JP2015163003A - 系統連系用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】系統連系装置を塩害地域に設置した場合、塩分を含む風や雨による盤の表面の腐食、錆、及び盤内への塩分の侵入のため、防止構造として密閉構造とした場合には冷却設備が必要となり、電力消費量が増大してしまう。【解決手段】パワーコンディショナ2が入る盤内の温度を制御するエアコンディショナ12と、パワーコンディショナ2から出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、昇圧変圧器と高圧電力系統の間に配置された遮断器を備え、エアコンディショナ12は盤外に設置された室外機13と前記盤内に配置された室内機12とを有し、インバータ3は下部に吸気口を有し、室内機12は該室内機の下部に備えた排出口から排出される冷気の排出方向延長線上に前記インバータ3の下部の吸気口がくるように配置されており、パワーコンディショナ2の外壁は前記室内機12の下部から排出された冷気の排出方向延長線上に開口部17を設けている。【選択図】図７

Description

本発明は、盤内冷却用にエアコンディショナを有したパワーコンディショナ，昇圧変圧器，遮断器で構成される系統連系用装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開2010-273489（特許文献１）がある。この公報には、「本発明は、変圧器を搭載したパワーコンディショナにおいて、部分負荷効率を向上し、太陽光発電システムにおけるシステム変換効率の向上が図れるパワーコンディショナを提供することを第１の目的とする。また、変圧器及びインバータを同一の筐体に入れて構成したパワーコンディショナにおいて、より小型化が図れるパワーコンディショナを提供することを第２の目的とする。上記課題を解決するために、本発明の一実施形態では、太陽電池からの直流電力を変換して交流電力を生成する電力変換装置を備え、太陽電池の電力を商用電力系統電源に連系させるパワーコンディショナにおいて、電力変換回路と商用電力系統の間に電力変換回路により生成された電力を昇圧するアモルファス変圧器を備えたものである。」と記載されている。

特開2010-273489

本発明は、塩害地域に設置した場合であっても塩分を含む風や雨による盤の表面の腐食、錆、及び盤内への塩分の侵入を防ぎ、かつ効率的に機器の冷却を行い消費電力を低減することができる系統連系用装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明の系統連系装置は、発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、パワーコンディショナが入る盤内の温度を制御するエアコンディショナと、パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置された遮断器を備え、エアコンディショナは、盤外に設置された室外機と、前記盤内に配置された室内機とを有し、インバータは、下部に吸気口を有し、室内機は、該室内機の下部に備えた排出口から排出される冷気の排出方向延長線上に前記インバータの下部の吸気口がくるように配置されており、パワーコンディショナの外壁は、前記室内機の下部から排出された冷気の排出方向延長線上に開口部を設けていることを特徴とする。

本発明によれば、塩害地域に設置した場合であっても塩分を含む風や雨による盤の表面の腐食、錆、及び盤内への塩分の侵入を防ぎ、かつ効率的に機器の冷却を行い消費電力を低減することができる系統連系用装置を提供することができる。

本発明の構成例 本発明の背面外形図 本発明の左側面外形図 本発明の正面図（正面扉は省略） 本発明の右側面図（側壁は省略） 本発明における風の流れと比較するための比較図 本発明におけるパワーコンディショナの開口部(通気口)を示す図 本発明における風の流れを表した図 パワーコンディショナとエアコンディショナの信号の経路を示す図 従来の盤換気構造(右側面図)

塩害地域に設置する系統連系用装置は、塩分を含む風や雨によって、盤表面の腐食や盤内に侵入した塩分を含む空気による盤内の精密機器の腐食および故障の可能性が高くなるため、空気中の塩分を遮断できる盤構造にすることが必要とされる。そこで盤内に入る空気中の塩分を遮断できる構造として、従来から図１０のように塩害フィルターを使用する方法があった。この装置では、換気方式として盤のドア部に設けられた換気口２０(ギャラリ)から外部の空気を取り込み、換気扇１９により盤内の空気を盤外に排出する構造が一般的に使用されている。塩害地域に設置する系統連系用装置では、塩分を含む空気から盤内の精密機器を守るため、空気中の塩分を遮断できる塩害フィルターを使用する必要があるが、換気口２０部のフィルターの圧損が高くなり、換気扇１９の性能向上とそれに伴う製作コストが増大する等の問題点があった。

対して、盤内に入る空気中の塩分を遮断するために盤内が密閉構造とする方法が考えられるが、この方法では盤内外の熱交換量が低下するためにパワーコンディショナの発熱により盤内温度が上昇してしまうこととなる。そこで盤内温度を制御するためにエアコンディショナを用いることになるが、この場合には冷房機能に電力を消費してしまうという新たな課題が生じる。

そこで本願発明者は、耐塩性能を高めた密閉構造の盤において消費電力を抑制するために、盤内空気の循環構造及び制御方法を検討した。
[実施例１]
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図1は本実施例のエアコンディショナを有した系統連系用装置の構成例を示す。太陽電池モジュール１で発電された直流電力は、パワーコンディショナ２内のインバータ３により交流電力に変換され、リアクトル４を経由して波形を正弦波にした交流電力に変換された後、交流電力は昇圧変圧器５に送電される。昇圧変圧器５は、パワーコンディショナ２から出力される低圧の交流電力を高圧に変換する絶縁変圧器である。昇圧変圧器５で高圧に昇圧された電力は、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６、電力線から電力量の信号を取出すＶＣＴ（電力需給用計器用変成器）７、ＰＡＳ（柱上気中開閉器）８を経由して高圧電力系統９に連系される。ＬＢＳ（気中負荷開閉器）７は、高圧系統での短絡や地絡事故などの際に高圧系統から内蔵するヒューズによって昇圧変圧器６とその接続電線を遮断して保護する。なお、変圧器容量が３００ｋＶＡ以上の装置においては、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）７の代わりに、ＶＣＢ(真空遮断器)、ＤＳ（断路器）が必要である。ＶＣＴ７には、電力量計１０が接続されており、電力系統への送電電力量が計測される。

なお、筐体１４は、直方体の複数個の列盤１４ａ、１４ｂを連結することにより構成され、パワーコンディショナ２やエアコンディショナの室内機は列盤１４bに、昇圧変圧器５やＬＢＳ（気中負荷開閉器）６は列盤１４aに配置されている。

図２は本実施例の系統連系用装置を背面から見た図である。また図３は、本実施例の系統連系用装置を左側面から見た図であり、列盤１４a内に配置されたものだけを示している。一般にパワーコンディショナ２はインバータ３などの電子部品で構成されており、塵埃、高湿度、高温度から保護する必要があるのに対して、昇圧変圧器５は塵埃、高湿度、高温度にさらされる屋外で使用される。このように使用条件が互いに異なることから、別々の列盤に収納し、列盤毎に盤内冷却構造、方法を選択している。なお列盤の境には仕切り(壁)があり、他の列盤からの熱の干渉を防ぐ構造としている。

列盤１４ａは、密閉構造をとっており、放熱は自然放熱としている。昇圧変圧器５は、列盤14aの筐体と同じベース上にはあるが、列盤14aの筐体外であり、昇圧変圧器５を囲む壁面の後面と左側面部は金網で仕切られ，昇圧変圧器５のタンク部は外気に触れている。そのため、昇圧変圧器５から発生する熱は盤外部に排気され、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６等の機器がある列盤１４ａ内部の温度が高温にならない構造としている。

昇圧変圧器５からＬＢＳ（気中負荷開閉器）６までの配線は、盤背面側に配置された昇圧変圧器５上部のバスダクト接続フランジ２１と列盤１４ａをダクト接続することで、圧変圧器の上部にある端子等を盤内に入れ，配線を盤内で行うことが可能となる。昇圧変圧器５の塗装仕様は重耐塩塗装としているので、塩害地域においても箱体外部に配置が可能である。また、昇圧変圧器５周囲にはメンテナンススペースを有しているため、昇圧変圧器５のタンクに付着した塩の清掃を容易に行える構造としている。

図４は、本実施例の系統連系用装置を正面から見た図である。また、図５は、本実施例の系統連系用装置を右側面から見た図であり、列盤１４b内に配置されたものだけを示している。列盤１４ｂは、列盤１４ｂの盤外部にエアコンディショナ室外機１３、列盤１４ｂの中央付近にパワーコンディショナ２、列盤１４ｂの盤内部後方にエアコンディショナ室内機１２を配置し、パワーコンディショナ２の背面側からエアコンディショナ室内機１２により冷気を排出して盤内の空気を冷却する構造としている。

特に、パワーコンディショナ内の機器であるインバータ３には電子部品が多く実装されており、リアクトル４から発生する熱から保護する必要があるため、パワーコンディショナ２は、インバータ３を列盤１４ａの前面側上部とし、熱量の大きいリアクトル４を奥側の下部床にしてインバータ３から離して配置する。

なお、塩分を含む風や雨による盤の表面の腐食や錆を防ぐため、鋼板製の板金に耐塩塗装を施したものを使用する。
また、盤内の密閉度を高めるために、フレーム連結部は全溶接により連結しており、ボルト締結箇所を減らし、フレーム連結部の機密性を向上させている。扉とフレームフランジとの接触部にあるパッキンには、耐候性に優れた中空パッキンを使用しており、扉部における機密性を向上させている。

図６は、本実施例の系統連系用装置に対する比較例である。列盤１４ｂでは、列盤１４ｂ内部の中央付近にパワーコンディショナ２、列盤１４ｂ内部後方にエアコンディショナ室内機１２を配置しており、パワーコンディショナ２はインバータ３等の機器を覆うようにフレームおよび外壁で構成されている。そのため、エアコンディショナの室内機１２から吹き出す冷たい風がパワーコンディショナの外壁に妨げられ、主熱源であるインバータ部分まで風が通らず、盤内空気の循環能力が低下してしまう。

そこで本実施例では、図７に示されるように、外壁の一部に開口部（通気口）１７を備えることとした。このエアコンディショナの室内機１２はパワーコンディショナ２内のインバータ３と同等の高さであって盤内壁面に取り付けられており、冷気を排出する排出口はインバータ３の下部に向けられている。また、この排出口の向う方向の延長線上であってパワーコンディショナの外壁にはパワーコンディショナの外壁開口部１７が形成されている。これにより、図８に示されるように、エアコンディショナ１２から排出された冷気が盤内の主な熱源であるインバータ３下部に効率的に運ばれ、効率良く冷却および盤内の空気を循環させることが可能となる。
[実施例２]
図９は、太陽光の発電がない場合（パワーコンディショナ２が連系運転していない場合）のエアコンディショナ室内機の運転について示したフローチャートである。

従来の方法では、盤内温度が設定値以上の場合は、日中を通して室内機、室外機共に運転（冷房機能が運転している状態）し、盤内温度が設定値以下の場合は、室内機が運転、室外機が停止状態（冷房機能が停止している状態）としていた。このため、太陽光の発電がない場合(パワーコンディショナが連系運転していない場合)においても、エアコンディショナ室内機１２は運転状態であり、無駄な電力を消費していた。また、通電時間の増加によりエアコンディショナ室内機１２の電子部品の寿命（メンテナンス周期）も短くなっていた。

本実施例では、エアコンディショナを有した系統連系用装置でのエアコンディショナの冷房機能は盤内に設置したサーモセンサーにより判定し動作する。設定値（例えば30℃）以上の場合はエアコンディショナの冷房機能が動作し、設定値以下では冷房機能が停止する。パワーコンディショナ２の連系運転の出力信号をエアコンディショナに取り付けた遠方制御用アダプタ１６に信号を入力することにより、パワーコンディショナ２の連系運転が停止の場合、エアコンディショナ室内機１２を停止状態とすることが可能となる。

この制御方法により、パワーコンディショナ２が連系運転しない場合のエアコンディショナ室内機１２の消費電力を抑え、構成部品に掛かる通電時間を短くすることが可能となる。また、部品寿命および部品交換周期(メンテナンス周期)を延ばすことも可能となる。

１…太陽電池モジュール、
２…パワーコンディショナ、
３…インバータ（電力換回路）、
４…リアクトル、
５…昇圧変圧器、
５’…タンク部
６…ＬＢＳ（気中負荷開閉器）、
７…ＶＣＴ（電力需給用計器用変成器）、
８…ＰＡＳ（柱上気中開閉器）、
９…高圧電力系統、
１０…電力量計、
１１…電源用変圧器、
１２…エアコンディショナ室内機、
１３…エアコンディショナ室外機、
１４…筐体、１４ａ、１４ｂ…列盤、
１５…遮熱板、
１６…遠方制御アダプタ、
１７…パワーコンディショナ外壁開口部(通気口)、
１８…インバータ上部ファン、
１９…換気扇、
２０…換気口(ギャラリ)、
２１…バスダクト接続フランジ

Claims (6)

1. 発電された電力を高圧電力系統に供給する系統連系装置において、
   前記発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、
   前記パワーコンディショナが入る盤内の温度を制御するエアコンディショナと、
   前記パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、
   前記昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置された遮断器を備え、
   前記エアコンディショナは、前記盤外に設置された室外機と、前記盤内に配置された室内機とを有し、
   前記インバータは、下部に吸気口を有し、
   前記室内機は、該室内機の下部に備えた排出口から排出される冷気の排出方向延長線上に前記インバータの下部の吸気口がくるように配置されており、
   前記パワーコンディショナの外壁は、前記室内機の下部から排出された冷気の排出方向延長線上に開口部を設けている
   ことを特徴とする系統連系用装置。
2. 請求項1に記載の系統連系用装置において、
   前記盤は複数の列盤で構成され、前記パワーコンディショナとエアコンディショナを同一の盤内に配置したことを特徴とする系統連系用装置
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の系統連系用装置において、
   前記パワーコンディショナと前記昇圧変圧器を別個の列盤内に配置したことを特徴とする系統連系用装置。
4. 請求項１に記載の系統連系用装置において、
   筐体の板金仕様は材質が鋼板であり、塗装仕様は耐塩塗装であることを特徴とする系統連系用装置。
5. 請求項１に記載の系統連系用装置において、
   昇圧変圧器周囲にはメンテナンススペースを有することを特徴とする系統連系用装置。
6. 請求項１に記載の系統連系用装置において、
   パワーコンディショナが連系運転していない場合、パワーコンディショナの出力信号(連系運転停止)によりエアコンディショナの室内機を停止状態とすることを特徴とする系統連系用装置。

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