システムレベルの太陽光発電雷保護：SPDが不可欠な理由

アリゾナ州にある5MWの発電所で、たった一回の落雷で6ヶ月分の利益が吹き飛んだ日のことは、決して忘れません。一回の落雷で42台のインバーターが破壊され、第4四半期のボーナスも一緒に消えてしまいました。あの出来事以来、私はすべての発電所の設計方法を変えました。

サージ保護装置（SPD）は、DCストリングやACコンバイナボックスを通過する雷エネルギーを遮断する唯一の費用対効果の高い方法です。今では、すべてのケーブル配線の両端にそれらを設置しています。それ以来、保険金請求件数はゼロになりました。

500kW以上の太陽光発電設備を管理している方は、ぜひこのまま読み進めてください。ストライキを全く起こらないようにするための、私がSPD（太陽光発電パネル）の選定、設置、購入方法を具体的にご紹介します。

 SPD スタンドアロンデバイスではありません PV LPSシステム

以前はSPDを高級ヒューズのように扱っていました。パチッと差し込んで、端子を締めればそれで終わり、という具合に。しかし、直撃雷が3つの「絶縁型」SPDを飛び越えて監視用PCを焼き切ってしまったことで、その考え方は一変しました。あの失敗が、私のSPDに対する考え方を根本から変えたのです。

SPDは完全なシステムの構成要素の1つにすぎません 避雷システム（LPS）。サージ発生時に構造全体が連動して上昇・下降するように、ボンディング、シールド、接地といった対策が不可欠だ。これは理論ではなく、現場での現実である。

「単独のSPD」思考が失敗する理由

雷はデータシートなど気にせず、インピーダンス経路をたどります。1000VのSPDを金属製のバックプレートのないプラスチック製の筐体に取り付けたところ、落雷は最も近いネジにアーク放電し、MLPEに到達しました。SPDは正しく反応しましたが、 システム筐体が40kVの電圧で3µsの間浮遊したため、試験は失敗しました。

私が今、すべてのプロジェクトで必ず守らせているのは以下の点です。

1. インバーターと同じアースバーに接続された金属製筐体。

2. 配線および接地線の長さが0.5m未満であること。

3. 各モジュールフレームを6AWGの裸銅リングで接続する。

これらの手順は1件あたり12ドル未満で済みましたが、サイトへの問い合わせ件数を80%削減できました。

検査官が必ず見たいと思う4つの部分からなるチェーン

ユーティリティが切断を閉じる前に、私は次の4つの項目を確認します。

1. 最も高いトラッカーの上にあるエアターミナル。

2. 下側導体は5Ωのアースグリッドに接続されている。

3. すべての金属部品の等電位接合。

4. DC、AC、信号線上のSPD（それぞれ熱遮断機能とIP66保護等級付き）。

手順を一つでも間違えると、赤いタグが付けられます。今は各手順を写真に撮って、運用・保守バインダーに添付しています。銀行はこの書類を高く評価してくれ、支払い条件も60日から21日に短縮されました。

太陽光発電設備に最適なSPDの選び方

昨年6月、あるサプライヤーから1000Vのインバーターストリングに「安価で手軽な」600Vユニットを勧められました。その2週間後、近隣で発生したストライキでMOV（金属酸化物バリスタ）が故障し、インバーターの保証が無効になってしまいました。私は損失を被り、二度とこのようなことが起こらないようにこのチェックリストを作成しました。

私は各設置場所に対して、最大直流電圧、短絡電流、雷曝露レベルの3つの値を照合します。次に、UcがVocより少なくとも20%高く、Iimpが12.5 kA（10/350 µs）以上のSPDを選択します。

定格電圧：1200Vルール

私は年間で最も寒い朝に開放電圧（Voc）を測定し、それに20%を加算します。デンバーでは1,080Vだったので、1,200VのSPDに変更しました。1,000Vを選んで4ドル節約しても割に合いません。1つの故障で500個以上のSPDの損失が発生するからです。

電流定格：大規模農場にとって6.25kAでは不十分な理由

NEC 690では6.25 kA（8/20 µs）しか要求されていませんが、大規模な太陽光発電所では複数回の放電が発生します。Iimpは、この表を使用してスケーリングします。

定格を2倍にすると1ユニットあたり約9ドル高くなりますが、私の保険会社は保険料を15%引き下げてくれました。その1回の割引で、6MWの発電所におけるSPD（電力供給装置）の費用を賄うことができました。

熱遮断と遠隔信号

以前、MOV（金属酸化物バリスタ）の過熱と発火で75kWの電力系統を全焼させたことがあります。それ以来、熱遮断機能と無電圧接点アラームを備えたSPD（サーマルパーフォレーションデバイス）しか購入していません。SCADA（監視制御・調整システム）に接続して、焦げたプラスチックの臭いが近隣に届く前にチームに警告が届くようにしています。

信頼性の高いPV LPSのための主要なSPD設置ポイント

かつて乗組員がSPDを装着するのを見たことがある ドアインバーターキャビネットの配線に問題がありました。1メートルのリード線がアンテナのように機能し、落雷がDCバスに侵入してしまったのです。結局、自費で配線をやり直すことになり、再発防止のために以下のルールを作成しました。

リード線は0.5m以下に抑え、線とアースのペアを撚り合わせ、SPDはインバータと同じ金属板に取り付けてください。これにより、通過電圧が600V以下に抑えられ、1200V対応の半導体にとって安全な状態となる。

立地、立地、立地

DC側では、インバータではなくコンバイナボックス内にSPDを設置します。これにより、リード線の長さを25cmに短縮できます。AC側では、メインブレーカーの直後の負荷遮断パネルにSPDを設置し、インバータと電力メーターの両方を保護します。

実際に機能するアースジオメトリ

SPDのアース端子をインバータシャーシと同じ銅棒に接続します。16 mm²の電線を20 Nmのトルクで締め付け、その後50 mm²の裸銅線をアース棒まで直接配線します。SPDからアースまでの抵抗は0.1 Ω未満でなければなりません。

私はマイクロオームメーターの測定値を写真に撮る。そうすれば、細かいことにこだわるエンジニアとの議論を避けることができる。

耐候性と紫外線遮断

インドでは気温45℃の環境下で、IP20規格のSPDが6ヶ月で黄ばんでひび割れてしまいました。そのため、現在はIP66規格の筐体と耐紫外線性のグランドを指定しています。1台あたり3ドルの追加料金は、砂漠地帯までヘリコプターで輸送するよりもずっと安上がりです。

ストリング1本あたりの設置時間は合計6分未満なので、人件費は4ドル以下に抑えられます。これにより、EPC入札価格を低く抑えることができ、プロジェクトマネージャーも満足しています。

太陽光発電システムに推奨されるSPDの種類と定格

私はロッカーの中に小さなカンニングペーパーをテープで貼っています。営業担当者が光沢のあるパンフレットを振りかざしてきたときに、あれこれ考えすぎてしまうのを防ぐためです。

1,500 V以下のPVストリングの場合、タイプ1+2、1,200 V Uc、50 kA Iimp、IP66、熱遮断器付きを指定します。
480V ACの場合、電力会社の給電が安定しているため、600V Ucと100kA Imaxを使用します。

現場で実績のあるモデルの私の候補リスト

私は9割の案件に対応するため、50kAバージョンを在庫しています。現場がフロリダ沿岸部の場合は、100kAバージョンを使用します。工場からの納期は12日間で、すべてのユニットには試験報告書とUL 1449 CB認証書が同梱されています。これらの書類があれば、ハンブルク、ロサンゼルス、ムンバイの税関で追加の質問を受けることなく通関できます。

大手OEM向けのカスタム部品番号

ドイツのEPC企業がMC4配線済みの1500Vモデルを必要とした際、当社は7日間で製造しました。各ユニットをSAPにスキャンできるように、バーコード付きのシリアル番号を追加しました。最小発注数量はわずか200個で、価格プレミアムは1.20ドルでした。現場作業費を8000ドル削減できたため、この特注品は最初の出荷で元が取れました。

太陽光発電保護用の信頼性の高いSPDはどこで購入できますか？

以前、深センの業者から「明日UL認証書をお送りします」と約束されたことがありました。しかし、認証書は届かず、コンテナはオークランドに5週間も放置されました。今は工場から直接仕入れるようにしているので、ずっと楽になりました。

私は温州にある雷科興（Leikexing）の工場からSPDを直接購入しています。彼らはUL認証を取得しており、100%の経年劣化試験を実施し、EXWまたはDDPでの配送に対応しています。私は注文ごとに24ヶ月の保証と2%のスペアキットが付属します。

私が大量注文でアリババを使わない理由

アリババはサンプル品の注文には最適だが、8万ドルの注文には向いていない。私は温州へ飛び、2000平方メートルの工場を視察し、品質管理担当者と面談し、基本契約を締結する。この900ドルの出張で、18ヶ月間の安定供給と固定価格が保証される。

双方を保護する支払い条件

私は頭金30％、残金70％を船荷証券と引き換えに支払うという条件で取引しています。2回目の注文後、彼らはその条件を承認しました。年間取引量が20万ドルを超えると、彼らは最大100万ドルまで融資枠を設けてくれます。しかも、私の銀行の金利の半分です。

私が利用する物流オプション

テキサス向けの仕事の場合は、ヒューストンまでFCL（コンテナ満載）で輸送します。ドイツの顧客向けの場合は、デュイスブルクまで鉄道で輸送し、数時間でEUの通関手続きを完了させます。どちらの場合も、貨物輸送チームはコンテナ到着前にGPS追跡情報と通関申告書を送ってくれます。私はそのデータを顧客に転送するだけで、パレットに一切触れることなく、まるでヒーローのように扱われます。

結論

次の嵐が来るまでメンテナンス予算を決めるのを待ってはいけません。
連絡を取る レイケシンOEM価格、500Vサンプル1個、またはPV SPDの完全な見積もりについてはお問い合わせください。
メール1通で、次回の落雷時に2万ドルの費用を節約できる可能性があります。太陽光発電所を無駄に燃やすのではなく、収益を上げ続けましょう。

よくある質問

1. 太陽光発電サージ保護装置とは何ですか？

太陽光発電用サージ保護装置は、落雷やスイッチング操作によって発生する過渡的な過電圧から太陽光発電システムを保護します。

2. 太陽光発電システムにおいて、サージ保護が重要な理由は何ですか？

太陽光発電システムのサージ保護機能は、インバーターの故障、DCストリングの損傷、および電力損失を防ぎ、システムの長期的な信頼性を確保します。

3. 太陽光発電には、直流と交流の両方のサージ保護装置が必要ですか？

はい。 太陽光発電用DCサージ保護装置 PVアレイ側を保護し、 太陽光発電用交流サージ保護装置 インバーターの出力と系統連系を保護します。

4. タイプ1+2サージ保護装置はどのような場合に使用すべきですか？

A タイプ1+2 SPD 太陽光発電システムが直撃雷や近距離落雷にさらされる場合に推奨され、1つのデバイスで複合的な保護機能を提供します。

5. IEC 61643はなぜ太陽光発電の雷保護にとって重要なのでしょうか？

の IEC 61643 サージ保護装置 この規格は、SPDが太陽光発電設備の安全性および性能に関する世界的な要件を満たすことを保証するものです。