太陽光発電用コンバイナーボックスの役割 PV システム
ソーラーコンバイナーボックスは、複数のDCストリングを統合します。 PV アレイを単一の出力に統合し、インバータに供給します。これは制御された合流点であり、各ストリングの電流が流入し、それぞれの保護装置を通過した後、共通のバスに合流し、インバータにクリーンな直流電源を供給します。
物理的には、このボックスはアレイとインバーターの間に設置され、通常はパネル近くの壁に取り付けられます。システムに3つ以上のDCストリングがある場合は、コンバイナーボックスの使用を強くお勧めします。コンバイナーボックスがない場合、各ストリングからインバーターまで個別のケーブルを配線する必要があります。これはコスト、配線の煩雑さ、および故障箇所の増加につながります。コンバイナーボックスは、すべてを1つのアクセスしやすく保護された筐体にまとめることで、これらの問題を解決します。
この機器を規定する規格は— NEC Article 690 北米と IEC 60364-7-712 国際的に、内部のすべての接続のサイズ、保護、および接地方法を定義する。 pv コンバイナーボックス配線図 内部信号の流れ全体をマッピングすることで、初回から正しく配線できるようになります。
コンバイナーボックス内部の主要コンポーネント
配線図を読む前に、各記号が何を表しているかを理解する必要があり、 ソーラーパネルコンバイナーボックスの図 同じ5つの構成要素から成り立っています。これらを理解すれば、どんなメーカーの回路図でも読み解けるようになります。
直流ヒューズと回路ブレーカー - ストリングごとの過電流保護
各 PV ボックスに入る信号線は、それぞれ独自の過電流保護装置を通過します。ここは信号の流れにおける最初のステーションです。
DCヒューズ（gPV 規格、IEC 60269-6） ヒューズは最も一般的な選択肢です。これらは使い捨てで、故障によって電流が定格値を超えると、内部のフィラメントが溶けて回路が開きます。配線図では、ヒューズは各正入力線、バスバーの前に配置されます。主な利点は構造がシンプルで低コストであることですが、予備品を現場に保管しておく必要があります。
DCサーキットブレーカー リセット可能な保護機能を提供し、ストリングごとのアイソレータとしても機能します。図では、ヒューズとストリングごとの独立した遮断器の両方を置き換えます。トレードオフとして、初期費用が高くなり、極性表示が必須となります。DCブレーカーは、正しい正負の向きで配線する必要があります。そうしないと、アークシュートが故障を消火しません。
サイズ決定ルールは普遍的です。ヒューズまたはブレーカーの定格は少なくとも 1.56 × Isc PV ストリング（NEC 690.8準拠）の定格電流を、次の標準値に切り上げます。Isc = 10 Aのストリングの場合、15 Aまたは16 Aのデバイスが必要になります。直流側に交流定格のブレーカーを代用しないでください。直流アークはゼロクロスで自然消滅しないため、間違ったデバイスを使用すると致命的な故障が発生します。
バスバーと端子台 ― 電流が合流する場所
各コンバイナーボックスには3本の独立した導線が通っており、それらを混同することは最もよくある設置ミスの1つです。
- 正極母線： ヒューズ付きの正出力はすべてここに集約されます。バスバーからは、1本の正導体がインバータのDC+入力に接続され、多くの場合、主DC遮断スイッチを介して接続されます。
- マイナスバスバー（または端子台）： 一般的な構成では、すべてのストリングのマイナス導体はヒューズを介さずに直接ここに接続されます。ここから、1本のマイナス導体がインバータのDC入力に供給されます。
- PE（保護接地）バスバー： これは接地専用です。モジュールフレーム、SPDのアース線、および筐体のボンディングはすべてここで終端します。 PEバーには動作電流が流れません。 トランスレスインバータシステムにおいて、負導体をPEバーに接続すると、絶縁抵抗アラームが作動するか、さらに悪いことに、安全上の危険が生じる可能性があります。
ここではトルクが重要です:バスバー端子は通常 3.0N・m締め付けトルクが不足している接続部は、時間の経過とともにホットスポットが発生します。
SPD、エンクロージャ、およびケーブルグランド - 保護層
その サージ保護装置（SPD） DCバスとグランドに並列に接続されます。図では、側枝として示されており、正のバスバーからSPDへ、負のバスバーからSPDへ、そしてグランドからPEバーへそれぞれリード線が接続されています。SPDはIEC 61643-11（コンバイナボックス用タイプ2）に準拠して定格されています。
その 囲い 評価する必要があります IP65以上 屋外設置用。これはボックス自体であり、定格を維持するためには、すべてのケーブル引き込み口は密閉されたケーブルグランドを通らなければなりません。ケーブルグランドは、導体が筐体境界に入る場所を示す円で図に示されています。
コンバイナーボックスの配線図の読み方
配線図には2つの形式があります。 図解 リアルな部品のレンダリングを使用しています。ヒューズホルダー、トグルスイッチ付きのブレーカー、金属製のバスバーなど、実物に近い部品が描かれています。これは、図面と目の前の実際の機器を照合したい設置作業者向けに設計されています。 概略図 標準化された電気記号（IECまたはNEC）を使用することで、視覚的な親しみやすさよりも正確さを優先しています。斜線が入った長方形はヒューズ、開いた円は端子であることは、読者が知っていることを前提としています。
どちらのタイプの読み方も、手順は同じです。 流れに身を任せろ。 始める PV ストリング入力端子。プラス線をヒューズまたはブレーカーを通して辿ります。プラスバスバーまで辿ります。そこから、メインDC遮断器を通してインバータへの複合出力を辿ります。次に、ストリング入力からマイナスバスバーまで、マイナス経路を辿ります。最後に、SPD分岐と接地接続を見つけます。 DCコンバイナーボックス配線図 使用する価値のあるものを使用すれば、入力、ヒューズ/ブレーカー、バスバー、SPD、接地ポイント、および主出力という6つの要素すべてをすぐに識別できるようになります。
標準的なDCコンバイナーボックスの配線構成
基本的な配線ロジックは、すべての構成で共通です。PV+ → 保護装置 → 正母線 → 出力遮断器 → インバータPV+、PV- → 負母線 → インバータPV-、SPDは母線と接地の間に並列に接続されています。変更されるのは、保護装置の種類と、ストリングをグループ化して個別のMPPTチャネルを作成するかどうかです。
ヒューズベースの配線構成
これは、ほとんどの3弦から6弦の住宅用および小規模商業用システムにおいて、最もよく使われる構成です。
配線手順：各弦のプラス導体は専用配線のライン側に接続される。PV ヒューズホルダー。各ヒューズホルダーの負荷側は正母線に接続されます。ストリングの負導体はすべて負母線に直接接続されます。正母線から1本の導体が主DC遮断スイッチを通過し、インバータのDC+端子に接続されます。負母線はインバータのDC-端子に直接接続されます。SPDは正母線とPE、および負母線とPEをそれぞれ並列に接続し、2つの保護経路を形成します。
具体的な例として、10 A Isc の 4 つのストリングがそれぞれ保護されています。 15 A gPV ヒューズ (10 × 1.56 = 15.6、次の標準に切り上げ) → 正のバスバーに合計40A → 63A DCアイソレータを介して出力 → インバータ。すべての負はヒューズなしの共通の負のバスバーに接続されます。これがほとんどの構成です。 ソーラーコンバイナーボックス配線図（PDF） ダウンロード。
ブレーカーベースの配線構成
ヒューズを直流定格の回路ブレーカーに交換することで、配線ロジックを変更することなくメンテナンスの手間を軽減できます。各ストリングのプラス端子はブレーカーのライン端子に接続され、ブレーカーの負荷端子はプラス母線に接続されます。
実用的な利点は、ストリングごとに分離できることです。他のブレーカーが発電を続けていても、1つのブレーカーを切り替えることで、そのストリングの作業を安全に行うことができます。出力側にメインの直流遮断器が必要かどうかは、ブレーカーの定格と地域の規定によって異なります。NEC 690.13では、容易にアクセスできる遮断器が要求されており、直流ブレーカーをグループ化した構成では、検査官によってはその要件を満たさない場合があります。
ブレーカーはヒューズよりも1箇所あたりのコストが高い。計算すると、設置場所でストリングの再構成やメンテナンスが頻繁に行われる場合は、ブレーカーのリセットしてすぐに使用できる利便性がすぐに元が取れる。設置後は放置する屋上システムの場合は、ヒューズで十分であり、より経済的である。
マルチMPPTコンバイナーボックスの配線
時 PV 太陽光発電アレイは、例えば東向きと西向きなど、複数の屋根の向きにまたがって設置されており、それぞれの向きで最大電力点に達する時間帯が異なります。これらを単一のMPPT入力にまとめると、インバーターはどちらの向きにも適合しない妥協点を追従せざるを得なくなり、潜在的な発電量の5～15%が失われてしまいます。
マルチMPPTコンバイナボックスは、筐体内部でストリンググループを電気的に分離することでこの問題を解決します。ストリング1と2（東向き）はMPPTチャンネル1に、ストリング3と4（西向き）はMPPTチャンネル2に給電します。各グループはそれぞれ独自の正極バスバー、負極バスバー、出力端子を備えています。2つのグループは完全に絶縁されており、ジャンパーも共有バスもなく、誤って接続されることもありません。各グループには、独自のSPD、または両方のチャンネルを保護する定格のマルチポールSPDが必要になる場合もあります。
- すべてのストリングは1つのMPPTチャネルを共有します
- 均一な向きと傾斜に最適
- 配線が簡素化され、部品点数も減少。
- ストリンググループは個別のMPPT入力に供給されます
- さまざまな向きや陰影に対応
- 単一MPPTと比較して5～15%の収率を回復
SPDと接地配線の基本
SPDと接地エラーは、設置業者フォーラムで最も議論されるトピックである一方、メーカーのドキュメントでは最も説明が不十分なトピックでもあります。以下の表は、繰り返し寄せられる5つの質問に対する回答を示しています。
| よくある質問 | 正答 | 間違ったアプローチとその結果 |
|---|---|---|
| SPDはDC切断の前か後か？ | 切断前（PV （側面）—そのため、メンテナンスのために遮断器が開いている場合でも、サージ保護はアクティブなままです。 | 切断後にSPDを配線：絶縁により、システムが最も脆弱なときにサージ保護が解除されます |
| SPDには上流側の過電流保護が必要ですか？ | はい、ストリング側のヒューズまたはブレーカーは、SPDが短絡故障した場合に、持続的な故障電流からSPDを保護します。 | 上流のOCPに接続されていないSPD：短絡故障したSPDは、遮断するものが何もないため、連続的に故障電流を引き込む。 |
| マイナス側のバスバーは、接地バーとしても機能しますか？ | いいえ、PEバーには動作電流は流れません。マイナスバスバーは電流を流す導体です。 | 負極がPEに着地した場合：トランスレスインバータはこれを絶縁不良として検知し、シャットダウンします。接地システムでは、感電の危険性があります。 |
| SPDリード線の最大長は？ | 長さ0.5メートル以下、直線で巻かれていない状態。サージ発生時には、1センチメートル増えるごとに誘導性通過電圧が増加する。 | 長くてコイル状のSPDリード線：インバータが過渡現象の全負荷を受ける一方で、SPDは正常を示す可能性がある |
| SPDと筐体には別々の接地が必要ですか？ | 一点接地 ― すべての接地導体（SPD、筐体、モジュールフレーム）が単一のPEバスバーに集約される | 複数の接地点：接地基準間の電位差により、SPDのクランプ閾値が予測不能に変化する |
覚えておくべき原則： SPDは並列接続のデバイスなので、アース経路は短く直接的にし、ボックス内のすべてのアースが一点で交わるようにしてください。 SPD の選択に関する関連規格は IEC 61643-11 であり、 PV システムの接地要件。
コンバイナーボックスの配線手順（ステップバイステップ）
図を理解すれば、実際の配線作業は定められた手順に従って行われます。これはチェックリストのようなものだと考えてください。経験豊富な設置業者でさえ、手順を一つずつ確認しながら作業を進めます。
1. 電源を切り、エネルギーがゼロであることを確認します。 すべてをカバーする PV 不透明な素材を使用したモジュール。日中の太陽光が当たると、曇天時でも致命的な直流電圧が発生します。すべてのブレーカーを開け、すべてのヒューズを取り外してください。導体に触れる前に、マルチメーターを使用してすべての入力端子の電圧がゼロであることを確認してください。
2. ボックスを取り付け、ケーブルを配線します。 筐体は、高さ1.5～2.0m、側面に0.3m以上のクリアランスを確保して垂直に設置してください。水平には絶対に設置しないでください。設置方向によって放熱と排水に影響が出ます。 PV ケーブル類とインバータ出力ケーブルを、密閉型ケーブルグランドに通します。各グランドを手でしっかりと締め付けた後、各ケーブルを軽く引っ張ってみてください。ケーブルが動く場合は、密閉が不十分です。
配線作業を開始する前に、ボックスに付属のメーカー配線図を必ず確認してください。メーカーによって端子の配置や記号表記が異なります。作業開始前に実際のボックスと配線図を照合することで、この工程の中で最も時間を節約できます。
3. 正極導体を接続する。 各ストリングのプラス線は、指定されたヒューズホルダーまたはブレーカーのライン側端子に接続します。撚り線導体にはブーツレースフェルールを使用してください。裸線は端子ネジの下で広がり、負荷がかかると部分的に接触して発熱する可能性があります。トルクは 2.5N・m ヒューズホルダー用、 2.8N・m 直流遮断器端子用。
4. マイナス導体を接続する。 すべてのストリングのマイナス線は、マイナスバスバーまたは端子台に接続してください。標準構成では、マイナス線にヒューズを取り付けないでください。各マイナス導体が、同じストリング内の対応するプラス導体と正しく接続されていることを確認してください。ペアが交差すると、電源投入時に短絡が発生します。
5. SPDを配線します。 SPDモジュールを可能な限り短いリード線で接続します。正のバスバー → SPD端子L+、負のバスバー → SPD端子L-、SPD端子PE → PEバスバー。SPDは、 PV 主DC遮断器側です。回路をたどって確認してください。
6. 出力を接続します。 正極母線（主遮断器が別になっている場合は、主遮断器の後）から、正極出力ケーブルをインバータのDC+入力に接続します。負極母線から、負極出力ケーブルをインバータのDC-入力に接続します。出力ケーブルのサイズは、NEC 690.8(B)の規定に従い、全ストリングの合計電流×1.25となるように選定してください。
7. 接地システムをボンディングする。 モジュールフレーム、筐体本体、SPDアース線など、すべての機器接地導体はPEバスバーに接続されています。PEバスバーからサイトの主接地電極まで接地電極導体を配線してください。筐体のボンディングポイントには、塗料やコーティングを貫通するスターワッシャーを使用してください。
8. 点検、ラベル貼付、通電を行う。 配線図と照らし合わせ、端子ごとに接続されたすべてのワイヤを確認します。すべての導体、ヒューズの位置、およびブレーカーにラベルを貼付します。筐体を閉じ、すべての蓋のネジを締めます。以下の順序で通電します。まずヒューズを挿入するか、ストリングブレーカーを閉じ、次に主DC遮断器を閉じ、最後にインバータのディスプレイで各ストリングの正常な電圧と電流を監視します。SPDステータスウィンドウに緑色が表示されるはずです。
よくある配線ミスとその回避方法
経験豊富な設置業者でさえ、特に暑い屋根の上で時間的制約がある状況では、こうしたミスを犯しやすい。ミスは大きく分けて2つのカテゴリーに分類される。物理的な配線ミス（即座に影響を及ぼす）と、論理的な構成ミス（診断が困難な遅延的な故障）である。
極性反転と接地エラー
これらの不具合はすぐに明らかになる。通常はエラーコードが表示される。時には煙が出ることもある。
正負反転 は最も一般的な配線エラーです。症状：インバーターに PV 逆極性障害が発生し、保護が不十分な場合は入力コンデンサが損傷する可能性があります。予防策：導体を接続する前に、マルチメーターで各ストリングを測定します。赤色のプローブをプラスに、黒色のプローブをマイナスに接続します。読み取った電圧が期待されるVocと一致する正のDC電圧であることを確認してください。
負極導体がPEバスバーに着地した これは、現在世界市場の70%以上を占めるトランスレスインバータシステムにおける典型的なミスです。これらのインバータは、DC導体と接地間の絶縁抵抗を継続的に監視しています。マイナスとPEの接続は、接地への完全な短絡として認識され、インバータは起動しません。修正は簡単ですが、設置業者が接地バーに非接地導体がないか確認することを思いつかないため、診断に何時間もかかることがよくあります。覚えておいてください。PEバスバーのワイヤが黄緑色でない場合は、間違った場所に接続されています。
長すぎるSPDリード線 隠れた脆弱性を生み出す可能性があります。SPDはテストでは正常に動作しても、実際のサージ発生時には、長いリード線やコイル状のリード線のインダクタンスによって十分な通過電圧が加わり、SPDがクランプする前にインバータが損傷を受ける可能性があります。SPD-PE間のリード線は、 0.5 mまっすぐに伸ばし、余分な長さを巻き取らないようにしてください。
非密閉型ケーブルグランド 激しい雨が降った後にのみ発生する問題、つまり筐体内部の結露、バスバー端子の腐食、そして最終的には絶縁表面への腐食痕跡を引き起こします。各グランドを締め付けた後、引張試験は2秒で完了し、締め付け忘れたグランドを検出します。
部品の発注およびサイズに関するミス
これらのエラーはより微妙なものです。システムは起動して正常に動作するように見えますが、設計上は対処できるはずだった条件下で性能が低下したり、故障したりします。
DC切断後にSPDを配線する これは「保護は最後にあるべきだ」という直感に基づく設定エラーです。実際には、メンテナンスのために遮断器が開いている場合、その下流にあるSPDは回路から切り離され、保護機能は一切提供されません。まさにそのような時に、システムのサージ保護はアクティブであるべきです。常にSPDを配線し、 PV 切断側では、切断位置に関係なく接続されたままになります。
ヒューズが小さすぎる 晴天で寒い日に日射量がSTC（標準試験条件）を超えて急上昇し、ストリング電流がヒューズの連続定格を超えると、迷惑なブローアウトが発生します。NEC 690.8の1.56乗数は、実際の状況が銘板定格を超えるため、まさに存在します。12Aヒューズに接続された10A Iscストリングは、冬の間ずっと断続的にブローアウトします。15Aまたは16Aにサイズを変更してください。このマージンはオプションではありません。
マルチMPPTグループが誤ってブリッジ接続された コンバイナボックス内部で配線を行うと、MPPTチャンネルを個別に設定する目的が損なわれます。これは、設置者が2本の正のバスバーを見て、「冗長性を確保するため」にジャンパー線で接続すべきだと判断した場合に起こります。しかし、そうすべきではありません。ボックスを閉じる前に、MPPTグループ間の導通テストで確認してください。導通テストの結果はオープン回路になるはずです。
配線図に現場での翻訳が必要な一般的な電気表記ではなく、明確で設置準備が整った記号を使用しているコンバイナーボックスを選択することで、これらのエラーの根本原因を取り除くことができます。端子に事前にラベルを付け、IEC/NEC二重規格の配線図を提供するメーカーは、設置者の作業を大幅に迅速化し、エラーの発生を減らします。技術仕様やコンバイナーボックスの構成の比較については、お問い合わせください。 BENY 彼らを通して コンタクトページ.
参考情報
- 全米防火協会。「NFPA 70：全米電気規程、第690条 - 太陽光発電システム」。2023年。 https://www.nfpa.org/codes-and-standards/70
- 国際電気標準会議。「IEC 60364-7-712：低電圧電気設備 ― 太陽光発電システム」 https://webstore.iec.ch/publication/18753
- 国際電気標準会議。「IEC 60269-6：低電圧ヒューズ－太陽光発電システムの保護のためのヒューズリンクに関する補足要件」 https://webstore.iec.ch/publication/1214
- 国際電気標準会議。「IEC 61643-11：低電圧サージ保護装置 ― 低電圧電力システムに接続されるサージ保護装置」 https://webstore.iec.ch/publication/5702
- 国際電気標準会議。「IEC 62305-4：雷保護 ― 構造物内の電気・電子システム」 https://webstore.iec.ch/publication/6785
- BENY 新エネルギー。「ソーラーコンバイナーボックスの適切な設置方法」。2022年。 https://www.beny.com/how-to-install-a-solar-combiner-box-properly/
- BENY 新エネルギー。「お問い合わせください。」 https://www.beny.com/contact-us/
- BENY 新エネルギー。ホームページ。 https://www.beny.com/
