JP6869459B2 - 避雷装置 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、太陽光発電設備を雷の誘導電圧からの防護に関する。

再生エネルギー電気の調達に関する特別措置法の施行により太陽光発電設備は急速に設備が増大しており、その設備量の増加に伴って事故も多くなっている。その原因は強風・積雪・冠水・雷等と多岐にわたっているが、太陽光発電設備の雷害事故の場合は、設備形状から見て落雷の直撃は少なく、上空の雷雲に反応したソーラーパネルの静電誘導作用による被害が大きいものと推測される。

上空に雷雲があるとソーラーパネルには雷雲の極性と反対の極性の電荷が静電誘導作用で帯電する。雷の活発な活動で雷電圧は大きく変動し、その雷電圧の変動がソーラーパネルの誘導電圧に反映するので、ソーラーパネルが雷雲で帯電し、また雷雲が消滅するとその瞬間ソーラーパネルに帯電していた電荷はソーラーパネルからサージ電流となって瞬時に大地に流れ去り、ソーラーパネルの電位はゼロとなる。しかし、雷はまた数秒後には再び高電圧になったり消滅したり活発に活動するので、ソーラーパネルは常に帯電、放電を激しく繰り返している。
また、雷は上空に長時間滞留や波状的に連続襲来することもあり、その間のソーラーパネルは雷電圧の変動を受け静電誘導作用で帯電、放電を繰り返すことになるので、ソーラーパネルの接地回路は、帯電と放電の往復の通路であり回路的には過酷な環境にあり事故も多発し、発電機能を阻害している。

特開昭５８−１８２４０６公報 特開２０１２−０８００１８公報 実登３０２３０４５号

ソーラーパネルは雷からの誘導電圧を受け、帯電・放電を頻繁に動作し、ダイオードの短絡や集合ボックスの焼損等の障害が発生し、発電不能の事例もある。
これらの故障を未然に防ぐには各部品の絶縁耐力の強化やサージ電流容量強化等もあるが、ソーラーパネルが受けている雷の誘導電圧が起因で障害が発生しているので、この雷の誘導電圧を軽減する事が根本的な解決策である。

鋼線を太陽光発電設備の上空に架線する事はソーラーパネルを避雷保護範囲帯に置くことは最善の策ではあるが、反面冬季の寒冷期には、架線鋼線に着雪・着氷する場合は必ずあり得るので、予めそれに備えて置く必要がある。

上記問題を鋭意検討した結果、本発明に到達するに至った。
本発明によれば上記問題点は、上空に架線した鋼線の避雷保護範囲帯が太陽光発電設備のソーラーパネルを覆う得る位置に支柱と、それと相対する支柱を建て、その頂部間に鋼線を架線し、両支柱頂部の鋼線の引き留め点には接地線を接続し、その下端は接地電極に接続した避雷設備で、太陽光発電設備全面を鋼線の避雷保護範囲で覆う得、さらに前記の鋼線の避雷保護範囲帯と直角に立体交差する鋼線の避雷保護範囲帯で覆う得、太陽光発電設備が受ける雷の誘導電圧を軽減する事によって解決される。

請求項１に記載した避雷装置において、支柱頂部の鋼線の各引き留め点には碍子を挿入絶縁し、その片方の支柱の接地線は接地電極までの途中に、鋼線の着雪防止用電源が接続可能な開閉器を設置する事によって解決される。

本発明は、上記鋼線をソーラーパネルの上空に鋼線を高さ６〜７ｍ縦方向に数条、それと直角方向に鋼線を高さ８〜９ｍに数条を立体交差で架線する事により、その線下のソーラーパネルは二重の避雷保護範囲帯が覆う事になるので、真上の雷は当然であるが、雷が接近してくるような斜め上の雷に対してもソーラーパネルの誘導電圧は大幅に抑止軽減さる。
雷が激しい活動中は突風が発生し、径間の鋼線は大きく動揺するが、避雷保護範囲帯の二重化によって誘導電圧の軽減効果も満足出来るものとなる。
しかし、ソーラーパネルの上空に鋼線を架線する事はソーラーパネルに着雪・着氷落下のリスクを生じることになるが、適時適切に鋼線に通電操作を行う事により融雪融氷する事が可能となるので、着雪・着氷落下のリスクは解消する。

ソーラーパネルと鋼線架線交差の平面図と鋼線架線の避雷保護範囲帯の想定平面図 上記「ソーラーパネルと鋼線架線の平面図」のＡ−Ａの断面図 上記「ソーラーパネルと鋼線架線の平面図」のＢ−Ｂの断面図で避雷の保護範囲の角度 鋼線の着雪防止用電源開閉器と通電回路図

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、太陽光発電設備のソーラーパネル１とその上空に、鋼線３を横２条、縦２条を立体交差架線した平面図である。外周には支柱２を建て支線６を張り支柱２を補強した。
鋼線３を架線した事による想定した避雷保護範囲帯を点線の斜線図で示したが、横方向と縦方向の斜線図が平面交差しているところに、◎印を４個しるし付けた範囲は雷の保護範囲が二重になる範囲を示したもので、より安全な範囲を示している。

図２は、図１のＡ−Ａの断面図で、ソーラーパネル１の両側に支柱２を建て支線６を張り支柱２を補強し、支柱２の頂部に鋼線３を架線した断面図である。架線した両側の鋼線３に接地線４を接続、その片端は地下の接地電極５に接続している。

図３は、図１のＢ−Ｂの断面図で、ソーラーパネル１の上空に、鋼線３の２条の断面がある。その鋼線３から下方に点線でしめした角度内は、避雷保護範囲帯を示したもので、その角度は約３０〜４０度である。

図４は、支柱２と鋼線３の引き留め点９には碍子７を挿入し鋼線を絶縁する。鋼線３の引き留め点９では接地線４に接続その片端を接地電極５接続するが、その反対側支柱２の鋼線３の引き留め点９では、接地線４を接続し、その片端を接地電極５接続するその途中の地上約１．５ｍ付近に、着雪防止用開閉器８を設置する。

太陽光発電設備が横５０ｍ縦４０ｍの平面規模の実施例を述べる。
図１に示したようにソーラーパネル１を避雷保護範囲帯で覆うように、鋼線３を横方向に２条高さを約８ｍ、縦方向に２条高さ約１０ｍに架線する。これにより架空鋼線３は縦２条と横２条の約１〜２ｍの段差のある立体交差となる。
図１の点線で斜線の示した避雷保護範囲に◎印四個を結ぶ範囲は、避雷保護範囲が二重になる範囲を示したもので、最も雷の影響が受けにくい範囲で、そこにソーラーパネル１を配置する。
鋼線３は鋼撚線３８平方ミリメートルを使用し、支柱２はコンクリート柱で長さ約１６ｍを使用する。

鋼線の着氷着雪を防止する場合は、図４のように、各支柱２と鋼線３の引き留め点９には碍子７を挿入し、鋼線３を絶縁する。鋼線３の相対する片方の支柱２の接地線４は鋼線３に接続し、コンクリート柱に沿うって地上にのばし、地下の接地電極５接続するが、支柱２のコンクリート柱の途中の地上高さ１，５ｍ付近に着雪防止用開閉器８を設置する
この着雪防止用開閉器８は常時閉路となって接地回路を構成しているが気象予報等で着雪注意報が出た場合は、着雪防止用開閉器８を開き、同開閉器８のａの端子とｂの端子に電源を接続する。通電すると電流は、ａ端子→接地線→鋼線→接地線→大地→ｂ端子に流れ、鋼線３の温度が上昇しプラス３℃程度なると着氷着雪はしない事になる。

１太陽光発電設備のソーラーパネル
２支柱
３鋼線
４接地線
５接地電極
６支線
７碍子
８着雪防止用開閉器
９引き留め点

Claims (1)

1. 上空に架線した鋼線の避雷保護範囲帯が太陽光発電設備のソーラーパネを覆う得る位置に支柱と、それと相対する支柱を建て、その頂部間に鋼線を架線し、両支柱頂部の鋼線の引き留めには接地線を接続し、その下端は接地電極に接続した避雷設備で、太陽光発電設備全面を鋼線の避雷保護範囲帯で覆う得、さらに前記と同じ構成の避雷設備の鋼線を、前記架線の方向とほぼ直角方向に、また前記架線と高低差をつけ常に離隔距離を保持の架線し、この避雷保護範囲帯は前記避雷保護範囲帯と十字形交差の避雷保護範囲帯で太陽光発電設備を覆う得、太陽光発電設備が受ける雷の誘導電圧を軽減する事を特徴とする避雷装置。

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