JP6581799B2 - 保護システム、及び保護方法 - Google Patents

Description

本発明は、並列に接続された複数のストリングを有する太陽光発電システムの保護システム、及び保護方法に関する。

太陽光発電システムでは、太陽光発電パネルの１枚当たりの発電電力が小さいため、複数の太陽光パネルを直列に接続した太陽電池ストリング（以下、「ストリング」とも記載）により、所望の発電電力を出力できるようにしている。また、太陽光発電システムでは、複数のストリングを接続箱で並列に接続し、各ストリングの発電電力を接続箱で集約した後、この集約した発電電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ送っている。

なお、関連する太陽光発電システム及び短絡電流検出装置がある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載の太陽光発電システムは、太陽電池ストリングから充電される充放電部を設ける。そして、太陽電池ストリングと接続箱との間の接続線において短絡事故が発生した場合、短絡点に向かって充放電部が即時放電する。これにより流れる放電電流によって、遮断器がトリップする。

また、関連する太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールがある（特許文献２を参照）。この特許文献２に記載の太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールは、太陽電池クラスタに並列接続されたバイパスダイオードと、太陽電池クラスタ及びバイパスダイオードに並列接続された発熱用ダイオードと、太陽電池クラスタに直列接続された温度ヒューズと、を備えている。そして、バイパスダイオードがオープンモード故障し太陽電池クラスタに逆電圧が印加された場合、発熱用ダイオードに電流が流れて発熱され、その熱で温度ヒューズが切れて太陽電池クラスタが遮断される。

特開２０１３−２４７７８７号公報 特開２０１３−１５７４５６号公報

上記太陽光発電システムにおいて、直流系統の配線の保護については、直流用の過電流遮断器が高価であるため、接続箱とパワーコンディショナとの間を接続する給電路についてのみ過電流遮断器による配線保護を行っている。
つまり、太陽光発電システムの発電事業者は、イニシャルコストを重要視するため、接続箱から各ストリングに接続される個々の電線路に対しては配線保護を行わないことが多い。このため、ストリングの電線路の上位系統で短絡事故等が発生した場合、ストリングに接続される電線路は、過電流により損傷する可能性がある。また、この電線路の損傷とともに接続箱の内部においても損傷が発生する可能性がある。

なお、特許文献１に記載の太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールは、接続線の短絡時に、充放電部の放電電流によって遮断器をトリップさせる。しかしながら、この充放電部の放電電流によって遮断器をトリップさせる方法は、短絡故障が発生した位置と流れる電流の大きさによっては、遮断器をトリップさせることができず、接続線を保護できない可能性がある。

また、特許文献２に記載の太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールは、太陽電池クラスタに並列接続されたバイパスダイオードがオープンモード故障した場合に、太陽電池クラスタを遮断するものである。しかしながら、この特許文献２に記載の太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールでは、太陽光発電システムにおいて短絡故障等が発生した場合、電線路や接続箱を保護することができない。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムにおいて短絡故障等が発生した場合に、電線路や接続箱が受ける影響を低減することができる、保護システム、及び保護方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の保護システムは、並列に接続された複数のストリングを有する太陽光発電システムの保護システムであって、複数のストリングから当該複数のストリングを並列に接続する接続点までの電線路として、前記電線路を形成する複数のケーブルが並走する区間があり、前記区間における前記複数のケーブルの間に設けられ前記電線路の温度を検出する温度検出部と、前記検出された温度に応じて、前記接続点と前記接続点より負荷側にある回路との間に設けた遮断器の導通状態を制御する遮断器制御部と、を備えることを特徴とする。
また、上記保護システムにおいて、前記複数のケーブルの間に設けられ、前記複数のケーブルの被覆が互いに離隔した状態に保持する支持具を備え、前記温度検出部は、前記支持具によって離隔された前記複数のケーブルの間に設けられることを特徴とする。
また、上記保護システムにおいて、前記支持具は、前記ケーブルの延伸方向に交差する面に沿った前記支持具の断面において、前記支持具の外周部に複数の凹部を有し、前記凹部によって、前記支持具の外周に沿う方向の前記ケーブルの移動が制限され、前記支持具は、対にして用いられる第１支持具と第２支持具を備え、前記第１支持具と前記第２支持具は、前記第１支持具の凹部の位置と前記第２支持具の凹部の位置とが、前記ケーブルの延伸方向に軸を規定した場合の周方向の角度が揃うように前記ケーブルに係止されることを特徴とする。
また、上記保護システムにおいて、前記支持具は、対にして用いられる第１支持具と第２支持具を備え、前記第１支持具と前記第２支持具は、第１ストリングの電力を送る第１ケーブルと第２ストリングの電力を送る第２ケーブルの延伸方向に所定の距離を隔てて互いに平行になるように配置され、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルとを支持し、前記温度検出部は、前記第１支持具と前記第２支持具の間に配置されることを特徴とする。

また、上記保護システムにおいて、前記遮断器制御部の制御に応じて導通状態が制御される遮断器を備え、前記遮断器制御部は、前記電線路の温度が予め定めた温度に達した場合に前記遮断器を遮断させることを特徴とする。

また、上記保護システムにおいて、前記遮断器制御部は、前記電線路の温度が予め定めた温度に達した場合にコイルに電流が流れるように構成されたソレノイドを備え、前記ソレノイドが前記コイルの通電に応じて前記遮断器を遮断させることを特徴とする。

また、上記保護システムにおいて、前記遮断器制御部は、前記温度検出部により検出された温度に応じて、前記複数のストリングの電線路のそれぞれと前記接続点との間に設けた電線路用遮断器の導通状態を制御することを特徴とする。

また、本発明の保護方法は、並列に接続された複数のストリングを有する太陽光発電システムの保護方法であって、複数のストリングから当該複数のストリングを並列に接続する接続点までの電線路として、前記電線路を形成する複数のケーブルが並走する区間があり、前記区間における前記複数のケーブルの間に設けられた温度検出器が前記電線路の温度を検出する過程と、前記検出された温度に応じて、前記接続点と前記接続点より負荷側にある回路との間に設けた遮断器の導通状態を制御する過程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、太陽光発電システムにおいて短絡故障等が発生した場合に、電線路や接続箱が受ける影響を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係わる保護システム１２０を備える太陽光発電システム１の構成例を示す構成図である。 保護システム１２０における保護動作を説明する第１の説明図である。 保護システム１２０における保護動作を説明する第２の説明図である。 本発明の第２実施形態に係わる保護システム１２０Ａの構成例を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係わる保護システム１２０Ｂの構成例を示す構成図である。 保護システム１２０Ｂにおける保護動作を説明する説明図である。 複数のストリング２００の電線路に1つの温度検出部を設ける構成の説明図である。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わる保護システム１２０を備える太陽光発電システム１の構成例を示す構成図である。この図１に示す太陽光発電システム１は、パワーコンディショナ１０と、ｎ個（ｎは整数）の接続箱１００−１、１００−２、・・・、１００−ｎと、各接続箱にそれぞれ接続されるストリング２００−１、ストリング２００−２と、を備えて構成されている。

なお、以下の説明において、接続箱１００−１、１００−２、・・・、１００−ｎの何れか１つ或いは全てを示す際に「接続箱１００」と記載することがある。また、ストリング２００−１とストリング２００−２との何れか一方或いは両方を示す際に「ストリング２００」と記載することがある。
また、図１に示す例では、各接続箱１００に、ストリング２００−１とストリング２００−２との２つのストリングが接続される例を示しているが、各接続箱１００には、１つのストリングだけが接続される場合があり、又は、３つ以上のストリングが接続される場合がある。

パワーコンディショナ（以下、「ＰＣＳ」と記載）１０は、正極側の給電路Ｌ３１＋と負極側の給電路Ｌ３１−を介して、接続箱１００−１と接続されている。また、ＰＣＳ１０は、正極側の給電路Ｌ３２＋と負極側の給電路Ｌ３２−とを介して、接続箱１００−２と接続されている。また、ＰＣＳ１０は、正極側の給電路Ｌ３ｎ＋と負極側の給電路Ｌ３ｎ−とを介して、接続箱１００−ｎと接続されている。各接続箱１００−１、１００−２、・・・、１００−ｎは、それぞれに接続されるストリング２００において発電された発電電力を集約して、ＰＣＳ１０に供給する。ＰＣＳ１０は、各接続箱１００を介してストリング２００から供給される発電電力（直流電力）を、ＤＣ／ＡＣ変換回路により交流電力に変換し、この変換した交流電力を商用系統２などの電源系統へ出力する。

ＰＣＳ１０は、インバータ１１と、制御装置１２と、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、・・・、Ｄ１ｎと、を含んで構成されている。インバータ１１は、ストリング２００から供給される直流電力を交流電力に変換し、この変換した交流電力を商用系統２などの電源系統へ出力する。制御装置１２は、例えば、インバータ１１の出力電圧の位相を制御することにより、商用系統２に対して連系させて、インバータ１１から商用系統２に交流電力を給電できるようにする。

このＰＣＳ１０において、インバータ１１の交流電力の出力側（Ｏｕｔ側）には、給電線Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂが接続されている。この給電線Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂは、例えば、単相交流の給電線である。また、インバータ１１の直流電力の入力側（Ｉｎ側）には、正極側の給電線Ｌ２＋と、負極側の給電線Ｌ２−とが接続されている。

なお、以下の説明において、給電線Ｌ２＋と給電線Ｌ２−との何れか一方或いは両方を示す際に「給電線Ｌ２」と記載することがある。また、給電路Ｌ３１＋と給電路Ｌ３１−との何れか一方或いは両方を示す際に「給電路Ｌ３１」と記載することがある。給電路Ｌ３２からＬ３ｎについても同様である。
また、電線路Ｌ１０１＋と、電線路Ｌ１０１−との何れか一方或いは両方を示す際に「電線路Ｌ１０１」と記載することがある。電線路Ｌ１０２についても同様である。また、接続箱１００内の接続線Ｌ１００＋と、接続線Ｌ１００−との何れか一方或いは両方を示す際に「接続線Ｌ１００」と記載することがある。

ＰＣＳ１０において、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、・・・、Ｄ１ｎは、逆流防止ダイオードである。この逆流防止ダイオードは、給電路Ｌ３１からＬ３ｎの間における電圧差によりＰＣＳ１０から接続箱１００側へ電流が逆流することを防止する。このダイオードＤ１１、Ｄ１２、・・・、Ｄ１ｎのそれぞれのカソード端子は、正極側の給電線Ｌ２＋に共通に接続されている。また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、・・・、Ｄ１ｎのそれぞれのアノード端子には、各接続箱１００に繋がる正極側の給電路Ｌ３１＋、Ｌ３２＋、・・・、Ｌ３ｎ＋がそれぞれ接続されている。

例えば、ダイオードＤ１１のアノード端子には、接続箱１００−１に繋がる給電路Ｌ３１＋が接続されている。ダイオードＤ１２のアノード端子には、接続箱１００−２に繋がる給電路Ｌ３２＋が接続されている。ダイオードＤ１ｎのアノード端子には、接続箱１００−ｎに繋がる給電路Ｌ３ｎ＋が接接されている。
また、ＰＣＳ１０において、負極側の給電線Ｌ２−には、各接続箱１００に繋がる負極側の給電路Ｌ３１−、Ｌ３２−、・・・、Ｌ３ｎ−が共通に接続されている。また、負極側の給電線Ｌ２−は、大地アースＧに接地されている。

図１に示す太陽光発電システム１において、接続箱１００−１、接続箱１００−２、・・・、接続箱１００−ｎは、接続されるストリングの数などが異なる場合があるが、基本的な構成が同じ接続箱である。このため、以下の説明では、接続箱１００−１を例にとり説明する。
接続箱１００−１は、遮断器１１０と、逆流防止用のダイオードＤ１０１、Ｄ１０２と、保護システム１２０と、を含んで構成されている。また、保護システム１２０は、温度検出部１２１、１２２と、遮断器制御部１２３と、を含んで構成されている。また、接続箱１００−１は、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２が接続される端子台（不図示）と、給電路Ｌ３１が接続される端子台（不図示）を備えている。

なお、図１に示す接続箱１００−１は、２つのストリング２００−１、２００−２の電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２を並列に接続する例を示しているが、これに限定されない。接続箱１００−１は、１つのストリングの電線路だけを接続する接続箱であってもよく、或いは、３つ以上のストリングの電線路を接続する接続箱であってもよい。そして、接続箱１００−１に接続されるストリングの数に応じて、接続箱が備える逆流防止ダイオードの数や、端子台の極数等が変化する。

この接続箱１００−１において、遮断器１１０は、例えば、直流用の配線用遮断器（Molded Case Circuit Breaker; MCCB）である。この遮断器１１０は、予め設定した整定電流値以上の電流が流れる場合に、所定の限時特性を持ってトリップ（導通を遮断）する。また、遮断器１１０は、短絡電流のように非常に大きな電流が流れる場合、瞬時（例えば、数１０ｍｓｅｃ以内）にトリップする。
また、遮断器１１０は、外部から操作されてトリップするように構成されている。例えば、遮断器１１０は、後述するように、外部から操作されてトリップするトリップボタンを備えている。遮断器制御部１２３は、遮断器１１０のトリップボタンを操作することにより、遮断器１１０を強制的にトリップさせる。

接続箱１００−１において、ダイオードＤ１０１、Ｄ１０２は、逆流防止ダイオードであり、ストリング２００−１の出力電圧とストリング２００−２の出力電圧との差による、ストリング２００−１とストリング２００−２との間の電流の逆流を防止する。ダイオードＤ１０１のアノード端子は、電線路Ｌ１０１＋に接続され、この電線路Ｌ１０１＋を介して、ストリング２００−１の正極端子（＋）に接続されている。ダイオードＤ１０２のアノード端子は、電線路Ｌ１０２＋に接続され、この電線路Ｌ１０２＋を介して、ストリング２００−２の正極端子（＋）に接続されている。

また、ダイオードＤ１０１のカソード端子と、ダイオードＤ１０２のカソード端子とは、接続線Ｌ１００＋に共通に接続されている。この接続線Ｌ１００＋は、遮断器１１０の一方の端子ａ１に接続され、遮断器１１０の他方の端子ｂ１は、給電路Ｌ３１＋を介して、ＰＣＳ１０に接続されている。

また、ストリング２００−１の負極側の電線路Ｌ１０１−と、ストリング２００−２の負極側の電線路Ｌ１０２−とは、接続箱１００−１内の負極側の接続線Ｌ１００−に共通に接続されている。そして、接続線Ｌ１００−は、遮断器１１０の一方の端子ａ２に接続され、遮断器１１０の他方の端子ｂ２は、給電路Ｌ３１−を介して、ＰＣＳ１０に接続されている。

また、接続箱１００−１において、電線路Ｌ１０１＋の絶縁被覆の外周部には、温度検出部１２１が取り付けられ、電線路Ｌ１０２＋の絶縁被覆の外周部には、温度検出部１２２取り付けられている。この温度検出部１２１、１２２は、例えば、サーミスタやサーモスタット等であり、電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋のそれぞれの表面温度を検出する。例えば、温度検出部１２１は、電線路Ｌ１０１＋の温度が所定の閾値温度に達したか否か示す温度検出信号Ｔｓ１を、遮断器制御部１２３に出力する。温度検出部１２２についても同様であり、温度検出部１２２は、電線路Ｌ１０２＋の温度が所定の閾値温度に達したか否かを示す温度検出信号Ｔｓ２を、遮断器制御部１２３に出力する。

遮断器制御部１２３は、遮断器１１０の導通を強制的にトリップ（遮断）させる制御部である。遮断器制御部１２３は、温度検出部１２１、１２２から温度検出信号Ｔｓ１、Ｔｓ２を入力し、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度が予め定めた閾値温度に達したことを検出した場合、遮断器１１０を強制的にトリップさせる。

また、図２は、保護システム１２０における保護動作を説明する第１の説明図である。この図２で示す例は、接続箱１００−１とＰＣＳ１０とを接続する給電路Ｌ３１の位置Ｓｇにおいて、正極側の給電路Ｌ３１＋と、負極側の給電路Ｌ３１−との間で短絡故障が発生した例を示している。また、この図２に示す例は、短絡故障により、給電路Ｌ３１＋と給電路Ｌ３１−との間に電流Ｉｇが流れるが、この電流Ｉｇの電流値が、接続箱１００−１内の遮断器１１０をトリップさせる電流値まで達していない例を示している。

この短絡故障の場合、電流Ｉｇは、ストリング２００−１から流れる電流Ｉｇ１と、ストリング２００−２から流れる電流Ｉｇ２と、を合計した電流になる。この電流Ｉｇ、Ｉｇ１、Ｉｇ２の電流値は、ストリング２００−１、２００−２のそれぞれの出力電圧と、ストリング２００−１、２００−２のそれぞれの内部インピーダンスと、電線路Ｌ１０１の線路インピーダンスと、給電路Ｌ３１の線路インピーダンス等に応じて決まる。

そして、例えば、ストリング２００−１から流れる電流Ｉｇ１が、電線路Ｌ１０１＋を最高許容温度（例えば、８０℃）を超えて発熱させる電流値以上である場合、短絡故障が発生した時点から、電線路Ｌ１０１＋は発熱を開始し、電線路Ｌ１０１の温度が次第に上昇する。
そして、電線路Ｌ１０１＋の温度が所定の閾値温度（例えば、８０℃）に達したことが温度検出部１２１により検出された場合、温度検出部１２１は、電線路Ｌ１０１＋の温度が閾値温度に達したことを示す温度検出信号Ｔｓ１を、遮断器制御部１２３に出力する。遮断器制御部１２３は、電線路Ｌ１０１＋の温度が閾値温度に達したことを示す温度検出信号Ｔｓ１を温度検出部１２１から入力すると、遮断器１１０を強制的にトリップさせる。

このように、保護システム１２０では、電線路Ｌ１０１に最高許容温度を超えて発熱させる電流Ｉｇ１が流れるが遮断器１１０がトリップしない場合に、電線路Ｌ１０１の温度を検出して、遮断器１１０を強制的にトリップさせることができる。
なお、電線路Ｌ１０２＋に流れる電流Ｉｇ２が、電線路Ｌ１０２＋の温度を最高許容温度を超えて発熱させる電流値以上である場合も同様である。

また、図３は、保護システム１２０における保護動作を説明する第２の説明図である。
なお、図３に示す例では、図面の見易さのために、ＰＣＳ１０内の交流給電線Ｌ１Ａ及びＬ１Ｂを単線の給電線Ｌ１で示している。また、給電線Ｌ２と、給電路Ｌ３１からＬ３ｎと、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２と、接続箱１００内の接続線Ｌ１００とは、正極側の電線や電路を示しており、負極側の電線や電路は省略されている。

この図３に示す例は、ＰＣＳ１０内において、ダイオードＤ１１が故障して短絡状態になるとともに、接続箱１００−１内において、ダイオードＤ１０１が故障して短絡状態になる例である。また、ＰＣＳ１０内の給電線Ｌ２の電圧が、接続箱１００−１に接続されるストリング２００−１の出力電圧よりも高く、ＰＣＳ１０側からストリング２００−１側に電流Ｉｃが流れる例である。また、この電流Ｉｃの電流値が、遮断器１１０をトリップさせる電流値まで達していない例である。
この故障の場合、電流Ｉｃの電流値は、ＰＣＳ１０内の給電線Ｌ２の電圧と、ストリング２００−１の出力電圧と、ストリング２００−１の内部インピーダンスと、電線路Ｌ１０１の線路インピーダンスと、給電路Ｌ３１の線路インピーダンス等に応じて決まる。

そして、例えば、ストリング２００−１に流れる電流Ｉｃが、電線路Ｌ１０１の温度を最高許容温度を超えて発熱させる電流値以上である場合、故障が発生した時点から、電線路Ｌ１０１は発熱を開始し、電線路Ｌ１０１の温度が次第に上昇する。
そして、電線路Ｌ１０１の温度が所定の閾値温度に達したことが温度検出部１２１により検出された場合、温度検出部１２１は、電線路Ｌ１０１の温度が閾値温度に達したことを示す温度検出信号Ｔｓ１を、遮断器制御部１２３に出力する。遮断器制御部１２３は、電線路Ｌ１０１の温度が閾値温度に達したことを示す温度検出信号Ｔｓ１を温度検出部１２１から入力すると、遮断器１１０を強制的にトリップさせる。

このように、保護システム１２０では、電線路Ｌ１０１に最高許容温度を超えて発熱させる電流Ｉｃが流れるが遮断器１１０がトリップしない場合に、電線路Ｌ１０１の温度を検出して、遮断器１１０を強制的にトリップさせることができる。
なお、ダイオードＤ１１とダイオードＤ１０２とが故障した場合についても同様である。

以上、説明したように、本発明の保護システム１２０は、並列に接続された複数のストリング２００を有する太陽光発電システム１の保護システム１２０であって、複数のストリング２００から当該複数のストリング２００を並列に接続する接続線Ｌ１００（接続点）までの電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度を検出する温度検出部１２１、１２２と、検出された温度に応じて、接続線Ｌ１００と給電路Ｌ３１（接続点より負荷側にある回路）との間に設けた遮断器１１０の導通状態を制御する遮断器制御部１２３と、を備える。
このような構成の保護システム１２０では、複数のストリング２００までの電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度を検出する。そして、保護システム１２０は、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２が閾値温度を超えて発熱する場合に、遮断器１１０をトリップさせて、接続箱１００−１と、ＰＣＳ１０との間の接続を遮断する。

これにより、本実施形態の保護システム１２０は、太陽光発電システム１において短絡故障等が発生した場合に、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２や接続箱１００−１が受ける影響を低減することができる。
なお、図１に示す例において、接続箱１００−１、１００−２、・・・、１００−ｎの全てが、温度検出部１２１、１２２と、遮断器制御部１２３を備える必要はなく、例えば、所定の接続箱１００のみが、保護システム１２０を備えるようにしてもよい。
また、温度検出部１２１、１２２は、接続箱１００の内部に設備することができる他、接続箱１００の外部に設けることもできる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係わる保護システム１２０Ａの構成例を示す構成図である。
なお、図４に示す例では、図３に示す例と同様に、図面の見易さのために、交流給電線Ｌ１を単線で示している。また、給電線Ｌ２と、給電路Ｌ３１からＬ３ｎと、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２と、接続線Ｌ１００とは、正極側の電線や電路を示しており、負極側の電線や電路は省略されている。

この図４に示す接続箱１００−１Ａでは、遮断器１１０として、ブレーカ（配線用遮断器）１１１を用いている。このブレーカ１１１は、トリップボタン１１２を備えている。このトリップボタン１１２は、ブレーカ１１１を強制的にトリップさせるボタンである。
また、ブレーカ１１１は、補助接点１１３を備えている。この補助接点１１３は、ブレーカ１１１のＯＮ、ＯＦＦ（導通、遮断）動作に連動する。例えば、補助接点１１３は、ブレーカ１１１のＯＮ状態の場合にＯＮになり、ブレーカ１１１のＯＦＦ状態の場合にＯＦＦになる。
また、保護システム１２０Ａでは、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２のそれぞれの温度を検出する温度検出部として、サーモスタット１２１Ａ、１２２Ｂを用いている。また、保護システム１２０Ａでは、遮断器制御部１２３として、ソレノイド１２４と、ソレノイド電源部１２７と、補助接点１１３と、を用いている。

この図４に示す接続箱１００−１Ａ内の保護システム１２０Ａは、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２のそれぞれの温度をサーモスタット１２１Ａ、１２２Ａで検出する。サーモスタット１２１Ａは、電線路Ｌ１０１の絶縁被覆の外周部に取り付けられ、サーモスタット１２１Ａは、電線路Ｌ１０２の絶縁被覆の外周部に取り付けられている。

サーモスタット１２１Ａは、例えば、電線路Ｌ１０１の温度が所定の閾値温度（例えば、８０℃）よりも低い場合に、ＯＦＦ（開放）になり、閾値温度に達した場合に、ＯＮ（接続）になるスイッチ動作を行う。また、同様に、サーモスタット１２２Ａは、例えば、電線路Ｌ１０２の温度が所定の閾値温度よりも低い場合に、ＯＦＦになり、閾値温度に達した場合に、ＯＮになるスイッチ動作を行う。

遮断器制御部１２３は、ソレノイド１２４と、ソレノイド電源部１２７と、補助接点１１３と、を含んで構成されている。ソレノイド１２４は、ソレノイド電源部１２７によりコイル１２５に通電が行われる場合、プランジャ１２６を矢印Ａの方向に移動させる。そして、プランジャ１２６は、矢印Ａの方向に移動することにより、先端部１２６Ａをトリップボタン１１２の先端部１１２Ａに押し当て、トリップボタン１１２を矢印Ａ方向に押し込む。上記のトリップボタン１１２の移動方向である「矢印Ａの方向」は、ブレーカ１１１をトリップさせるように作用する方向である。これにより、ブレーカ１１１がトリップする。

また、ソレノイド１２４は、コイルへの通電が停止された場合、不図示のバネ機構により矢印Ｂの方向に移動し、所定の規制位置まで引き戻される。なお、ソレノイド１２４の正極側の＋端子と、ソレノイド１２４の負極側の−端子との間には、フライホイールダイオードＦＤが図に示す向きに接続されている。
ソレノイド電源部１２７は、例えば、接続線Ｌ１００から電力の供給を受けて、ソレノイド１２４のコイル１２５を駆動する直流電源である。また、例えば、このソレノイド電源部１２７は、接続線Ｌ１００から供給される電力により充電される蓄電池（不図示）を供え、この蓄電池によりソレノイド１２４のコイル１２５に通電を行うようにしてもよい。

そして、この接続箱１００−１Ａにおいて、ソレノイド電源部１２７の正極側の＋端子は、配線Ｗ１を介して、ブレーカ１１１の補助接点１１３の一方の端子ｃ１に接続され、補助接点１１３の他方の端子ｃ２は、配線Ｗ２を介してソレノイド１２４の正極側の＋端子に接続されている。ソレノイド１２４の負極側の−端子は、配線Ｗ３を介して、サーモスタット１２１Ａの一方の端子ｂと、サーモスタット１２２Ａの一方の端子ｂと、に共通に接続されている。また、サーモスタット１２１Ａの他方の端子ａと、サーモスタット１２２Ａの他方の端子ａとは、配線Ｗ４に共通に接続され、この配線Ｗ４は、ソレノイド電源部１２７の負極側の−端子に接続されている。

上記構成の接続箱１００−１Ａにおいて、例えば、電線路Ｌ１０１の温度が上昇し、サーモスタット１２１Ａの装着された位置における温度が所定の閾値温度に達すると、サーモスタット１２１ＡがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。また、同様に、電線路Ｌ１０２の温度が上昇し、サーモスタット１２２Ａの装着された位置における温度が所定の閾値温度に達すると、サーモスタット１２２ＡがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。

そして、例えば、ブレーカ１１１がＯＮ状態（補助接点１１３がＯＮ状態）の場合において、電線路Ｌ１０１が発熱し、サーモスタット１２１ＡがＯＮ状態になるとする。この場合、「ソレノイド電源部１２７の＋端」→「補助接点１１３」→「ソレノイド１２４のコイル１２５」→「サーモスタット１２１Ａ」→「ソレノイド電源部１２７の−端子」の経路で電流Ｉｄが流れる。そして、ソレノイド１２４のコイル１２５に電流Ｉｄが流れることにより、ソレノイド１２４は、プランジャ１２６を矢印Ａの方向に押し出す。そして、プランジャ１２６の先端部１２６Ａがトリップボタン１１２の先端部１１２Ａを、矢印Ａの方向に押し込むことにより、ブレーカ１１１がトリップする。そして、ブレーカ１１１がトリップすると、補助接点１１３がＯＦＦ状態になり、ソレノイド電源部１２７からソレノイド１２４のコイル１２５への通電が停止される。これにより、プランジャ１２６は、元の位置に復帰する。

以上、説明したように、保護システム１２０Ａにおいて、遮断器制御部１２３は、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度が予め定めた温度に達した場合にコイル１２５に電流Ｉｄが流れるように構成されたソレノイド１２４を備え、ソレノイド１２４がコイル１２５の通電に応じてブレーカ１１１（遮断器）をトリップ（遮断）させる。

このような構成の保護システム１２０Ａでは、複数のストリング２００に繋がる電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度を検出し、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２が発熱し閾値温度に達する場合に、ソレノイド１２４を用いて、ブレーカ１１１（遮断器）をトリップさせる。
これにより、保護システム１２０Ａは、太陽光発電システム１において短絡故障等が発生した場合に、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２や接続箱１００−１Ａが受ける影響を低減することができる。
また、本実施形態の保護システム１２０Ａは、運用中の太陽光発電設備を停止させることなく、本保護システム１２０Ａを接続箱１００−１Ａに実装することができる。

［第３実施形態］
また、図５は、本発明の第３実施形態に係わる保護システム１２０Ｂの構成例を示す構成図である。なお、この図５に示す例は、図３に示す例と同様に、交流給電線Ｌ１を単線で示している。また、給電線Ｌ２と、給電路Ｌ３１からＬ３ｎと、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２と、接続箱１００内の接続線Ｌ１００とは、正極側の電線や電路を示しており、負極側の電線や電路は省略されている。

この図５に示す太陽光発電システム１Ｂは、図１に示す太陽光発電システム１と比較すると、図５に示す接続箱１００−１Ｂ内に、電線路用遮断器１１０Ａと、電線路用遮断器１１０Ｂと、を新たに追加した点が異なる。他の構成は、図１に示す太陽光発電システム１と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示す接続箱１００−１Ｂにおいて、電線路用遮断器１１０Ａは、ストリング２００−１と電線路Ｌ１０１とを保護する直流用の過電流遮断器である。また、電線路用遮断器１１０Ｂは、ストリング２００−２と電線路Ｌ１０２とを保護する直流用の過電流遮断器である。
この電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂは、予め設定した整定電流値以上の電流が流れる場合に、所定の限時特性を持ってトリップする。また、電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂは、短絡電流のように非常に大きな電流が流れる場合、瞬時（例えば、数１０ｍｓｅｃ以内）にトリップする。また、電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂは、外部から操作されてトリップするように構成されている。例えば、電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂは、図４で示したブレーカ１１１と同じようにトリップボタン１１２を備える。そして、遮断器制御部１２３Ｂは、トリップボタン１１２を操作することにより電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂを強制的にトリップさせることができる。

ストリング２００−１に繋がる電線路Ｌ１０１は、接続箱１００−１Ｂ内の電線路用遮断器１１０Ａの一方の端子ａに接続され、電線路用遮断器１１０Ａの他方の端子ｂは、ダイオードＤ１０１のアノード端子に接続される。また、ストリング２００−２に繋がる電線路Ｌ１０２は、接続箱１００−１Ｂ内の電線路用遮断器１１０Ｂの一方の端子ａに接続され、電線路用遮断器１１０Ｂの他方の端子ｂは、ダイオードＤ１０２のアノード端子に接続される。
そして、電線路Ｌ１０１の温度が所定の閾値温度を超えたことが温度検出部１２１により検出された場合、遮断器制御部１２３Ｂは、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせる。また、電線路Ｌ１０２の温度が所定の閾値温度を超えたことが温度検出部１２２により検出された場合、遮断器制御部１２３Ｂは、電線路用遮断器１１０Ｂを強制的にトリップさせる。
なお、遮断器制御部１２３Ｂは、第１実施形態の遮断器制御部１２３と同様にして、ＰＣＳ１０側の給電路Ｌ３１に繋がる遮断器１１０を強制的にトリップさせる機能も備えている。

この保護システム１２０Ｂにおいて、例えば、電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂを遮断する第１の閾値温度と、遮断器１１０を遮断する第２の閾値温度とを異なるように設定することができる。例えば、第１の閾値温度（例えば、７０℃）よりも第２の閾値温度（例えば、８０℃）を高くなるようにする。
なお、この場合、温度検出部１２１、１２２は、温度検出信号Ｔｓ１、Ｔｓ２として、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度情報を遮断器制御部１２３Ｂに出力する。遮断器制御部１２３Ｂでは、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２の温度情報に基づいて、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２のそれぞれの温度が、第１の閾値温度と、第２の閾値温度とに達しているか否かを判定する。
そして、例えば、電線路Ｌ１０１が発熱して温度が上昇し第１の閾値温度に達した場合、遮断器制御部１２３Ｂは、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせる。そして、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせた後、電線路Ｌ１０１の温度がさらに上昇し第２の閾値温度に達した場合、遮断器制御部１２３Ｂは、遮断器１１０を遮断する。

これにより、接続箱１００−１Ｂでは、電線路Ｌ１０１の系統のみに故障が発生して電線路Ｌ１０１のみが発熱する場合、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせて、電線路Ｌ１０１の系統を切り離すことができる。このため、接続箱１００−１Ｂでは、健全な電線路Ｌ１０２の系統からＰＣＳ１０への発電電力の供給を継続させることができる。
また、電線路Ｌ１０２の系統のみに故障が発生して電線路Ｌ１０２のみが発熱する場合も同様であり、接続箱１００−１Ｂでは、電線路用遮断器１１０Ｂを強制的にトリップさせて、電線路Ｌ１０２の系統を切り離すことができる。そして、接続箱１００−１Ｂでは、健全な電線路Ｌ１０１の系統からＰＣＳ１０への発電電力の供給を継続させることができる。

また、図６は、保護システム１２０Ｂにおける保護動作を説明する説明図である。この図６に示す例は、接続箱１００−１内において、ダイオードＤ１０１が故障してこのダイオードＤ１０１が短絡状態になる例である。そして、ストリング２００−２の発電電圧が、ストリング２００−１の発電電圧よりも高く、ストリング２００−２側からストリング２００−１に電流Ｉｓが流れる例である。また、この電流Ｉｓの電流値が、電線路用遮断器１１０Ａをトリップさせる電流値まで達していない例である。

そして、例えば、ストリング２００−２からストリング２００−１に流れる電流Ｉｓが、電線路Ｌ１０１を最高許容温度（例えば、８０℃）を超えて発熱させる電流値以上である場合、ダイオードＤ１０１の故障が発生した時点から、電線路Ｌ１０１は発熱を開始し、電線路Ｌ１０１の温度が次第に上昇する。
そして、電流Ｉｓにより電線路Ｌ１０１が発熱し、電線路Ｌ１０１の温度が所定の第１の閾値温度(例えば、７０℃)を超えたことが温度検出部１２１により検出された場合、遮断器制御部１２３Ｂは、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせる。
これにより、電線路Ｌ１０１に電流Ｉｓが流れて発熱するが、この電流Ｉｓの電流値が電線路用遮断器１１０Ａをトリップさせる電流に達していない場合でも、遮断器制御部１２３Ｂは、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせることができる。
ダイオードＤ１０２が故障して電線路Ｌ１０２が発熱する場合も同様である。

以上、説明したように、保護システム１２０Ｂにおいて、遮断器制御部１２３Ｂは、温度検出部１２１、１２２により検出された温度に応じて、複数のストリング２００の電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２のそれぞれと接続線Ｌ１００（接続点）との間に設けた電線路用遮断器１１０Ａ、１１０Ｂの導通状態を制御する。

このように、保護システム１２０Ｂでは、例えば、電線路Ｌ１０１に最高許容温度を超えて発熱させる電流Ｉｓが流れるが電線路用遮断器１１０Ａがトリップしない場合、電線路Ｌ１０１の温度を検出して、電線路用遮断器１１０Ａを強制的にトリップさせることができる。同様に、保護システム１２０Ｂでは、電線路Ｌ１０２に最高許容温度を超えて発熱させる電流が流れるが電線路用遮断器１１０Ｂがトリップしない場合、電線路Ｌ１０２の温度を検出して、電線路用遮断器１１０Ｂを強制的にトリップさせることができる。
これにより、太陽光発電システム１Ｂにおいて短絡故障等が発生した場合に、電線路Ｌ１０１、Ｌ１０２や接続箱１００−１Ｂが受ける影響を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の保護システムは、上述の図示例にのみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上記の実施形態に示した温度検出部（サーモスタット）は、１つのストリング２００の電線路にそれぞれ設ける場合を例示したが、複数のストリング２００の電線路に対して1つの温度検出部（サーモスタット）を設けるように構成してもよい。

図７は、複数のストリング２００の電線路に1つの温度検出部を設ける構成の説明図である。
図７（Ａ）は、２つの電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋に対して１つの温度検出部を設ける場合に使用する装着具３００の概略構成を示している。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）において装着具３００をＸ方向から見た図を示している。この図７（Ｂ）では、２つの電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋が装着具３００に取り付けられた状態を示し、また、電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋を断面図で示している。
図７（Ｃ）は、図７（Ａ）において、装着具３００をＹ方向から見た図を示している。但し、図７（Ｃ）では、図面の見易さのために支柱３０２を省略している。

図７（Ａ）に示すように、装着具３００は、２枚の電線固定板３０１Ａ、３０１Ｂを有している。この電線固定板３０１Ａ、３０１Ｂは、温度検出部１２１Ｂに対する電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋の位置を規制する際に利用される凹部ｍ１、ｍ２を有している。また、電線固定板３０１Ａ、３０１Ｂは、４本平行に設けられる支柱３０２により対向する位置に固定されている。また、この装着具３００の電線固定板３０１Ａと電線固定板３０１Ｂとの間の中間の部分には、４本の平行な支柱３０２に囲まれるようにして、温度検出部１２１Ｂが配置されている。
そして、１つの電線路の側面が、電線固定板３０１Ａの凹部ｍ１と電線固定板３０１Ｂの凹部ｍ１とに、２箇所で押し付けられることにより、この電線路の温度検出部１２１Ｂに対する位置が規制される。電線固定板３０１Ａ、３０１Ｂの凹部ｍ２についても同様である。

そして、図７（Ｂ）に示すように、各電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋は、それぞれの側面が電線固定板３０１Ａ、３０１Ｂの凹部ｍ１、ｍ２にそれぞれ押し付けられ、温度検出部１２１Ｂに対する位置が規制される。そして、この位置が規制された状態で、各電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋は、結束バンド３１０により装着具３００に固定される。
その後、図７（Ｃ）に示すように、電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋の側面（装着具３００に対向する側面）と温度検出部１２１Ｂとの間には、熱伝導性の充填剤が充填される。これにより、装着具３００では、各電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋と温度検出部１２１Ｂとの間の熱伝導率を高めるようにしている。
なお、この図７では、２つのストリング２００の電線路Ｌ１０１＋、Ｌ１０２＋に対して１つの温度検出部１２１Ｂを設ける例を示しているが、３つ以上のストリング２００の電線路に対して１つの温度検出部を設ける場合も同様である。

図７のように構成することにより、保護システム１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）は、温度検出部の必要数を低減することができる。

１，１Ｂ・・・太陽光発電システム、２・・・商用系統、
１０・・・パワーコンディショナ（ＰＣＳ）、
１００−１，１００−２，１００−ｎ・・・接続箱、
１００−１Ａ，１００−１Ｂ・・・接続箱、
１１０・・・遮断器、１１０Ａ，１１０Ｂ・・・電線路用遮断器、
１１１・・・ブレーカ、１１２・・・トリップボタン、
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ・・・保護システム、
１２１，１２１Ｂ，１２２・・・温度検出部、
１２１Ａ，１２２Ａ・・・サーモスタット（温度検出部）、
１２３，１２３Ｂ・・・遮断器制御部、
１２４・・・ソレノイド、１２５・・・コイル、
１２６・・・プランジャ、１２７・・・ソレノイド電源部、
２００，２００−１，２００−２・・・太陽電池ストリング（ストリング）、
Ｌ１００・・・接続線（接続点）、Ｌ１０１，Ｌ１０２・・・電線路、
Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３ｎ・・・給電路

Claims (8)

1. 並列に接続された複数のストリングを有する太陽光発電システムの保護システムであって、
   複数のストリングから当該複数のストリングを並列に接続する接続点までの電線路として、前記電線路を形成する複数のケーブルが並走する区間があり、前記区間における前記複数のケーブルの間に設けられ前記電線路の温度を検出する温度検出部と、
   前記検出された温度に応じて、前記接続点と前記接続点より負荷側にある回路との間に設けた遮断器の導通状態を制御する遮断器制御部と、
   を備えることを特徴とする保護システム。
2. 前記複数のケーブルの間に設けられ、前記複数のケーブルの被覆が互いに離隔した状態に保持する支持具
   を備え、
   前記温度検出部は、
   前記支持具によって離隔された前記複数のケーブルの間に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の保護システム。
3. 前記支持具は、
   前記ケーブルの延伸方向に交差する面に沿った前記支持具の断面において、前記支持具の外周部に複数の凹部を有し、
   前記凹部によって、前記支持具の外周に沿う方向の前記ケーブルの移動が制限され、
   前記支持具は、
   対にして用いられる第１支持具と第２支持具を備え、
   前記第１支持具と前記第２支持具は、
   前記第１支持具の凹部の位置と前記第２支持具の凹部の位置とが、前記ケーブルの延伸方向に軸を規定した場合の周方向の角度が揃うように前記ケーブルに係止される
   ことを特徴とする請求項２に記載の保護システム。
4. 前記支持具は、
   対にして用いられる第１支持具と第２支持具を備え、
   前記第１支持具と前記第２支持具は、
   第１ストリングの電力を送る第１ケーブルと第２ストリングの電力を送る第２ケーブルの延伸方向に所定の距離を隔てて互いに平行になるように配置され、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルとを支持し、
   前記温度検出部は、
   前記第１支持具と前記第２支持具の間に配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の保護システム。
5. 前記遮断器制御部の制御に応じて導通状態が制御される遮断器
   を備え、
   前記遮断器制御部は、
   前記電線路の温度が予め定めた温度に達した場合に前記遮断器を遮断させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の保護システム。
6. 前記遮断器制御部は、
   前記電線路の温度が予め定めた温度に達した場合にコイルに電流が流れるように構成されたソレノイドを備え、
   前記ソレノイドが前記コイルの通電に応じて前記遮断器を遮断させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の保護システム。
7. 前記遮断器制御部は、
   前記温度検出部により検出された温度に応じて、前記複数のストリングの電線路のそれぞれと前記接続点との間に設けた電線路用遮断器の導通状態を制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の保護システム。
8. 並列に接続された複数のストリングを有する太陽光発電システムの保護方法であって、
   複数のストリングから当該複数のストリングを並列に接続する接続点までの電線路として、前記電線路を形成する複数のケーブルが並走する区間があり、前記区間における前記複数のケーブルの間に設けられた温度検出器が前記電線路の温度を検出する過程と、
   前記検出された温度に応じて、前記接続点と前記接続点より負荷側にある回路との間に設けた遮断器の導通状態を制御する過程と
   を含むことを特徴とする保護方法。

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