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太陽光発電用DC SPDは、公称電圧や最大のkA値ではなく、PVアレイと設置環境に基づいて選定してください。. まず、1ストリングあたりの寒冷時最大開放電圧を計算します。次に、適切なUcpvとシステム構成を持つ太陽光発電用DC SPDを絞り込み、雷曝露および避雷設計に基づいてType 2またはType 1+2を選択し、保護が必要な箇所を決定した上で、Up、短絡適合性、バックアップ保護、およびメーカーの指示書を正確に確認してください。.
| 選定チェック | 記録すべき決定事項 |
|---|---|
| 最大ストリング電圧 | 許容される最長ストリングに対する計算上の低温時Voc |
| SPD電圧適合性 | Ucpvおよびその最大電圧に適したPVシステム構成 |
| SPDタイプ | 曝露、外部LPS、離隔距離、およびプロジェクト規定に基づくType 2またはType 1+2 |
| 配置 | 設計レビュー後のアレイ/コンバイナ、インバータDC入力、または両方のケーブル終端 |
| 保護性能 | Up、In/ImaxまたはIimp（該当する場合）、および機器の耐電圧との協調 |
| 故障電流に対する安全性 | Iscpv/SCCRの方向、許容されるバックアップデバイス、および利用可能な故障電流 |
| エビデンス（証拠） | PV DCデータシート、適用されるコンプライアンス/試験文書、配線図、および設置説明書 |
このページは 選定 タスクを担います。端子レベルの配置については、専用の SPD 配線ガイド そして ソーラーコンバイナボックス配線図. を使用してください。プロジェクト図面およびSPDの正確なマニュアルが、引き続き管理文書となります。.
太陽光発電システムにおけるSPDの役割とは？
サージ保護デバイスは、短時間の過電圧を制限し、設計された保護経路を通じてサージ電流を逃がします。PV DC側では、インバータ、コンバイナ機器、監視ハードウェア、またはその他の接続機器に到達する過渡電圧を低減することを目的としています。.
SPDは、DCヒューズ、回路遮断器、絶縁器、ボンディングシステム、または外部雷保護システムの代わりにはなりません。また、持続的な高電圧を調整するものでもありません。これらの機能は、設置の一部として調整される必要があります。.
PVシステムでは、一般的に以下の4つのインターフェースで個別の検討が必要です。
- アレイまたはコンバイナボックスのDC回路、;
- インバータのDC入力、;
- インバータのAC出力または配電盤、そして
- データ、センサー、または通信回線。.
DC製品とAC製品に互換性はありません。IEC 61643-31:2018は、最大1,500 V DCまでの太陽光発電機およびインバータのDC側に専用のSPDに適用されます。IEC 61643-32:2017は、PV設備における選定と適用を扱っています。AC側のデバイスは、該当するAC SPD製品および設置の枠組みに従います。.
ステップ1：寒冷時の最大ストリング電圧（Voc）を計算する
PVモジュールの開放電圧は、セル温度が低下するにつれて上昇します。そのため、インバータの公称DC電圧ではなく、アレイの最大可能なストリングVocがUcpv選定の出発点となります。.
モジュールメーカーの電圧温度係数と、プロジェクト手法で要求される設計最低温度を使用してください。簡略化した計算式は以下の通りです。
Voc,max = Nseries × Voc,module,STC × [1 + |βVoc| × (25 − Tmin)]どこでだ：
Nseriesは、1ストリングあたりの直列モジュール数です。;Voc,module,STCは、標準試験条件におけるモジュールの開放電圧です。;βVocは、摂氏1度あたりのVoc温度係数の絶対値であり、小数で表されます。また、Tminは、適用されるプロジェクト手法で使用される設計温度です。.
計算例
STCにおいてVocが45 Vのモジュールを20枚直列に接続すると仮定します。モジュールのデータシートには、Vocの温度係数が−0.301%/°Cと記載されており、設計上の最低温度は−10°Cです。.
STCにおけるストリングVoc = 20 × 45 V = 900 V
温度差 = 25 − (−10) = 35°C
低温補正係数 = 1 + 0.003 × 35 = 1.105
Voc,max = 900 V × 1.105 = 994.5 Vこの結果は、1,000 VのUcpvラベルを自動的に選択するには近すぎます。エンジニアは、関連する標準的な手法、必要なマージン、モジュールの許容誤差、インバータの最大入力電圧、およびSPDメーカーの指示を適用しなければなりません。IECに準拠した一部のメーカーのガイダンスでは、最大アレイ電圧に対して追加のUcpv関係を適用しているため、異なる市場のルールを混在させるのではなく、プロジェクトで承認された手法を使用してください。.
保護レベルを考慮せずにUcpvを上げないでください。連続動作電圧が高くなると、Upも高くなる可能性があります。選定は調整の問題であり、SPDは通常の最大PV電圧に耐えつつ、設置時のリード線の影響を含め、保護対象機器の耐電圧目標値以下に過渡電圧を制限しなければなりません。.
ステップ2：PV DCシステムに適合するSPDを選定する
「DC SPD」というラベルだけでは不十分です。そのデバイスが太陽光発電のDC用途を意図しており、回路構成と一致していることを確認してください。.
| チェック | 重要な理由 | 要求すべき証拠 |
|---|---|---|
| PV DC用途 | DCアークおよび遮断特性はACとは異なります | PV DC用途および適用される製品規格が記載されたデータシート |
| Ucpv | 最大通常PV電圧において適合性を維持すること | 定格値およびメーカーの選定規則 |
| 保護モードおよび極数 | 接地、機能接地、または非接地PVアーキテクチャに適合すること | 該当モデルのメーカー回路図 |
| Iscpvまたは規定された短絡特性 | SPDは、想定されるPV故障電流条件下において安全であること | 試験／定格データおよび許容される保護構成 |
| プラグイン式カートリッジのコーディング | 不適合な交換品の取り付けを防止 | ベースとカートリッジの型番適合性 |
| 環境制限 | コンバイナボックスは、熱、湿気、結露、および高度の影響を受ける可能性がある | 温度、高度、筐体、および汚染度の制限 |
IEC 61643-31は、バッテリーなどのエネルギー貯蔵装置を備えたPVシステム用のSPDを明示的に除外している。これは、PVプラス蓄電プロジェクトでサージ保護を使用できないという意味ではなく、バッテリー側およびコンバーター側の保護には独自の機器と根拠が必要であることを意味する。以下を使用すること： BESSサージ保護ガイド （その個別の用途については）.
ステップ3：曝露状況に応じてType 2またはType 1+2を選択する
タイプは品質等級ではありません。Type 1およびType 1+2複合デバイスは雷電流耐性について評価されます。Type 2デバイスは、誘導サージおよび開閉サージに使用されるサージ電流試験のコンテキストに対応します。選定は、より大きなラベルが常に優れているという想定ではなく、設置場所の雷電流経路に従う必要があります。.
| 設置条件 | 設計レビューの開始点 | 最終的な選択を決定づけるもの |
|---|---|---|
| 外部LPSのない屋上PV | Type 2は一般的に誘導サージに対して評価されます | 現地の規則、リスク評価、インバータの取扱説明書、ケーブル配線、および設置場所の露出状況 |
| 外部LPSを備え、適切な離隔距離が維持されている建物 | Type 2は協調設計の一部となる可能性がある | LPS設計、離隔距離計算、等電位ボンディングの概念、および適用規格 |
| 外部LPSが存在し、離隔距離を維持できない場合 | Type 1またはType 1+2の責務は、一般的に関連する引込点で評価される | 想定される雷電流の分流、LPSクラス、導体の配線、およびプロジェクト仕様 |
| 露出した地上設置型または公共用PVサイト | プロジェクト固有のType 1/Type 1+2とType 2の協調が正当化される場合がある | 雷リスク、メッシュ接地、複数のケーブル引込口、ダウンタイムコスト、およびエンジニアリング検討 |
| 既存のコンバイナにおける交換 | 承認された設計と照合してください。外観からTypeを推測しないでください。 | 原本図面、正確なベース／カートリッジデータ、および現場の変更履歴 |
IimpはType 1の雷電流試験の文脈に属するもので、通常10/350 μsのインパルスに関連付けられます。InおよびImaxは、Type 2の性能に使用される8/20 μsの電流波形の文脈に関連付けられます。これらの値に互換性はないため、一方の波形における高いピークkA値が、他方の波形における優れた性能を証明するものではありません。 Type 1、Type 2、およびType 3ガイド は、分類の境界を説明しています。.
ステップ4：太陽光発電DC SPDの設置場所を決定する
配置によって実際の保護経路が決まります。SPDはケーブルの引き込み口または保護対象の機器の近くで評価し、接続は承認された設計が許容する範囲内で可能な限り短く、直接的である必要があります。.
| 所在地 | 目的 | 設計に関する質問 |
|---|---|---|
| アレイジャンクションまたはストリングコンバイナ | 屋外ストリング回路に侵入または誘導されるサージを制限する | エンクロージャは適切か？ボンディングポイントは近いか？各入力アーキテクチャはSPDと適合しているか？ |
| インバータDC入力 | インバータ端子における過渡電圧を低減する | 保護機能は統合され、文書化されているか？アレイ側のSPDからの距離はどの程度か？ |
| 長距離DCケーブル経路の両端 | ケーブル両端の過渡電圧を制御する | IEC 61643-32、インバータマニュアル、またはプロジェクト設計において、距離に基づいた追加保護が求められているか？ |
| インバータAC出力またはACボード | ACネットワークから侵入するサージに対処する | 供給システムに適したAC SPDを使用すること。PV用DC機器を流用できると想定してはならない |
| 監視および通信インターフェース | 電源用SPDをバイパスする可能性のある信号経路を保護する | 信号電圧、インターフェース、帯域幅、および接地コンセプトを適合させる |
多くのガイドでは、機器とSPDの間の距離約10 mを追加保護検討のチェックポイントとして挙げている。これを普遍的な規定ではなく、アプリケーション設計のトリガーとして扱うこと。適用される版、システムトポロジー、ケーブル経路、LPS設計、機器の耐性、およびメーカーのガイダンスによって最終的な配置が決定される。.
同様に、サージ電流の急激な変化は接続導体に誘導電圧上昇を生じさせるため、リード線を短くすることが重要である。設置時の保護電圧は、表示されているUpだけではない。導体の長さと配線経路が、機器が受ける電圧に加算される。大きなループや離れた場所への取り付けは避け、導体サイズと配線経路については設置説明書に正確に従うこと。.
ステップ5：定格値をセットで確認する
| マーキングまたはパラメータ | 選定に関する質問 | 一般的な誤り |
|---|---|---|
| Ucpv | それは、極低温時の最大ストリング電圧およびPVアーキテクチャに適しているか？ | 公称インバータ電圧からの選定 |
| 上 | 保護レベルは、接続の影響を考慮した上で機器の耐電圧と協調しているか？ | カタログ上の最小のUpがすべてのシステムにおいて優位であると仮定する |
| で | 繰り返される公称放電電流の能力は、Type 2の責務に対して適切か？ | Inを最大許容雷電流と呼称する |
| アイマックス | 宣言されている最大Type 2放電電流の試験値はいくらか？ | それをIimpと直接比較する |
| アイムプ | 極ごと、または保護モードごとに宣言されているType 1雷電流能力はいくらか？ | 異なる値の加算や波形の無視 |
| Iscpv/SCCRの方向 | SPDおよび保護構成は、想定される短絡状態に耐えられますか？ | 慣習に基づいたバックアップ用回路遮断器の選定 |
| Uocまたは電気システムの構成制限 | どのようなPVアーキテクチャおよび電圧関係が許容されますか？ | すべての2極に見える製品が、あらゆるフローティングアレイに適合すると仮定した場合 |
| ステータスおよびリモート接点 | 保護機能の喪失はどのように検出されますか？ | 閉状態のコンバイナボックス表示器をメンテナンスプログラムとして扱うこと |
使用する SPDデータシートガイド 宣言値を比較する際。Imaxのみでデバイスをランク付けしないでください。電圧適合性、保護レベル、Type、短絡安全性、および設置形状のすべてが結果に影響します。.
ステップ6：短絡保護およびバックアップ保護の確認
SPDは保護対象の回路と並列に接続されます。正常な定常状態ではほとんど電流が流れませんが、保護コンポーネントの故障や劣化により、故障状態が発生する可能性があります。したがって、外部ヒューズまたは回路遮断器、内部保護機能、および規定の短絡定格は、利用可能な電流および設置手順と整合させる必要があります。.
承認前に、以下を記録してください：
- 設置地点における利用可能な短絡電流、;
- SPDの適用可能な短絡電流またはPV故障電流の宣言値；;
- 外部バックアップ保護が必要かどうか；;
- メーカーが指定している場合、許可されるデバイスタイプおよび最大／最小定格；;
- 導体断面積および端子トルク、;
- 安全なメンテナンスのための絶縁方法、および
- 1つのカートリッジを交換することで全ての保護モードが復旧するかどうか。.
以前のデバイスが作動したため、あるいは誤作動が疑われるという理由で、より大きなヒューズや回路遮断器に交換してはなりません。 既存の回路遮断器の接続ガイド は、上流側のデバイスを共有または選定する前に必要となる根拠を説明しています。.
プロジェクトタイプ別の太陽光発電用DC SPDの選定
| プロジェクト | 実用的なショートリスト | 追加の質問 |
|---|---|---|
| 小規模住宅用屋根上 | インバータ付近または承認されたアレイ入口点におけるPV Type 2 | SPDは既に組み込まれていますか？AC側の保護は何がありますか？外部LPSは存在しますか？ |
| コンバイナ付き商業用屋根上 | 規定のDC入口点におけるType 2、およびLPSや曝露状況に応じてType 1+2 | ケーブル距離、屋根上ゾーン、遠隔表示、筐体温度、および予備カートリッジ |
| 地上設置型発電所 | 設計された多地点協調 | メッシュ接地ネットワーク、長距離配線、複数のインバータステーション、雷密度、および保守監視 |
| 1,500 V ユーティリティアレイ | 当該電圧クラス向けに明記されたPV DC SPD | 最大ストリングVoc、高度/温度によるディレーティング、インバータ制限、および正確な試験エビデンス |
| PVおよび蓄電池システム | PV、蓄電池、コンバータ、AC、および信号の個別レビュー | IEC 61643-31のPV適用範囲は、蓄電池側のアプリケーションを自動的にカバーするものではない |
購入前に要求すべき書類
有用なRFQ（見積依頼）では、部品番号を要求する前にシステムについて明記します。.
| RFQ項目 | プロジェクト入力 |
|---|---|
| の応用 | 屋上設置、地上設置、コンバイナ、インバータDC入力、または交換用 |
| ストリングの最大開放電圧（Voc） | 補正値および計算方法 |
| 公称システム電圧および最大システム電圧 | インバータおよびアレイの制限を含めること |
| 外部LPS | 有無、クラス、および離隔距離の状態 |
| SPDタイプ | 設計に基づくType 2またはType 1+2 |
| 必要な保護モード | PVトポロジーおよびメーカーの図面より |
| Up、In、Imax、Iimp | 適切な試験環境における必要値 |
| 利用可能な故障電流 | 意図された設置地点において |
| バックアップ保護 | 必要なタイプ／定格、または不要であることの根拠 |
| 環境 | 筐体、温度、高度、湿度、結露、および汚染条件 |
| モニタリング | 視覚的ステータス、リモート接点、およびメンテナンス対応 |
| エビデンス（証拠） | データシート、宣言書/証明書、試験報告書の入手可能性、設置マニュアル、および交換互換性 |
コンバイナボックスの部品表および保護機能の境界については、以下を使用してください。 太陽光発電用コンバイナボックス保護設計ガイド. 。設置前に納品されたDC SPDを確認するには、以下に記載の DC SPD設置前点検および試験ガイド.
よくある選定ミス
- PV DC側にAC SPDを使用すること。. 筐体の形状が似ているからといって、PV DCへの適合性が保証されるわけではありません。.
- 寒冷時のVocの代わりに公称電圧を使用すること。. これにより、通常動作が Ucpv に近すぎる、あるいは Ucpv を超えてしまう可能性があります。.
- kA のみで選定すること。. 波形、タイプ、保護モード、および電圧レベルが重要です。.
- タイプ 1+2 が常に優れていると想定すること。. 依然として機器および設置環境との協調が必要です。.
- 1 つのインターフェースのみを保護すること。. DC、AC、および通信経路は個別に検討する必要があります。.
- 一般的な接続図をそのまま流用すること。. 極配置および保護モードは、システムおよびモデルによって異なります。.
- 短絡安全性を無視すること。. バックアップ保護および利用可能な故障電流は、省略可能な文書項目ではありません。.
- 状態を確認しないままにすること。. 屋外の閉鎖型ボックス内のカートリッジが故障した場合、点検や遠隔信号がなければ見過ごされる可能性があります。.
よくある質問
太陽光発電システムにはどのサイズのSPDが必要ですか？
「サイズ」として単一のkA値が存在するわけではありません。寒冷時の最大ストリングVocを計算し、適切なUcpvとシステム構成を選択した上で、曝露状況からSPDタイプを選定し、さらにUp、放電電流定格、故障電流安全性、および配置を調整してください。.
1,000 V DCのSPDは、すべての1,000 V太陽光発電システムに適していますか？
「1,000 Vシステム」という数値は計算結果ではありません。最長ストリングの寒冷時Voc、SPDのUcpvルール、インバータの制限、トポロジー、およびプロジェクトのマージンをすべて検証する必要があります。.
コンバイナとインバータの両方にSPDが必要ですか？
その可能性があります。ケーブル経路が長い場合、構造物が分かれている場合、ケーブル引き込み部が露出している場合、機器の耐圧性能、および適用される設計基準によっては、両端での保護が正当化されることがあります。距離に関する経験則を普遍的な規定にしないでください。.
1台のSPDで太陽光発電用インバータのDC側とAC側の両方を保護できますか？
一般的な選定の前提としてはできません。PVのDC回路とAC回路では、電圧特性、製品要件、保護モード、および接続構成が異なります。各インターフェースを個別に評価してください。.
太陽光発電用SPDは直撃雷から保護しますか？
SPDは、雷およびサージ保護を統合的に考える概念の一部です。直撃雷への曝露には、外部LPS、等電位ボンディング、離隔距離の確保、雷電流耐量を持つType 1 SPD、およびリスクベースの設計が必要となる場合があります。単一のSPDですべての落雷やエネルギーレベルからの保護を保証することはできません。.
技術リファレンス
- IEC 61643-31:2018 — PV DC用SPDの要件および試験方法
- IEC 61643-32:2017 — PV用SPDの選定および適用原則
- DEHN 2025年版技術カタログ — SPD用語およびPV用Ucpvガイダンス
- NEMAサージ保護研究所 — SPDの仕組み
プロジェクトの入力事項を文書化した後、比較を行います VIOXサージ防護デバイスのオプション 正確なPV DC電圧、タイプ、保護モード、故障電流要件、環境、およびエビデンスパッケージと照らし合わせてください。.
本ガイドは選定および調達レビューを支援するものであり、プロジェクトの配線指示書ではありません。最終的な設計、設置、試験、および保守は、適用される規則、インバータのドキュメント、SPDの正確な取扱説明書、および有資格の電気技術者によるレビューに従う必要があります。.