ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 408

1. Introduction 
There has been an increased attention to the photovoltaic systems during the last decade owing to 
the many advantages. As a result, PV systems are being applicated in various places including lakes, 
seas, exterior walls of buildings, and roofs as well as land. Above all, Building Integrated Photovoltaic 
Systems  (BIPV)  replacing  building  finishing  material  with  photovoltaic  module  has  been  increasing 
because it has advantages in terms of economy since the site is not necessary for the installation space 
compared to conventional photovoltaic systems [1‐3].   
The deployment of favorable conditions across worldwide will support a wide BIPV applications 
extension. Quite often the PV modules are installed on top of the existing building structure and do not 
provide any additional function. That acknowledges the added effort and the extra cost of integrating 
PV as part of the building envelope. BIPV systems present significant challenges with respect to energy 
efficiency, reliability and availability of PV arrays. In such systems, the PV panels replace roof tops, and 
other building components such as windows [4].   
As the building integrated PV system is installed in buildings such as buildings in the form of the 
exterior  of  buildings,  it  is  possible  that a  reduction  in  the  insulation  performance  of  BIPV  modules, 
cables can result in an electric shock therefore electrical safety must be ensured. This risk of electric 
shock may vary depending on the inverter insulation method and the electrical continuity value of the 
earth [5]. In this paper, as a study for improving electrical safety in BIPV systems, we considered the 
hazard of electrical safety in the BIPV systems applied non‐isolated inverter and conducted analysis 
risk of electric shock through verification experiment.   
2. Safety issues in BIPV systems   
2.1. electrical continuity 
PV facilities ground BIPV frames by using mostly building structure ground to secure electrical 
safety. The structural ground means that the large metal structure in the basement of the building is 
mash‐grounded using an electric pole, and is used for equipotential bonding using steel and rebars to 
make  the  difference  in  potential  equal  to  or  less  than  several  mV.  IEC  62305‐3  and  ʹCommon  and 
Integrated  Ground  Inspection  Handlingʹ  of  the  Korea  Electric  Safety  Corporation  require  that  the 
electrical  resistance  value  measured  between  the  exposed  conductive  part  and  an  extraneous 
conductive  part  should  be  less  than  0.2[Ω].  If  electrical  continuity  of  additional  installations  due  to 
mechanical  connection  problems  or  problems  with  the  ground  terminals  due  to  installation  of  the 
external system, the BIPV systems can cause potential difference in both ends when the body comes 
into contact with all of the systemʹs externalities, such as the extraneous conductive parts and gas pipes 
when there is an electrical continuity problem due to the installation of the external system.   
2.2. Non‐isolated inveter   
Conventional inverters are built with an internal transformer that synchronizes the DC voltage 
with  the  AC  output.  These  inverter  designs  include  either  high  or  low  frequency  transformers  that 
electrically isolate the AC and DC systems [6]. The main feature of its layout resides in the fact that the 
presence of a ground‐fault in the DC side involves no flowing of the current on the network, thanks to 
the presence of the transformer. But the disadvantage is low efficiencies and the package size is bigger 
than a non‐isolated inverter. Despite its advantages in electrical safety, non‐insulated inverter systems 
have been used a lot recently.   
The  advantages  most  commonly  attributed  to  non‐isolated  inverters  include  higher  efficiency, 
improved  economics  and  increased  ground‐fault  sensitivity.  However,  these  non‐isolated  inverters 
suffer from some drawbacks, such as a common‐mode voltage or ground leakage current issue between 
the grid and PV systems [7]. In addition, since the AC and DC systems are not electrically separated, 
accident currents can be passed through the inverter. In case of a DC ground‐fault, the current flows 
397
ZEMCH 2019 International Conference l Seoul, Korea