UL 1741 강의 10 — PV 급속차단 장비와 시스템(92~103절)

지붕 위 태양광은 햇빛이 있는 한 전기를 만들므로 차단기를 내려도 어레이 배선은 살아 있다. 화재 진압을 위해 지붕에 오르는 소방관을 위해 미국 전기규정은 2014년부터 급속차단을 요구했고, 이 표준의 92~103절은 그 기능을 하는 장비(PVRSE)와 시스템(PVRSS)이 30초 안에 전압을 얼마로 낮춰야 하는지, 제어 전원이 끊기면 어떻게 되어야 하는지, 그것을 어떤 환경 시험으로 확인하는지를 정한다.

2026년 9월 9일 · 대상 판본: UL 1741 제3판(2021년 9월 28일), 2026년 8월 14일 개정 반영

왜 태양광에만 급속차단이 필요한가

일반 전기 설비는 주 차단기를 내리면 건물 안의 모든 회로가 죽는다. 태양광 어레이는 다르다. 모듈은 빛을 받는 한 전압을 내고, 직렬로 이은 스트링은 600~1500 V의 직류를 만들며, 이 전압은 인버터를 끄거나 계통을 끊어도 사라지지 않는다. 화재 현장에서 소방관이 지붕에 물을 뿌리거나 지붕을 뚫을 때 이 배선이 감전과 아크의 원인이 된다. 미국 전기규정(NEC)은 2014년판 690.12에서 처음으로 건물 위 PV 시스템에 급속차단을 요구했고, 2017년판에서 어레이 경계 1피트 밖의 제어 도체를 30초 안에 30 V 이하로, 2019년 1월부터는 어레이 안쪽도 80 V 이하로 낮추도록 강화했다. 92.2는 이 절들의 목적을 소방관 등 긴급 대응 인력의 감전·에너지 위험 감소로 밝히고, NEC 690.12의 어레이 밖 제어 도체 요건에 적용된다고 하며, 제품이 어레이 안에서 급속차단 기능을 수행할 수도 있다고 한다. 어레이 안쪽(모듈 단위) 차단은 별도 표준 UL 3741(PV 위험 제어)이 다룬다.

92.1은 92~102절이 본문 6~71절을 보완·수정한다고 밝힌다. 92.3은 인버터 출력 회로처럼 교류 회로에 연결될 수 있는 제어 도체도 평가 대상이라고 하고, 92.4는 제어 회로가 전기 정비에 필요한 완전 격리까지 요구받지는 않으며 PVRSE·PVRSS의 기능안전은 다른 전기 회로와 다르다고 한다. 급속차단은 활선 작업을 위한 격리가 아니라, 비상시 위험 수준을 낮추는 기능이다. 92.5는 네 가지 기능안전 원칙을 정한다. 제어 신호를 잃으면 PV 도체가 제어 상태가 되고, 제어 전원을 완전히 잃으면(여러 전원이 예비로 있더라도 전부 사라지면) 제어 상태로 돌아가며, 전자 제어로 급속차단을 개시하는 장비는 97절 기능안전 시험을 받고, 감쇠 장치는 입출력 연결(제어되는 회로 포함)의 연속성 상실에 대해 평가된다. 92.6은 PVRSS의 일부로 쓰이는 모든 PVRSE의 설치·구성이 완전한 PVRSS에 통합될 수 있어야 한다고 한다.

93절 긴급 대응 인력의 보호 — 제어 상태의 숫자와 시스템 요건

93.2가 이 절의 핵심 수치다. PVRSS는 정격에 명시된 시간 안에 제어 도체를 직류 회로는 30 V·8 A, 교류 회로는 15 V rms·8 A 이하로 유지해야 하고, 교류·직류 모두 제어 상태에서 240 VA를 넘지 않아야 한다. 주석은 15 V rms가 젖은 장소의 감전 보호 한계(2강의 표 13.1)이고 240 VA가 전기 에너지 위험의 문턱(1강의 2.1.41)이라고 설명한다. NEC의 30 V보다 교류 한계가 낮은 것은 물을 뿌리는 화재 현장이 젖은 장소이기 때문이다. 93.3은 통전 중 개시 장치를 조작하는 사람이 활선부에 닿지 않도록 배치·가드·밀폐를 요구하고, 93.4는 완전한 PVRSS가 개시 장치를 하나 이상 포함하고 101.1 표시와 102.1 설명서를 갖추게 한다.

93.5~93.7은 부품과 장치의 평가 경로다. 부품은 해당 부품 요건을 따르고 전자 제어에 의존하면 97·99절 기능안전을 받으며(93.5), 전자 제어가 있는 PVRSS·PVRSE는 97절의 방법 중 하나 이상으로 평가된다(93.6). 기계식·전기기계식 PVRSE(접촉기, 스위치, 차단기)는 97.1.3과 99절 환경 스트레스 시험에 더해 UL 508(산업용 제어), UL 5081(PV용 수동 단로 스위치), UL 98·98A·98B(밀폐·개방형·PV용 스위치), UL 489·489A·489B(성형 케이스 차단기, 통신용, PV용) 중 용도에 맞는 하나 이상으로 평가되고, 시스템·장비 단로 기능도 겸하면 15절과 그 표준들(UL 508 제외)의 단로 요건을 만족해야 한다(93.7). 93.8은 여러 분산 스위칭 장치가 한 그룹으로 동작하는 PVRSS(예: 여러 직류 컴바이너 박스의 접촉기)를 개별 장치 고장이 전체에 미치는 영향을 고려해 평가하게 하며, 한 부품의 부작동이 다른 장비의 오작동을 낳을 가능성, 전원당 최대 스위칭 소자 수 같은 최악 구성, 전도·방사 EMI가 전자 제어에 미치는 영향, 환경이 스위치 전환 시간에 미치는 영향을 포함한다. 93.9는 전자 제어 PVRSE 하나의 고장이 나머지 시스템의 격리·감쇠 실패나 다른 장비의 무력화로 이어지면 그 고장 모드를 97절로 평가하게 한다. 93.10은 자기 시험을 요구한다. PVRSS는 올바른 동작을 확인하는 수단(수동 개시로 자동 확인 가능)을 갖춰야 하고, 핵심 부품 고장을 감시·완화하는 자기 시험은 자동이어야 하며 97.1.9를 따른다.

93.11은 PVRSS 기능을 제공하도록 정격된 PVRSE(인버터·컨버터 등)를 이 표준의 해당 요건으로 평가하고, 개별 입출력 회로를 98절로 평가하며, 입출력이 서로 영향을 주는 PVRSE는 모든 동작 모드에서 평가하게 한다. 93.12는 101·102절의 표시와 설명서를 요구한다. 93.13은 반도체 스위치나 기계식 접촉기처럼 시스템 전압 변화에 따라 상태가 바뀔 수 있는 전압 감응 장치를 쓰는 PVRSS를 97.2의 조건과 99절 평가를 고려해 98절로 시험하게 한다. 93.14는 직렬로 연결되어 함께 동작하는 여러 분산 스위칭 장치(모듈마다 붙은 스위치가 대표적이다)에 대해, 각 장치가 그 기능에 필요한 전압·전류(최대 시스템 전압에서의 스트링 전류)를 차단할 정격이어야 한다고 정한다. 직렬 스위치들이 동시에 열리지 않으면 먼저 열린 스위치 하나가 스트링 전체의 전압을 받기 때문이다. 예외 1은 소프트 스타트·소프트 스톱 제어로 개별 스위치가 정격 밖에서 "하드" 스위칭하지 않게 하는 시스템을, 예외 2는 그런 수단이 없는 정격 미달 장치를 98절·97.2·99절로 시험하는 경우를 허용하되, 어느 경우든 스위치 정격의 합은 정격 최대 시스템 전압 이상이어야 한다. 93.15는 모듈에 장착되는 PVRSE에 9강의 85~91절을 적용하고(교류 회로 비연결 장치는 해당 요건 면제), 93.16은 제어 전원 상실 시 정상 동작을 계속하거나 98.1의 제어 상태로 차단을 개시하게 하며 예비·저장 전원을 쓰는 PVRSS는 그 전원이 사라지면 차단하게 한다. 93.17은 전자 기능·저전압 논리·무선 통신으로 개시하는 PVRSS에 99절 방사 EMI 시험을 요구하고, 93.18은 PVRSS·PVRSE·PVIE에 5강의 34A절 아크 보호 호환 평가를 적용하며, 93.19는 감쇠 장치로 도체를 제어하는 PVRSS가 92.5와 97절의 조건에서도 93.2를 유지하고 감쇠 장치의 회로 위치를 설명서에 적게 한다.

93.20과 표 93.1은 설치 장소별 환경 정격이다. 옥외, 비공조 실내, 공조 실내, 지붕 위(모듈 조립체의 일부이거나 모듈 기판에서 1/2인치 미만), 그리고 모듈 뒤의 다섯 열로 나뉜다.

각주는 제조사가 정한 주위 온도 범위를 설명서에 밝혀 관할 검사 기관(AHJ)이 적합성을 판단하게 하고, 지역의 온도 범위는 ASHRAE 편람 2017의 극한 연 평균 최저 설계 건구 온도와 2 % 고온 설계 온도로 정한다. 모듈 뒤에 장착되는 PVRSE의 공기 온도는 모듈이 지붕에서 띄워 장착되어 뒤쪽 공기가 주위보다 15 °C 높다는 가정이고, 모듈 기판 온도는 정격 주위 온도에 (NOCT − 20) × 1200/800을 더해 구한다. NOCT가 800 W/m²에서 정의되므로 1200 W/m²의 최악 조사강도로 환산한 값이다. 1/2인치는 모듈 기판에서 PVRSE 하우징의 가장 가까운 점까지의 거리이며 환경 요건 판정에만 쓰인다.

94~96절 격리 시스템, 개시 장치, 단로 겸용

94.1은 접촉기·계전기로 제어 도체를 격리하는 PVRSE에 접점의 아크가 내는 무선 주파수 신호를 줄이는 전기·전자식 아크 억제 장치를 요구하고, 34A절에 따라 아크 보호를 방해하지 않도록 평가하게 한다. 접점이 열릴 때 생기는 아크 잡음이 직류 아크 검출기에는 진짜 아크와 같아 보이기 때문이다. PVRSS·PVIE·아크 보호가 한 장비에 결합된 경우에는 아크 보호를 켠 채 급속차단 기능을 시험해 아크 보호가 트립하지 않으면 억제 장치 요건을 면제한다. 95.1은 개시 장치의 다섯 조건이다. 개시 장치 위치가 제어 도체의 상태("ON"·"OFF", OFF는 제어 상태)를 나타내야 하고, 수동 개시 장치는 리셋 장치나 개시 장치 조작으로 수동 복귀해야 하며, 화재경보 같은 비상 장치의 외부 개시 신호 입력도 수동 복귀해야 하되 계통 고장 같은 비PVRSS 조건의 신호는 자동 복귀할 수 있고, 여러 개시 입력이 있으면 어느 하나의 작동으로도 PVRSS가 개시되게 연결하며, 상태 표시등이 있으면 정격 응답 시간 안에 그리고 기능이 실제로 수행된 뒤에만 켜져야 한다.

96.1은 93.7의 시스템·장비 단로 기능도 겸하는 PVRSE의 추가 조건이다. 개시 장치의 원격 제어 수단을 갖추고 스위칭 장치는 93.7 표준의 전기 트립·전동 조작 단로 장치 요건을 만족하며, 수동 스위칭 장치는 수동 조작과 개시 장치 어느 쪽으로도 끊을 수 있고, 개시 장치가 작동된 동안에는 수동으로 닫을 수 없으며, 개시 장치의 상태를 항상 판정할 수 있어야 하고 고장 모드 분석과 기능안전 평가의 결과 개시 상태를 잃으면 끊어져야 하며, 결합 장치 전체가 이 표준의 PVRSE·PVRSS 절(기계 장치의 환경 스트레스 시험 포함)을 만족해야 한다.

97절 기능안전 — 위험 평가와 고려할 조건

97.1.1은 전자 제어·통신·펌웨어를 쓰는 PVRSS·PVRSE에 기능안전 위험 평가를 요구하고, 97.1.2와 표 97.1은 그 표준을 정한다. 전자 소자에는 UL 991(계산적 조사 방법의 핵심 부품 예측 고장률은 IEC 61508 SIL 2 또는 ISO 13849-1 PL d 이상), 펌웨어·소프트웨어에는 UL 1998을 UL 991과 함께 적용하며, 대체 표준으로 UL 60730-1(제어 클래스 B 이상), IEC 61508(SIL 2), IEC 62061(SIL CL 2), ISO 13849-1(PL d)을 쓸 수 있되 99절 환경 스트레스 시험은 추가로 적용하고 유사 시험은 더 엄한 기준을 쓴다. 3강의 표 15A.1(중전압 인터록)과 같은 구조다. 97.1.3~97.1.4는 기계 장치를 포함한 모든 PVRSE가 97.2의 조건과 99절 시험을 고려해야 하고, 표 99.1의 환경 스트레스가 급속차단 기능에 영향을 주어서는 안 되며 스트레스 중이나 후에 기능 검증이 요구될 수 있다고 한다. 97.1.5~97.1.6은 PVRSS 전체를 조합으로 평가하되 전자 제어·통신·펌웨어를 쓰는 각 장치를 평가하고 상호 연결할 장치를 표시·설명서에 명시하거나, 다른 장치와의 상호작용을 고려하고 설명서에 밝힌 채 PVRSE를 개별 평가할 수 있게 한다. 97.1.7은 전자 제어 장치에 고장 모드 영향 분석(FMEA)을, 97.1.8은 펌웨어를 쓰는 장치에 UL 1998 등에 따른 펌웨어-회로 상호작용 위험 평가와 버전 관리를 요구하되 급속차단 기능에서 분리·격리된 펌웨어는 면제한다.

97.1.9는 핵심 부품의 정의다. 단락이나 개방 한 곳의 고장으로 장치가 의도된 기능을 못 하거나 PVRSS가 제어 도체 모드로 잠기지 않게 되면 그 부품은 핵심 부품이고, UL 991 또는 동등 표준으로 평가한다. 자기 시험 시스템이 핵심 부품 고장을 찾는다면 자기 시험이 다루는 각 요소의 고장을 모의한 결함을 넣고 각 결함 조건에서 10회 동작 사이클을 시험해, 자기 시험이 고장을 인식하고 98.1의 차단을 개시해야 한다. 97.1.10은 PVRSS의 일부로 평가받지 않고 별도 PVRSE에 의존하는 인버터 등(커패시터 같은 단순 저장 소자만 있고 PVRSS 기능과 상호작용이 없는 것)에 기능안전 평가를 면제하되, 외부 전원을 뗐을 때 제어된 입출력 포트가 93.2 한계를 만족하는지 98절로 시험하게 한다. 설명서가 102.6에 따라 인버터를 PV 입력 도체 제어가 필요 없는 위치에 두라고 하면 직류 수준 검증은 면제된다.

97.2.1은 기능안전 평가가 다룰 조건이다. 제품의 명시된 기능(PVRSS 관련 기능만 대상이고 무관한 보조 기능은 간섭하는 범위에서만), 시스템·장치 고장·부작동·잘못된 설치·부품 고장의 영향(단일 부품 고장과 절연 고장, 스위치 동작 중 전력 회로와 제어 회로 사이의 아크, 지락, 단락과 개방과 입출력 연속성 상실, 배선 전치를 포함한 잘못된 설치, 제어 신호·전원 상실, 제어의 잘못된 순서·동기), 설치 장소와 외함 보호에 따른 습도·물·먼지 노출, 표 99.1의 외부 환경 스트레스, 전기 정격·과전압·저전압·98.3의 라이드스루·단락 전류·전력 품질, 그리고 여러 장치의 상호 연결에서 장치 사이 거리와 수가 환경 스트레스 결과에 미치는 영향이다. 주석은 배관에 넣거나 내압축 케이블(TC-ER, DG 케이블, MC 케이블 등)을 쓰는 회로에서 도체 사이 단락은 드물다고 하고, 기계식 격리 장치는 93.7 표준으로 단락 전류·과부하·부하 차단을 시험받지만 그 표준들은 고온 조건을 고려하지 않으므로 93.13과 98절의 환경 시험이 극한 조건에서의 기능을 평가하며, 정격 온도 극한과 이상 온도에서 평가된 접점은 닫힌 채 고장나는 것으로 보지 않는다고 한다.

98절 성능 — 제어 상태의 측정과 정격 극한 시험

98.1.1은 시험의 목적을 PV 어레이에 연결되는 장치가 정상 운전 중 차단·분리된 뒤 정격 급속차단 시간에 제어 도체에 남아 있는 전압·전류·전력을 재는 것으로 밝히고, 전처리하지 않은 시료로 하며, 특정 변환 장비나 제품군용 PVRSE는 제조사가 지정한 최악 대표 장비와 함께 시험하게 한다. 주석은 PV 시스템에 연결된 장비의 커패시터가 장비를 끈 뒤에도 도체를 통전시킬 수 있으므로 제어 도체를 장비에서 격리하거나 커패시터를 능동적으로 방전해야 한다고 설명한다. 98.1.2는 세 조건이다. (a) 정격 시간 뒤 어느 두 도체 사이와 각 도체-접지 사이의 전압이 직류 30 V·교류 15 V rms 이하. 습도 전처리 뒤 격리·감쇠 장치를 가로지르는 누설 전류 때문에 출력 쪽 전압이 한계를 넘으면, 5분 안에 UL 1703 21절의 접근 가능 회로부 누설 전류 한계를 만족하면 적합으로 본다. (b) 정격 시간에 부하를 연결했을 때 240 VA 연속 전력 이하, 평균 8.0 A 이하. 8 A 확인 부하는 (0.9 × 회로 전압)/8 A ±2 %의 저항, 240 VA 확인 부하는 (0.9 × 회로 전압²)/240 VA ±2 %의 저항이다. (c) 회로 전압은 차단 개시 뒤 정격 시간에서의 개방 전압이고, 부하는 정격 시간(+1.0/−0.0초)에 연결하며, 부하 연결 전후의 전압을 기록하고, 전력은 1초 이상이면서 전류가 더 오르지 않을 때까지의 평균이며, "연속"은 240 VA를 넘는 전력이 1.0초 넘게 지속되는 상태다.

98.2 정격 극한 검증은 여러 기능이 있으면 모든 기능을 고려해 최악 조건을 만들고, 정격 전선·전원·필수 장비로 설명서대로 설치해 98.1의 격리·감쇠 기능을 확인하며, 표 93.1의 전기·온도·습도 극한에서도 동작을 평가한다. 교류 전원을 받고 계통 지원 호환인 DUT는 98.3의 범위로, 직류 입력 DUT는 제어 회로의 최소·최대 동작 전압에서 시험하고, 각 제어 전원을 하나씩 그리고 전부 동시에 제거했을 때 정상 동작을 계속하거나 98.1의 제어 상태로 차단해야 한다. 배터리를 제어 전원으로 쓰면 실제 쓸 수 있는 종류의 배터리나 그 조건을 모의하는 장비로 시험하되, 과전압 시험에는 완충 상태의 최고 전압 배터리를, 저전압 시험에는 제조사 지정 전압의 88~92 %로 충전한 배터리(저배터리 경고가 있으면 그 경고 전압)를 쓰고 병렬 전원은 끊으며 시험 중 배터리 전압 회복·방전을 막는다. 주석은 9 V 정격 충전지가 셀 수에 따라 7.2·8.4·9.6 V일 수 있음을 예로 든다. 제품은 성공적으로 차단하거나 열 안정에 이르거나 7시간이 지날 때까지 시험 조건에 두고, 불꽃·용융 금속·화재·감전·상해 위험이 없어야 한다.

98.3 전원 계통 지원 라이드스루는 교류 계통에서 동작 전원을 받거나 계통 상실로 개시되면서 계통 지원 인버터에 전력을 공급하는 PV 직류 도체를 제어하는 PVRSS·PVRSE에 적용된다(98.3.1). 이런 장치는 계통 지원 호환으로 식별하고 101.4 표시를 한다. 문제는 이렇다. 계통 지원 인버터는 전압·주파수가 흔들려도 일정 시간 버텨야 하는데(라이드스루), 급속차단 장치가 계통 전압 저하를 정전으로 오인해 PV 도체를 끊어 버리면 인버터가 버틸 전원을 잃는다. 98.3.2는 이런 PVRSS를 보충 SA9·SA10으로 시험해 라이드스루 영역 안에서 작동하지 않음을 확인하게 하되, 인버터에 적용되는 라이드스루 거동과 SRD는 적용하지 않고 오직 급속차단을 개시하지 않는 것만 요구하며, SA9.2와 SA10.5의 "반드시 트립" 시험은 98.3.3으로 대체하고 IEEE 1547 정확도 시험은 급속차단 기능에 필요하지 않으면 면제한다. 지원하는 SRD나 전압·주파수 라이드스루 한계와 시간은 설명서에 적는다. 98.3.3은 SA9·SA10의 각 전압·주파수 영역 안에서 의도된 기능을 수행할 수 있어야 한다고 하고, 98.3.4는 정격 중 가장 가혹한 라이드스루 조건에서 시험하되 정격 라이드스루 시간이 급속차단 시간보다 짧으면 개시로 인해 작동했음을 확인하며 93.2를 만족해야 한다고 한다.

98.4는 인버터를 PVRSE로 정격하는 시험이다. 계통 연동 인버터는 교류 출력, PV 입력 또는 둘 다에 대해 PVRSE 정격을 받을 수 있다(98.4.1). DUT를 PV 전원(어레이 또는 시뮬레이터)과 교류 전원(계통 또는 시뮬레이터)에 연결하고, 교류는 공칭 정격 ±2 %, PV 입력은 최대 전력 추종 범위의 최고 전압으로 두며 전력을 수출하는 상태에서 시작한다. 교류 출력 PVRSE 정격은 모의 계통을 끊었을 때 계통 단자 전압이 98.1.2(a)를 만족하면 된다. PV 입력 PVRSE 정격은 두 시험을 모두 통과해야 한다. 교류와 PV 전원을 동시에 끊었을 때 PV 입력 단자 전압이 (a)를 만족할 것, 그리고 교류를 끊으면서 동시에 PV 입력을 정격 최대 직류 전압까지 올린 뒤 입력 단자 전압이 그 5 % 안에 이르면 직류 전원을 끊고 그 뒤 (a)를 만족할 것, 두 가지다. 두 번째 시험은 계통이 끊긴 순간 인버터가 전력을 내보내지 못해 입력 커패시터가 어레이 개방전압까지 충전되는 최악 조건을 만든다. 98.4.2는 독립형·복합 모드 인버터를 하나 이상의 입출력에 대해 PVRSE로 정격하는 절차로, 직류 입출력(배터리), 교류 입출력(계통), 교류 출력 부하를 연결하고 PV 입력은 최고 전압으로 하며 DUT가 가진 모든 동작 모드(PV→계통, 계통→직류, PV→보호 부하, 보호 부하→직류, 계통→보호 부하, 보호 부하→계통)를 각각 정격 전력 수출 상태에서 시험해, 모든 전원과 부하를 동시에 끊었을 때 해당 단자가 (a)를 만족하면 그 단자에 대해 101.2 표시를 한다. 98.5는 충전 컨트롤러, DC-DC 컨버터, 전원 장치 등 전력 처리 장비의 PVRSE 정격으로, 출력은 공칭 ±2 %, 입력은 최대 전력 추종 범위 최고 전압 ±2 %, 최대 정격 전력 ±5 %로 운전하며, 출력 정격은 출력 전원·부하를 끊었을 때, 입력 정격은 98.4.1(b)와 같은 두 시험(입출력 동시 차단, 출력 차단과 동시에 입력을 최대 정격 +0/−2 %로 올린 뒤 차단)을 통과할 때 준다.

99절 환경 스트레스 시험

99.1은 PVRSS·PVRSS 부품·PVRSS용 인버터가 99.2에 따라 제어회로 전원을 잃었을 때 직류·교류 입출력 단자에서 93.2 한계를 만족하게 하며, 50.8·98.4·IEEE 1547로 평가된 계통 연동·계통 지원 인버터는 이를 만족한 것으로 본다. 99.2는 정격 입출력과 별도 제어 전원(있으면)을 ±2 % 안에서 연결하고 제어 시스템에 단일 고장을 넣어 PVRSS 제어회로 전원을 끊으며, 어떤 단일 고장으로도 끊을 수 없으면 면제한다. 99.3은 97.1.7~97.1.9의 추가 고장 시험을, 99.4는 표 99.1의 환경 스트레스 시험과 기능 검증을 요구하고, 99.5는 검증 방법이 장치에 따라 전압 측정, 통신, 신호·상태 변화 감시 등일 수 있으며 스트레스 뒤에는 98절 방법을 쓸 수 있다고 한다. 99.6은 교류 계통 상실에 반응해 PV 입력·교류 출력 도체를 급속차단하는 인버터에 표 99.1의 시험을 적용하되 IEEE 1547/1547.1의 대체 방법을 UL 991 대신 쓰고 계통 연동·계통 지원 시험과 결합할 수 있게 한다.

조건 2는 PV 입력에서만 전원을 받는 제어에 표 99.2·99.3의 서지를 최대 정격 입력 전압 +0/−2 %의 직류 전원을 연결한 채 가하게 한다. 100 kHz 링 웨이브(시험 저항 30 Ω)와 1.2/50 μs 조합파(12 Ω)를 극성별 10회씩, 양극-접지·음극-접지·양·음극 함께-접지·양극-음극의 네 시험점에 가하며, 서지 전압은 최대 직류 입력 정격 71 V에서 500 V, 141 V에서 800 V, 213 V에서 1500 V, 424 V에서 2500 V, 849 V에서 4000 V, 1500 V에서 6000 V이고 보간이 허용된다. PVRSS 기능이 제어 상태로 잠긴다면 DUT가 손상되어도 되고, 그 경우 고장 분석 뒤 수리·교체해 남은 횟수를 계속하되 같은 극성에서 같은 방식의 고장이 두 번 나면 그 극성 시험을 마친다.

표 99.4 온도 사이클은 UL 1703 35절(그림 99.1로 재수록)의 200회 온도 사이클을 무전원으로 적용하되 전이 속도 2 °C/분 이하, 사이클당 유지 시간 0.5~1.75시간(시료가 챔버 온도 2 °C 이내에 이르는 시간)으로 하고, 고·저온 유지 온도는 정격 동작 온도 50 °C 이하 제품은 보관·운송 정격 범위(고온 70 °C 이상), 50 °C 초과 제품은 보관·운송 범위와 동작 범위와 UL 1703 35절 온도 중 가장 넓은 것으로 정한다. 시료는 이미 98절 검증을 통과한 것이어야 하며, 시험 중 손상되어도 93.2를 만족하는 상태로 멈추고 다른 위험이 없으면 실패가 아니지만 새 시료로 전 과정을 다시 한다. 사후 점검은 챔버를 최대 정격 동작 온도로 맞추고 98절과 같이 모든 포트를 연결해 전 부하로 24시간 운전한 뒤, 그 온도에서 각 정격 전압 극단(직류는 최소 −0/+2 %·최대 +0/−2 %, 교류는 공칭의 88 %·110 % 또는 정격 최소·최대 중 가혹한 쪽; 여러 전원 포트가 있으면 논리·제어 전원 포트를 변화)에서 98절 기능 점검을 5회씩 하고 UL 1703 35.1(a)의 외관 검사를 한다.

표 99.5 습도-동결 사이클은 UL 1703 36절을 고쳐 그림 99.2의 프로파일로 10사이클을 돌린다. 각 사이클은 85±2.5 % 습도의 고온 유지와 동결로 이루어지고, 온도는 표 93.1의 장비 시험 온도 범위에 따르며, DUT는 최대 전압·끔·최소 전압·끔·최소 전압·끔·최대 전압·끔의 순서로 전원이 바뀌어 홀수 사이클은 고온고습에 최대 전압·저온에 최소 전압, 짝수 사이클은 그 반대가 된다. 기능 점검 FC1~FC6은 사이클 1 저온 유지에서 사이클 2로 넘어가는 25~40 °C 전이 구간(최소 전압), 사이클 2 고온고습 유지 1시간 이후(최소 전압), 사이클 2 저온 유지 15분 이후(최대 전압), 그리고 사이클 2→3 전이·사이클 3 고온·사이클 3 저온에서 전압을 바꾸어 수행하며, 사이클 5→6부터 같은 순서를 반복한다. 10사이클이 끝나면 챔버를 25±2 °C에서 30분(±15분) 안정시킨 뒤 1시간 안에 사후 점검을 한다. 모든 포트를 연결하고 최대 전압(+0/−2 %)으로 전 부하를 건 뒤 급속차단을 개시해 결과를 기록하고(격리 장치의 공극에는 98.1.2 예외의 누설 전류 확인), 해제해 원상 복귀를 확인하며, 최소 전압(−0/+2 %)에서 반복하고, 전원을 끈 뒤 전자 제어 장치는 실온에서 3~5시간 두었다가 다시 반복하며, 마지막으로 47절 절연내력 시험과 UL 1703 36.1(a) 외관 검사를 한다.

100~103절 정격, 표시, 설명서, 전력 제어 시스템

100.1은 급속차단 전용 PVRSS 시스템·부품을 표 65.1로 정격하되 특정 기능·회로에 연결·제어하도록 설계되지 않은 장비에는 그 회로를 참조하는 정격을 요구하지 않는다. 101.1은 완전한 PVRSS만 "photovoltaic rapid shutdown system", PVRSE만 "photovoltaic rapid shutdown system equipment"로 표시할 수 있고 "photovoltaic"은 "PV"로 줄일 수 있다고 한다. 101.2는 해당 요건을 만족한 장비만 "이 제품의 모든 입출력은 어레이 밖 제어 도체에 대한 PV 급속차단 요건을 만족한다" 또는 "표시된 단자만 만족한다"는 문구를 쓸 수 있게 하고, 101.3은 13.2.4·97.1.10의 장비(저장 소자가 있으나 PVRSS 기능은 없는 장비)의 각 포트 근처에 "PVRSS 제어 도체 연결 포트, 사용 조건은 설명서 참조" 표시를, 101.4는 98.3을 만족한 것만 "grid support interactive compatible" 표시를 허용하며, 101.5는 표 65.1과 66절과 101.1~101.4의 표시를 설명서에도 싣게 하고, 101.6은 라이드스루 시험의 영역별 최소 라이드스루 시간을 문서에 포함하게 한다.

102절 설치 설명서는 102.2~102.14를 담고 평가 내용과 일치해야 한다(102.1). 68.2와 69절의 해당 부분(102.2), PVRSS인지 PVRSE인지(102.3), 101.3 장비의 포트가 제어되지 않지만 제어 도체 연결에 대해 평가되었다는 것과 포트의 전기 특성·연결 가능한 도체 특성·개시 시 회로 거동(102.4), 급속차단 개시 방법과 NEC 690.56(C)에 따른 표시(102.5), 설치자가 690.56(C) 표지판을 붙이도록 하고 모든 도체가 제어되는지 어레이 밖 도체만 제어되는지(102.6), PVRSE에는 이 장비만으로는 완전한 PVRSS가 아니며 다른 장비와 함께 690.12를 만족하는 PVRSS를 구성하는 것이 설치자 책임이라는 대문자 경고(102.7), 정격·제한 안의 환경에서 설치·운전(102.8), 최소 제어 전선 크기와 최대 제어 전선 길이(102.9), 모듈 뒤 장착 PVRSE의 12.7 mm 거리 확보 방법과 모듈 설명서의 장착 제한 확인(102.10), 정격 급속차단 시간 준수를 포함한 시운전·시험 절차(102.11), 문서의 개정 관리와 개정 수준 표시(102.12), 98.3을 만족한 제품의 계통 지원 호환성과 제한(102.13), 그리고 PVRSS에는 이 시스템이 690.12의 제어를 수행하는 장비를 포함하며 다른 장비가 그 동작을 해칠 수 있으니 완성된 시스템의 적합성은 설치자 책임이라는 대문자 경고(102.14)다.

103절은 전력 제어 시스템(PCS)이다. NEC가 과부하 보호 목적으로 참조하는 PCS 기능을 수행하는 장비는 UL 3141(전력 제어 시스템 조사 개요)의 해당 부분을 추가로 만족해야 하고(103.1), 지역 EPS 전력 수입 제한(PIL)·수출 제한(PEL) 기능으로 전력 교환을 제한하는 장비는 UL 3141과 함께 이 표준의 43절 등 해당 부분을 만족해야 한다(103.2). PCS는 인버터·배터리·부하의 전류 합을 소프트웨어로 제한해 배전반 모선 용량을 넘지 않게 하는 제어로, NEC 705.13이 2020년판부터 인정했다. 소프트웨어가 과전류 보호 장치를 대신하므로 기능안전이 요구되고, 그 기준을 UL 3141이 정한다.

결론 — 급속차단 절은 30 V·15 V·8 A·240 VA라는 네 숫자와 "전원을 잃으면 안전한 쪽으로"라는 원칙을 온도·습도·서지 시험으로 확인한다

92~103절의 요건은 세 층으로 읽힌다. 첫 층은 제어 상태의 정의다. 정격 시간(NEC 기준 30초) 안에 직류 30 V, 교류 15 V rms, 8 A, 240 VA 이하로 내려야 하고(93.2), 그 측정은 정격 시간에 계산된 저항 부하를 붙여 1초 이상 평균하는 절차로 정해져 있다(98.1.2). 둘째 층은 기능안전이다. 제어 신호나 전원을 잃으면 제어 상태로 가야 하고(92.5, 93.16), 단일 부품 고장으로 기능을 잃는 부품은 핵심 부품으로 UL 991 수준의 신뢰성 평가를 받으며(97.1.9), 전자 제어에는 FMEA와 펌웨어 위험 평가가, 기계식 장치에는 개폐기 표준이 적용된다(97.1, 93.7). 셋째 층은 환경이다. 설치 장소별 온도·습도·외함 등급(표 93.1), 6 kV까지의 PV 입력 서지(표 99.3), 200회 온도 사이클과 10회 습도-동결 사이클(표 99.4·99.5)을 같은 시료가 순서대로 통과해야 한다.

이 절이 다른 절과 다른 점은 시스템을 다룬다는 데 있다. 인버터 하나가 아니라 개시 장치, 모듈 뒤의 스위치, 컴바이너의 접촉기, 인버터가 함께 이루는 조합이 평가 대상이고, 그래서 PVRSE(부품)와 PVRSS(시스템)의 표시가 엄격히 구별되며(101.1), 완성된 시스템의 적합성 책임이 설치자에게 있다는 경고(102.7, 102.14)가 설명서에 의무화된다. 98.3의 라이드스루 호환 조항은 이 절과 다음 강의의 보충 SA를 잇는 고리다. 급속차단 장치가 계통 전압 저하에 반응해 인버터의 전원을 끊어 버리면 계통 지원 기능이 무의미해지므로, SA9·SA10의 전압·주파수 영역 안에서는 급속차단이 개시되지 않아야 한다. 다음 강의는 그 SA9·SA10을 포함한 보충 SA의 앞부분, 곧 계통 지원 인버터의 범위·정의·성능 총론·단독운전 방지 시험을 읽는다.