PVコンバイナーボックスに適したSPDの選び方

たった一回の落雷で、私たちの観測網の半分が破壊された日のことを、今でも鮮明に覚えている。
たった10秒で、インバーター40台、直流ケーブル1マイル、そして1ヶ月分の利益を失ってしまった。

当時私はよく選んでいました サージ保護装置 ブランド名で。
この分野で15年の経験を経て、今では3つの数字しか信用していない。 最大直流電圧、サージ電流、および熱ヒューズ曲線。

これら3つの条件が、例えば直流1000V、最大電流40kA、内蔵型熱遮断装置といった、お客様のアレイの仕様と一致する場合、現場での故障を90%削減し、PPAの資金調達可能性を維持できます。

読み進めていただければ、私が実際に使用している数値、工場に要求する検査内容、そして雷よりも多くの予算を浪費してしまうある一つのミスについてお教えします。

PVコンバイナボックスの安全性におけるSPDの役割

以前、6kVの電圧反跳によって溶着して開かなくなっていたコンバイナーボックスを開けたことがある。

塗料は剥がれ、銅製のバスバーは一体化して溶着してしまい、その施設は6週間も稼働停止に追い込まれた。
保険会社はそれを「天災」と呼んだ。私はそれを「SPD（保険証券）の欠落」と呼んだ。

今では、すべての接続ボックスにサージプロテクターを取り付けています。
サージ電圧を1.5kVに抑制し、耐火性能をUL 94 V-0に維持し、嵐が猛威を振るっている間もインバーターが電力を供給し続けるようにする。
それは私が今まで買った中で一番安い保険だ。

ボックス内部でサージが実際に何をするのか

DCストリングケーブルは、基本的に200メートルアンテナである。
2キロメートル以内に落雷があった場合、ケーブルは4キロボルトの電圧スパイクを拾う可能性がある。
SPDがない場合、そのサージ電流はヒューズホルダーを横切って放電し、15Aのヒューズを溶かし、キャビネットの壁に飛び移ります。
6000℃では塗料が炭化し、箱が発火源となる。

私は今でも、火災報告書に「電気アーク」と記載されていた3つの焼失現場の写真を保管している。
同じ設計にSPDを追加した後、次の報告書には「損傷なし」とだけ書かれていました。

SPDをボックスに合わせてサイズ調整する方法

長年の試行錯誤を経て、私は選定プロセスを3つの要素に簡略化しました。

システムDC電圧-20℃におけるVocを超える必要がある。

公称放電電流（In）温暖な気候の場合は20kA、沿岸部や雷の多い地域では40kA。

電圧保護レベル（上）インバータのインパルス定格（通常2kV）以下に抑えてください。

実際のところ、これらの数字はどのように表れるのでしょうか？

私はSPDを買わない 直流アーク消弧電流データシートに記載されています。
それは、インバータのリレーを待たずに後続電流を遮断できることを意味します。
私はまた、 ミドルピンテストレポート―これは、モジュールが負荷がかかった状態でも安全に故障することを証明している。

どこに取り付けるか

私はSPDをヒューズと同じDINレールに取り付け、配線の長さを30cm以下に抑え、インダクタンスをなくすためにペアの配線を撚り合わせます。
1センチメートル増えるごとに、1kA/µsの電流で約10Vの電圧が加算されるため、50cmのたるみがあると、1.5kVのクランプ電圧が2kVの危険な電圧に変わってしまう可能性がある。

その横に小型の3Aブレーカーを追加します。
テキサス州のある拠点では、故障したSPD（安全保護装置）を4分以内に交換できるようになった。
隣の施設は依然として完全閉鎖が必要で、3時間分の太陽光発電収入を失うことになる。

直流電圧定格と保護レベルについて解説

以前、温度特性を確認せずに「1000V」と表示されたSPDラベルを鵜呑みにしてしまったことがありました。
そのミスでインバーターを2台も壊してしまい、最初の車よりも高い値段で修理費がかかってしまった。

現在、私はすべてのSPDを寒冷時の開放電圧（Voc）より20%高い定格に設定し、クランプ電圧がインバータのインパルス定格より少なくとも30%低いことを確認するようにしています。
その2段階ルールのおかげで、私の保証請求件数は5年間連続でゼロです。

なぜ-20℃でのVocが重要なのか

シリコンの電圧は、25℃以下では1℃あたり0.3%上昇する。
25℃で950Vを示す電圧線は、-20℃で1090Vに達する。
SPDのUcが1000Vしかない場合、電流漏れが発生し、発熱して故障します。
私はオンタリオ州でその教訓を痛いほど思い知らされた。そこでは12のモジュールが一夜にして停電したのだ。

博士号なしでUp、Uc、Inを読む方法

Uc– SPDが連続的に許容できる最大DC電圧。

上―サージ発生時の残留電圧。

で―電流は15回までなら損傷なく耐えられる。

私は合体ロボットの箱の内側にある黄色のステッカーに、この3つの数字を書いています。
技術者であれば誰でも数秒で一致を確認できる。

隠れた落とし穴：SPD後のケーブルの長さ

クランプはSPD端子で行われますが、インバーターはそれに加えてケーブルのドロップしか認識しません。
以前、SPDで1.8kVを測定したのに、35m離れたインバータでは2.4kVだったことがありました。
直流配線が20mを超える場合は、インバータに2つ目のSPDを追加するようにしました。
費用は約42ドルで、12,000ドルのインバーターを節約できる。

タイプ1とタイプ2のSPDの違いとは？

以前、あるサプライヤーからフレームマウント型ボックス用の「タイプ2」部品が送られてきたことがありました。
最初の打撃が命中したが、保険会社の報告書には「クラスが不適切」と記載され、保険金請求は却下された。

現在、私は避雷針フレームに接続されたボックスにはタイプ1のSPDを使用し、20メートル以上離れた場所に設置されたボックスにはタイプ2のユニットを使用しています。
そのたった一つの違いが、サージ電流が屋外で消滅するか、それともインバーター室に直撃するかを決定づけるのです。

本当に重要なテスト波

1型– 10/350 µsの波（25 Cの電荷）でテストし、直接的な衝撃をシミュレートします。

タイプ2– 8/20 µsの波形を用いてテストし、誘導サージをシミュレートした。

私は両方の波形をすべての発注書に貼り付けています。
以前、あるサプライヤーが「タイプ1+2」の部品を販売しようとした際、記載されていたのは8/20µsのテスト結果のみでした。
税関に到着する前に、その荷物を拒否しました。

実質ドル建てのコスト差

200MWの発電所全体では、その差額は6万4000ドルだが、インバーターのストリングが1つ故障すると12万ドルの費用がかかる。
私の妥協案：各行の最初の結合器にはタイプ1を、残りにはタイプ2を使用する。
これにより予算の42％を削減でき、しかもすべての保険会社を満足させることができる。

偽ハイブリッド車の見分け方

ラベルには「T1+T2」と大きく書かれているものもありますが、中身は単なる40kA、8/20µsのバリスタです。
私はいつもチェックします 重要そして 比エネルギー（MJ）データシートに記載されている値。
彼らがいなくなったら、私は立ち去る。
それから、営業担当者がまだ話している間に、オンラインでUL 1449のファイル番号を確認する。

太陽光発電用サージ保護装置の設置に関するヒント

以前、新品のSPDで電源と負荷を逆に接続したところ、バリスタが筐体を横切って飛び跳ねるのを目撃したことがある。
あまりの大きな音に、警備員はコーヒーを落としてしまった。

今はすべてのSPDを10AWGの撚り線銅線で配線し、ループ面積を5cm²未満に抑え、32AのDINブレーカーを追加して、チームが現場で稼働中に交換できるようにしています。
これらの習慣のおかげで、平均修理時間はわずか8分に短縮されました。

段階的な取り付け方を、私はすべての見習いに教えています。

1DCスイッチで弦を切断し、Vocが50V未満になるまで待ちます。

2SPDをヒューズの横に取り付け、入力ラグを上向きにします。

3断熱材は6mmだけ剥がしてください。空気層は維持してください。

4トルクは1.2 Nmにしてください。ネジが緩んでいると50℃の熱が発生します。

532 Aのブレーカーを追加し、ラベルを貼る。 SPDアイソレーター英語とスペイン語で対応しています。

私はすべての関節を撮影し、クラウドフォルダにアップロードします。
保険会社から証明書類を求められたら、昼食前にリンクを送るようにしている。

誰も書き留めていない、地に足をつけるための秘訣

SPDのアースからボックスのアースバーまで​​、専用の6mm²の緑黄色の配線を直接引き回してください。
他の機器を介してデイジーチェーン接続しないでください。そうすると0.5Ωが追加され、1kAの電流でクランプ電圧が500V上昇します。
50MHzのオシロスコープで確認したところ、数値は嘘をつきません。

トラックに積んでいる工具

作業が終わるたびに、SPDのQRコードをスキャンして日付を記録します。
アプリは2年目に再確認するようにリマインダーを送ってくれる。
そのルーティンを始めて以来、 予期せぬ失敗はゼロ。

結論

適切な睡眠パターンを一度選べば、どんな嵐の中でもぐっすり眠れるでしょう。
アレイの電圧と設置場所を教えてください。
次の雷雨が発生する前に、お客様が必要とするサージ保護装置を正確に選定いたします。