태양광 과전압에 대해서
안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.
몇년 사이, 수용가 지역에 태양광이 많이 들어섰습니다.
그러다보니, 과전압 문제가 곳곳에서 나타나고 있는데요.
과전압의 원인이 무엇인지?
어떻게 해결할 수 있는지?
알아보겠습니다.
목차
1. 과전압 현장소개
2. 과전압의 원인
3. 과전압 해결방법
1. 과전압 현장소개
간헐적인 발전정지가 발생하는 사이트가 있습니다.
▽ 아래 그래프는 해당 주택에 있는 태양광모니터링입니다. 용량은 3kW구요.
13시 경에 발전량이 적은 것으로 보아, 과전압을 예상할 수 있습니다.
▽ 현장방문하여, 인버터 디스플레이 확인하였습니다.
▽ 전압은 발전정지 상태에서 243.7V 가 측정되었습니다.
태양광 인버터는 대개 전압 리미트를 10%로 걸어놓습니다.
공칭전압 220V에서 10%이니, 242%까지는 허용하나, 그 이상이 되면 가동을 멈춥니다.
실제 한전 계통전압의 과전압 · 저전압 범위는 220V ± 6%입니다. (삼상의 경우 380V ± 10%)
즉, 집으로 들어오는 전기는 233V를 넘을 경우, 과전압으로 판단할 수 있습니다.
실제로 233V정도로 전자기기에 큰 영향은 주지않지만, 결코 좋진 않겠죠.
6% 이상 · 이하로 변동될 경우에는 한전에 변압기 2차 탭조정을 요청하여 전압조정을 할 수 있습니다.
└ 탭조정으로 ± 15V까지 조정할 수 있습니다.
└ 하지만, 선로 용량 등을 고려해야하기 때문에 한전 입장에서도 쉽사리 탭조정하는 것은 어렵습니다.
일반적으로, 단상인버터 허용전압 범위는 ± 10% 입니다.
즉 계통전압이 242V가 넘어가면 정지가 됩니다.
한전에서 탭조정이 불가하다하면, 인버터의 계통허용전압을 높이는 방법 밖에 없습니다.
이럴 경우, 인버터는 이후 발생하는 책임을 묻지 않는다는 서명을 받고 허용전압조정을 진행합니다.
2. 과전압의 원인
1) 분산형전원의 인버터 출력전압는 계통전압보다 약 1% 높게 설정됩니다.
└ 분산형전원의 전기를 우선적으로 수용가에서 사용되도록 하기 위함이죠.
2) 부하가 큰 공장이 일시적으로 부하소모량이 적어지면 계통전압은 증가합니다.
└ 수용률이 낮아지면서 분산형전원에서 공급하는 전기의 전압은 증가합니다.
주변에 용량이 큰 발전소가 있다면, 전압변동이 그만큼 크게 작용합니다.
경험상, 제주도에서는 금요일 오후, 토요일에 과전압 트립이 많이 발생했었습니다.
금 오후, 토, 일요일은 공장이 쉬면서 태양광 발전소에서 생산한 전류를 제공받을 부하가 없습니다.
대개 태양광 발전소는 말단에 설치되어 있습니다. 말단과 가까울수록 전압 상승에는 치명적으로 작용하죠.
여러 이유가 있겠지만, 말단은 촌에 위치해 있을 것이고, 보통 촌 · 산지에 공장들이 위치해 있습니다.
기본 전력사용량이 높기 때문에 해당 계통에는 많은 양을 태양광발전소로 충당하도록 설계하였을 것입니다.
평일에는 수요 공급 밸런스를 잘 유지해오다가, 주말이 되면 사용하는 부하가 확 줄어버리니 수용률이 낮아져 이상전압이 발생하는 것입니다.
3) 선로용량, 부하는 동일한데 분산형전원의 용량이 커지면 계통전압은 증가합니다.
└ 발전사업의 경우, 태양광을 계획하기 전 선로용량을 체크합니다. 여유가 있을 경우에만 사업이 가능하죠.
하지만, 주택의 경우에는 그러한 제한이 없습니다. (지자체별로 다를 수 있겠으나, 큰 제약은 없습니다.)
따라서, 3kW 태양광 설비 수십대가 병렬로 연결되면, 1%, 1%, 1% · · · · 1% = α% 만큼 계통전압이 상승합니다.
3. 과전압 해결방법
1) 출력제어시스템(역률조정)
└ 역률을 조정하여 전압을 낮춥니다.전기적으로, 역률조정을 통해 전압을 조정하고, 주파수 조정을 통해 전력을 조정합니다.
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2) DER시스템을 체계화 해야합니다.
우리는 선로용량을 정해놓고, 분산형전원의 특징과 주의점을 잘 살리지 못한 채로 수용하고 있습니다.
그러다보니, 계통과 분산형전원의 불균형으로 과전압 또는 과잉공급, 부족공급이 발생합니다.
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3) 발전량예측기술의 발전이 필요합니다.
현재도 VPP와 같은 발전량예측기술을 기반한 제도가 있고, 또 연구 중에 있습니다.
태양광의 단점 중 하나인, 불규칙적인 발전을 극복한다면,
①전력공급 안정화, ②고급원료 사용최소화 등을 기대할 수 있습니다.
이상으로 블로그를 마치겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다.
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