JP6347057B2

JP6347057B2 - 太陽光発電システム用接続箱

Info

Publication number: JP6347057B2
Application number: JP2013136230A
Authority: JP
Inventors: 松隈　裕史; 裕史松隈; 健次田中; 貴行宮川; 宏樹杉原
Original assignee: Nitto Kogyo Corp
Current assignee: Nitto Kogyo Corp
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP2015012129A

Description

本発明は、太陽光発電システムにおいて、太陽電池ストリングをパワーコンディショナに接続する部分に用いられる太陽光発電システム用接続箱に関するものである。

太陽光発電システムにおいては、多数の太陽電池モジュールを複数個接続して太陽電池ストリングを構成し、系統に接続している。図１はその概要を示す図であり、１は太陽電池モジュールを複数個接続した太陽電池ストリング、２は接続箱、３は直流集電箱、４はパワーコンディショナ、５は変圧器等を内蔵した昇圧設備、６は系統である。特許文献１に示すように、接続箱２の内部には分岐開閉器７が設けられており、点検その他の場合に太陽電池ストリングごとに回路をオンオフできる構造となっている。

このような太陽光発電システムには、負極側の電路を接地する負極接地仕様と、負極側の電路を接地しない非接地仕様とがある。図１に示すように、接地は通常、パワーコンディショナ４にて行われる。

負極接地仕様とすると、太陽電池ストリング１の負極側で地絡事故によって迂回回路が形成され、正極の電路が例えば７５０〜１０００Ｖ程度の高電圧となる場合がある。このため、正極の電路を単一の接点で開閉することが困難となり、正極の電路を複数の接点で同時に開閉することが行われている。この場合には、図２に示すように２極の分岐開閉器を使用し、正極の電路を折り返して２接点で同時に開閉できるようにするとともに、負極側の電路は開閉器を通過させず、共通の負極バーに接続する構造が一般的である。

ところがこのような従来構造では、各太陽電池ストリングが共通の負極バーに接続されているため、分岐開閉器を操作しても太陽電池ストリングの負極側を他の太陽電池ストリングの負極側から電気的に切り離すことができない。従って定期点検等の際に太陽電池ストリングの絶縁抵抗試験を行うことが困難である。さらに事故が発生した太陽電池ストリングを修理した場合にも、健全な太陽電池ストリングを含めて全停電させる必要があるなどの問題があった。

特開２０１３−４８１８０号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、負極接地仕様の太陽光発電システムにおいて、個々の太陽電池ストリングを他の太陽電池ストリングから完全に切り離すことができる太陽光発電システム用接続箱を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、太陽光発電システム用接続箱であって、各太陽電池ストリングの電路を開閉する複数の分岐開閉器を備え、各分岐開閉器は、正極開閉部を含む２極の開閉器と、負極開閉部を含む２極の開閉器を２個並べて１極を負極用、３極を正極用とし、負極は開閉器の入力端子に入力され、同じ開閉器の出力端子から引き出されており、正極は開閉器の入力端子から入力され、開閉器の出力端子間と、入力端子間をそれぞれ接続することにより２度折り返して出力端子から引き出されており、これらの２個の開閉器を隣接配置し、かつハンドルレバーで各開閉器のハンドルを連結して、同時に開閉できる構造としたことを特徴とするものである。

請求項２のように、２極の開閉器は、隣接する端子部が段違いに設けられたものとすることが好ましく、また請求項３のように、２極の開閉器は、隣接する端子部が段違いに設けられるとともに、隣接する端子部間の隔壁の基礎部に絶縁距離を確保するための溝部を設けた構造とすることができる。

本発明の太陽光発電システム用接続箱の分岐開閉器は、複数の極を直列に接続して太陽電池ストリングの正極を開閉する正極開閉部を備えたものであるから、正極の電路が例えば７５０〜１０００Ｖ程度の高電圧となっても、正極の電路を複数の接点で同時に開閉することができる。また、太陽電池ストリングの負極を開閉する負極開閉部を備えているので、共通の操作部を操作することにより正極と負極の電路を共にオフとすれば、太陽電池ストリングを他の太陽電池ストリングから完全に切り離すことができる。

しかも負極開閉部を含む２極の開閉器と、正極開閉部のみを収納した２極の開閉器とを分離可能な個々の筐体とし、これらを隣接配置して分岐開閉器を構成しているので、既存の開閉器を用いて太陽光発電システム用接続箱を構成することができる。

太陽光発電システムの概要を示す回路構成図である。従来技術の説明図である。太陽光発電システム用接続箱の説明図である。第１の実施形態における開閉器への結線図である。変形例を示す結線図である。２極の開閉器の斜視図である。２極の開閉器を隣接配置した状態を示す斜視図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図３は太陽光発電システム用接続箱の説明図であり、１０は過電流遮断機能を持つ直流遮断器、１１は正極バー、１２は負極バー、１３は逆流防止用ダイオード、１４は避雷素子、１５は各太陽電池ストリングを開閉する複数の分岐開閉器である。太陽電池モジュールを複数組み合わせて太陽電池ストリングが構成され、太陽電池ストリング単位で接続箱に入力される。

分岐開閉器１５は保守点検時などに太陽電池ストリングを他の太陽電池ストリングから切り離すために使用される。分岐開閉器１５を通った正極は逆流防止用ダイオードを介して正極バー１１に接続され、さらに直流遮断器１０に接続される。また負極は分岐開閉器１５を通り、負極バー１２に接続され、さらに直流遮断器１０に接続される。直流遮断器１０は各太陽電池ストリングからの出力をまとめてパワーコンディショナに出力する。逆流防止用ダイオード１３は事故や故障によって太陽電池ストリング間に電圧差が発生したときに高電圧の太陽電池ストリングから他の太陽電池ストリングに電流が流れ込むことを防止している。前記したように、パワーコンディショナの内部で負極が接地されている。

この実施形態では、図４に示すように分岐開閉器１５として２極の開閉器２１、２２を２個並べたものを用い、１つの太陽電池ストリングの正極と負極との開閉を行なう構造となっている。一方の開閉器２１の左側の入力端子２３には太陽電池ストリングの負極が接続され、左側の出力端子２４から引き出され、負極バー１２に接続されている。また開閉器２１の右側の入力端子２５には太陽電池ストリングの正極が接続される。開閉器２１の右側の出力端子２６は隣接する他の開閉器２２の左側の出力端子２７と導線２８によって接続され、この開閉器２２の左側の入力端子２９は右側の入力端子３０と導線３１によって接続されている。そして右側の出力端子３２から引き出され、正極バー１１に接続されている。

このように、開閉器２１の筐体の内部には負極開閉部（左側の極）と正極開閉部（右側の極）が収納され、開閉器２２の筐体の内部には、２つの正極開閉部が収納されている。この構造により、仮に太陽電池ストリングの負極側で地絡等の障害が発生し、開操作の瞬間に正極側が例えば７５０〜１０００Ｖ程度の高電圧となる場合でも、正極開閉部は開閉器２２のみでなく、開閉器２１の右側の極も正極開閉部として使用しているので、正極側にかかる電圧を分散させることができる。これらの筐体は図４のように隣接配置され、共通の操作部であるハンドルレバー３３でハンドルを連結することによって、同時に開閉できるようになっている。負極開閉部を含む筐体と、正極開閉部のみを収納した筐体とは分離可能であり、これらを隣接配置して分岐開閉器を構成している。

このように構成された実施形態においては、ハンドルレバー３３を操作することにより負極は開閉器２１の単一の極で開閉され、正極は開閉器２１と開閉器２２の合計３つの極で同時に開閉される。このため、正極の電路が高電圧となっても複数の接点で支障なく開閉することができる。また負極開閉部を備えているので、正極と負極の電路を共にオフとすれば、太陽電池ストリングを他の太陽電池ストリングから完全に切り離すことができる。

なお分岐開閉器１５への接続方法は図４の実施例に限定されるものではなく、図５のように２極の開閉器２１の左側の入力端子２３に太陽電池ストリングの負極を接続し、開閉器２２の右側の入力端子３０に太陽電池ストリングの正極を接続することもできる。この場合には、正極は入力端子３０、出力端子３２、出力端子２７、入力端子２９、入力端子２５、出力端子２６の順に接続される。何れの場合にも、同一の開閉器２２の筐体の内部では、電流の向きが逆方向となるように配線しておくことが好ましい。

図６に上記の実施例に用いた２極の開閉器２１の斜視図を示す。図示のように入力端子２３と隣接する入力端子２５とは段違いに形成され、上側の入力端子２５は下側の入力端子２３に覆いかぶさるように張出している。このような構成とすることにより、開閉器２１の横幅を縮小することができる。

しかしその半面、入力端子２３と隣接する入力端子２５との距離が接近するため、高電圧が印加されたときに絶縁破壊が生ずる可能性がある。そこで図６に示すように、開閉器２１は、これらの端子間の中央の隔壁４４の基礎部４３にＬ字状の溝部４２を形成し、沿面絶縁距離を増加させてある。なおこの構造は出力端子２４、２６についても同様である。

図７は２極の開閉器２１、２２を隣接配置した状態を示す斜視図である。このようにハンドルレバー３３で各開閉器２１、２２のハンドルを連結することによって、複数の開閉器を同時に開閉することが可能となる。

以上に説明したように、本発明の太陽光発電システム用接続箱を用いれば、負極接地仕様の太陽光発電システムにおいて、個々の太陽電池ストリングを他の太陽電池ストリングから完全に切り離すことができる。なお本発明の太陽光発電システム用接続箱は非接地仕様の接続箱としても使用することができる。ただしその場合には太陽電池ストリングの接続可能数は半分になるが、メーカーとしては２種類の在庫を持つ必要がない。

１太陽電池パネル
２接続箱
３直流集電箱
４パワーコンディショナ
５昇圧設備
６系統
１０直流遮断器
１１正極バー
１２負極バー
１３逆流防止用ダイオード
１４避雷素子
１５分岐開閉器
２１２極の開閉器
２２２極の開閉器
２３入力端子
２４出力端子
２５入力端子
２６出力端子
２７出力端子
２８導線
２９入力端子
３０入力端子
３１導線
３２出力端子
３３ハンドルレバー
４０単極の開閉器
４１２極の開閉器
４２Ｌ字状の溝部
４３基礎部
４４隔壁

Claims

太陽光発電システム用接続箱であって、各太陽電池ストリングの電路を開閉する複数の分岐開閉器を備え、
各分岐開閉器は、正極開閉部を含む２極の開閉器と、負極開閉部を含む２極の開閉器を２個並べて１極を負極用、３極を正極用とし、
負極は開閉器の入力端子に入力され、同じ開閉器の出力端子から引き出されており、
正極は開閉器の入力端子から入力され、開閉器の出力端子間と、入力端子間をそれぞれ接続することにより２度折り返して出力端子から引き出されており、
これらの２個の開閉器を隣接配置し、かつハンドルレバーで各開閉器のハンドルを連結して、同時に開閉できる構造としたことを特徴とする太陽光発電システム用接続箱。
２極の開閉器は、隣接する端子部が段違いに設けられることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム用接続箱。
２極の開閉器は、隣接する端子部が段違いに設けられるとともに、隣接する端子部間の隔壁の基礎部に絶縁距離を確保するための溝部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光発電システム用接続箱。