확보하기 위해 비접지(IT) 방식을 주로 채택합니다. 이 방식은 첫 번째 지락 사고 시에도 전력 공급을 중단하지 않고 계속 운전할 수 있습니다. 직접접지(다중접지): 지락전류 크지만 견딜 수 있음 저항접지: 중간적 지락전류 비접지(GPT/IT 접지): 지락전류가 매우 작음 → 운전 연속성 우수 IMD(절연감시장치)의 역할 및 동작 IMD는 비접지 계통의 절연 저항을 실시간으로 감시하여 절연 열화를 조기에 감지하는 장치입니다. 동작 원리: ESS DC 전로의 전압을 고려하여 펄스 전압원 사용 한 주기(10초) 동안 ±50V의 펄스 전압 발생 절연저항 측정 시 주파수 불평형 RL 모델을 적용하여 측정 정확도 향상 IMD의 필수 적용 사례: ESS 전체에 대한 제1 절연감시장치 개별 배터리 랙별 제2 절연감시장치 (제1 IMD에서 이상 감지 시 동작) 서지보호 대책 및 SPD 설치 BESS에 대한 서지 보호는 IEC 60364-4-44 및 IEC 60364-5-53 표준에 따라 설계되어야 합니다. 주요 설치 위치: AC 측: 계통 연계 지점에 서지보호장치 설치 DC 측: 배터리 뱅크와 인버터 사이에 DC SPD 설치 (IEC 61643-41 준수) 제어/통신 회로: 데이터 손실 방지를 위한 서지 보호 필요 IMD에 대한 서지보호 영향 SPD의 특성에 따라 IMD 동작에 영향을 줄 수 있어 주의가 필요. 주요 영향 요소 영향 요소 설명 누설 캐패시턴스 대형 ESS의 경우 누설 캐패시턴스 및 누설전류가 커지면서 common mode voltage(CMV)가 상승하여 IMD 측정 정확도 저하 누설전류 MOV 타입 SPD는 미세한 누설전류 발생 → IMD의 불필요한 동작(오작동) 가능성 대안 GDT(가스방전관) 기반 SPD는 누설전류가 0mA에 가까워 IMD 오작동 방지에 유리 권장 사항: 조합형 SPD: MOV와 GDT를 조합하여 사용 (상선에는 MOV, 접지측에는 GDT 적용) 누설전류 특성 확인: IMD 연동 시 SPD의 누설전류 사양 확인 필요 IEC 60364 표준 준수: TN, TT/TN, TNS 및 TN-CS 접지 시스템에 따른 SPD 선택 IMD와 SPD의 상호보완적 활용 IMD와 SPD는 서로 다른 기능을 수행하며 상호보완적으로 사용됩니다. IMD: 절연 열화를 조기 감지하여 예방 보수 지원 SPD: 서지 전류를 접지로 우회하여 장비 보호 RCD: 잔류전류 차단기는 누설전류 발생 시 신속하게 차단 (IMD와 병행 사용 권장) IEC 61643-41 표준은 2025년 5월에 국제적으로 공표되었으나, 한국 KS 채택은 아직 이루어지지 않았습니다. CMV(Common Mode Voltage)는 ESS에서 PCS(파워 컨버터 시스템)의 IGBT 스위칭 노이즈 등으로 발생하는 공통 모드 전압으로, 접지 불균형 시 IMD 측정 오류나 안전 문제를 유발할 수 있습니다. IEC 61643-41 채택 현황 이 표준은 DC 저전압 전력 시스템(최대 1,500V DC)에 연결된 SPD의 요구사항과 시험 방법을 규정하며, BESS 같은 에너지 저장 시스템에 적합합니다. 기존 IEC 61643-31은 PV(태양광) DC 측에 한정되며 ESS 배터리 뱅크에는 직접 적용되지 않습니다. 한국에서는 KS C IEC 61643-11(AC용) 등이 채택되었으나 61643-41은 국제 최신 표준으로 현장 적용 시 참고가 필요합니다. CMV(Common Mode Voltage) 설명 CMV는 ESS DC 링크에서 접지 잠재차, 신호 간섭, 또는 grounding imbalance로 인해 양극과 음극이 접지에 대해 동일하게 변동하는 전압입니다. 대형 ESS에서 누설 캐패시턴스 증가로 CMV가 상승하면 IMD의 절연 저항 측정 정확도가 저하되며, 화재나 EMI(전자파 간섭) 원인이 될 수 있습니다. CMV 발생 원인 영향 및 대책 IGBT 스위칭 노이즈 IMD 오작동 → GDT 기반 SPD 사용으로 누설전류 최소화 변압기 결선(∆-Yg) CMV 최대 3.1kV 상승 → 영상분 회로 모델링 및 접지 균형화 기생 커패시턴스 안전 등급 'high' 위험 → CMV 크기 배터리 정격전압 이하 유지 ESS 설계 적용 가이드 BESS DC SPD 선택 시 IEC 61643-41을 우선 참고하되, 누설전류가 적은 조합형(MOV+GDT) SPD를 사용해 IMD 호환성을 확보하고, CMV 관리를 위해 PCS 방열판 간 기생 커패시턴스를 최소화하고, RCD와 병행 설치하는 것이 권장됩니다. LIST 이전글저압분류 한국 미국 일본 유럽 & SPD선정2026.03.04 다음글미국(NEC/UL)과,유럽(IEC)의 서지프로텍션 전기 접지 규정2026.03.03
