태양광 패널을 직렬로 배선하는 방법: 안전한 단계, 다이어그램 및 계산

태양광 패널을 직렬로 연결할 때, 긍정적 ( ) 한 패널에서 음수(−) 다음의. 시리즈 문자열에서, 전압 추가 동안 현재는 (거의) 동일합니다 단일 패널로. 이는 와이어 손실을 줄이거나 MPPT 충전 컨트롤러 또는 그리드 연결 인버터의 입력 요구 사항을 충족하기 위해 더 높은 전압이 필요할 때 가장 일반적인 방법입니다.

직렬 배선은 일반적으로 다음과 같은 경우에 올바른 선택입니다.

• 시스템이 사용할 수 있도록 어레이 전압을 높입니다. 더 작은 게이지 와이어 더 적은 손실로 더 먼 거리에서.
• 다음과 같은 컨트롤러/인버터 요구 사항을 충족합니다. 최소 MPPT 전압 (특히 추운 날씨에).
• 더 높은 DC 입력이 예상되는 인버터용 스트링을 구축합니다(종종 수백 볼트 DC 그리드 연결 디자인에서).

주요 트레이드오프: 시리즈 문자열에서 음영 처리 또는 약한 패널은 전체 문자열의 출력을 줄일 수 있습니다. 바이패스 다이오드가 도움이 되지만, 좋은 레이아웃과 부분적인 음영을 피하는 것이 여전히 중요합니다.

직렬 배선 규칙: 먼저 확인해야 할 전압 수학

무엇이든 연결하기 전에 스트링 전압이 극한의 온도에서 장비의 안전 한도 내에 유지되는지 확인하십시오. 두 가지 주요 패널 사양은 다음과 같습니다. Voc (개방 회로 전압) 및 VMP (최대 전력에서의 전압). 문자열이 추운 날씨 Voc 컨트롤러/인버터의 최대 입력 전압을 초과하지 않습니다.

시리즈 문자열에 대한 빠른 계산

직렬 배선의 경우: 문자열 Voc ≒ 각 패널의 Voc 합계 그리고 문자열 Vmp ≒ 각 패널의 Vmp 합계 . 전류는 한 패널의 전류(Imp/Isc)에 가깝게 유지되므로 직렬은 앰프보다 전압에 훨씬 더 많은 영향을 미칩니다.

실수의 예

각 패널 레이블이 다음과 같이 표시된다고 가정합니다. Voc = 38.0V 그리고 VMP = 31.5V . 와 3개 패널 시리즈 : 스트링 Voc ≒ 114.0V 그리고 스트링 Vmp ≒ 94.5V .

MPPT 컨트롤러 최대 입력이 150V , 114V는 실온에서 안전해 보이지만, 차가우면 Voc가 높아질 수 있습니다. 많은 패널 데이터시트에는 Voc 온도 계수(종종 약 −0.28% ~ −0.35%/°C ). 계수가 없으면 추운 날씨의 Voc를 잠재적인 것으로 취급하십시오. 10~20% 더 높음 문자열 길이를 확정하기 전에 라벨 값보다 데이터시트를 확인하세요.

주요 내용: 컨트롤러/인버터에서 거꾸로 시리즈 스트링을 설계합니다. 최대 입력 전압은 엄격한 제한입니다. ; 이를 초과하면 장비가 영구적으로 손상될 수 있습니다.

깨끗하고 안정적인 직렬 연결을 위해 필요한 도구 및 구성 요소

올바른 시리즈 빌드는 주로 올바른 커넥터와 보호 장치를 사용하는 것입니다. 가정용 배선 부품을 즉석에서 사용하지 마십시오. PV 스트링은 위험한 DC 전압을 전달할 수 있으며 DC 사용에 적합한 구성 요소가 필요합니다.

핵심 아이템

• PV 등급 커넥터(일반적으로 MC4 유형) 패널 리드를 일치시키세요 그리고 are from compatible families.
• 전류 및 거리에 맞는 크기의 PV 전선(일반적으로 10 AWG 또는 12 AWG, 햇빛/UV 등급).
• 프로브 상태가 양호한 DC 정격 멀티미터입니다.
• 안전한 서비스를 위한 DC 차단기 또는 차단기(종종 컨트롤러/인버터 근처).

보호 및 결합(필요에 따라)

• 스트링 퓨즈 또는 차단기(있는 경우) 두 개 이상의 문자열이 병렬로 연결됨 (직렬 전용 단일 스트링에는 스트링 퓨즈가 필요하지 않은 경우가 많지만 현지 규정 및 장비 지침을 따릅니다).
• 여러 문자열이 병합되는 경우 결합기 상자입니다.
• 특히 노출된 어레이의 경우 필요하거나 권장되는 서지 보호(SPD).

호환성 참고 사항: "MC4"가 일반적인 용어로 사용되는 경우가 많기 때문에 많은 설치자는 커넥터 브랜드를 혼합하는 것을 피합니다. 최고의 신뢰성과 안전성을 위해 다음을 사용하십시오. 일치하는 커넥터 유형 또는 제조업체가 승인한 동등품.

단계별: 태양광 패널을 직렬로 배선하는 방법(실습 절차)

이 절차에서는 동일한 패널과 일반적인 PV 커넥터를 가정합니다. 체계적으로 작업하고 빛에 노출될 때마다 어레이를 살아있는 것처럼 취급하십시오. DC 전원으로 작업하는 것이 불편할 경우 자격을 갖춘 설치자를 고용하십시오.

1) 각 패널의 양극 리드와 음극 리드를 식별합니다.

패널 라벨과 리드 표시의 극성을 확인하세요. 불분명한 것이 있으면 낮에 멀티미터로 확인하십시오. 올바른 식별은 보호 기능을 트립하거나 장비를 손상시킬 수 있는 역극성을 방지합니다.

2) 패널 1( )을 패널 2(−)에 연결합니다.

딸깍 소리가 나거나 잠길 때까지 커넥터를 단단히 연결하십시오. 이렇게 하면 첫 번째 시리즈 링크가 생성됩니다. 같은 패턴을 라인 아래로 계속하십시오.

3) 문자열이 완성될 때까지 반복합니다.

3개 패널의 경우: 패널 1( )에서 패널 2(−), 패널 2( )에서 패널 3(−)까지. 나머지 자유 끝은 문자열 출력이 됩니다. 문자열 부정 패널 1(−)이고 문자열 양수 패널 3( )입니다.

4) 전자 장치에 연결하기 전에 스트링 전압을 측정하십시오.

컨트롤러/인버터에서 스트링을 분리한 상태에서 최종 양극 및 음극 끝의 전압을 측정합니다. 계산된 수치에 가까운 수치가 나올 것으로 예상됩니다. 문자열 Voc 밝은 햇빛에. 측정된 값이 크게 다른 경우 모든 연결과 극성을 중지하고 다시 확인하십시오.

5) 스트링을 DC 연결 해제 장치에 연결한 다음 컨트롤러/인버터에 연결합니다.

어레이를 분리할 수 있도록 DC 정격 분리/차단기를 사용하십시오. 제조업체의 배선 순서를 따르십시오. 많은 충전 컨트롤러는 PV 입력이 적용되기 전에 컨트롤러의 전원을 켜고 안전하게 구성할 수 있도록 배터리를 먼저 연결하도록 지정합니다. 주요 결과는 동일합니다. 예기치 않게 핫플러그하지 마세요. — 연결 해제를 사용하고 설명서를 따르십시오.

• 직렬 스트링 배선을 깔끔하고 안전하게 유지하고 날카로운 모서리를 피하십시오.
• 스트링부터 PV 및 PV− 단자까지 올바른 극성을 유지하십시오.
• 향후 서비스를 위해 스트링 전압과 분리 위치에 라벨을 붙입니다.

직렬 대 병렬: 전기적으로 변화하는 사항과 그것이 중요한 이유

전압이 높을수록 동일한 전력에 대해 전류가 감소하기 때문에 많은 시스템에서 직렬 스트링을 사용합니다. 이는 종종 와이어 손실을 낮추고 도체 크기와 비용을 줄일 수 있습니다(코드 제약 내에서).

실제적인 전력 손실 예시

전송하고 싶다고 가정 600W 배열에서 컨트롤러로. 에 60V , 전류는 약 10A (600W ¼ 60V). 에 120V , 전류는 약 5A . 저항성 전선 손실은 다음과 같이 확장되기 때문에 I²R , 전류를 대략 절반으로 줄이면 장기적으로 전압 강하와 발열을 크게 줄일 수 있습니다.

실제로 많은 배열이 사용됩니다. 시리즈 문자열 목표 전압에 도달하려면 여러 개의 스트링을 연결하세요. 평행 총 전류와 전력을 증가시킵니다. 설계 목표는 차광 위험, 배선 비용 및 안전의 균형을 맞추면서 장비의 전압 창 내에 착륙하는 것입니다.

시리즈 스트링의 안전 및 코드 인접 필수 사항

직렬 배선은 위험한 DC 전압을 빠르게 생성할 수 있습니다. 상대적으로 작은 배열이라도 초과할 수 있습니다. 100V DC 이는 충격 위험과 아크 가능성을 증가시킵니다. PV DC 서비스 등급의 하드웨어를 사용하고 현지 전기 규정 및 제조업체 지침을 따르십시오.

최소한의 안전 관행

• 가능한 경우 전원을 차단하십시오. 모듈을 덮거나 새벽/해질녘에 작업하고 DC 연결 해제 .
• 부하가 걸린 상태에서는 커넥터를 절대로 뽑지 마십시오. DC 아크는 지속적입니다. 먼저 연결 해제를여십시오.
• PV / PV− 단자에 도체를 연결하기 전에 미터로 극성을 확인하십시오.
• PV 등급 케이블 관리, 스트레인 릴리프 및 내후성을 사용하여 절연 손상 및 물 유입을 방지합니다.

과전류 보호: 퓨즈가 중요한 경우

하나의 컨트롤러 입력에 전력을 공급하는 단일 직렬 스트링에서 각 모듈의 전류는 스트링 전류에 의해 제한되므로 스트링 퓨즈가 필요하지 않을 수 있습니다. 그러나 여러 문자열을 병렬로 , 한 스트링이 다른 스트링에 결함 전류를 역공급할 수 있으므로 스트링 퓨즈/차단기 일반적으로 사용됩니다. 항상 컨트롤러/인버터 설명서와 해당 관할권에 적용되는 전기 규정을 따르십시오.

문제 해결: 일반적인 직렬 배선 실수 및 빠른 점검

태양광 패널을 직렬로 배선한 후 시스템 성능이 저하되는 경우 원인은 단순한 연결, 극성 또는 예상 불일치인 경우가 많습니다. 이러한 검사를 사용하여 문제를 신속하게 격리하세요.

증상 기반 체크리스트

• 측정된 스트링 전압이 0에 가깝습니다. 취소 루프를 생성하는 역방향 연결, 커넥터가 완전히 장착되지 않았거나 리드가 끊어졌을 가능성이 있습니다.
• 전압은 정확하지만 전력이 낮습니다. 부분적인 음영, 오염 또는 바이패스 다이오드가 고장난 패널을 확인하십시오. 모든 패널이 동일한 모델/사양인지 확인하세요.
• 컨트롤러에 PV 과전압이 표시됩니다. 문자열에 온도 조건에 비해 너무 많은 패널이 직렬로 연결되어 있습니다. 시리즈 수를 줄이거나 입력 정격이 더 높은 장비를 사용하십시오.
• 간헐적인 오류: 느슨한 커넥터, 물 유입 또는 모듈 정션 박스의 케이블 변형이 의심됩니다.

간단한 검증 루틴

1. 유사한 햇빛에서 각 패널의 Voc를 개별적으로 측정합니다. 크게 벗어난 패널을 기록해 두십시오.
2. 직렬 스트링을 연결하고 총 Voc를 측정합니다. 합리적인 마진 내에서 예상 금액과 일치하는지 확인합니다.
3. 가능한 경우 컨트롤러 디스플레이/앱을 사용하여 작동 전압이 계산된 값 근처에 있는지 확인하세요. 스트링 Vmp 좋은 태양 동안.

판독값이 기본 시리즈 계산과 일치하지 않으면 고가의 전자 장치에 연결하기 전에 배선을 중지하고 수정하십시오. 대부분의 오류는 연결 전 전압 점검을 통해 예방할 수 있습니다.

시리즈 스트링의 성능 향상을 위한 실용적인 설계 팁

좋은 직렬 스트링 성능은 배선만큼이나 레이아웃에 관한 것입니다. 이러한 실용적인 단계는 손실을 줄이고 피할 수 있는 감소를 방지합니다.

모듈을 동일한 태양 조건에 유지

시리즈 문자열에서는 하나의 음영처리된 패널이 문자열을 아래로 끌 수 있습니다. 동일한 평면에 패널을 배치하고 동일한 시리즈 체인 내에서 서로 다른 음영 패턴(굴뚝, 나무, 지붕창)에 노출되는 모듈을 혼합하지 마십시오.

홈런시 전압강하 최소화

직렬 전압이 높을수록 도움이 되지만 여전히 낮은 전압 강하를 목표로 해야 합니다. 경험상 많은 디자이너들이 목표로 삼는 것은 ≤ 3% 전압 강하 어레이 배선용. 이를 달성하려면 더 짧은 실행 거리, 더 큰 전선 또는 장비 한계 내에서 더 높은 전압 스트링이 필요할 수 있습니다.

각 문자열에 일치하는 패널 사용

예측 가능한 결과를 얻으려면 동일한 모델과 비슷한 연령에서 각 계열 문자열을 만듭니다. 전류 등급이 서로 다른 패널을 혼합하면 전체 스트링이 가장 약한 패널의 성능에 더 가깝게 작동하게 될 수 있습니다.

결론: 놀라움을 덜 원한다면 우선순위를 정하세요 올바른 전압 설계 , 스트링당 일관된 방사조도 , 그리고 검증 측정 컨트롤러 또는 인버터에 전원을 공급하기 전에