2025-07-01
高価な太陽光発電システムがいつか簡単に損傷するのではないかと心配ですか？しかし、現実には、サージ保護がないと、わずかな電圧スパイクでも、太陽光パネルアレイから電力を供給するすべての電子デバイスが損傷する可能性があります。それに加えて、雷保護がないと、エネルギー効率への投資は無駄になります。雷は太陽光パネルの故障の主な原因の1つです。
適切なサージ保護デバイス（SPD）を選択することは、太陽光発電システムの寿命と信頼性を確保するための重要な決定です。
太陽光サージSPDは、太陽光パネルおよび関連機器を電力サージおよび過渡電圧スパイクから保護するように設計されています。過剰な電圧とサージ電流をアースに逃がし、システムを損傷から保護します。
太陽光発電/PVシステムがサージ保護を必要とするのはなぜですか？
ご存知のように、太陽光パネルは屋外に設置されています。雨、風、ほこりなどの過酷な条件に直接さらされます。気象条件の中で、雷はPVシステムの安全性と性能に深刻な影響を与える可能性があるため、特別な注意が必要です。
太陽光発電システムは、いくつかの理由からサージ損傷を受けやすくなっています。
- 露出した場所：太陽光発電アレイは通常、高い場所に設置されています。
- 延長されたケーブル配線：DC電源ケーブルは、誘導サージのアンテナとして機能する可能性があります。
- 敏感な電子機器：インバーター、監視システム、制御機器には、脆弱なコンポーネントが含まれています。
- 雷の誘引：太陽光パネルアレイは、落雷の魅力的な経路となる可能性があります。
落雷が地面に当たると、エネルギーが放電し、地面の電界に影響を与えます。太陽光発電プラントにとって、これは2つのリスクをもたらします。
- 屋根の太陽光発電設備を物理的に破壊する可能性のある直接的な影響
- 磁気結合によってケーブルを通過する過渡的な過電圧。これは、プリント基板（PCB）などの敏感なコンポーネントの損傷につながる可能性があります。
保護されていないPVシステムは、落雷が頻繁に発生する地域で、繰り返し重大な損傷を受けます。これにより、多額の修理および交換費用、システムのダウンタイム、および収益の損失が発生する可能性があります。
太陽光サージ保護（SPD）は、過渡的な過電圧を制限し、電流の波をアースに逃がすように設計されています。さらに、過電圧の振幅を電気インフラストラクチャと開閉装置にとって安全な値に制限します。
太陽光発電/PVシステムには、いくつの太陽光サージプロテクターが必要ですか？
太陽光発電またはPVシステムに必要なPVサージプロテクターの数は、システムの特定の構成とコンポーネントによって異なります。以下は、念頭に置いておくべきいくつかの一般的なガイドラインです。
メインサービスエントランスDC SPD：
PVシステムが設置されている建物の電源のメインエントランスには、タイプ1 DC SPDを設置することをお勧めします。この太陽光サージプロテクターデバイスは、太陽光パネルや関連機器を含む電気システム全体を完全に保護します。主電源と落雷などの外部電源の両方からの過電圧から保護します。メイン電源入力DC SPD 1000Vは、システムで予想される最大電圧とサージ電流を処理できるように定格されている必要があります。
サブディストリビューションDC SPD：
大規模な太陽光発電システムでは、複数の太陽光ストリングの電気出力を組み合わせるサブディストリビューターまたはコレクションボックスがよくあります。これらのサブパネルには、タイプ2 DC SPDを設置して、これらのパネルに接続された回路にローカライズされたサージ保護を提供することをお勧めします。これらのDC SPDは、グリッド誘導過電圧から保護し、システム内の過電圧の伝播を制限します。
太陽光発電設備におけるDC SPDの具体的な要件は、システムのサイズ、設置場所、地域の電気規則、業界標準などの要因によって異なる場合があることに注意することが重要です。システムを評価し、最適なサージ保護に必要なDC SPDの数とタイプに関する具体的なアドバイスを提供できる、資格のある太陽光発電設置業者または電気技師に相談するのが最善です。
また、選択したDC SPD 1000Vが、地域の安全基準を満たすための電圧とサージ電流定格および必要な認証を持っていることを確認してください。また、太陽光発電システムを効果的に保護し続けるために、DC SPDを定期的に保守および検査することもお勧めします。
太陽光PVシステムに設置されるSPDの数は、パネルとインバーター間の距離によって異なります。太陽光パネル間のケーブル長が10メートル未満の場合：1つのSPDをインバーター、コンバイナーボックス、または太陽光パネルの近くに設置する必要があります。DCケーブルが10メートルを超える場合：インバーターと太陽光モジュールの両方のケーブル端に、より多くのサージプロテクターが必要です。
より大きなシステムの場合は、これらの主要ポイントでの保護を検討してください。
- アレイレベル：分散アレイのコンバイナーボックスにSPDを設置します
- インバーターDC入力：インバーターDC入力の直前にSPDを設置します
- ストリングレベル：複数のストリングがあるシステムの場合は、ストリングレベルの保護を検討してください
さまざまな接地構成には、特定のSPD接続スキームが必要です。
DC側の構成：
- 機能的に接地：1つのDC極がアースに接続されています
- 高抵抗接地：DC極が抵抗を介してアースに接続されています
- 非接地/フローティング：どちらの極も直接アースに接続されていません
AC側の構成：
- TN-C、TN-S、TN-C-Sシステム
- TTシステム
- ITシステム
- 各構成には、効果的な保護を確保するための特定のSPD接続スキームが必要です。たとえば、非接地（IT）PVシステムでは、包括的な保護のために「Y構成」のSPDが必要になることがよくあります。
SPDは過剰な電圧をバイパスし、PVシステムに対する電力サージと過渡スパイクの影響を制限します。
電圧調整：
DC SPDは、電気システムの電圧レベルを継続的に監視します。電圧が所定のしきい値を超え、サージまたは過渡現象が発生したことを示すと、DC SPDが作動して保護を提供します。
過電圧の導出：
DC SPDは、保護されたデバイスから過剰な電圧を逃がすための低インピーダンスパスを提供します。酸化金属バリスタ（MOV）またはガス放電管（GDT）は、通常、主要な保護要素として使用されます。これらのコンポーネントは、通常の動作条件下では高抵抗ですが、電圧が定格しきい値を超えると導電性になります。
エネルギーを吸収して放散：
過電圧が発生した場合、DC SPD 1000Vはすぐに過剰な電圧をアースに導通させ、システム内の敏感な機器をバイパスします。DC SPDのMOVまたはGDTは、電圧を安全なレベルに制限することにより、サージエネルギーを吸収します。これにより、過剰な電圧が接続された太陽光パネル、インバーター、およびその他の電子コンポーネントに到達するのを防ぎます。
電圧制限：
DC SPDは、サージ電圧レベルを安全なしきい値に制限するように設計されています。この電圧制限により、過電圧がデバイスの負荷容量を超えないことが保証されます。電圧を安全な範囲内に保つことにより、DC SPDはシステムを損傷から保護し、機器の故障を防ぎます。
反応時間：
DC SPDの応答時間（通常はナノ秒単位）は、過電圧状態が発生したときにDC SPD 1000Vがどれだけ早く起動できるかを示します。高速応答時間は、サージがデバイスに到達する前に効果的に放散するために重要です。最適な保護のために、高速応答時間のDC SPDを探してください。複数の保護レベル：さまざまなタイプのDC SPDを太陽光発電システムで使用して、複数の保護層を提供できます。タイプ1の避雷器は、外部サージから保護するために正面玄関に設置されています。避雷器が設置されています。タイプ2 DC SPDは、ネットワークからの過電圧から保護するためにサブディストリビューターに接続されています。
SPDはどのようにして太陽光PVシステムを保護するのですか？
最も単純な言葉で言えば、太陽光SPDは過渡電圧を制御し、保護された回路に過渡電圧が発生した場合に電流をそのソースまたはアースに戻します。
エネルギーが最初にアースに流れ、過電圧を防ぐためには、最も重要なコンポーネントは酸化金属バリスタ（MOV）です。これは、さまざまな条件下で高インピーダンス状態と低インピーダンス状態の間を遷移します。
太陽光サージ保護デバイスは高インピーダンス状態であり、通常の動作電圧では太陽光PVシステムに影響を与えません。回路に過渡電圧が発生すると、SPDは導通状態（または低インピーダンス）になり、サージ電流をそのソースまたはアースに逃がします。これにより、電圧がより安全なレベルに制限またはクランプされます。過渡現象が逃がされた後、SPDは自動的に高インピーダンス状態にリセットされます。
