태양광 발전 시스템의 절연 검사
태양광 발전 시스템을 구성하는 모든 단독 전기 장치와 기타 시설물에서, 케이블 등 열화에 의해 시스템 절연성이 감소하였는지를 확인하기 위해 절연테스터, Insulation Tester 또는 편의적 통칭어 ‘메가(Mega)’라는 계측기를 사용합니다. 궁극의 활용 목적은 감전 방지, 누전 방지입니다.
절연테스터기가 일반 멀티미터(저항측정 모드)와 다른 점은,
1) 테스트 경로에 고압을 인가한다.
2) 일반 멀티미터가 제시하지 못할 수도 있는, 종종 OL로 처리해 버리기도 하는 메가오움 수치를 제시한다. (R = V/I 공식에 따르면, 최대한 큰 수치까지 획득하는데 있어서 가장 좋은 방법은, 1항과 같이 전압 V를 키우는 것이다.)
3) 전문 계측기이므로 일반 멀티미터보다는 비싸다.
로 요약됩니다.
태양광 발전 시스템의 구축과 운용에는,
1) 금속 구조물과 대지(흙) 사이의 저항은 어떻게든 작게 가져가려고 하고, 정말 그런지를 검사하는 것.
2) 어떻게든 전류흘 흘리지 않으려고 대책을 마련하고, 수시 검사하는 것.
그렇게, 논리 상충되는 두 종류 작업이 있습니다. 논리 상충이라고 했지만, 두 가지 모두는 ‘사람과 시스템의 안전 확보’을 공통 목표로 합니다.
다음은 참고용으로 제시하는, 5000V급 Hioki IR5051 절연테스터입니다. 여기서 5000V급이라고 한 것은, 테스트 대상에 대하여 어떤 조건별로 최대 5000V 전압까지 인가하면서 저항값을 측정할 수 있다는 뜻입니다. 이런 고압 계측기를 흔한 가정용 기기나 설비에 쓸 수는 없을 것입니다.
반대로, 고압에서 운용되는 복수 PV 패널의 절연저항은 부담없이 측정할 수 있습니다. 아래는 히오키의 제안일 뿐이고, 다른 브랜드 다른 모델의 경우는 제공되는 사용자 지침을 따라야 합니다.
참고로, 아래와 같이 절연저항의 측정을 통해서 어떤 전기 기기의 동작 상태 또는 동작 환경의 이상 유무도 판별할 수 있습니다.
다음은 흔히 쓰이는 국산 브랜드 태광전자 TKM 0910 절연테스터기의 내부입니다. 테스트용 고압 500V를 생성하기 위해 간단한 발진형 승압회로를 내장하고 있습니다.
* 이미지 출처 및 영상 : youtu.be/-sHiGLNL-6g?feature=shared
위 제품의 시장 내 가격은 3만 원대. 그런데 테스트 전압이 증가할 수록, 제품 가격은 기하급수적으로 비싸진다는 점에 유의하세요. 그리고,
태양광 발전 시스템에서 패널 직렬 연결의 개수는 논리상 무한대입니다. 그래서 (예) 60V × 10장 = 600V, (예) 60V × 20장 = 1200V와 같이 상당히 높은 전압이 나온다는 점을 기억해야 합니다. 또한 패널을 완전히 해체하고 측정하는 것은 사실상 어려운 일이기에 항상 태양광에 직접 노출된 상태 또는 달빛에 노출된 상태에서 검측해야 합니다. 그러면, 그 태양광 패널은 여전히 발전 중이므로 수십 V~수백 V DC 전압이 출력될 것입니다.
DC라고 했지만, 사실은 DC가 아니라 ‘등락하는 전압’입니다. AC 상용 전원처럼 규칙적으로 등락하지 않는 점만 다를 뿐 맥동성 전압이 출력된다는 것입니다. 그러므로 태양광 발전 시스템의 절연저항을 측정할 때는 앞서 언급된 500V급 태광전자 계측기 정도로는 별의미가 없습니다. PV 모드 측정이 가능하다는, 그러니까 맥동 전압을 제거하고 순수 저항값만 계산해서 보여준다는 Hioki 스타일의 전문 계측기를 사용하는 것이 합당합니다.
