크기가 작은 DC 케이블은 전압 강하, 전력 손실 및 화재 위험을 초래합니다. 너무 큰 케이블은 구리에 돈을 낭비합니다. 케이블 크기 조정의 목표는 케이블의 25년 수명 동안 허용 가능한 전압 강하 및 온도 상승으로 설계 전류를 안전하게 전달하는 최소 단면적을 찾는 것입니다. 이 가이드에서는 IEC 60364 및 EN 50618 관행에 따라 PV 스트링에서 인버터까지 DC 케이블 크기를 조정하는 엔지니어링 단계를 다룹니다.
1단계: 설계 전류 결정
PV 스트링 케이블의 경우 최대 작동 전류는 STC에서의 모듈 단락 전류(Isc)입니다. 케이블은 최악의 작동 조건에서 정격 전류를 초과하지 않고 이를 전달해야 합니다.
DC 스트링 케이블의 설계 전류는 다음과 같습니다.
아이디자인 = 1.25 × Isc(STC)
1.25 계수는 1,000W/m² 이상의 복사 조도 조건(구름 가장자리 강화 이벤트 중에 잠시 발생)을 설명하고 IEC 60364-7-712에 따른 안전 여유를 제공합니다.
Isc = 10.0A인 일반적인 400Wp 모듈의 경우: Idesign = 스트링당 12.5A입니다.
N 스트링을 병렬로 제공하는 결합기 출력 케이블의 경우: Idesign = 1.25 × Isc × N.
2단계: 온도 경감 적용
케이블 전류 정격은 기준 주변 온도(일반적으로 매설 케이블의 경우 30°C, 도관/자유 공기의 경우 40°C)에서 지정됩니다. 더 높은 온도에서는 케이블의 정격을 줄여야 합니다.
| 주변 온도 | 경감 계수(Cu 케이블, XLPE 절연) |
|---|---|
| 30℃(참고) | 1.00 |
| 40°C | 0.87 |
| 50°C | 0.71 |
| 60°C | 0.50 |
| 70°C | 0.00(표준 XLPE의 경우 70°C 이상에서는 케이블이 적합하지 않음) |
지붕 표면이 60~70°C에 달하는 더운 기후에서 패널 아래쪽을 따라 배선된 케이블은 표준 90°C XLPE가 아닌 더 높은 온도 등급(120°C 또는 150°C 등급 PV 케이블 - EN 50618 인증)을 갖춘 케이블을 사용해야 합니다. 더운 기후에서 케이블 크기를 조정할 때는 항상 주변 공기 온도가 아닌 설치 온도를 지정하십시오.
3단계: 설치 방법 디레이팅 적용
도관에 있거나 함께 묶여 있는 케이블은 공기 중에서 단일 케이블보다 더 뜨겁습니다. 설치 방법 경감 요인:
| 설치방법 | 경감 요인 |
|---|---|
| 단일 케이블, 자유 공기 | 1.00 |
| 2개의 케이블이 닿고 공기가 통하지 않음 | 0.87 |
| 편평한 형태의 3개 케이블, 자유 공기 | 0.79 |
| 도관 내 케이블 3개(회로 2개 이하) | 0.70 |
| 표면 장착 트렁킹의 케이블 | 0.75 |
최소 필수 케이블 등급의 경우: Irated(최소) = Idesign ¼ (온도 디레이팅 × 설치 디레이팅)
예: 12.5A 설계 전류, 주변 온도 50°C, 도관 내:
정격(최소) = 12.5 ¼ (0.71 × 0.70) = 12.5 ¼ 0.497 = 25.2 최소 케이블 등급
케이블 테이블에서 4mm² 구리 PV 케이블(EN 50618)은 약 50A의 자유 대기 정격을 가지며, 정격 감소 후 50 × 0.497 = 24.8A를 제공하므로 약간 부족합니다. 지정하다 6mm² (정격 ~65A, 32.3A로 감소) — 마진이 충분합니다.
4단계: 전압 강하 확인
DC 스트링 케이블의 전압 강하는 인버터의 MPPT 작동 범위를 감소시키고 저항 전력 손실을 유발합니다. 스트링 케이블의 최대 허용 전압 강하는 일반적으로 다음과 같습니다.
- STC의 Vmpp 1% — 고품질 설치용
- STC의 Vmpp 2% — 최대 허용 가능(IEC 60364 지침)
전압 강하 공식: ΔV = 2 × L × I × ρ / A
여기서 L = 단방향 케이블 길이(m), I = 설계 전류(A), ρ = 저항률(구리의 경우 0.0175Ω·mm²/m), A = 케이블 단면적(mm²). 2의 계수는 양극 및 음극 도체를 모두 설명합니다.
100m 스트링 실행(단방향)의 경우, 12.5A, 4mm² 케이블:
ΔV = 2 × 100 × 12.5 × 0.0175 / 4 = 10.9V
스트링당 Vmpp = 30개 모듈 × 32V = 960V인 경우 10.9/960 = 1.14% — 허용 가능합니다. 200m 달리기의 경우 전압 강하는 2.3%로 두 배가 되어 2% 제한을 초과합니다. 6mm²로 크기를 늘리거나 문자열 길이를 줄이세요.
5단계: 케이블 선택
PV DC 케이블은 실외 태양광 애플리케이션에 대해 EN 50618(또는 이에 상응하는 IEC 62930) 인증을 받아야 합니다. 주요 인증:
- 자외선 저항: PV 케이블은 균열 없이 25년 이상 UV 노출을 견뎌야 합니다.
- 온도 등급: 표준 EN 50618 케이블 정격 90°C 연속. 더운 기후의 옥상 설치를 위해 120°C 또는 150°C를 지정하세요.
- 시스템 전압: 시스템 전압 정격(1,000V 또는 1,500V)이어야 합니다.
- 할로겐 프리: 화재 시 유독 연기 방출이 우려되는 설치에 대한 대부분의 표준에서 요구됩니다.
태양광에 사용되는 일반적인 단면적: 4mm²(주거용, 짧은 C&I 스트링), 6mm²(대부분의 C&I 스트링 케이블), 10mm²(결합기 출력, 장거리), 16mm² 또는 25mm²(결합기에서 인버터까지의 기본 DC 트렁크 케이블).