신재생에너지발전설비(태양광) 기사 필기 공부 #2

 

▶ 접속함

: 태양전지 어레이와 파워컨디셔너 사이에 설치 ; 보수 점검 시 회로를 분리하거나 점검의 편리성을 위해 설치

- 접속함에는 ① 태양전지 어레이측 개폐기, ② 주 개폐기, ③ 서지보호장치(SPD), ④ 역류방지 소자, ⑤ 출력용 단자대, ⑥ 감시용 DCCT(Shunt), DCVT, T/D(transducer) 또는 Multi power transducer 등을 설치한다.

 

 

▶ 교류측 기기

1. 분전반

: 한전배전계통과 계통 연계하는 경우에 파워컨디셔너의 교류출력을 계통으로 접속할 때 사용하는 차단기를 수납하는 함체

 

2. 차단기

 1) 차단기(Breaker)

  ① 고장전류를 신속히 차단하여 기기 보호 및 안전 유지

  ② 부하전류의 안전통전 및 개폐

 2) 개폐기(Switch)

  ① 평상시 부하전류가 흐르는 상태에서 안전하게 개폐

  ② 부하전류를 안전하게 통전

 

3. 전력퓨즈(Power Fuse)

 1) 주로 단락보호용으로 사용 (한류형 퓨즈는 과부하 전류에서 용단되어서는 안 된다.)

 2)

장 점	단 점
* 현저한 한류특성 * 고속도 차단 * 소형으로 큰 차단용량 * 차단시 무소음, 무방출 * 소형, 경량	* 재투입 불가능(가장 큰 단점) * 차단시 과전압 발생 * 과전류에 의해 용단되기 쉽고, 결상을 일으킬 우려가 있다. * 용단되어도 차단되지 않는 전류범위가 있다. * 동작시간 - 전류특성을 자유롭게 조정할 수 없다.

 

4. 단로기(DS)

: 선로로부터 기기를 분리, 구분 및 변경할 때 사용되는 개폐장치로 단순히 충전된 선로를 개폐하기 위한 용도로 사용되며, 고장전류 뿐만 아니라 부하전류도 개폐할 수 없다.

 

5. 변압기

: 전자유도작용을 이용하여 교류 전압과 전류를 변성하는 장치로 2개 이상의 전기회로와 1개 이상의 공통 자기회로로 이루어져 있다.

 

6. 보호계전기

: 전압, 전류, 전력 등의 정정(설정)값에서 동작하여 차단기에 차단 신호를 주거나, 경보장치에 경보 신호를 주는 기기이다.

 

 

▶ 피뢰소자 등

1. 외부 피뢰시스템

1) 직격뢰

: 태양전지 어레이, 저압배전선, 전기기기 및 배선 등으로의 직접 낙뢰 및 그 근방에 떨어지는 낙뢰

 

2) 외부피뢰시스템

  ① 수뢰부 시스템 : 구조물의 뇌격을 받아들임

  ② 인하도선 시스템 : 뇌격전류를 안전하게 대지로 보냄

  ③ 접지 시스템 : 뇌격전류를 대지로 방류시킴

 

2. 내부 피뢰시스템

: 건축물의 금속구조물과 전선을 통해서 침입하는 서지(Surge)로부터 전기 전자시스템을 보호하는 것.

 

1) 감전으로부터 인축의 상해를 줄이기 위한 보호대책

  ① 노출도전성 부분의 적절한 절연

  ② 메시접지시스템을 이용한 등전위화

  ③ 물리적 제한과 경고표시

  ④ 뇌등전위 본딩

 

2) 내부 뇌보호 대책

  ① 접지 및 본딩

  ② 자기차폐

  ③ 선로의 포설경로

  ④ 절연인터페이스

  ⑤ 협조된 SPD 시스템

 

3) 태양광발전소 뇌서지 보호대책

  ① 피로소자를 어레이 주회로 내부에 분산시켜 설치하고 접속함에도 설치한다.

  ② 저압배전선에서 침입하는 뇌서지에 대해서는 분전반에 피뢰소자를 설치한다.

  ③ 뇌우 다발지역에서는 교류전원측으로 내뢰 트랜스를 설치하여 보다 안전한 대책을 세운다.

 

4) 피뢰기 구비 조건

  ① 속류 차단 능력이 충분할 것

  ② 상용주파 방전 개시 전압이 높을 것

  ③ 충격 방전 개시 전압이 낮을 것

  ④ 방전내량이 높고, 제한 전압이 낮을 것

 

3. 피뢰소자의 선정

: 뇌보호용 부품에는 크게 피뢰소자와 내뢰트랜스의 2가지가 있으며, PV 시스템에는 일반적으로 피뢰소자인 어레스터 또는 서지업서버를 사용한다.

  ① 어레스터 : 낙뢰에 의한 충격성 과전압에 대하여 전기설비의 단자전압을 규정치 이내로 저감시켜 정전을 일으키지 않고 원상태로 회귀하는 장치

  ② 서지업서버 : 전선로에 침입하는 이상 전압의 높이를 완화하고 파고치를 저하시키는 장치

  ③ 내뢰 트랜스 : 실드부착 절연트랜스를 주체로 하고 어레스터 및 콘덴서를 부가시킨 것. 뇌서지가 침입한 경우 내부에 넣은 어레스터에서의 제어 및 1차측과 2차측 간의 고절연화, 실드에 의해 뇌서지의 흐름을 완전히 차단할 수 있도록 한 변압기

 

 

▶ 일조시간, 일조량

1. 일조시간

1) 가조시간 : 한 지방의 일출부터 일몰까지의 시간

2) 일조시간 : 가조시간 중 구름의 방해 없이 지표면에 태양이 비친 시간의 합

3) 일조율 = (일조시간 / 가조시간) * 100[%]

4) 가조시간 중 구름이 없을 때는 가조시간과 일조시간이 일치하므로 일조율은 1이 된다.

2. 일조량(일사량)의 개념

1) 일정기간 동안 지표면에 일조강도[W/㎡]를 적산한 값[Wh/㎡]

2) 국내에서 일조량과 일사량은 동일한 의미로 사용.

3) 일조강도[W/㎡]

  ① 단위 시간에 단위 넓이에 입사되는 복사에너지의 세기

  ② 국내에서 일조강도를 복사강도, 일사강도로 혼용.

4) 태양상수(E0) : 1367[W/㎡]

 

3. 일조량(일사량)의 특징

1) 지면 위에서 관측되는 일조량은 대기권(지표면으로부터 10km ~11km)의 공기 중에 있는 먼지나 수증기에 의해 흡수, 반사, 산란되어 태양상수의 약 70[%] 정도.

2) 하루 중의 최대 일조량은 태양고도가 가장 높을 때(남중시)이다.

3) 1년 중 하지시가 최대

4) 해안지역이 산악지역보다 일조량이 높음

 

4. 일조량(일사량)의 종류

1) 직달 일조량 : 일정기간 동안 지표면에 직접 도달하는 직달광을 적산한 값

2) 산란 일조량 : 일정기간 동안 햇빛이 대기를 지나오는 동안 공기 분자, 구름, 연무(에어로졸) 입자 등에 의해 산란되어 도달하는 산란광을 적산한 값

3) 전 일조량(수평면 일조량) : 일정기간 동안 지표면에 도달한 전 일조(직달광 + 산란광)를 적산한 값

4) 총 일조량(경사면 일조량) : 일정기간 동안 경사면에 도달한 총 일조(직달광 + 산란광)를 적산한 값

 

 

▶ 위도, 경도, 방위, 고도각

1. 위도와 경도

1) 위도

  ① 주어진 지구의 표면 지점의 수직선(추선)과 적도면이 이루는 각이다. 같은 위도의 지점을 연결한 선은 위선이라고 부르며 적도에 평행한 동심원이 된다. 북극은 북위 90°이다. 0° 위선은 적도이며 구면 좌표계의 기본 평면이 된다.

  ② 평지 고정식 어레이의 경우 연간 최대발전량(최대 출력)을 얻기 위해서는 그 지방의 위도와 같은 경사각으로 할 때 얻을 수 있다.

 

2) 경도

  ① 주어진 지구의 표면 지점을 지나 북극부터 남극까지 그은 경선과 본초 자오선이 이루는 각이다. 모든 경선은 반원을 그리며 평행되지 않고 북극과 남극에 한데 모인다.

  ② 런던 근교의 그리니치 천문대의 바로 밑을 통과하는 자오선(그리니치 자오선)이 본초 자오선에 선정되고 있다.

  ③ 평지 고정식 어레이의 경우 경도는 일출과 일몰 시간의 차이만 존재하며, 발전량에 직접적인 영향을 미치지는 않는다.

 

2. 방위

 1) 지리학에서 방위는 자오선을 기준으로 남쪽과 북쪽을 정하고, 그와 수직인 직선을 기준으로 동쪽과 서쪽을 정한다.

 2) 동 서 남 북의 네 방향을 4방위라 하고, 이를 세분하여 8방위, 16방위, 24방위, 32방위로 이름 붙인다.

 3) 일반적으로 정북이 방위각의 기준(0)이 되며, 시계방향(동쪽)으로 수평각으로 표시하며, 고정식 태양광 어레이에서는 모듈을 정남향으로 설치하여야 최대 발전량을 얻을 수 있다.

 

3. 고도각

 1)지구의 북반구와 남반구

  * 북반구 : 적도에서 북극까지 지역 / 어레이 설치 시 남향 설치가 최적

  * 남반구 : 적도에서 남극까지 지역 / 어레이 설치 시 북향 설치가 최적

  * 북회귀선 : 하지 때 태양이 천정을 지나는 선

  * 적도 : 춘 추분 때 태양이 천정을 지나는 선

  * 남회귀선 : 동지 때 태양이 천정을 지나는 선

 

 2) 태양의 복사에너지 결정요소

  ① 천문 지리적 요소 : 태양과 지구사이의 거리, 태양의 천정각, 관측 지점의 고도, 지표면 알베도, 태양과 지구사이의 거리

    * 알베도 : 태양으로부터 지표면에 도달한 일조(일사)가 대기나 지표면에 의해서 반사되는 비율. 대기를 포함한 지구의 알베도는 평균 약 30[%] 정도

  ② 태양의 복사에너지 감쇠성분 : 구름, 흡수기체(수증기, 오존, 이산화탄소 등), 에어로졸

 

 3) 태양의 고도(각)
  ① 고도(각) : 직달광과 지평면이 이루는 각도(지평면과 태양의 중심이 이루는 각도)

  ② 남중고도(각) : 하루 중 태양의 고도가 가장 높을 때의 고도(각)

    ⓐ 동지 시 남중고도(각) = 90° - ∮ - 23.5°

    ⓑ 하지 시 남중고도(각) = 90° - ∮ + 23.5°

    ⓒ 춘 추분 시 남중고도(각) = 90° - ∮  여기서, ∮ : 그 지역의 위도[°]

     * 하지 때의 그림자의 길이가 가장 짧고, 동지 때의 그림자의 길이가 가장 길다.