PVコンバイナーボックスにおけるサージ保護装置（SPD）の重要な役割：選択ガイドとベストプラクティス

はじめに：PVアレイの脆弱なコア

PVコンバイナーボックスは、太陽光発電所の神経系として機能し、複数のDCストリング出力を収集してからインバーターに供給します。これらの重要なノードは、PVシステム全体を不自由にする可能性のある稲妻のストライキや電気サージによる脅威に常にさらされています。高品質のサージ保護装置（SPD）は、数十万ドル相当の防御策として機能し、保護機器を保護しています。

第1章：PVシステムにSPDが不可欠である理由

1.1 PVアレイの一意の脆弱性

一定の露出：屋上および地上に取り付けられたシステムは、自然に大気放電にさらされています。

DC回路のリスク：ACシステムとは異なり、DCアークには自然なゼロ交差点がなく、サージイベントがより危険にさらされます。

敏感な電子機器：最新のインバーターのコンポーネントは、定格値をわずか20％上回る電圧によって損傷する可能性があります。

1.2不十分な保護の結果

即時の損傷：インバーターの故障の72％を電圧サージにまでさかのぼることができます（Solaredge 2023レポート）。

隠れた劣化：繰り返される軽度の急増は、モジュールの寿命を最大30％減らすことができます。

火災リスク：DCアーク障害は、太陽関連火災の43％を占めています（NFPA 2022データ）。

第2章：PVアプリケーションでのSPD選択に関する重要な考慮事項

2.1重要なパフォーマンスパラメーター

定格電圧：システムの最大電圧の1.2倍以上（IEC 61643-31あたり）。

公称放電電流（in）：タイプ1 SPDSの場合（UL 1449、4版あたり）。

最大放電電流（IMAX）：≥40ka（IEC 61643-11あたり）。

応答時間：<25ナノ秒（EN 50539-11あたり）。

動作温度：-40°C〜 +85°C（UL 96Aあたり）。

2.2さまざまなアプリケーション用のSPDタイプ

タイプ1（クラスI）：直接稲妻のリスクがある場所（屋上システムなど）の場合。

タイプ2（クラスII）：二次保護用（例：商業地上マウントシステム）。

組み合わせたタイプ1+2：大規模なユーティリティスケール植物に最適です。

DC固有のモデル：極性マーキングを備えたPVアプリケーション向けに設計されています。

第3章：インストールのベストプラクティス

3.1戦略的配置

必須のインストールポイント：

コンビナーボックス入力端子（文字列ごと）。

DC切断の上流。

インバーターDC入力端子。

推奨される追加の保護ポイント：

サブアレイコンビナー。

長いケーブル走行（> 30メートル）に沿って。

3.2配線基準

導体サイズ：最小6mm²の銅（20ka SPDの場合）。

パス長：SPD接続を<0.5メートルに保ちます。

接地要件：専用の接地導体（≥10mm²）を使用します。

接続トポロジ：接地ループを避けるための星構成。

第4章：メンテナンスおよび交換基準

4.1予防保守

四半期ごとのチェック：

ステータスインジケータウィンドウ（緑/赤）を検査します。

赤外線サーモグラフィ（温度上昇<15k）を実行します。

ライトニングストライクカウンターを記録します（装備されている場合）。

年次テスト：

断熱抵抗テスト（>1MΩ）。

地上抵抗測定（<10Ω）。

専門家による残留電圧テスト。

4.2交換ガイドライン

即時の交換トリガー：

目に見える物理的損傷（亀裂、燃焼マーク）。

ステータスインジケータは赤くなります。

落雷カウントは定格値を超えています。

パフォーマンステストに失敗しました。

推奨される交換間隔：

沿岸地域：5年。

高地ゾーン：7年。

標準地域：10年。

第5章：一般的な誤解と専門家の推奨事項

5.1典型的な誤解

神話：「稲妻はSPDの必要性を排除します。」

事実：稲妻は、誘導されたサージではなく、直接的なストライキからのみ保護します。

コストトラップ：非PV固有のAC SPDを使用します。

結果：DCを中断できないことは、電流に従います。

5.2専門家のアドバイス

3層の保護アーキテクチャを採用します：配列、コンビナーボックス、インバーターレベルでのSPD。

監視システムとの統合のために、リモートのシグナリングコンタクトを備えたモデルを選択します。

1500Vシステムの場合は、SPDのDC速度容量を確認します。

システム拡張中に既存のSPD容量を再評価します。

PVシステムの電圧が1500Vに上昇すると、次世代のSPDテクノロジーは3つの重要な傾向で進化しています：より高いエネルギー吸収（100ka）、よりスマートな警告機能（IoT対応監視）、およびよりコンパクトなモジュラー設計。 PVアプリケーションのためにTUV Rheinlandによって認定された製品を選択し、システムレベル保護のIEC 62305標準に従うことで、PVプラントは25年の寿命を通じて落雷に耐えることができます。覚えておいてください：PVの安全性では、高品質のサージ保護は費用ではありません。これは最も費用対効果の高いリスク軽減投資です。