午前8時47分。太陽光発電設置業者がコンバイナーボックスの蓋のラッチを外す。内部には、6つのPVストリングが終端しており、 バスバー, それぞれがヒューズを待っている。彼は絶縁ドライバーを手に取り、最初のプラス線に手を伸ばして接触させる。0.3秒で、400Vdcのアークフラッシュが発生する。溶接トーチよりも明るく、銅を気化させるほど高温だ。彼の安全メガネは顔に溶け込む。アークは自己持続し、DC電流を供給し続け、50フィート離れたブレーカーがついにトリップするまで続く。医療費：ER受診で2,500ドル。休業：3週間。教訓：DCはACのルールに従わない。.
あなたは以前にACパネルを配線したことがあるでしょう。240Vの住宅サービスで作業したことがあるでしょう。あなたは電源を切ることを知っています ブレーカ. 。しかし、太陽光発電コンバイナーボックスは異なります。電圧が高くなります。電流は容赦ありません。そして、アークフラッシュ？ACのように自己消火しません。.
では、実際にこの危険を作り出しているのは何でしょうか？そして、日常的な接続をキャリアを終わらせるような間違いに変えることなく、複数のソーラーパネルをコンバイナーボックスに配線するにはどうすればよいでしょうか？
アークフラッシュの驚き：なぜDC太陽光発電配線はあなたが思っているよりも危険なのか
ほとんどの電気技師は、ACシステムでアークフラッシュの危険性を学びます。ACアークは、電圧がゼロを横切るときに1秒間に120回消えます。DCアークは？ 何かが溶けるまで燃え続けます。. これがアークフラッシュの驚きです。DCの静かで自己持続的な暴力は、同じ電圧のACよりもはるかに危険です。.
ここに殺人的な物理学があります。DC電流を運ぶ2つの導体を分離すると、アークがエアギャップをイオン化します。そのイオン化されたプラズマは、低抵抗の経路になります。DC電圧は決してゼロに低下しないため、プラズマは決して冷却されません。アーク柱は成長し、連続電流を供給し続け、太陽の表面よりも高温の35,000°Fの温度に達するまで続きます。.
太陽光発電コンバイナーボックスでは、300〜600Vdcのストリング電圧を扱っています。40Vocの10パネルの典型的なストリングは400Vではありません。寒い1月の朝には、そのVocは25％も上昇し、500Vになります。1000V定格の標準的な絶縁ドライバー？それはAC定格です。DC耐電圧は通常30〜40％低くなります。.
DC太陽光発電作業の最初のルール：アーク定格のPPEを着用していない場合は、視力を賭けています。. カテゴリー2 PPE（8 cal/cm²）は、ほとんどのコンバイナーボックス作業の最小限です。しかし、ここに落とし穴があります。その定格は、通電されていない機器で作業していることを前提としています。「1つの接続をライブで締め付けるだけ」と判断した瞬間、カテゴリー4の領域（40 cal/cm²）に入ります。フェイスシールドは圧力波からあなたを救うことはできません。.
NEC 2023年版はついにこれに気づきました。第690.12条はPVシステムの急速シャットダウンを要求していますが、設置中のあなたを保護するものではありません。それはあなた次第です。そして、あなたのコンバイナーボックスの配線方法です。.
電圧スタッキングの罠：あなたの計算が安全上の危険になる場合
パネルラベルを確認しました：40Voc。直列に8つのパネルがあります。簡単な計算：8 × 40V = 320V。ヒューズホルダーは600V定格です。ブレーカーは250Vdc定格です。あなたは安全ですよね？
電圧スタッキングの罠へようこそ。.
ラベルが教えてくれないことは次のとおりです。Voc（開回路電圧）は、標準試験条件—25°C（77°F）で測定されます。寒い朝のあなたのパネル？それらは-10°C（14°F）で動作しています。25°Cを下回る摂氏1度ごとに、Vocは0.3％上昇します。.
実際の計算を行います：8パネル × 40Voc × (1 + (35°C × 0.003)) = 8 × 40 × 1.105 = 353.6V. 。これは10％の増加です。まだ600Vヒューズホルダーの下ですが、250Vdcブレーカーはどうですか？
待ってください—さらに悪化します。その「250Vdc」ブレーカー？おそらくAC定格です。太陽光発電コンバイナーボックスのほとんどのモールドケースブレーカーは、再利用されたACブレーカーです。DC耐電圧は、AC定格の50％であることがよくあります。「250Vdc」ブレーカーは、持続的なDC負荷の下で125Vdcまでしか安全ではない可能性があります。.
あなたの353Vストリングは、最初のアーク故障を待っている爆弾になりました。.
NEC 690.7では、低温計算のためにVocに1.25の補正係数を適用する必要があります。8パネル、320Vの公称ストリングの場合、これは400Vの最小設計電圧です。あなたの250Vdcブレーカーは、2023年のコードでは違法になりました。.
電圧スタッキングの罠は、他の設計エラーよりも多くの太陽光発電設備を破壊します。初日には表示されません。最初の寒い朝に表示され、インバーターが故障し、設置業者が配線ではない問題を「修正」するために呼び戻されます—それは計算です。.
シーケンスロック：事故の90％を防ぐ操作順序
適切なPPEを持っている可能性があります。電圧を完全に計算できます。最高のコンポーネントを指定できます。しかし、コンバイナーボックスを間違った順序で配線すると、依然としてライブアークの危険を作り出すことになります。.
これがシーケンスロックです。. それはあなたを安全に保つ操作順序です。そして、設置業者の90％がそれを間違えます。.
間違ったシーケンス（アークフラッシュの驚きを作り出すもの）は次のとおりです。
- すべてのPVストリングワイヤをバスバーに着地させます
- ストリングがライブの間にヒューズを取り付けます
- 最後に切断を閉じます
なぜこれが間違っているのですか？ヒューズをライブバスバーに接触させた瞬間、負荷がかかった状態でホット接続を作成しているからです。ヒューズホルダーは、ホット接続を行うように設計されていません。アークは、ねじ山がかみ合う前に、ヒューズの先端からバスバーにジャンプする可能性があります。400Vdcで直列アーク故障を作成したばかりです。.
これがシーケンスロック—正しい方法です。
- ロックアウト/タグアウト： すべてのストリングがパネルレベルの切断またはモジュールレベルの急速シャットダウンデバイスで切断されていることを確認します。校正されたメーターを使用して、コンバイナーボックスでゼロ電圧を確認します。.
- マイナスを着地させます： すべてのPVストリングのマイナスリードをマイナスバスバーに接続します。これがあなたの基準接地です。すべてが停止している間に、これを最初に行ってください。.
- ヒューズを取り付けます： すべてのDCヒューズをホルダーに挿入しますが、「開いた」位置のままにします。まだ閉じないでください。.
- プラスを着地させます： すべてのPVストリングのプラスリードをヒューズホルダーのライン側に接続します。繰り返しますが、すべてが停止しています。.
- 切断を閉じます： メインコンバイナーボックスの切断（装備されている場合）を閉じて、バスバーに通電します。.
- ストリングを一度に1つずつ通電します： 各ヒューズホルダーを個別に閉じ、次に進む前にメーターで電圧と電流を確認します。これにより、単一のストリングへの障害が分離されます。.
シーケンスロックは簡単です。ライブになる可能性のある接続は決して行わないでください。ライブである接続は決して切断しないでください。何かに触れる前に、常にゼロエネルギーを確認してください。.
NEC 690.16では、各ストリングに切断手段が必要ですが、作業の順序については指示していません。それが、プロの設置業者とインシデントレポートに表示される設置業者を区別するものです。.
ソーラーパネルをコンバイナーボックスに安全に配線するための4ステップメソッド
理論は理解できました。次に、あなたを安全に保ち、検査官を満足させるフィールドテスト済みの方法を紹介します。.
ステップ1：ストリング電圧を計算して確認します（ラベルを信頼しないでください）
ミニ論文： ラベルVocは開始点であり、設計値ではありません。低温補正と測定検証は、NEC 2023コンプライアンスに必須です。.
パネルデータシートを入手します。STC（標準試験条件）でVocを見つけます。次に、実際の計算を行います。
Voc(設計) = Voc(STC) × パネル数 × 1.25 (NEC 690.7低温係数)
8つのストリングの40Vocパネルの場合：40 × 8 × 1.25 = 400V設計電圧.
次に、それを確認します。寒い朝（<40°F）に、ストリングを切断し、Fluke 393 FCクランプメーター（1500Vdc定格）でVocを測定します。380〜420Vが表示されるはずです。450Vが表示されている場合は、ストリングが機器に対して長すぎます。アークフラッシュの後ではなく、今すぐ再設計してください。.
Pro-ヒント: NEC 2023 1.25係数は最小値です。カナダまたは北部州では、1.35を使用します。検査官が確認します。請求後、保険も確認します。.
ステップ2：適切に定格されたコンポーネントを選択します（250Vdcの嘘）
ミニ論文： コンポーネントの電圧定格は、設計Vocを少なくとも20％超える必要があり、DC定格はAC定格と互換性がありません。.
設計電圧は400Vdcです。コンポーネントの最小定格：
- ヒューズホルダー： 600Vdc 最小。BussmannとLittlefuseは、600Vdcで10kAを遮断できるソーラー定格のホルダーを製造しています。.
- ヒューズ： 600Vdc、タイムディレイ型。標準の250Vヒューズは爆発します。.
- 断路器： 600Vdc、20A 最小。AC定格ではなく、DC定格を確認してください。「30A 240V」のAC断路器は、おそらく15A 120Vdcにすぎません。.
- 電線： 600Vdc定格のPV電線（USE-2またはRHW-2）。THHN電線は耐日光性ではなく、3年でひび割れます。.
250Vdcの嘘： 「250Vdc」と表示されたブレーカー？注意書きを読んでください。「最大250Vdc、80%デューティサイクル」と記載されています。連続的なソーラー運転（100%デューティサイクル）の場合、200Vdcにディレーティングする必要があります。400Vのストリングは、そのブレーカーを違法にしました。.
PVアプリケーション用にUL 1741にリストされているコンポーネントのみを使用してください。検査官はリスティングマークを探します。代替案は、すべてを取り外すことです。.
ステップ3：シーケンスロックの実行（活線作業は絶対にしない）
ミニ論文： シーケンスロックは、精神的なチェックリストではなく、書面による手順です。逸脱はアーク発生の原因となります。.
コンバイナーボックスに触れる前に、ジョブチケットにこれを書き込んでください。
- パネル断路器でのロックアウトを確認します。電圧がゼロであることを測定します。.
- すべてのマイナス線をマイナスバスバーに接続します。.
- ヒューズを開いた位置に取り付けます。.
- すべてのプラス線をヒューズライン端子に接続します。.
- メイン断路器を閉じます。.
- ヒューズを1つずつ通電し、それぞれを確認します。.
2人目の人に各ステップにサインオフしてもらいます。これは官僚主義ではありません。作業員災害補償委員会に、なぜ指が3本ないのかを説明せずに済む方法です。.
Pro-ヒント: 何かに触れる前に、DC定格の非接触電圧テスター（NCVT）を使用してください。Fluke 1AC-A1-IIはDCを検出しません。Fluke 369 FCまたは類似のものが必要です。$200のツールは、$50,000の入院費よりも優れています。.
ステップ4：トルク、テスト、およびドキュメント化（指締め付けの罠）
ミニ論文： 適切なトルクは、提案ではなく、コード要件です。接続が緩いと、負荷がかかった状態で溶ける高抵抗の接合部が作成されます。.
コンバイナーボックス内のすべてのバスバー接続には、通常50〜120インチポンドのトルク仕様があります。「指締め付けプラス四分の一回転」は指締め付けの罠です。今日は安全に感じられ、6か月後には火災の危険性があります。.
トルクドライバーまたはレンチを使用してください。仕様に設定します。すべての接続をトルクで締めます。次に、もう一度行います。熱サイクルにより、時間の経過とともに接続が緩みます。NEC 2023年版では、100Aを超えるすべてのPV接続に対して、文書化されたトルク検証を義務付ける690.31（C）が追加されました。住宅用の場合、それは依然として、火災調査官の報告書からあなたを遠ざける最良の方法です。.
テスト：各ストリングに通電した後、コンバイナーボックスとインバーター入力で電圧を測定します。それらは2V以内で一致する必要があります。大きな低下は、接続不良を示しています。今すぐ修正してください。.
ドキュメント化：完了した配線の写真を撮ります。写真に各ストリングのラベルを付けます。顧客のファイルに保存します。3年後に「生産量が低い」という電話があった場合、ボックスを開けなくても、どのストリングがどれであるかを正確に把握できます。.
コンバイナーボックスは退屈であるべきです
これで理解できました アークフラッシュの驚き—ACを飼い慣らされたように見せるDCの静かで容赦のない危険。あなたは脱出しました 電圧スタッキングの罠—保護デバイスを爆弾に変える計算ミス。そして、あなたは習得しました シーケンスロック—他のすべてがうまくいかない場合にあなたを安全に保つ操作の順序。.
適切に配線されたコンバイナーボックスは退屈です。火花を散らしません。ハミングしません。熱くなりません。ストリングを結合し、回路を保護し、ソーラーシステムを25年間稼働させます。.
あなたの仕事は、それを退屈にすることです。4ステップの方法に従ってください。定格コンポーネントを使用してください。シーケンスロックを実行します。すべての接続をトルクで締めます。すべてを文書化します。.
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コンバイナーボックスは、システムの中で最も信頼性の高い部分である必要があります。そうしてください。.
参照規格とソース
- NEC 690.7 （2023）：低温に対する電圧補正係数
- NEC 690.12 （2023）：建物上のPVシステムの急速シャットダウン
- NEC 690.16 （2023）：PV回路のヒューズと断路器
- NEC 690.31（C） （2023）：トルク文書化の要件
- UL 1741：インバーター、コンバーター、および充電コントローラーの安全規格
- UL 4248-18：太陽光発電システム用ヒューズホルダー
- NFPA 70E：職場の電気安全規格
