Digital Korea co.,ltd INTRODUCTIONS 디케이

현재 위치
  1. 게시판
  2. 기술자료실

기술자료실

기술자료실입니다.

게시판 상세
왜 태양광 접속함에서 화재가 더 많이 발생할까?
주식회사 디케이 (ip:) 평점 0점   작성일 2020-11-05 추천 추천하기 조회수 34

1> 사용 전기가 다르다.


즉 상용전기는 교류이나 태양광발전전기는 직류이다. 그리고 사용전압이 다르다. 집에서 사용하는 전기는 AC220V인데, 태양광발전전기는 DC450~800V 이다. 이는 전압이 상대적으로 높을 뿐만 아니라 크기가 변하지 않고 연속해서 흐르는 직류이므로 한번이라도 문제가 발생하면 멈출 수가 없다. 그리고 상용전기는 전압원 전기이나, 태양광발전전기는 전류원 전기이다. 전압원 전기는 단락사고시 과전류가 흐르므로 과전류 차단기 등을 설치해서 자동으로 차단이 되게할 수 있다. 하지만 전류원 전기는 크기는 제한되지만 지속적으로 전류가 흐르도록 하는 특성이 있어서 인위적인 차단이 매우 힘들다.


2> 화재의 근본 원인은 무엇일까?


화재의 원인은 열이 생긴다는 것이다. 전류가 흐르면 모든 곳에서 열이 발생한다. 즉 전선에서도 열이 발생하나 흐르는 전류 크기에 따른 규격만 만족한다면 화재로 이어지지는 않는다. 하지만 모든 전기장치는 전선으로만 구성되지 못하고 차단기, 퓨즈, 단자대 등의 전기부품이 들어간다. 전기부품에는 접속부가 있고 접속부는 항상 접속불량 가능성을 내포하고 있다.


3> 접속부는 어떻게 만들어지나?


접속부는 두 개의 전선을 연결하는 부위이다. 두 전선을 연결하는 방법은 나사 조임식과 판 밀착식으로 구분된다. 나사 조임식은 조임 작업만 철저히 하면 비교적 접속불량이 잘 일어나지 않는다. 하지만 진동이나 열평창 수축이 반복적으로 일어나면 접속부가 변형되어 조임이 풀릴 수 있다. 반면 밀착식은 일종의 스프링 탄성에 의해서 접속이 일어나므로 비교적 접속불량이 많이 나타날 수 있다. 즉 금속 스프링이 열을 받으면 탄성이 줄어들어 스프링 역할을 하지 못하기 때문이며, 접속반에서는 대표적인 밀착식 부품이 퓨즈와 퓨즈 홀더부이다.


4> 접속부에서 열 이외의 접속불량이 발생하는 이유는?


두 전선이 밀착되는 정도에 문제가 생기면 접속불량이 발생한다. 밀착이 잘되도록 하려면 먼저 밀착력이 좋아야 하고, 또 밀착면에 이물질이 없이 깨끗하게 접속되어야 한다. 밀착력 감소는 나사 조임식에서는 나사가 풀리지 않으면 잘 발생하지 않는다. 또 밀착식에서도 수명은 있지만, 금속의 변형만 생기지 않으면 어는 정도 유지가 된다. 그러면 일반적인 상태에서 접속불량이 생기는 가장 큰 요인은 무엇일까? 바로 온도차와 오염이다. 비록 접속부 스스로가 열을 내지는 않는다고 하여도, 주변의 온도변화는 모든 것을 수축 평창하게 만들어 변형을 유발한다. 그러니 전기장치 주위 온도를 온도변화가 최대한 적도록 만들어야하나, 태양광 접속함은 대다수가 외부에 노출되어 있어 극심한 온도차를 매일 겪고 있다.


다음으로는 접속부위의 오염이다. 오염은 거미줄이나 먼지 등의 눈에 바로 보이는 것 뿐만 아니라, 눈에 바로 보이지 않지만 스스로 생겨나는 물기이다. 물기는 온도차가 생기면 공기 중의 수분이 뭉쳐서 나타나며, 전선은 전부가 금속이므로 온도변화가 커서 물기를 많이 만들어낸다.


즉 두 전선이 접착되는 접착면에 물기가 들어가면 접착부의 유효 면적이 줄어들어 전기저항이 늘어난다. 또 전기분해도 일어나 접속면을 급격히 망가뜨린다. 따라서 대충보면 아무런 문제가 없어 보이지만, 접속부의 저항 성분이 증가되어 국부 열을 발생시키고, 열은 다시 변형을 유발하여 더 큰 저항을 만들어 소위 직렬 아크를 유발한다. 아크는 아주 고온을 만들어 내므로 빠른 시간내에 주변 절연물을 탄화시켜 원하지 않는 전기 흐름 경로를 만들어내어 화재로 이어지게 된다.


5> 왜 접속 불량부만 문제가 생기지 접속함 내부가 전소될까?


접속함 내는 많은 량의 전기가 모이는 장소이다. 앞서 이야기한 한곳의 전기부품에서 접속불량이 발생하면 초기에는 특정 곳에서만 저항 증가로 열이 난다. 하지만 이 상황이 지속되면 점차 주변부를 열변형시켜서 더 큰 접속저항을 만들어내고 궁극적으로는 고온의 아크를 발생시킨다. 즉 소위 말하는 직렬 아크가 접속부에서 발생하게 된다. 그리고 고온의 아크는 주변 절연물을 연소시켜서 전기가 통하는 탄화물로 변형시켜므로 절연파괴 현상이 발생된다.


이러한 절연파괴는 접속함 네에서 바로 태양전지판 발전전기 +/-를 바로 단락(연결)시키는 병렬아크로 확대된다. 그러면 이제는 부하를 통해서 전기가 흐르는 것이 아니고 발전전기 자체가 서로 단락되어 흐르는 화재 초기 상태가 된다. 짐작컨대, 이 상황까지도 연기 발생은 아주 심하지 않을 것으로 보인다. 하지만, 이 상태가 조금 더 진행되면 함 내부에 연기가 차고, 이 연기는 탄소 덩어리이니 일종의 전기가 흐르는 도체 역할을 하여 주변에 있는 모든 전기가 순간적으로 +/- 상호 단락하는 병렬아크 상태로 들어간다.


이렇게 초기의 작은 직렬 아크가 시간이 지나 병렬 아크로 발전하면, 그때는 부하를 차단하여도 이미 발전전기 자체가 서로 단락되어 일어나는 것이므로 태양전지판에서 들어오는 발전전기를 원천적으로 차단시키지 않으면 막을 수가 없다.


바로 이 상황이 일반 상용 AC 전기와의 큰 차이점이며 위험성이다. 따라서 접속함 화재는 발전되는 전기가 계속 공급되므로 아무리 소화액을 뿌려도 불이 꺼지지 않은 이유이다. 그러므로 만약 이 상태라면 PV 판에서 발전되어 들어오는 전선을 모두 인위적으로 절단하는 것이 가장 빠른 화재 진압 방법이다.

 

* 참고: 직렬아크와 병렬아크란?


직렬아크는 전기가 부하를 통해서 흐르는 상태에서 전선의 접속부에서 접속 불량으로 발생하는 아크이며, 따라서 부하가 차단되면 더 이상의 전류 흐름이 없으므로 아크 발생도 멈춘다. 또 만약 접속부에서의 접속불량이 발생하면 접속부에서 저항이 늘어나는 것이고, 직렬 연결된 실 부하는 변동하지 않으므로 이론적으로는 부하 저항이 커져서 전류가 더 적게 흐른다. 따라서 접속불량이 일어난 곳 주변이 화재 위험 물질이 없거나 적은 곳이면 단시간에 는 화재로 까지 이어지지 않을 가능성이 높다. 한편 직렬아크는 전류 크기 감지로는 감지가 불가능하다.


병렬아크는 전기가 부하를 통해서 흐르는 것이 아니라 바로 전기 두선이 바로 단락되어 일어나는 아크이다. 따라서 부하를 차단시켜도 아크가 해결되는 것이 아니다. 다만 단락에 의한 또는 단락과 유사한 상태이므로 전류가 순간적으로 크게 흐를 수 있어 전류 감지기로 전류 크기를 감지하면 감지가 가능하며, 따라서 과전류 차단기 또는 계전기를 사용하여 대부분 안전하게 차단할 수가 있다. 하지만 불행하게도 비록 병렬아크 상태가 되어도 완전 단락 상태가 안되어 전류가 아주 크게 흐르지 않을 수도 있기 때문에 이 경우는 병렬아크가 발생하는 지속시간이 길어져 화재로 발생될 가능성이 아주 높다.     


첨부파일
비밀번호 수정 및 삭제하려면 비밀번호를 입력하세요.
댓글 수정

비밀번호 :

/ byte

비밀번호 : 확인 취소




  • 제품문의 (053)854-6773
  • 배송/교환/반품 (042)545-8763
  • 장바구니
  • 주문배송조회

TODAY VIEW

제품검색

X