PV용 SPD(61643‑31)와 일반 DC 전력계통용 SPD(61643‑41)를 설계·인증 관점에서 나눌 때 핵심은 “어떤 DC 소스 특성을 기준으로 시험하고 정격을 줄 것인가” 2026-02-24 08:07:46 PV용 SPD(61643‑31)와 일반 DC 전력계통용 SPD(61643‑41)를 설계·인증 관점에서 나눌 때 핵심은 “어떤 DC 소스 특성을 기준으로 시험하고 정격을 줄 것인가” 1. IEC 61643‑31 (PV용) – 설계·시험 포인트 적용 범위·전압 PV 어레이와 인버터 DC 입력 전용, 최대 1 500 Vdc까지. ESS가 포함된 PV 시스템, 두‑포트 SPD(직렬 임피던스 포함)는 제외. 소스 특성 반영 PV는 전류원 특성, 단락전류가 동작전류보다 약간 큰 수준이라는 가정으로 시험 조건을 설정. 일사량·온도에 따라 출력이 변하고, 단락전류는 거의 일정하다는 점을 시험 철학에 반영. 시험 클래스·파라미터 IEC 61643‑01에 따른 T1/T2/T3 SPD를 PV DC에 맞게 적용, T1은 Iimp, T2는 In 기반으로 시험. Ucpv, Up, In, Imax, Iimp, Iscpv(허용 단락전류), 보호모드(L+/L−‑PE, L+‑L−) 등을 제품 라벨·데이터시트에 명시. 구체 설계 포인트 PV 스트링의 Uoc,max 기준으로 Ucpv 설정, 통상 Uoc,max의 1.1~1.2배 정도 여유 확보. 역전류, 폴라리티 반전, 지락 등 PV 특유의 이상상태를 고려한 내부 분리장치(열 차단, 폴‑별 퓨즈 등) 설계. 진동·충격(옥외 구조물 설치에 따른) 추가 요구사항도 반영하도록 Annex 시험 참고. TOV·과전압 측면 PV 어레이 지락, 절연파괴로 DC 버스 전압이 비정상 상승하는 경우의 TOV 내량을 시험에 포함. PV가 전류원이라 “장시간 과전류”보다는 “지속적인 과전압 + 제한된 전류” 스트레스에 주목. 2. IEC 61643‑41 (일반 DC 전력계통) – 설계·시험 포인트 적용 범위·전압 일반 DC 저압 전력계통(선형 전압‑전류 특성을 가진 전원: 예 DC 변압기/정류기·SMPS 등), 최대 1 500 Vdc. PV와 같이 비선형 전류원은 범위 밖, 그런 경우에는 별도 고려 필요. 소스 특성 가정 선형 V‑I 특성을 가진 DC 소스를 기본 가정, 예상 단락전류와 TOV‑stress를 명확히 정의해서 시험 조건 설정. 시험 포인트 서지 내성: 8/20 μs, 10/350 μs 등 파형으로 In, Imax, Iimp 시험. 단락 전류 내량: 계통에서 제공 가능한 단락전류를 기준으로 SPD+분리장치 조합이 안전하게 동작하는지 시험. TOV 시험: DC 전원에서 발생 가능한 장시간 과전압(예: 비정상 조정, 피드백 고장)에 대한 SPD 거동 평가. 구체 설계 포인트 배터리/정류기/SMPS의 최대 출력전압, 최대 단락전류 기반으로 SPD 정격 Udc, Iscc, 보호기기(퓨즈/MCB) 선정. DC 소스가 강한 경우(대용량 정류기, ESS DC 버스)는 내부 소자 쇼트 시 매우 큰 단락전류가 흐르므로, SCCR·단락 내량을 고려한 구조 필요. 3. IEC 61643‑31/41 ↔ UL 1449 매핑을 설계·인증 PV DC SPD IEC 61643‑31: PV DC 스트링용 SPD 성능·안전 규격. UL: UL 1449에서 PV 및 DC 응용을 별도의 Supplement로 다룸 – PV SPDs(SUPPLEMENT SA), DC SPDs(SUPPLEMENT SB). 실무 팁: 한 제품으로 글로벌 커버하려면 “IEC 61643‑31 + UL 1449 PV/DC (SA/SB)” 조합 인증을 목표. Raycap Protec 같이 UL 1449 5th Ed + IEC 61643‑31 양쪽을 만족하는 PV SPD 예시 참고 가능. 일반 DC 전력 SPD IEC 61643‑41: DC 전력계통(선형 V‑I)의 SPD 요구사항 및 시험방법. UL: UL 1449 SUPPLEMENT SB – “일반 DC 응용” SPD 요구사항 (1500 Vdc 이하, 가용 단락전류 2.5A 초과). 설계 전략: IEC 61643‑41의 시험 조건(단락전류, TOV) 설계 시, 동시에 UL 1449 SB의 DC SPD 범위, SCCR, 마킹 요구를 만족하도록 초기 스펙에 반영. 4. TOV 시험을 설계에 어떻게 반영할지 TOV 시험 개념 UREF(참조 전압) 및 U_T(TOV 시험 전압)를 정하고, U_T를 수 초~수십 초 인가하여 SPD의 전류·온도·파괴 모드를 평가. 시험 동안 단자전압이 U_T의 95% 이상 유지되고, SPD가 안정 모드(온도·전류 제한) 또는 의도된 분리 모드로 전이해야 합격. 설계 시 고려해야 할 항목 MOV 기반 SPD라면, U_T 조건에서 열 차단장치가 어느 시점에 동작할지(트립 곡선)를 설계해서, 과열 전에 회로에서 분리되도록 해야 함. GDT/스파크갭 기반이라도, TOV 전압에서 지속 아크 또는 부분방전이 발생하지 않도록 전극 설계·갭 거리 최적화 필요. PV DC에서는 TOV 전압은 높지만 전류는 제한적, 일반 DC 전력(정류기/ESS)에서는 TOV와 동시에 상당한 전류가 흐를 수 있으므로, 61643‑31과 41에서 요구하는 TOV 시나리오가 서로 다르게 설계에 들어가야 함. 왜 “현장 사고”와 직접 연결되는지 PV: 지락·역극성 접속·절연 파괴로 특정 스트링에 비정상 고전압이 오래 걸리면, SPD가 서서히 과열되어 옥외에서 화재가 발생할 수 있음. DC 전력계통: DC‑DC 컨버터 피드백 고장, 전압 조정부 오작동으로 수 분간 1.4 pu 수준 전압이 계속되면 SPD가 누설전류 증가 → 열폭주 → 패널·배전반 화재로 이어질 수 있음. LIST PreviousSPD의 UL SCCR 시험은 “해당 계통에서 발생 가능한 단락사고전류를 SPD가 안전하게 견딜 수 있는지”를 보는 단락 내량 시험이며, IEC에서는 IEC 61643‑11의 단락 전류 시험(단락 내량 시험)이 동일2026.02.24 NextEffectively prevent surge inflow into distribution lines2025.11.27