DC SPD：太陽光発電、BESS、EV充電、および産業用DC向け選定ガイド

DC SPD（DCサージ防護デバイス）は、直流電源回路における過渡過電圧を制限します。正しい選定は、 保護対象回路の機能, から始まります。単に電圧だけで判断してはいけません。専用の太陽光発電DCアプリケーションはIEC 61643-31に該当し、対象となる非太陽光発電DC電源アプリケーションはIEC 61643-41に該当します。AC電源回路にはIEC 61643-11を使用し、通信および信号回路にはIEC 61643-21を使用します。.

適切な製品規格の範囲を特定した後、最大連続DC電圧、電源および故障電流の挙動、保護モード、サージ耐量、電圧防護レベル、接地方式、遮断、およびバックアップ保護を確認してください。ソーラー用SPDとバッテリー用SPDは、ラベル上の電圧が同じであっても、自動的に互換性があるわけではありません。.

要点

• PV発電DC： 評価 IEC 61643-31:2018, （PVエネルギー貯蔵システムに関連するSPDに対する規格上の除外規定を含む）。.
• 非PV DC電源： 評価 IEC 61643-41:2025 適用される IEC 61643-01 要件、および実際の電源と故障状態。.
• AC供給回路： AC専用の IEC 61643-11:2025; ；バッテリー、EV、または産業用DC電源の現在の包括的な製品規格として引用しないでください。.
• データおよび信号： 使用する IEC 61643-21:2025 該当する場合は、電力を供給する通信回線を含む。.
• 電圧定格は、想定される最高連続回路電圧に対して選択すること。PVの場合は、最低セル温度における開放電圧を考慮すること。.
• DC SPDを採用する前に、予想短絡電流、電源の挙動、断路器の能力、バックアップ保護、およびメーカーが規定する保護モードを確認すること。.

各回路に適用されるIEC規格はどれか？

保護回路	製品規格評価の開始	なぜこのカテゴリに分類されるのか	重要な制限事項
PV発電DCストリング、コンバイナ出力、またはPV側インバータ入力	IEC 61643-31:2018	公開されている適用範囲は、太陽光発電機およびインバータのDC側を具体的に対象としている。.	本規格は、バッテリーやコンデンサバンクなどのエネルギー貯蔵装置を備えたPVシステム用のSPDを除外している。.
バッテリー接続DC電源、非PV DCバス、または適格な産業用DC電源	IEC 61643-41:2025および適用されるIEC 61643-01の要件	第41部は、最大1,500 V DCまでのDC低圧電源回路および機器を対象としています。.	電源特性、一時的過電圧、故障電流、正確な製品範囲、および機器固有の規則については、個別の評価が必要です。.
EV充電AC入力、インバータAC出力、またはAC配電盤	IEC 61643-11:2025および適用されるIEC 61643-01の要件	第11部は、AC低圧電源回路および機器を対象としています。.	AC製品規格への準拠は、DC電源回路への適合性を保証するものではありません。.
Ethernet、PoE、RS485、計測機器、またはその他の適切な信号インターフェース	IEC 61643-21:2025 および IEC 61643-01:2024	Part 21は、電力を供給する回線を含む、電気通信ネットワークおよび信号ネットワークを対象としています。.	DC電力を伝送する通信回線が、自動的にPart 41のDC電源回路になるわけではありません。.

規格番号は評価の枠組みを示すものであり、その範囲内のすべての回路にすべてのモデルが適合することを保証するものではありません。正確な版、製品ドキュメント、宣言された動作モード、プロジェクトの市場、および実際の設置条件を確認してください。.

より広範な出版物ごとの対照表については、以下を参照してください。 IEC 61643 SPD規格の解説.

DC用SPDの選定がAC用SPDの選定と異なる理由

DC回路は、ACシステムの規則的な交流電圧のゼロクロス点に従うのではなく、持続的な極性を維持します。これにより、電圧ストレス、電源の挙動、故障遮断、断路器の設計、および協調関係が変化します。.

その結果は電源によって異なります。

• PVアレイは、モジュール、日射量、温度、およびストリング構成によって決定される電源特性を有します。.
• バッテリーバンクは、膨大な利用可能エネルギーと想定故障電流を発生させる可能性があります。.
• EV充電コンバーターは、機器固有の接地、絶縁、制御、および故障条件を課す場合があります。.
• 産業用DC電源は、接地、浮動、絶縁、バイポーラ、電流制限されている場合や、バッテリーまたはコンデンサバンクによってバックアップされている場合があります。.

AC専用のSPDは、そのDC用途に対するメーカーの明示的なモデル固有の承認がない限り、DC回路に設置してはなりません。逆に、PV定格のSPDをバッテリーバスに自動的に適合するものとして扱ってはならず、また、一般的なDC SPDをPV発電回路に適合するものと見なしてはなりません。.

DC SPDの定格：動作条件を仕様に変換する

選択変数	共通宣言	確立すべき事項	想定すべきでない事項
連続動作電圧	DC Uc、Ucpv、または市場固有のMCOV	各宣言された保護モードにおける最大許容連続電圧。.	公称バス電圧は最悪の動作電圧に等しい。.
保護レベル	Upまたは適用される市場固有の宣言	デバイスおよび設置された接続は、機器の関連するインパルス耐電圧レベルを保護しなければならない。.	データシートのUpには、すべてのフィールド配線の電圧降下が含まれている。.
繰り返しサージ耐量	In（該当する場合）	宣言された公称放電電流および試験基準は、評価された曝露量に適合している。.	広告されているピーク電流が大きいほど、すべての設置において自動的に改善されるわけではない。.
最大サージ耐量	Imax（該当する場合）	宣言された波形、モード別／極別の基準、および意図されたデューティは適切である。.	集計されたマーケティング上のkA値は、モード別の宣言値と直接比較可能である。.
雷インパルスデューティ	Iimp（該当する場合）	設計およびリスク評価は、実際には宣言された雷電流試験デューティを要求している。.	すべての屋外システムには、自動的に同一のType 1定格が必要となる。.
短絡特性	適用可能な短絡耐量／電流宣言（Isccrなど）、またはその枠組みが適用される場合のSCCR	利用可能な短絡電流、試験済みバックアップデバイス、断路器の動作、およびメーカーの制限。.	SCCRは、すべてのIEC製品における共通の表示用語です。.
保護モード	DC+/DC−、DC+/PE、DC−/PE、または指定された代替案	保護構成は、電源の接地、システムトポロジー、および保護導体と一致している必要があります。.	すべての2モジュールまたは3モジュールデバイスは、同一の内部接続を備えています。.

IECおよび北米の用語は、それぞれの枠組み内で維持される必要があります。プロジェクトで明示的に要求される場合は、UL 1449の市場要件、製品リスト、電圧保護定格、および設置カテゴリを確認してください。これらはIEC宣言と自動的に互換性があるわけではありません。.

パラメータごとの詳細な検討については、以下を参照してください。 SPDデータシートの読み方.

太陽光発電DC：低温補正された開放電圧から開始する

PVモジュールは、基準温度を下回る環境で動作する場合、より高い開放電圧に達する可能性があります。そのため、公称ストリング電圧のみに基づいてSPDを選択すると、電圧マージンが不十分になるおそれがあります。.

モジュールメーカーの電圧温度係数と、関連する最低設計セル温度を使用してください。簡略化した線形スクリーニング式は以下の通りです。

Voc,cold ≈ Voc,STC × [1 + |βVoc| × (25°C − Tmin)]
ストリング Voc,cold ≈ 直列モジュール数 × モジュール Voc,cold

係数は、摂氏1度あたりの分数として入力する必要があります。例えば、標準試験条件で開放電圧が45 V、電圧係数の大きさが0.0028/°C、設計セル温度が−10°Cのモジュールの場合、以下のようになります。

モジュール Voc,cold ≈ 45 × [1 + 0.0028 × 35]
モジュール Voc,cold ≈ 49.41 V
20モジュールストリング Voc,cold ≈ 988.2 V

これは計算例であり、製品の推奨ではありません。最終的なPV設計では、実際のモジュールのデータシート、適用される温度算出方法、関連する現地の設計条件、インバータの制限、システム接地、許容誤差、およびメーカーの要件を使用する必要があります。宣言されたUcpvと保護モードが、最悪のケースを想定した回路全体に対して適切であるPV用SPDを選択してください。.

PV DC保護の評価対象箇所

一般的な評価場所には、PVコンバイナ、PV側インバータ入力、および雷リスク評価や設置設計によって特定されたその他の露出した接続部が含まれます。.

長距離または外部配線された導体の場合、複数の箇所で保護を評価することが正当化される場合があります。適用される規格、設置規則、プロジェクト仕様書、またはメーカーの指示によって裏付けられていない限り、固定されたケーブル長の閾値や汎用的なタイプの選定を提示しないでください。.

使用する 太陽光発電用SPD選定ガイド 専用の太陽光発電アプリケーション向け。.

蓄電システム：故障電流が判断を変える

蓄電システム（BESS）には複数の異なる電気回路が含まれる可能性があり、それぞれに個別の保護評価が必要です：

1. バッテリー接続DC回路および対象となる非PV DCバス：IEC 61643-41および適用されるIEC 61643-01の要件を評価してください。.
2. 専用のPV発電機DC導体（個別に存在する場合）：実際の公開範囲内でIEC 61643-31を評価してください。.
3. 電力変換システムのAC出力および系統接続：IEC 61643-11を評価してください。.
4. バッテリー管理、Ethernet、監視、および信号インターフェース：該当する場合はIEC 61643-21を評価すること。.

重要な違いは、一方のシステムに太陽光発電設備が含まれているかどうかではありません。それは 特定の保護回路 がPV発電機DC、バッテリー/非PV DC電源、AC電源、または信号のいずれであるかということです。.

IEC 61643-41では、その試験の前提条件は線形電圧-電流特性を持つDC電源に基づいていると指摘されており、特に想定短絡電流および一時的過電圧に関して、電源特性が異なる場合には慎重な検討を求めています。したがって、バッテリーシステムには、単なる電圧の一致ではなく、モデル固有の適合性の証拠、協調遮断、およびバックアップ保護が必要です。.

完全な混在回路アーキテクチャについては、以下を参照してください。 DC、AC、および信号回路におけるBESSサージ保護.

EV充電：充電ステーションではなく回路を分類する

EV充電器には、AC電源、内部DC変換ステージ、DC出力、制御電源、計量、ネットワーク、および通信インターフェースが含まれる場合があります。1つのSPD宣言ですべてのセクションを網羅できるわけではありません。.

充電器セクション	SPD評価の開始	追加チェック
AC入力または上流のAC配電	IEC 61643-11および関連する市場要件。.	システム電圧、接地方式、設置場所、サージ耐量、および外部保護。.
対象となる非PV DC電源セクション	IEC 61643-41および適用されるIEC 61643-01要件。.	充電器のアーキテクチャ、電圧範囲、電源の挙動、絶縁、故障電流、およびメーカーの承認。.
制御電源バス	適用範囲内のDC電源回路である場合のPart 41。.	実際のレール電圧、接地、導通要件、および利用可能な故障電流。.
Ethernet、通信、またはPoE	インターフェースが信号伝送の適用範囲内にある場合のIEC 61643-21。.	コネクタ、帯域幅、シールド、電力供給、挿入損失、およびボンディング。.

充電器メーカーの機器アーキテクチャおよび適用される充電機器規格により、追加の要件が課される場合があります。メーカーの設計文書およびプロジェクトのリスク評価なしに、内部の設置ポイントを規定したり、すべてのDC出力に同一のSPDが必要であると断定したりしないでください。.

産業用および通信用DC：公称電圧は始まりに過ぎない

産業施設では、低電圧制御電源、通信用DC配電、バッテリーバックアップ付き制御電源、またはより高電圧のDCバスが使用される場合がある。同じ銘板のレールであっても、接地特性や故障特性が大きく異なる可能性がある。.

産業用DC SPDを選択する前に、以下を記録すること：

• 通常および最大連続電圧（該当する場合は充電器のフロート充電またはブースト充電状態を含む）。.
• 正極接地、負極接地、浮動（フローティング）、絶縁、またはバイポーラ電源構成。.
• どの導体および保護モードで協調が必要か。.
• 電源の短絡電流容量、蓄電装置からの寄与、および故障遮断構成。.
• 接続機器のインパルス耐電圧および設置された接続経路。.
• 環境条件、保守アクセス、遠隔信号伝送、および導通要件。.
• 保護導体がDCを流すか否か 電力 または通信 信号.

通信用電源設備には、Part 41に基づいて評価されるDC電源バスと、Part 21に基づいて評価される個別のイーサネットまたは信号接続が含まれる場合があります。DC電圧が存在していても、それらの回路機能が単一の規格に統合されるわけではありません。.

Type 1、Type 2、および複合型DC保護

関連するサージ試験負荷およびSPD分類は、製品規格、製造者宣言、設置位置、雷リスク評価、およびシステム設計と一致している必要があります。.

適用される枠組みおよび製品ドキュメントにおいてこれらの名称が使用されている場合：

• 実際の設計において規定の雷電流耐量が求められる場合は、Type 1またはType 1+2複合型の性能を検討してください。.
• 評価された曝露状況およびメーカーのガイダンスがその選択を裏付ける場合、配電レベルの誘導サージおよび開閉サージに対してはType 2の性能が適切である可能性があります。.
• 多段構成には検証済みの協調が必要です。単に型番が異なるという理由だけで互換性があると見なすことはできません。.

外部雷保護システムの存在のみをもって、すべての導体、設置位置、または接地構成に対する汎用的なSPD構成が確立されるわけではありません。以下を参照してください。 Type 1、Type 2、Type 3 SPDの選定 専用の分類に関する質問については、こちらを参照してください。.

設置：ボンディング、リード線長、およびバックアップ保護

適切なデバイス定格であっても、設置不良を補うことはできません。SPDは、その正確な図面および保護対象のDC回路の接地アーキテクチャに従って接続する必要があります。.

保護導体、指定されたバックアップデバイス、SPD端子、および承認された保護ボンディングポイント間の接続は、可能な限り短く直接的なものにしてください。急峻なサージ電流は導体に追加の電圧降下を生じさせ、機器が受ける保護レベルを上昇させる可能性があります。.

設置場所で承認された、調整済みのボンディング構成を使用してください。SPDを独立した接地棒に接続したり、独自のニュートラル・接地間ボンディングを作成したり、エンジニアリング設計や法規に準拠した設計なしにシステムの接地基準を変更したりしないでください。.

試運転の前に以下を確認してください：

1. 正極、負極、およびPEの接続が、メーカーの図面および実際のシステムトポロジーと一致していること。.
2. 選択されたDCのUcまたはUcpvが、関連するモードにおける最悪の連続電圧をカバーしていること。.
3. 想定故障電流が、指定された保護構成におけるデバイスの適用可能な宣言短絡容量を超えていないこと。.
4. 外部ヒューズまたは回路遮断器が、必要な場合はDC定格であり、SPDメーカーが試験した協調条件と一致していること。.
5. 内部遮断器および遠隔表示が、実際の電源および故障環境に対して指定通りに動作すること。.
6. 設置された電圧保護レベルおよび配置は、保護対象の機器と適合しています。.
7. 隣接するAC回路および通信回路は、それぞれの適切な製品フレームワークに基づいて保護されます。.

相、中性線、PE、保護装置、および配線のガイダンスの詳細については、以下を使用してください。 SPD 配線ガイド.

実用的なDC SPD調達仕様書

以下の項目に基づき、サプライヤーに正確なデバイスを特定するよう依頼してください。

調達項目	必要な情報
保護回路	PV発電DC、バッテリー/非PV DC電源、産業用DCレール、またはその他の定義された回路。.
規格および版	適用される正確なIEC製品規格および版、関連するPart 01との関係、および必要な地域承認。.
最大使用電圧	最悪条件の連続DC電圧、および宣言されたUcpv、DC Uc、または適用されるMCOV。.
接地および保護モード	接地／非接地／バイポーラ構成、および実際のDC+/DC−/PEモードの宣言。.
サージおよび雷保護性能	宣言されたIn、Imax、該当する場合はIimp、関連する波形、およびモードごとの基準。.
機器保護レベル	宣言されたUp、および機器の耐電圧に関連する設置接続の前提条件。.
電源および短絡電流	実際の電源特性、利用可能な短絡電流、および適用される規定の短絡耐量／電流情報。.
バックアップ保護	必要な外部デバイスのタイプ、DC定格電圧、協調条件、およびメーカーが許容する最大保護定格。.
監視およびメンテナンス	状態表示、交換可能なモジュール、オプションのリモート接点、保守アクセス、および交換手順。.
エビデンス（証拠）	正確なモデルのデータシート、配線図、必要に応じた関連試験報告書または証明書、および市場固有の文書。.

有用な見積依頼（RFQ）には、単に「1500 V DC SPD, 40 kA」と記載するだけでは不十分です。回路、電源、規格、接地方式、電圧、保護モード、サージ耐量、短絡電流条件、および必要な製品エビデンスを明記する必要があります。.

レビュー対象 VIOXサージ保護デバイスシリーズ それらの適用要件が定義された後にのみ。.

主要な技術参考資料

• IEC 61643-31:2018: 太陽光発電設備のDC側用SPD.
• IEC 61643-41:2025: DC低圧電源システムに接続されるSPD.
• IEC 61643-11:2025：AC低電圧電源システムに接続されるSPD.
• IEC 61643-21:2025: 通信および信号ネットワークに接続されるSPD.
• IEC 61643-01:2024: 共通要件および試験方法.

適用される各国の採用規格、製造業者の指示、機器固有の要件、市場ルール、および実際の保護回路の状態を、すべての設置において確認しなければならない。.