JP2012164723A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、落雷時に太陽電池アレイの被害を最小限に抑える太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】太陽電池アレイ２を複数設置してなる太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ２は、太陽電池ユニット３と、太陽電池ユニット３を固定する架台４と、架台４を支持し地盤１０に打設される支持杭５とからなり、支持杭５は、架台４と接続する上端側の一部が地盤１０上に突出して設けられ、架台４と支持杭５は絶縁体６を介して接続されており、異なる太陽電池アレイ２の太陽電池ユニット３どうしはアレスタ８を介して接続されており、太陽光発電システム１を構成する太陽電池ユニット３の一つに落雷による雷電流が発生しても、他の太陽電池ユニット３に雷電流による危害を及ぼさない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、落雷時に太陽電池アレイの被害を最小限に抑える太陽光発電システムに関する。

近年、環境指向の高まりと太陽電池セルの性能向上に伴い、太陽電池アレイを複数設置した太陽光発電システムが数多く建設されている。

太陽光発電システムは、小規模なものから大規模なものまで事業規模や敷地条件に応じてさまざまなものが提案されている。

実用新案登録第３１２５２４７号公報

しかし、太陽光発電は、太陽電池セルが太陽光を受け電気を発電する構造であるため、太陽光発電システムは屋外に設置する必要があり、落雷による被害を受けることが多かった。

落雷による被害を防止するためにさまざまな対策が必要となるが、現時点では太陽光発電システムにおける規格や基準等の法令の整備はなされておらず、設置者が任意に落雷対策を施しているのが現状である。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、落雷時に太陽電池アレイの被害を最小限に抑える太陽光発電システムを提供することを課題とする。

上記の課題は、太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、
該太陽電池アレイは、
太陽電池ユニットと、
該太陽電池ユニットを固定する架台と、
該架台を支持し地盤に打設される支持杭とからなり、
該支持杭は、架台と接続する上端側の一部が地盤上に突出して設けられ、
該架台と支持杭は絶縁体を介して接続されており、
異なる太陽電池アレイの太陽電池ユニットどうしはアレスタを介して接続されており、
太陽光発電システムを構成する太陽電池ユニットの一つに落雷による雷電流が発生しても、他の太陽電池ユニットに雷電流による危害を及ぼさないことを特徴とする太陽光発電システムにより解決される。

この太陽光発電システムでは太陽電池アレイが複数設置されているが、太陽電池アレイが、太陽電池ユニットと、該太陽電池ユニットを固定する架台と、該架台を支持し地盤に打設される支持杭とからなり、該支持杭は、架台と接続する上端側の一部が地盤上に突出して設けられ、該架台と支持杭は絶縁体を介して接続されているので、架台と支持杭間で電気的に絶縁されている。また、異なる太陽電池アレイの太陽電池ユニットどうしはアレスタを介して接続されているので、太陽電池ユニット間を流れる過剰な電流はアレスタから地盤に放出されるため、太陽電池ユニット間で太陽電池ユニットの容量を超える過剰な電流が流れることはない。

そのため、太陽光発電システムを構成する複数の太陽電池アレイのうち一つの太陽電池アレイに落雷した場合、太陽電池アレイに発生した雷電流が支持杭を介して地盤へ放出されることはなく、太陽光アレイ間に設けられたアレスタから地盤に放出される。また、落雷した太陽電池アレイと異なる他の太陽電池アレイは、アレスタより地盤に放出された雷電流を支持杭を通じて地盤より取り込むことはなく、太陽光アレイどうしの接続を介して過剰な雷電流を取り込むこともなく、太陽光発電システムにおいて、落雷した太陽電池アレイのみが落雷による被害を受けるのみで、他の太陽電池アレイは落雷の被害を受けることなく、落雷の被害を最小限に抑えることができる。

つまり、それぞれの太陽電池アレイは架台と支持杭間に介設された絶縁体により絶縁され、架台は地盤と電気的に絶縁されているため、太陽電池アレイは地盤に放出された雷電流を支持杭を介して取り込むことはなく、また、太陽電池ユニットどうしはアレスタを介して接続されているため、接続している太陽電池ユニットより過剰な雷電流を取り込むこともなく、太陽光発電システムのうち１つの太陽電池アレイが落雷を受けた場合でも、それぞれが電気的に安全な状態で独立しているので、落雷を受けていない他の太陽電池アレイは落雷の影響を受けることがなく、太陽光発電システムにおいて、落雷の被害を最小限に抑えることができる。

上記の太陽光発電システムにおいて、架台の仕上げ塗装と、支持杭の仕上げ塗装が異なっているとよい。

架台と支持杭の塗装仕上げが異なることで電気的な絶縁効果を高めることができ、架台と支持杭を絶縁体を介して接続することに加えて、より架台と支持杭との絶縁効果を高めることができる。

さらに、上記の太陽光発電システムにおいて、避雷針が設けられているとよい。

避雷針が設けられていることで、太陽電池アレイへの落雷を回避することができ、さらに、太陽電池アレイの架台と支持杭が絶縁されているため、避雷針を通じて地盤に放出された雷電流は支持杭を介して太陽電池アレイに取り込まれることがなく、太陽光発電システムにおいて、落雷の被害をより効果的に抑えることができる。

また上記の課題は、太陽電池ユニットと、
該太陽電池ユニットを固定する架台と、
該架台を支持し地盤に打設される支持杭とからなり、
該支持杭は、架台と接続する上端側の一部が地盤上に突出して設けられ、
該架台と支持杭は絶縁体を介して接続されている太陽電池アレイであって、
該太陽電池アレイに落雷による雷電流が発生しても支持杭を介して地中に雷電流を放出することがなく、かつ他の構造物より地盤に放出された雷電流を支持杭を介して吸収することがないことを特徴とする太陽電池アレイによっても解決される。

本発明は以上のとおりであるから、太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、落雷時に太陽電池アレイの被害を最小限に抑える太陽光発電システムを提供することができる。

図（イ）は本発明の実施形態である太陽電池アレイを示す側面図、図（ロ）は図（イ）の一部拡大側面図である。 本発明の実施形態である太陽光発電システムの概略を示す平面図である。 図（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ、太陽電池ユニット、太陽電池モジュール、太陽電池セルを示す平面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２に示す本発明の実施形態である太陽光発電システム１は、大規模な敷地１５内に複数の太陽電池アレイ２を接続して設置して構成される。７は太陽電池アレイ２どうしを電気的に接続するケーブル、８はアレスタ、２１は接続箱、２２はパワーコンディショナーである。

太陽電池アレイ２は、図１（イ）に示すように、鋼製の架台４の上にＣ型鋼からなる母屋材１１‥を介して太陽電池ユニット３が取り付けられている。架台４は後述する支持杭５に接続する柱材４ａと柱材４ａ‥の上端部どうしをつなぐ横架材４ｂ‥で構成され、横架材４ｂ‥は取り付けられる太陽電池ユニット３が効率的に太陽光を受光できるように、太陽光電池アレイ２が設置される地域の太陽高度などの条件にあわせて傾斜している。１２は、架台を構造的に補強する補強材である。架台４を構成する鋼材の表面の塗装は、例えば、溶融亜鉛めっき仕上げとなっている。

支持杭５‥は円筒型の鋼管製であり、上部を地盤１０の地表面より突出した状態で地盤１０に支持されている。また、支持杭５の表面の塗装は、例えば、一般構造用炭素鋼鋼管塗装仕上げとなっている。架台４のそれぞれの柱材４ａ‥は、支持杭５‥の上端部５ａに絶縁体６を介して固定されている。絶縁体６は、太陽電池アレイ３に雷が落ちた場合に、雷電流が支持杭を介して地中へ雷電流が放出することを防止し、又は他の太陽電池アレイから地中に放出された雷電流が支持杭を通じて地盤より取り込むことを防止するために設けられるものであり、例えば、電流の流れを絶縁するゴムなどの材質からなる。

絶縁体６を介しての架台４と支持杭５との固定は、架台４と支持杭５を固定する締結材を介して電流が流れないように、例えば図１（ロ）に示すように、ボルトとナットで構成される締結材が直接、架台４及び支持杭５に接触しないための絶縁体１９，１９，２０が設けられている。

ここで、太陽電池ユニット３は、図３に示すように、複数の太陽電池モジュール１５‥どうしを接続しユニット化したものであり、太陽電池モジュール１５は、太陽光により発電する太陽電池セル１６を屋外での使用環境に耐えうるように複数接続し、例えば強化ガラス、樹脂、フィルムで覆い、アルミ枠等を付けてパッケージ化しものである。

太陽電池アレイ２どうしは、図１（イ）及び図２に示すように、ケーブル７で電気的に接続され、ケーブル７の中間部にはアレスタ８が設けられ、アレスタ８には過剰な雷電流を地盤１０へ放出するための接地線９が接続され、接地線９の一方の端部は地盤１０に接地されている。

アレスタ８は、一方の太陽電池アレイ２から他方の太陽電池アレイ２に過剰な雷電流が流れるのを防止するために、太陽電池アレイ２どうしを接続するケーブル７に過剰な電流が流れたときに、電流の過剰分を接地線９を介して地盤１０へ放出するためのものである。

本実施形態の太陽光発電システム１では、一部の太陽電池アレイ２を直列に接続した一単位を並列に接続して太陽電池発電システム１を構成している。太陽電池発電システム１において、２２は太陽電池で発電した直流の電気を交流に変換し、また系統との連係を保護するためのパワーコンディショナーであり、２１は太陽電池アレイ２の出力を集電しパワーコンディショナー２２に供給する接続箱であり、接続箱２１内には、直流開閉器、逆流防止機能及び誘導雷保護装置などが収納されている。また、１４は敷地１５内に設けられ、太陽電池アレイ２への落雷を避けるための避雷針である。

この太陽光発電システム１では太陽電池アレイ２が複数設置されているが、太陽電池アレイ２が、太陽電池ユニット３と、太陽電池ユニット３を固定する架台４と、架台４を支持し地盤１０に打設される支持杭５とからなり、支持杭５は、架台４と接続する上端側の一部が地盤１０上に突出して設けられ、架台４と支持杭５は絶縁体６を介して接続されているので、架台４と支持杭５間で電気的に絶縁されている。また、異なる太陽電池アレイ２の太陽電池ユニット３どうしはアレスタ８を介して接続されているため、太陽電池ユニット３間を流れる過剰な電流はアレスタ８から地盤１０に放出されるので、太陽電池ユニット３間で太陽電池ユニット３の容量を超える過剰な電流が流れることはない。

そのため、太陽光発電システム１を構成する複数の太陽電池アレイ２のうち一つの太陽電池アレイ２に落雷した場合、太陽電池アレイ２に発生した雷電流が支持杭５を介して地盤１０へ放出されることはなく、太陽光アレイ２間に設けられたアレスタ８から地盤１０に放出される。また、落雷した太陽電池アレイ２と異なる他の太陽電池アレイ２は、アレスタ８より地盤１０に放出された雷電流を支持杭５を通じて地盤１０より取り込むことはなく、太陽光アレイ２どうしの接続を介して過剰な雷電流を取り込むこともなく、太陽光発電システム１において、落雷した太陽電池アレイ２のみが落雷による被害を受けるのみで、他の太陽電池アレイ２は落雷の被害を受けることなく、落雷の被害を最小限に抑えることができる。

つまり、それぞれの太陽電池アレイ２は架台４と支持杭５間に介設された絶縁体６により絶縁され、架台４は地盤１０と電気的に絶縁されているため、太陽電池アレイ２は地盤１０に放出された雷電流を支持杭５を介して取り込むことはなく、また、太陽電池ユニット２どうしはアレスタ８を介して接続されているため、接続している太陽電池ユニット３より過剰な雷電流を取り込むこともなく、太陽光発電システム１のうち１つの太陽電池アレイ２が落雷を受けた場合でも、それぞれが電気的に安全な状態で独立しているので、落雷を受けていない他の太陽電池アレイ２は落雷の影響を受けることがなく、太陽光発電システム１において、落雷の被害を最小限に抑えることができる。

また、架台４と支持杭５の塗装仕上げが異なることで電気的な絶縁効果を高めることができ、架台４と支持杭５を絶縁体６を介して接続することに加えて、より架台４と支持杭５との絶縁効果を高めることができる。

さらに、避雷針１４が設けられていることで、太陽電池アレイ２への落雷を回避することができ、さらに、太陽電池アレイ２の架台４と支持杭５が絶縁されているため、避雷針１４を通じて地盤１０に放出された雷電流は支持杭５を介して太陽電池アレイ２に取り込まれることがなく、太陽光発電システム１において、落雷の被害をより効果的に抑えることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、多数の太陽電池アレイをそれぞれ接続して構成する太陽光発電システムは、太陽電池アレイどうしを直列に接続してもよいし、並列に接続してもよいし、一部の太陽電池アレイどうしを直列に接続した一単位を並列に接続してもよく、その接続形式は太陽光発電システムの規模や発電量、接地条件などにより適切な形式が選択されればよい。

また、架台や支持杭の形状や大きさに制限はなく、立地条件や太陽電池ユニットの出力等にあわせて適宜選択されるとよい。

１・・・太陽光発電システム
２・・・太陽電池アレイ
３・・・太陽電池ユニット
４・・・架台
５・・・支持杭
６・・・絶縁体
７・・・ケーブル
８・・・アレスタ
９・・・接地線
１０・・・地盤
１４・・・避雷針
１５・・・太陽電池モジュール
１６・・・太陽電池セル
２１・・・接続箱
２２・・・パワーコンディショナー

Claims (4)

1. 太陽電池アレイを複数設置してなる太陽光発電システムにおいて、
   該太陽電池アレイは、
   太陽電池ユニットと、
   該太陽電池ユニットを固定する架台と、
   該架台を支持し地盤に打設される支持杭とからなり、
   該支持杭は、架台と接続する上端側の一部が地盤上に突出して設けられ、
   該架台と支持杭は絶縁体を介して接続されており、
   異なる太陽電池アレイの太陽電池ユニットどうしはアレスタを介して接続されており、
   太陽光発電システムを構成する太陽電池ユニットの一つに落雷による雷電流が発生しても、他の太陽電池ユニットに雷電流による危害を及ぼさないことを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記架台の仕上げ塗装と、前記支持杭の仕上げ塗装が異なる請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 避雷針が設けられている請求項１乃至２に記載の太陽光発電システム。
4. 太陽電池ユニットと、
   該太陽電池ユニットを固定する架台と、
   該架台を支持し地盤に打設される支持杭とからなり、
   該支持杭は、架台と接続する上端側の一部が地盤上に突出して設けられ、
   該架台と支持杭は絶縁体を介して接続されている太陽電池アレイであって、
   該太陽電池アレイに落雷による雷電流が発生しても支持杭を介して地中に雷電流を放出することがなく、かつ他の構造物より地盤に放出された雷電流を支持杭を介して吸収することがないことを特徴とする太陽電池アレイ。

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