CN102694367A - 太阳能电池模块用配线电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供太阳能电池模块用配线电缆。该太阳能电池模块用配线电缆，即使在太阳能电池模块与集电箱之间进行配线的配线电缆发生接地的情况下，也能够降低在配线电缆中持续流过过大的电流。在由与太阳能电池模块(11)连接的一对配线(12p、12n)构成的太阳能电池模块用配线电缆(13)中，具备：与一对配线(12p、12n)连接，检测在一对配线(12p、12n)中流过的电流的接地的检测器(16)；与一对配线(12p、12n)中的某一方连接，在检测器(16)检测出接地时，切断从太阳能电池模块(11)流向一方的配线的电流的断路器(17)，至少将断路器(17)设置在一对配线(12p、12n)的太阳能电池模块(11)侧的端部。

Description

太阳能电池模块用配线电缆
技术领域
本发明涉及切断来自发生了接地异常的太阳能电池模块的电流的太阳能电池模块用配线电缆以及使用该配线电缆的大规模太阳能发电系统以及太阳能发电装置。
背景技术
一般的太阳能发电系统通过由配线电缆连接太阳能电池和功率调节器而构成。
如图5(a)所示，在一般的太阳能发电系统50中，通过发电系统56的太阳能电池51发电的电力经由配线电缆53被提供给供给系统57，通过供给系统57的功率调节器52控制电压/电流，然后被提供给电力公司配电线54和负载55(电气设备)。
连接该太阳能电池51和功率调节器52的配线电缆53与太阳能电池51一样曝露在室外环境中，因此，有可能由于外力或随时间老化等导致绝缘被破坏而发生接地，在配线电缆53中发生接地。
关于该接地，使用图5(b)进行说明。
图5(b)表示太阳能发电系统50的等价电路，在该等价电路中，图5(a)所示的太阳能发电系统50的发电系统56(即太阳能电池51)用电流源58、二极管59和并联电阻rsh的并联连接来表示，供给系统57用负载z表示。此外，串联电阻rs表示连接发电系统56和供给系统57的配线电缆53的电阻分量和发电系统56内部的元件各部的电阻分量，太阳能发电系统50用发电系统56、串联电阻rs和负载z的串联电路来表示。
如图5(b)所示，当在串联电阻rs和负载z之间发生了接地时，即，在连接太阳能发电系统50的发电系统56和供给系统57的配线电缆53中发生了接地时，从等价电路中切离负载z，来自发电系统56的输出电流i仅通过串联电阻rs。此时，将供给系统57(从功率调节器52开始往后)从等价电路切离，因此，无法控制发电系统56的电压/电流，同时，相应于负载z被切离，等价电路的电阻分量变小，输出电流i变大，在发电系统56和接地点之间的配线电缆53中流过过大的电流。
当在配线电缆53中流过过大的电流时，有可能配线电缆53过热，或者进而导致在接地点发生电弧而起火。
因此，在从多个太阳能电池模块汇集电力的大规模太阳能发电系统中，要求当在将多个太阳能电池模块、和以使多个太阳能电池模块并联连接的方式被连接的集电箱并联连接的配线电缆的某一方中发生接地时，降低发电系统和接地点之间的配线电缆中流过过大的电流，并且防止其影响波及到健全的配线电缆以及太阳能电池模块。
与此相对，例如有在集电箱内设置了检测器、和根据来自检测器的异常信号而迁移到开状态的中间开闭器的太阳光发电用集电箱(例如专利文献1)。
在专利文献1记载的技术中，将发生了接地等异常的太阳能电池串(string)(串联连接多个太阳能电池模块而构成)与配线电缆一起在集电箱中切离，能够继续进行正常的太阳能电池串的运转，另一方面，能够确保被切离的太阳能电池串的安全性，防止伴随接地发生的损伤部的过热。
但是，专利文献1记载的技术，将发生了接地的太阳能电池串(或者太阳能电池模块)与配线电缆一起在集电箱中切离，因此，实际上在连接太阳能电池串和集电箱之间的配线电缆发生接地的情况下，成为从控制电压/电流的功率调节器开始往后被切离的状态，无法进行电压/电流的控制，并且电阻变得非常小。其结果，过大的电流持续流过配线电缆，存在配线电缆过热，或者在接地点发生电弧而起火的问题。
特别是近年来，要求用将发电能力提高到数百～千kV左右的太阳能电池模块高效地进行发电，由于在发电能力提高的太阳能电池模块中伴随接地的配线电缆过热的可能性增大，因此要求进一步降低由于接地而导致配线电缆过热的可能性。
专利文献1：日本特许第3754898号公报
发明内容
因此，本发明为了解决上述课题，目的在于提供即使在太阳能电池模块与集电箱之间进行配线的配线电缆发生接地的情况下，也能够降低过大的电流持续流过配线电缆的太阳能电池模块用配线电缆以及使用该配线电缆的大规模太阳能发电系统以及太阳能发电装置。
为了达到上述目的而提出的本发明，在与太阳能电池模块连接的由一对配线构成的太阳能电池模块用配线电缆中，具备：与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测出接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器，至少将所述断路器设置在所述一对配线的所述太阳能电池模块侧的端部。
所述配线可以具有与在所述太阳能电池模块中设置的模块侧连接器连接的电缆侧连接器，所述检测器以及所述断路器可以被设置在所述电缆侧连接器内。
所述检测器根据在所述一对配线中流过的电流的单位时间的增量来检测接地，并在检测到接地时发送异常信号，所述断路器接受所述检测器在检测出接地时发送的异常信号，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流。
所述断路器可以由晶闸管构成。
所述断路器可以由继电器电路构成。
所述断路器可以切断阴极侧的所述配线。
此外，本发明提供大规模太阳能发电系统，其中，分别通过由一对配线构成的太阳能电池模块用配线电缆连接多个太阳能电池模块，以使所述多个太阳能电池模块为并联连接的方式将该太阳能电池模块用配线电缆与集电箱连接，从该集电箱供给电力，其中，所述各太阳能电池模块用配线电缆具有：与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测出接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器，至少将所述断路器设置在所述一对配线的所述太阳能电池模块侧的端部，通过所述断路器切断所述并联连接的太阳能电池模块用配线电缆中的、发生接地的太阳能电池模块用配线电缆的配线，通过剩余配线电缆供给电力。
此外，本发明提供太阳能发电装置，其经由连接器部将太阳能电池模块和由一对配线构成的太阳能电池模块用配线电缆连接，其中，所述连接器部具备：与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测出接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器。
根据本发明，即使在太阳能电池模块与集电箱之间进行配线的配线电缆发生接地，也能够降低过大的电流在配线电缆中持续流过。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的太阳能发电系统的示意图。
图2是表示本发明的一个实施方式的太阳能发电装置的示意图。
图3是表示本发明的另一实施方式的太阳能发电装置的示意图。
图4是说明本发明的检测器以及断路器的动作的流程图。
图5(a)是表示太阳能电池系统的结构的示意图，(b)是太阳能电池系统的等价电路图，其中，i表示输出电流，iph表示电流源，id表示二极管电流，ish表示漏电流，V表示输出电压，Vj表示工作电压，rsh表示并联电阻，rs表示串联电阻。
符号说明
11 太阳能电池模块
12p 正极侧的配线
12n 阴极侧的配线
13 太阳能电池模块用配线电缆(配线电缆)
16 检测器
17 断路器
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的优选实施方式。
图1是表示使用了本实施方式的太阳能电池模块用配线电缆的大规模太阳能发电系统的结构的示意图。
该大规模太阳能发电系统10具有：由多个太阳能电池模块11a～11n和经由在一端设置的连接器部14与多个太阳能电池模块11a～11n连接的多个太阳能电池模块用配线电缆13构成的太阳能发电装置20；以使该多个太阳能电池模块用配线电缆13的另一端并联连接的方式连接的集电箱15。多个太阳能电池模块用配线电缆13分别由一对配线12p、12n构成。此外，集电箱15与未图示的功率调节器(PCS)连接。
在该实施方式的太阳能电池模块用配线电缆13中，如图2所示，具备：与一对配线12p、12n连接，检测在一对配线12p、12n中流过的电流的接地的检测器16；与一对配线12p、12n中的某一方连接，在检测器16检测出接地时，切断从太阳能电池模块11流向一方的配线的电流的断路器17。此外，断路器17至少被设置在一对配线12p、12n的太阳能电池模块11侧的端部。
在本实施方式中，太阳能电池模块用配线电缆13具有与在太阳能电池模块11中设置的模块侧连接器18连接的电缆侧连接器19，检测器16以及断路器17被设置在电缆侧连接器19的内部。即，在此，太阳能电池发电装置20的连接器部14将电缆侧连接器19与模块侧连接器18连接。
检测器16检测从太阳能电池模块11流向配线12p、12n的电流的接地。在太阳能发电中，根据天气发电量增减，接地前后的电流值也变化，因此，本实施方式的检测器16检测在配线12p、12n中流过的电流的电流值，当该电流值的单位时间的变化量大于预先设定的预定的阈值时，检测出接地，发送异常信号。但是，本发明并不限于此，可以使用一对配线12p、12n的电位差来检测接地。此外，还可以通过电波进行异常信号的发送，向远程的太阳能发电监视装置等报知检测出接地。
断路器17通常在闭状态下使电流导通，在太阳能电池模块用配线电缆13接地，检测器16发送了异常信号时，接受检测器16发送的异常信号，成为开状态，切断从太阳能电池模块11流向一方的配线的电流。在本实施方式中，断路器17由晶闸管构成，在接受到来自检测器16的异常信号时能够迅速地切断电流。此外，本发明并不将断路器17限定于晶闸管17s，如图3所示，可以由进行机械的开闭迁移的继电器电路17r构成。
在本实施方式中，断路器17与阴极侧的配线12n连接。阴极侧的配线12n是低电位侧的配线，因此，可以不将断路器17做成耐高电压用的断路器，能够使所使用的断路器17具有自由度。
进而，在本发明中，可以在电缆侧连接器19等中设置用于接受检测器16发送的异常信号，显示检测出太阳能电池模块用配线电缆13的接地的显示器。由此，检查人员能够容易地确定发生了接地的太阳能电池模块用配线电缆13，能够迅速地实施太阳能电池模块用配线电缆13的更换。
接着，使用图4说明本发明的检测器16以及断路器17的动作。
在进行太阳能电池模块11的发电期间，检测器16以及断路器17进行以下的动作。
首先，在步骤S41中，检测器16检测流过配线12p、12n的电流的电流值A，求出电流值A的单位时间的增量ΔA。
然后，在步骤S42中，检测器16比较用于检测接地的阈值Ath和电流值A的单位时间的增量ΔA。在本实施方式中，将阈值Ath设定为预先通过太阳能发电装置20的预备试验而求出的一定的值。当电流值A的单位时间的增量ΔA为阈值Ath以下时，判断为太阳能电池模块用配线电缆13未发生接地，因此返回步骤S41。重复步骤S41、S42继续接地的监视。另一方面，当电流值A的单位时间的增量ΔA大于阈值Ath时，检测出配线电缆13的接地，前进到步骤S43，发送异常信号。
然后，在步骤S44中，接受检测器16发送的异常信号，作为断路器17的晶闸管17s发挥作用，切断从太阳能电池模块11流向阴极侧的配线12n的电流。
在接下来的步骤S45中，接受检测器16发送的异常信号，显示器显示检测出接地，结束动作。
综上所述，在本发明中，在与太阳能电池模块11连接的配线电缆13中具备：检测在配线12p、12n中流过的电流的接地的检测器16；在检测器16检测出接地时，切断从太阳能电池模块11流向配线12p、12n的电流的断路器17，至少将断路器17设置在一对配线12p、12n的太阳能电池模块11侧的端部，由此，即使在太阳能电池模块用配线电缆13中发生接地的情况下，也能够切断从太阳能电池模块11流向配线12p、12n的电流，因此能够降低过大的电流持续流过太阳能电池模块用配线电缆13。
此外，本发明的太阳能电池模块用配线电缆13在电缆侧连接器19中具备检测器16以及断路器17，因此也能够容易地应用于原有的太阳能发电系统中。
进一步，在本发明的大规模太阳能发电系统10中，在多个太阳能电池模块11a～11n中，仅针对发生了接地的太阳能电池模块用配线电缆13，切断从太阳能电池模块11流向太阳能电池模块用配线电缆13的电流，能够继续通过剩余的太阳能电池模块11供给电力，因此在发生了接地的情况下，也能够防止配线电缆13的损伤，防止大规模太阳能发电系统10的运转停止。
此外，本发明并不限于上述实施方式，可以是在连接太阳能电池模块11和由一对配线12p、12n构成的配线电缆的连接器部14中设置有检测器16以及断路器17的太阳能发电装置20。
在该太阳能发电装置20中，连接器部14可以是能够分割为模块侧连接器18和电缆侧连接器19的部件，还可以是不能分割的部件。
此外，在该太阳能发电装置20中，在连接器部14能够分割的情况下，可以将检测器16以及断路器17分散设置在模块侧连接器18和电缆侧连接器19中，或者将两者都设置在模块侧连接器18中，在连接器部14无法分割的情况下，能够适当变更为将两者设置在该连接器部14内。
在这样构成的太阳能发电装置20中，也与上述实施方式相同，在配线电缆中发生接地的情况下，能够发挥可以切断从太阳能电池模块流向配线的电流，防止过大的电流持续流过配线电缆的优良的效果。

Claims (8)

1.一种太阳能电池模块用配线电缆，其由与太阳能电池模块连接的一对配线构成，其特征在于，
具备：
与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；以及
与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测到接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器，
至少将所述断路器设置在所述一对配线的所述太阳能电池模块侧的端部。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块用配线电缆，其特征在于，
所述配线具有与在所述太阳能电池模块中设置的模块侧连接器连接的电缆侧连接器，
所述检测器以及所述断路器被设置在所述电缆侧连接器内。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块用配线电缆，其特征在于，
所述检测器根据在所述一对配线中流过的电流的单位时间的增量来检测接地，并在检测到接地时发送异常信号，
所述断路器接受所述检测器在检测出接地时发送的异常信号，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池模块用配线电缆，其特征在于，
所述断路器由晶闸管构成。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池模块用配线电缆，其特征在于，
所述断路器由继电器电路构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池模块用配线电缆，其特征在于，
所述断路器切断阴极侧的所述配线。
7.一种大规模太阳能发电系统，其中，分别通过由一对配线构成的太阳能电池模块用配线电缆连接多个太阳能电池模块，以使所述多个太阳能电池模块为并联连接的方式将该太阳能电池模块用配线电缆与集电箱连接，从该集电箱供给电力，该大规模太阳能发电系统的特性在于，
所述各太阳能电池模块用配线电缆具有：与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测出接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器，
至少将所述断路器设置在所述一对配线的所述太阳能电池模块侧的端部，
通过所述断路器切断所述并联连接的太阳能电池模块用配线电缆中的、发生接地的太阳能电池模块用配线电缆的配线，通过剩余的太阳能电池模块用配线电缆供给电力。
8.一种太阳能发电装置，其经由连接器部将太阳能电池模块和由一对配线构成的太阳能电池模块用配线电缆连接，其特征在于，
所述连接器部具备：与所述一对配线连接，检测在所述一对配线中流过的电流的接地的检测器；与所述一对配线中的某一方连接，在所述检测器检测出接地时，切断从所述太阳能电池模块流向一方的配线的电流的断路器。
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