タイプ1とタイプ2の直流サージ保護装置（SPD）の違いと、PVシステムに適したSPDの選び方について教えてください。

誤ったタイプを使用すると、安全上の危険や不十分な保護につながる可能性があるため、この区別は非常に重要である。タイプ 1（クラス I） SPD：高エネルギーの過渡電流を放電するように設計されており、通常は直撃雷によるものです。10/350 µs の波形が特徴です。外部雷保護（同じ建物に避雷針など）を備えたシステム、または大規模な太陽光発電所では必須。主配電点に設置されます。タイプ 2（クラス II） SPD：低エネルギー誘導サージ（スイッチング過渡現象および間接的な落雷）に対応するよう設計されており、8/20 µs の波形が特徴です。商業用および住宅用PVコンバイナーボックスやインバータのDC入力で最も一般的に使用されるSPDです。選び方 PVアレイが避雷針のあるオープンフィールドにある場合は、メインアレイコンバイナーにタイプ1のSPDが必要です。外部避雷針のない標準的な屋上システムを設置する場合は、通常タイプ2のSPDで十分です。必須要件については、必ず地域の電気工事規定（米国ではNEC690.41）を確認してください。.

直流電圧が1000Vで、SPDのデータシートに「最大連続動作電圧（Ucpv）が1100V」と記載されている場合、そのSPDは私のシステムに適していますか？

はい、そのSPDはおそらく適切で、実際、電圧マージンは良い習慣です。これは「一時的過電圧」（TOV）の概念に関連している。原理：最大連続動作電圧（UcpvまたはUc）は、SPDが劣化することなく連続的に耐えられる電圧です。太陽光発電システムでは、電圧は完全には安定しません。温度や放射照度によって変動します。安全マージン：Uc値がシステムの開回路電圧（Voc stc）の少なくとも1.2倍であるSPDを選択する必要があります。例えば、1000V DCシステムの場合、推奨Ucは通常約1100V DCまたはそれ以上です。余分なマージンの理由システムの1000Vにぴったり合ったUcのSPDを選ぶと、低温時の電圧上昇（パネル電圧の上昇）によってシステム電圧がUcのしきい値を超え、SPDが不必要に動作（短絡）したり、早期に故障したりする可能性があります。Ucを高くすることで、SPDはこのような通常の電圧変動を「乗り切り」、実際のサージ発生時にのみ作動するようになります。.

直流サージ保護装置テクニカルガイド

DCサージ保護デバイス（SPD）は、過渡過電圧を制限し、サージ電流を機器から逸らします。太陽光発電（PV）システムにおいて重要なのは、デバイスの設置場所、最低予想気温における最大PV開放電圧に対して定格が適合しているか、そしてインバータや他の保護デバイスとどのように協調するかという点です。本ガイドはPVのDC側に焦点を当てており、バッテリー、EV、通信用DCシステムについては個別の適用確認が必要です。.

DC SPDの役割とは何か？

サージは近傍の落雷や開閉サージによって誘発される可能性があります。関連する導体間に接続されたSPDは、通常電圧下では非導通状態を維持し、過渡現象発生時に導通することで、機器にかかる電圧を制限します。これは保護システムの一部であり、ボンディング、接地、ケーブル配線、および適切な定格の過電流保護も依然として重要です。SPDは直撃雷に対する保護を保証するものではなく、ヒューズや回路遮断器の代わりになるものでもありません。.

DC surge protective device selection for photovoltaic systems

データシートで確認すべき主要定格

U_CPV / U_c: 最大連続動作電圧。PVアレイにおいては、低温時の上昇分を含めて計算された最大ストリング開放電圧と比較してください。公称動作電圧のみで選定しないでください。.
U_p: 指定された試験条件における電圧防護レベル。機器のインパルス耐電圧と比較し、設置時のリード線の電圧降下を考慮してください。連続電圧定格が不適切な場合、単に低い値であれば良いというわけではありません。.
I_n および I_マックス: 指定された8/20 μs試験波形における放電耐量。波形、試験クラス、および定格基準が同一である製品同士のみを比較すること。.
I_小悪魔: Type 1/Class Iデバイスのインパルス電流定格。試験波形と共に記載される。これはIとは互換性がない。_マックス.
短絡および断路器に関する情報： メーカーのPV故障電流定格、必要なバックアップ保護、接続方式、状態表示器、および交換手順を確認すること。.

PV規格および本ガイドの適用範囲

IEC 61643-31 定格電圧1,500 V DCまでのPV発電機およびインバーターのDC側におけるSPDの試験要件を規定する。その適用範囲には、エネルギー貯蔵装置を含むPVシステムは含まれない。. IEC 61643-32 PV用SPDの選定、設置、および協調に関する適用ガイダンスを提供する。バッテリーやその他の低圧DCアプリケーションについては、適用される製品規格および正確なデバイス認証を確認すること。PV専用の宣言は、その回路に対する適合性の証明にはならない。.

タイプ1かタイプ2か：選定方法

タイプ1/クラスIデバイスは雷インパルス電流に対して試験され、タイプ2/クラスIIデバイスは誘導雷および開閉サージに対して試験されます。必要なクラスと設置場所は、建物の避雷システム、離隔距離、現地の設置規則、およびプロジェクトのリスク評価によって決まります。屋上設置型アレイだからといって自動的にタイプ1が必要になるわけではなく、野立てアレイだからといって特定のデバイスや位置が自動的に正解となるわけでもありません。プロジェクトの避雷設計およびメーカーの協調指示に従ってください。.

PVシステムにおける保護デバイスの設置場所

アレイ側またはコンバイナボックス側、インバータのDC入力側、およびインバータのAC側を個別の保護ポイントとして検討してください。SPDの数と配置は、ケーブル長、接地方式、および機器の耐電圧定格に依存します。SPDの接続は短く保ち、設置指示に従って導線を配線してください。リード線が長いと、機器に到達する電圧が上昇する可能性があります。以下を参照してください。太陽光発電用インバータ保護ガイドそして PV保護の概要（より広範な設計コンテキストについては上記を参照）.

AC用SPDをDC回路に使用できますか？

AC専用のSPDがPV（太陽光発電）DCストリングに適していると想定しないでください。連続電圧、遮断特性、利用可能な故障電流、および認証はすべてDCアプリケーションに適合している必要があります。 DCシステムにおけるAC用SPD 故障モードと選定チェックについては、こちらの記事をお読みください。.

実践的なPV用SPD選定チェックリスト

設置場所の最低設計温度におけるPVストリングの最大開放電圧を算出してください。.
そのSPDがPV DCアプリケーション向けに意図・認証されており、かつUcpvが_CPV 算出した電圧をカバーしていることを確認してください。.
雷保護設計および現地の設置規則に基づき、試験クラスと放電耐量を選択してください。.
Uを保護対象機器の耐電圧定格と比較し、設置された配線を考慮すること。_p 接地方式、極性、およびメーカーの接続図を確認すること。.
バックアップ保護、故障電流制限、断路器／状態表示、および環境エンクロージャの定格を確認すること。.
メーカーの指示に従い、複数の保護ポイントでデバイスを協調させること。kA値のみから協調性を判断してはならない。.
バッテリー、EV充電器、通信用DC電源についてはどうか。.

これらのシステムは、電圧範囲、電源の挙動、および故障電流の条件が異なる。PV用SPDの仕様を、バッテリーラックやEV充電用DCバスにそのまま適用してはならない。デバイスの宣言された用途と試験規格を入手し、最大連続電圧と故障電流を確認した上で、システムインテグレーターの保護設計に従うこと。詳細については、当社の以下記事を参照のこと。

EV充電およびエネルギー貯蔵に関する記事 EV charging and energy storage article.

価格および調達

信頼性の高い価格比較を行うには、用途、定格電圧、試験クラス、放電耐量、極構成、筐体、および認証書類が同一である必要があります。一般的なオンライン上の価格帯は、その機器が特定の設備に適していることを保証するものではありません。サプライヤーに対し、モデル固有のデータシート、適合宣言書または試験報告書、配線図、バックアップ保護要件、および見積書を請求してください。.

よくある質問

1,100V DCのSPDは、1,000VのPVシステムに適していますか？

公称システム電圧のラベルだけでは不十分です。設計上の最低温度におけるアレイの最大開放電圧を算出し、SPDに記載されているUocと比較してください。_CPV. また、接続方式、故障電流条件、およびメーカーの指示を確認してください。この計算に代わる普遍的な1.2倍の係数というものは存在しません。.

kA定格が大きければ、常に保護性能が優れていると言えますか？

いいえ。同一の試験波形とクラスで比較した上で、電圧防護レベル、最大連続使用電圧、設置場所、および協調性を考慮してください。単に定格値が大きいというだけでは、不適切な電圧定格や誤った配線を補うことはできません。.

結論

DC SPDを選択する最も安全な方法は、実際の回路と保護対象機器から検討を始め、その機器の定格、適用範囲、および設置説明書を確認することです。PVプロジェクトにおいては、IEC 61643-31の製品ドキュメントおよびIEC 61643-32の適用ガイダンスを、現地の規則と併せて活用してください。 Kuangya製 DC SPD製品デバイスを指定する前に、モデル固有の技術資料を請求してください。.