JPH04166773A

JPH04166773A - 太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法

Info

Publication number: JPH04166773A
Application number: JP29320290A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshimi; 吉見　哲夫
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1992-06-12
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3026018B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、昼夜を問わず必要時に一定かつ簡便に太陽電
池アレイの絶縁抵抗の良否を判定できる画期的な方法に
関する。

〔従来の技術〕

近年、地球環境問題や石油代替エネルギーの諸問題がク
ローズアップされ、これらの関心が深まるなかで、多数
の太陽電池を接続配列した太陽電池アレイを使用した太
陽光発電システムが普及し始めている。このため、太陽
電池アレイの保守・点検を効率的かつ安全に行う必要か
あり、その−手段として太陽電池アレイの絶縁抵抗を測
定し、太陽電池アレイの継続的使用の可否を判断するこ
とかある。

通常、電気機器の設置時または保守・点検時には、その
電気機器回路の絶縁状態を確認するために、メガによる
絶縁抵抗測定（メガ測定）か広く行われている。ここで
、メガ測定は電気機器を無電圧状態にした後、不要な回
路（例えば、メガの発生電圧によって流れる電流が原因
となって、電気機器が焼損または破損するおそれかある
回路）が形成されないようにしなければならない。この
ため、電気機器回路が直流回路の場合は、正負の出力（
または入力）端子を直接短絡してメガ測定を行い、一方
、交流回路の場合は主回路の各相の端子を全て一括短絡
してメガ測定を行うのか一般的である。

ところが、太陽電池アレイは昼間日射があれば電圧を発
生しており、絶縁抵抗を測定する場合に太陽電池アレイ
の出力端を直接短絡することは、アークの発生を招き大
変危険である。また、この危険を避けるために出力端の
一方ずつを測定する方法が考えられるか、測定端の反対
側が接地されている様な場合は、測定の際にメガの高電
圧を太陽電池に印加する事となり、正常な太陽電池を破
壊させかねない。

したがって、従来は太陽電池アレイの絶縁抵抗を測定す
る場合、昼間は太陽電池アレイの受光面全体を布や厚紙
等で覆って発電を一旦停止させるか、夕方や夜間に測定
を実施して太陽電池アレイの発生電圧がほとんどない状
態にする必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の絶縁抵抗の良否判定方法は、測定
の時間や場所が制約されるだけでなく、最近では太陽光
発電システムの大型化かなされつつあり、上記測定によ
る判定方法の適用かきわめて困難となってきている。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであ
り、特に昼夜を問わず一定の方法で、かつ簡便・正確に
判定が行えるような画期的な太陽電池アレイの絶縁抵抗
良否判定方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題は以下の手段により解決される。

すなわち、複数の太陽電池か直列、並列または直並列に接続された
太陽電池アレイの出力端に補助抵抗を接続後、該補助抵
抗の任意点と前記太陽電池アレイの外枠間の任意点とに
正・逆の所定電圧を印加し、各々の回路を流れる電流値
を測定後、絶縁不良が前記太陽電池アレイのある箇所で
発生していると想定して前記各々の回路の仮想絶縁抵抗
値を算出し、これら両仮想絶縁抵抗値の平均値でもって
絶縁抵抗の良否を判定することを特徴とする太陽電池ア
レイの絶縁抵抗良否判定方法によって課題は解決される
。

〔作用〕

本発明の太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法によれ
ば、太陽電池アレイの出力端を直接短絡することを不要
とし、従来のごとく昼間に測定を行う場合には太陽電池
アレイの受光面全体を布等で覆う必要もなく、昼夜を問
わず一定かつ簡便に測定して判定できる。

なお、本方法においても昼間は太陽電池は電圧を発生し
ており、またメガの測定も通常とは逆の極性で測定する
ことも含まれるので、乾いた軍手やゴム手袋等を用いて
測定したほうが安全上望ましい。

〔実施例〕

本発明に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

メガＭの正電圧印加による測定（測定１）の回路とその
等価回路との各々を第１図、第２図に示し、メガＭの逆
電圧印加による測定（測定２）の回路の等価回路を第３
図に示す。

簡単のため太陽電池が複数個直列に接続された太陽電池
アレイＰの絶縁抵抗を測定する方法について説明する。

まず、太陽電池アレイＰの出力端のスイッチＳＷをオフ
として、例えば不図示のインバータ等の負荷を切り離し
た後、この負荷に代えて１００〜２００にΩ程度の補助
抵抗Ｒ３（なお、これの抵抗値もＲｓとする。また、補
助抵抗Ｒ３は単一の抵抗で中間端子を持つものでもよく
、複数の抵抗か接続されて全体としての抵抗値かＲｓで
あるものでもよい。）を接続する。次に、補助抵抗Ｒ３
の任意点と太陽電池アレイＰの外枠間の任意点との間に
メガＭを接続し、正・逆の電圧を印加することによって
、各々のメガＭの読みから仮想絶縁抵抗値を算出する。

く測定１による仮想絶縁抵抗値Ｒ１の算出〉以下に計算
条件を示す。

・太陽電池アレイＰの出力電圧・・・・ＥＰ・メガＭの
印加電圧・・・・ＥＭ・太陽電池アレイＰの測定点・・・・ｍＥＰ、　（１−
ｍ）ＥＰ間・補助抵抗Ｒ３の測定点・・・・ｎＲ３，（１−ｎ）Ｒ
３間・絶縁抵抗Ｒの抵抗値（仮想絶縁抵抗値）・・・・
Ｒ１・絶縁抵抗Ｒを流れる電流・・・・１１・補助抵抗
ｎＲ３を流れる電流・・・・■２・補助抵抗（１−ｎ）
ＲＳを流れる電流・・・・Ｉ３・第２図の回路の両端電
圧・・・・Ｅ第２図の回路において、上記計算条件及びキルヒホッフ
の法則を適用すると下記の計算式か導かれる。

Ｅ　＝　ＥＭ−Ｒ１＊１１　　　　　　　　　・・・・
　（１）Ｅ＝−ｍＥＰ−ｎ＊Ｒ３＊Ｉ２　　　　　　　
　　　　　”　　　（２）Ｅ　＝　（１−ｍ）＊ＥＰ−
（１−ｎ）本Ｒ３本ｒ３　　−−−−　　　（３）１１
＋Ｉ２＋ｒ３＝０　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・・　　（４）（１）〜（４）式より仮想絶縁抵抗
値Ｒ１を求めると、Ｒ１＝　（ＥＭ＋（ｍ−ｎ）＊ＥＰ
−ｎ＊（１−ｎ）本Ｒ３＊Ｉｌ）　　／Ｉｆ−−−−（
５）’ここで、ＥＭ／１１＝ＲＭｌ　（ＲＭＩは測定ｌ
におけるガＭの読みに相当）として（５）°式を整理す
れば、Ｒ１＝　ＲＭ１＋（ＥＰ／ＥＭ）本（ｍ−ｎ）ネ
ＲＭＩ−ｎ本（１−ｎ）ネＲ８−−−−（６）となる。

く測定２による仮想絶縁抵抗値Ｒ２の、算出〉第３図の
回路において、測定１と同一計算条件（ただし、ＥＭの
極性は測定１と逆であり、絶縁抵抗Ｒの抵抗値（仮想絶
縁抵抗値）をＲ２、絶縁抵抗Ｒ９補助抵抗ｎＲ３，（１
−ｎ）Ｒ３を流れる電流を各々Ｊｌ、　Ｊ２．　Ｊ３と
する。）及びキルヒホッフの法則を適用すると下記の計
算式か導かれる。

Ｅ　＝　ＥＭ−Ｒ２＊Ｊ１　　　　　　　　・・・・　
（１）。

Ｅ＝ｍＥＰ−ｎ＊Ｒ３＊Ｊ２　　　　　　　　　　　　
　＋＋＋＋　　　（２）’Ｅ　＝−（１−ｍ）＊ＥＰ−
（１−ｎ）ネＲ３＊Ｊ３　−−−−　　　（３）’Ｊ１
＋Ｊ２＋Ｊ３＝　０　　　　　　　　・・・・　（４）
゛（１）′〜（４）”式よりＲ２を求めると、Ｒ２＝　
（ＥＭ−（ｍ−ｎ）＊ＥＰ−ｎネ（１−ｎ）＊Ｒ３＊Ｊ
１）　　／Ｊｌ・・・（５）’ここで、ＥＭ／Ｊ１＝Ｒ
Ｍ２　（ＥＭ２は測定２におけるガＭの読みに相当）と
して（５）式を整理すれば、Ｒ２＝　ＥＭ２−（ＥＰ／
ＥＭ戸（ｍ−ｎ）ネＲＭ２−ｎ＊（１−ｎ）＊Ｒ３＝（
６）’（６）式と（６）°式とから仮想絶縁抵抗値の平
均Ｒ１２を算出すると、Ｒ１２＝　（ＲＭ１＋ＲＭ２）／２＋（ＥＰ／ＥＭ）本
（ｍ−ｎ）本（ＲＭｌ−ＥＭ２）／２−０本（１−ｎ）
本Ｒ３−−−−（７）となる。

ここで、例えばｎ＝０．５となるようにメガＭの補助抵
抗Ｒ３への接続点を定めると、（７）式はＲＩ２−（Ｒ
Ｍｌ十ＲＭ２）／２＋（ＥＰ／ＥＭ）ネ（２ｍ−１）＊
（ＲＭＩ−ＥＭ２）／４−Ｒ３／４　　　　　　　　　
　　　・・・・　（８）のように表すことかできる。

しかしなから、（８）式のままではｍの値か不明である
ため、実際の絶縁抵抗値Ｒｒを推定することができない
。そこで、（８）式の第２項の誤差か最大となるように
ｍの値を仮定すると、ｍ＝ｏまたはｍ＝１となることが
理解される。

したがって、ｍ＝ｏ及びｍ＝１を（８）式に代入して整
理すると、以下に示す範囲内に実際の絶縁抵抗値Ｒｒが
存在することか理解される。

Ｒｒ≧（ＲＭＩ　＋ＲＭ２）／２ −（ＥＰ／ＥＭ）ネ　ｌ　　ＲＭＩ−ＥＭ２１　　／４
−Ｒ３／４　　・・・・　　（９）Ｒｒ≦（ＲＭｌ＋Ｒ
Ｍ２）／２＋（ＥＰ／ＥＭ）本Ｉ　ＲＭＩ−ＥＭ２　＋　／４−Ｒ
３／４　　・・・・　　（１０）上記のように、実際の
絶縁抵抗値Ｒｒは（９）式及び（１０）式で算出した範
囲内にあることになるが、算出した絶縁抵抗値Ｒｒは太
陽電池アレイの絶縁管理のために使用するものであり、
（９）式でもって絶縁抵抗の良否を判定する事か好まし
い。

なお、第２図及び第３図において、絶縁抵抗Ｒを流れる
電流値は、ＩＩ　＝　（ＥＭ＋（ｍ−ｎ）オＥＰ）／（Ｒ１＋ｎ＊
（１−ｎ）ネＲ３）−−−−（１１）Ｊ１＝　（ＥＭ−
（ｍ−ｎ）＊ＥＰ）／（Ｒ２＋ｎ＊（１−ｎ）＊Ｒ３）
　＝（１２）で表されるか、メガＭの計測が実現される
ためには、１１〉０　・・・・　（１３）Ｊｌ〉０　・・・・　（１４）でなければならならず、また、（Ｒ１＋ｎネ（１−ｎ）本Ｒ３）＞Ｏ−−−−（１５）
（Ｒ２＋ｎ本（１−ｎ）本Ｒ３）＞Ｏ−・・−（１６）
であるので、ＥＭ＊（ｍ−ｎ）ネＥＰ＞０　−−−−　　（１７）Ｅ
Ｍ−（ｍ−ｎ）ネＥＰ＞０　　−−−−　　　（１８）
の条件を満たさなければならない。

したかって、例えばｎ＝０．５．ｍ＝ｏ〜１とすれば、２ＥＭ＞ＥＰ　　・・・・　（１９）でなければならないことが理解される。

また、このことからＢＰ／　ＦＭは小さいほど誤差は小
さくなり、補助抵抗の抵抗値Ｒ３も小さいほと誤差か小
さくなるか、抵抗値ＲＳか小さすぎればワット数が増大
するので好ましくない。このため、Ｒ３＝１００〜２０
０にΩ程度としている。また、ｎ＝ｍか望ましいと考え
るか、ｍ値か不明なため、例えばｎ＝０．５とした。こ
こで、ｎを正確に０．５にすることは困難であるか、０
．５−０．０５　＜　ｎ　＜　０．５＋０．０５程度と
する。

本実施例では太陽電池アレイＰが直列の場合だけを示し
たが、並列または直並列であっても、絶縁不良箇所か太
陽電池アレイＰの端子部で発生していると仮定すれば、
同様な計算式で絶縁抵抗の良否を判定できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の絶縁抵抗良否判定方法によ
れば、太陽電池アレイの出力端を短絡しなくても絶縁抵
抗の測定して判定を行うことができ、アークの発生等の
危険を避けることかできる。

また、従来のように昼間に絶縁抵抗の測定を行う場合に
太陽電池アレイの受光面全体を布や厚紙等で覆う必要も
なく、たとえ発電システムか大型であっても昼夜を問わ
ず一定の方法で簡便に、かつ安全・正確に測定及び判定
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はメガの正電圧印加による測定回路図、第２図は
第１図の等価回路図、第３図はメガの逆電圧印加による
測定回路の等価回路図である。Ｐ　　　　　　・・・　太陽電池アレイ、Ｒ・・・　絶
縁抵抗、Ｒ８・・・　補助抵抗、Ｍ　　　　　　・・・　メガ。

Claims

【特許請求の範囲】

複数の太陽電池が直列、並列または直並列に接続された
太陽電池アレイの出力端に補助抵抗を接続後、該補助抵
抗の任意点と前記太陽電池アレイの外枠間の任意点とに
正・逆の所定電圧を印加し、各々の回路を流れる電流値
を測定後、絶縁不良が前記太陽電池アレイのある箇所で
発生していると想定して前記各々の回路の仮想絶縁抵抗
値を算出し、これら両仮想絶縁抵抗値の平均値でもって
絶縁抵抗の良否を判定することを特徴とする太陽電池ア
レイの絶縁抵抗良否判定方法。