"평지에도 번개가 떨어진다" 태양광 발전소에 필요한 기능

 "평지에도 번개가 떨어진다" 태양광 발전소에 필요한 기능

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

출처 - https://project.nikkeibp.co.jp/ms/atcl/feature/15/302961/081300026/?ST=msb&P=1

태양광 발전소에서 많은 일어나고 있는 문제 중 하나가 낙뢰로 인한 것이다. 

번개 대책 등을 다루는 산코시야 (도쿄도 시나가와 구)에 따르면, 

낙뢰에 따른 태양 광 발전 설비에 미치는 영향과 그 대책 등을 소개한다.

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이 회사는 1930년 (1930 년)에 창업하여 전력과 통신, 철도 등의 분야를 중심으로 

천둥 관한 조사 및 컨설팅 낙뢰 대책 용 장비의 제조 · 판매 등을 다루고 있다. 

또한 자회사인 프랭클린 재팬 (가나가와 현 사가 미하라시)는 

일본에서 유일한 전국을 망라한 낙뢰 관측망 등의 정보를 바탕으로 

낙뢰 예측이나 낙뢰 정보를 제공하는 등 그룹 종합 천둥 대책 관련 사업을 전개하고있다.

당연히 태양광 발전소로는 야외에 발전 설비를 두고 있다. 야외에 두는 이상은 번개 대비가 필요하다.

번개에 대한 일반적인 인상은 "높은 곳에 떨어진다"는 것이다. 

그러나 회사에 따르면, 평지에서도 떨어질 수 있다고한다.

특히 메가 솔라 (대규모 태양 광 발전소)은 부지 면적이 넓기 때문에 낙뢰 가능성은 작지 않다고 보고 있다.

　

번개에 대한 대책이라고 하면 먼저 떠오르는 것은 피뢰침이다. 

끝이 뾰족한 금속 막대에 번개를 불러 들여 

지상과 연결된 도선을 통해 번개에 의한 전기 에너지를 지중에 방전시킨다. 

회사에서도 태양 광 발전소의 낙뢰 대책의 하나로, 피뢰침의 설치를 권장하고있다.

피뢰침은 ​​높이 20m 이상의 건물에 설치하는 의무가 있다. 

이러한 건물이 부지 내에 없는 태양광 발전소의 경우 피뢰침을 설치하는 의무는 없다.

따라서 일본에서 구내에 피뢰침을 설치하고있는 태양광 발전소는 적다.

그림 1 ● 태양 광 패널 앞에 피뢰침을 설치하는 예

가고시마 출력 약 70MW의 메가 솔라 (출처 : 닛케이 BP)

한편, 해외의 평원에있는 메가 솔라는 피뢰침을 많이 설치하는 경우가 있다. 

낙뢰가 많은 것으로 알려진 지역도 이러한 지역에서는 일본에 비해

"평지에서 낙뢰가 적지 않다"라는 인식이 있는 것은 아닐까 하고 있다.

일본의 태양광 발전소에서 피뢰침의 도입이 진행되고 있지 않은 이유는 

발전에 기여하지 않는 시설로는 가능한 한 비용을 들이지 않으려는 

사업자가 많을 뿐만 아니라 피뢰침의 그림자가 태양광 패널에 걸려 발전의 손실로 이어질 수 있다.

이를 피하는 방법으로 수뢰부에 피뢰침이 아니라 '수평 도체'을 채용하는 방법도있다.

낙뢰시 보호 범위 내의 번개를 불러 보호 대상물에 뇌격을 직격하지 않는 대신 

번개에 의한 전기 에너지를 안전하게 바닥에 분산시키는 역할은 피뢰침과 같지만 

두께가 최소 수 mm의 금속 부재 (두께는 재질에 따라 다름)로 구성하여 

낙뢰로부터 보호하고자 하는 구조물에 설치하며, 피뢰침 같은 높이가 아니다.

피뢰침 및 피뢰 도체는 어디까지나 건물이나 

구조물을 물리적으로 손상시키지 않도록 하기 위한 방법이다. 

발전 설비에 전기적인 영향이 미치고 손상되는 것을 방지하려면 또 다른 방법이 필요하다.

그림 2 ● 태양광 발전 용 서지 보호 장치 (SPD)의 구현 예

전기 기기의 절연 성능을 보호한다. 토치 기현의 태양 광 발전소의 예 (출처 : 산코시야)

절연 파괴를 억제 SPD

번개에 의한 전기 에너지는 전기 기기의 절연 성능을 파괴하여 기기의 기능을 손상시킨다.

절연 파괴를 일으키는 원인이되는 '낙뢰 서지 '이다. 

천둥의 영향으로 순간적으로 발생하는 과전압과 과전류를 '낙뢰 서지'라고 칭하고있다.

이 낙뢰에 의한 피해로부터 전기 기기를 보호하는 방법으로 서지 보호 장치 (SPD)가 있다.

'서지 흡수기'등 이라고도 불린다. 

태양광 발전 시스템에도 활용되었으며 

주요 제조 업체의 PCS 등은 거의 표준으로 장착되어있다. 

일부 PCS와 연결 상자에서는 비용 증가를 이유로 장착되어 있지 않았지만, 

최근에는 그 상황이 개선되고있다.

SPD는 낙뢰에 의해 일정 값 이상의 과전압이 발생한 경우, 

작동 전류를 땅에 방류함으로써 전압을 억제하고 전기 설비의 절연 성능을 보호한다.

종래부터 사용되어 온 장치이지만, 

SPD에있어서, 태양광 발전 시스템은 전례없는 환경이었다. 

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