あるRedditユーザーが、一見無害な質問をしました。「安全性を高めるために、太陽光発電接続箱のDC入力側にRCD（漏電遮断器）を設置すべきでしょうか？」 数分以内に、資格を持つ電気技師や太陽光発電エンジニアが、緊急の警告をスレッドに殺到させました。 やめてください。これは危険です。.
この回答は、DIYの太陽光発電設備、さらには一部の専門業者による設備にも深刻なリスクをもたらす、重大な誤解を明らかにしています。「保護を強化すればするほど良い」というAC電気の考え方に慣れている場合、太陽光発電DC回路の世界では、まったく異なるアプローチが必要です。太陽光発電システムのDC側に標準的なRCDを設置することは、効果がないだけでなく、誤った安心感を与え、設置を火災や感電の危険にさらす可能性があります。.
このガイドでは、RCDがDCアプリケーションで壊滅的に故障する理由、PV接続箱に実際に必要な保護デバイス、および最新の太陽光発電システムで漏電保護が実際にどこで行われるかを説明します。.
RCDがDC回路で機能しない理由
根本的な非互換性
漏電遮断器は、AC電流の流れの不均衡を検出することによって機能します。すべてのRCDの内部には、活線と中性線を監視する差動トランス（トロイダルコア）があります。健全なAC回路では、流出する電流と帰還する電流が等しく、互いに打ち消し合う反対方向の磁場が生成されます。漏電が発生した場合（たとえば、人が活線に触れた場合）、不均衡によって正味の磁場が生成され、検知コイルに電流が誘導され、デバイスがトリップします。.
このメカニズム全体は、絶えず変化する磁場を生成する交流電流に依存しています。直流電流は、この検出方法を根本的に破壊する、安定した変化のない磁束を生成します。.
飽和の問題：RCDが見えなくなる
DC漏洩電流がRCDのトランスを流れると、磁心（コア）を飽和させる一定の磁束が生成されます。飽和したコアは、磁束の変化に応答できなくなります。危険なのはここからです。DC故障によって飽和すると、RCDは後続のAC故障に対しても「見えなく」なります。DC飽和後に危険なAC漏洩が発生した場合、RCDはそれを検出しなくなり、トリップに失敗します。.
太陽光発電システムでは、天候、紫外線、熱サイクルによるDCケーブル周辺の絶縁劣化が一般的であり、DC漏洩故障は現実的で持続的な脅威です。Type AC RCD（最も一般的な住宅用タイプ）は、これらの滑らかなDC残留電流を検出できず、静かに故障する可能性があります。.
表1：RCDタイプとDC互換性
| RCDタイプ | AC故障を検出 | 脈動DCを検出 | スムーズDCを検出 | DC飽和リスク | PV DC側に適しているか？ |
|---|---|---|---|---|---|
| タイプAC | ✓ | ✗ | ✗ | 高い（あらゆるDC成分で飽和） | いいえ – 危険 |
| タイプA | ✓ | ✓ | ✗（>6mAで盲目になる） | 中程度（6mA DCを超えると飽和） | いいえ – 危険 |
| タイプF | ✓ | ✓ | ✗（>10mAで盲目になる） | 中程度（10mA DCを超えると飽和） | いいえ – 危険 |
| タイプB | ✓ | ✓ | ✓ | 低い（電子設計） | いいえ – 間違ったアプリケーション |
定格電圧は、システムの動作電圧以上である必要があります スムーズDCを検出できるType B RCDでさえ、DC汚染の可能性があるAC回路用に設計されています。適切なDC過電流およびアーク故障保護の代わりにはなりません。.
DCアークがより危険な理由
検出以外にも、2つ目の重大な問題があります。それはアーク消弧です。AC電流は、1秒間に100回（50Hzシステムの場合）ゼロをクロスし、アークが消弧できる自然な瞬間を提供します。これらのゼロクロスポイントでは、アークエネルギーが最小限に低下し、ギャップが絶縁解除され、再点弧が防止されます。.
DCにはゼロクロスがありません。DCアークが確立されると、電圧と電流が十分である限り、無期限に持続します。標準的なAC定格のスイッチとRCDには、DCアークを強制的に消弧するために必要な磁気ブローアウトコイル、アークシュート、および伸長メカニズムがありません。AC RCDをDC回路で使用するということは、何らかの形で故障を検出したとしても、接点を開くと、アークが持続し、接点溶着、またはデバイスの破壊につながる可能性があることを意味します。.
DC保護の三位一体：接続箱に実際に必要なもの
RCDの代わりに、PV接続箱には3つの特殊なDC定格保護デバイスが必要です。それぞれが、RCDでは提供できない明確な機能を果たします。.
1. DC定格MCB（ミニチュアサーキットブレーカー） MCB（ミニチュアサーキットブレーカー）
機能： 結合されたアレイ出力の過電流および短絡保護。.
DC固有が重要な理由： DC MCBには、磁場を生成してアークをアークシュートに引き伸ばして強制的に送り込む磁気ブローアウトコイルが組み込まれています。これらのシュートは、メインアークを複数の小さな直列アークに分割し、回路がそれを維持できなくなるまでアーク電圧と抵抗を劇的に増加させます。この「高抵抗遮断方式」は、ACブレーカーで使用される「ゼロ電流遮断」とは根本的に異なります。.
DC MCBは、予想される最低温度でのシステムの最大開放電圧（Voc）で定格されている必要があります。通常、住宅用システムでは600Vまたは1000Vです。電流定格は、すべてのストリングの最大電流の合計（各ストリングのIsc × 1.25）と、連続使用のための追加の125％安全率を処理する必要があります。.
6ストリングシステムの標準的な仕様（ストリングあたり14A Isc）：
- 最大合計電流：6 × 14A × 1.25 = 105A
- 125％係数を使用したMCB定格：105A × 1.25 = 131.25A
- 選択された定格： 150A DC MCB、1000V定格
2. DCヒューズ（gPV定格）
機能： ストリングレベルの過電流保護および逆電流保護。.
重要なアプリケーション： 1つのストリングで故障が発生した場合、健全なストリングは逆電流を供給する可能性があります。ヒューズがないと、モジュールの最大直列ヒューズ定格（20A〜30A）を超え、ケーブルの過熱や火災の原因となります。.
gPVヒューズ（IEC 60269-6）は、高いDC電圧定格（600V、1000V、1500V）、並列ストリング故障に対するDC遮断容量、および連続的な屋外動作のための熱特性を備えています。.
NEC 690.9に基づくサイジング： ヒューズ定格≥ Isc × 1.56
14.45A Iscの場合：14.45A × 1.56 = 22.54A → 選択 25A gPVヒューズ
3. DC SPD（避雷器）
機能： 雷および過渡過電圧保護。.
太陽光発電アレイは、避雷針として機能します。DC SPDは、MOVまたはGDTを使用して過電圧をクランプし、サージ電流を接地に迂回させます。.
主な仕様：
- 電圧定格（Uc）は、システムの最大Vocを超える必要があります
- 最大放電電流（Imax）：Type 2 SPDの場合は20kA〜40kA
- インバーターの最大入力を下回る電圧保護レベル（Up）
SPDは、サージイベント後の検査が必要な消耗品です。.
表2：コンポーネント選択マトリックス – 各デバイスの配置場所
| 所在地 | 過電流保護 | 逆電流保護 | サージ保護 | 漏洩/絶縁監視 |
|---|---|---|---|---|
| ストリングレベル | オプション（並列ストリングが3つ以上の場合） | gPVヒューズ（必須） | オプション（ストリングSPD） | — |
| コンバイナーボックス出力 | DC MCB（必須） | — | DC SPD（必須） | — |
| インバーターDC入力 | インバーターに内蔵 | インバーターに内蔵 | Type 2 SPDを搭載している場合がある | RCMU/ISO監視 |
| インバーターAC出力 | AC MCB/MCCB | — | AC SPD | A型またはB型RCD |
漏電保護が実際に機能する場所：インバーターの役割
DC側にRCDを設置しない場合、漏電保護はどこから来るのでしょうか？答え：最新の系統連系インバーターです。.
RCMU：残留電流監視ユニット
最新のインバーターには、ACおよびDCの残留電流を監視するRCMU（残留電流監視ユニット）が内蔵されています。機械的にトリップするRCDとは異なり、RCMUは故障が検出されるとインバーターにシャットダウンを指示します。.
RCMUの動作閾値：
- 急激な変化が30mA以上の場合、0.3秒以内にシャットダウンをトリガー
- 連続的な漏れが300mA以上の場合、シャットダウンをトリガー
- 自己テストの失敗は、インバーターの起動を防止
ISO監視： インバーターは毎朝、系統連系前に絶縁抵抗をテストします。1メガオーム未満の場合、インバーターは動作を拒否します。高度なモデルは、リアルタイム監視を提供します。.
これらの統合された保護機能は、設置業者がDC側RCDで誤って達成しようとしている機能を正確に処理しますが、DC故障検出用に特別に設計されたテクノロジーを使用します。.
AC側RCD：RCDが属する唯一の場所
RCDは、太陽光発電システムで役割を果たします。それは、インバーターがDCをACに変換した後のAC出力側です。.
場所 インバーターのAC出力と主電気パネルの間。.
タイプの選択は、インバーターの設計によって異なります。
表3：インバータータイプ別のAC側RCD要件
| インバータータイプ | DC-AC絶縁 | スムーズなDC漏洩リスク | 必要なRCDタイプ | 理由 |
|---|---|---|---|---|
| 絶縁型（トランス付き） | ガルバニック絶縁 | なし | タイプA | トランスはDC故障がAC側に到達するのを阻止 |
| 非絶縁型（トランスレス） | 分離なし | 高 | タイプB | DC故障がAC側に漏れる可能性あり。A型は飽和する |
トランスレスインバーターにB型が必要な理由： ガルバニック絶縁がない場合、DC側の絶縁不良により、スムーズなDC電流がAC回路に流れる可能性があります。A型RCDは、飽和する前にわずか6mAのDCしか許容しません。B型RCDは、スムーズなDCが存在しても機能し続ける電子センシングを使用します。.
必ずメーカーのドキュメントを参照してください。. 一部のメーカー（SolarEdge）はA型RCDを許可していますが、他のメーカー（SMA）はトランスレスモデルにB型を要求しています。疑わしい場合は、B型が最大の保護を提供します。.
一般的な構成エラーと修正
表4：危険な間違いと適切な解決策
| エラー | 危険な理由 | 正しい解決策 |
|---|---|---|
| DC入力にAC型RCDを取り付ける | DC故障を検出できません。飽和してすべての故障に対して盲目になります。接点はDCアークを安全に遮断できません。 | DC MCB + gPVヒューズを使用します。漏洩検出にはインバーターRCMUに依存します。 |
| コンバイナーボックスでAC定格のヒューズを使用する | DC遮断容量が不足しています。DC故障電流を遮断しようとすると爆発する可能性があります。 | 常に適切なDC電圧定格のgPV定格ヒューズ（IEC 60269-6）を指定してください。 |
| 「将来の拡張のため」にヒューズを過大に設定する“ | 10Aストリングに30Aヒューズを使用しても、逆過電流から保護されません。ヒューズの目的を無効にします。 | NEC 690.9（Isc × 1.56）に従ってヒューズをサイズ設定します。代わりにコンバイナーボックス/バスバーを大きくします。 |
| コストを節約するためにSPDを省略する | 雷による過渡現象がインバーターを破壊します。保険は不適切な設置をカバーしないことがよくあります。 | コンバイナー出力にDC SPDを取り付けます。パネルにAC SPDも検討してください。 |
| トランスレスインバーターでA型RCDを使用する | タイプAは>6mAの平滑DCで飽和し、DC混入AC故障に対する保護に失敗する | インバーターの種類を確認し、IEC 60364-7-712に従い、非絶縁設計にはタイプBのRCDを使用する |
| DC定格を確認せずにDC MCBを取り付ける | AC MCBはDC遮断時に壊滅的な故障を起こす。接点が溶着したり、爆発したりする可能性がある | 明確な「DC」の表示と、最低温度でのシステムVoc以上の電圧定格を確認する |
機器仕様チェックリスト
PV接続箱の部品を購入する前に、以下の仕様を確認してください。
DC MCB:
- DC電圧定格は、最低周囲温度でのシステムVoc以上
- 電流定格は、（ストリングIscの合計×1.25）×1.25以上
- デバイスに明確な「DC」の表示
- 遮断容量（Icu）は、最大予想故障電流以上
gPVヒューズ:
- IEC 60269-6 gPV分類表示
- 電流定格 = Isc × 1.56を次の標準サイズに切り上げ
- 電圧定格は、1.2 × システムVoc以上
- 定格は、モジュールの最大直列ヒューズ定格を超えない
DC SPD:
- 定格連続動作電圧（Uc）は、システムVoc以上
- タイプ2分類以上（上流にSPDがない場合はタイプ1）
- 最大放電電流（Imax）は、20kA以上
- 電圧保護レベル（Up）は、インバーターの最大入力電圧以下
インバーター:
- 統合されたRCMUまたは同等のDC故障検出
- 絶縁抵抗監視（ISO）
- ドキュメントには、必要なAC側RCDタイプが明記されている
よくある質問
Q: 私のAC電気技師は、安全のために常にRCDを使用すると言っています。DC側ではなぜ使用しないのですか？
A: RCDは交流専用に設計されています。その検出メカニズムは、ACのみが生成する変化する磁場に依存しています。DCは安定した磁束を生成し、RCDのコアを飽和させ、ACまたはDCの故障を検出できなくします。さらに、RCD接点は、ACが提供する自然なゼロクロスがないため、DCアークを安全に遮断できません。DCでRCDを使用することは「追加の安全」ではなく、誤った信頼を生み出す非機能的なコンポーネントです。.
Q: スムーズDCを検出するので、DC側にタイプBのRCDを使用できますか？
A: タイプBのRCDはスムーズなDC残留電流を検出しますが、インバーター出力のようにDCが混入する可能性のあるAC回路用に設計されています。DC MCBおよびgPVヒューズが提供する過電流、逆電流、およびアーク故障保護を置き換えるものではありません。さらに重要なことに、タイプBのRCDでさえ、高電圧PVアレイに必要なDC遮断容量とアーク消弧メカニズムが不足している可能性があります。正しいアプローチは、DC側のDC専用保護デバイスと、インバーター設計で必要な場合はAC出力側のタイプB RCDです。.
Q: 私の接続箱にRCDの取り付けスペースがある場合はどうなりますか？
A: 一部の輸入品の接続箱には、特定の市場や規格向けに設計されていない汎用DINレール取り付けスペースが含まれています。物理的なスペースがあるからといって、RCDを取り付けるべきではありません。NEC第690条（北米）またはIEC 62548（国際）の要件に従ってください。DC MCB、gPVヒューズ、およびDC SPDです。余分なスペースは空のままにするか、バスバーがサポートしている場合は追加のストリング位置に使用してください。.
Q: インバーターにRCMUとISO監視機能があるかどうかは、どうすればわかりますか？
A: インバーターのデータシートまたはインストールマニュアルを確認してください。評判の良いメーカー（SMA、Fronius、SolarEdge、Solis、Huaweiなど）の最新の系統連系インバーターはすべて、これらの機能を標準で搭載しており、「安全」または「保護機能」に記載されていることがよくあります。「残留電流監視ユニット（RCMU）」、「絶縁抵抗監視」、「地絡検出」、または「ISO監視」などの用語を探してください。この情報が見つからない場合は、メーカーにお問い合わせください。2015年以降に系統連系用に販売されたインバーターは、統合されたDC故障検出機能を備えている必要があります。.
Q: 地元の検査官がRCDを要求しています。彼らに何を言えばいいですか？
A: RCDをどこに取り付ける必要があるかを具体的に尋ねてください。インバーターとメインパネルの間のAC出力側を意味する場合は、それが正しいです。インバーターメーカーの仕様に従って、タイプAまたはタイプBを取り付けてください。DC側RCDを主張する場合は、以下を丁寧に参照してください。
- NEC 690.41（システム地絡保護が必要であり、インバーターRCMUが提供します）
- NEC 690.9（DC定格デバイスによるDC過電流保護が必要）
- IEC 62548セクション8.2（DC回路保護要件—RCDは含まれていません）
- IEC 60364-7-712セクション712.413.1.1.1.2（非絶縁システムのAC側にはタイプB RCDを指定）
統合されたRCMU/ISO故障検出を示すインバーターの技術ドキュメントを提供します。ほとんどの検査問題は、AC側とDC側の要件の混同から生じます。.
Q: ソーラー接続箱をDIYできますか、それとも組み立て済みのものを購入する必要がありますか？
A: 部品の選択またはサイジング計算について不明な場合は、VIOX Electricから事前に設計された接続箱を購入してください。これらには、正しく定格されたDC MCB、gPVヒューズホルダー、SPD、およびバスバーが付属しています。DIYは、NEC 690/IEC 62548の要件を完全に理解し、真にDC定格の部品を調達できる場合にのみ可能です。.
適切なDC保護で投資を保護する
重要なのは、太陽光発電システムのDCの世界に入るときは、AC電気の考え方を捨てることです。タイプAC、A、F、またはタイプBであっても、RCDはソーラー接続箱のDC入力側には適していません。それらは重要な故障を検出できず、その後の故障に対して盲目になり、DCアークを安全に遮断できません。.
正しい保護戦略は、DCの三位一体に従います。
- DC定格MCB 過電流および短絡保護用
- gPV定格ヒューズ ストリングレベルの逆電流保護用
- DC SPD 雷およびサージ保護用
漏れおよび絶縁故障監視は、DC故障検出用に特別に設計されたRCMUおよびISOシステムを介してインバーター内部で行われます。AC出力側でのみ、インバーターメーカーの仕様に従って適切なタイプAまたはタイプB RCDを取り付けます。.
VIOX Electricは、NECおよびIEC規格の両方を満たすように設計されたPV接続箱、DC定格MCB、gPVヒューズ、およびDC SPDの完全なラインを製造しています。当社の事前構成された接続箱は、部品の選択とサイジングにおける当て推量を排除します。テクニカルサポート、サイジング計算、または製品データシートについては、 VIOX.com または、当社の太陽光発電保護スペシャリストにお問い合わせください。ACの仮定がDCの安全性を損なわないようにしてください。.
