PVコンバイナーボックスの定格電流と定格電圧の一致

太陽光発電（PV）システムにおいて、コンバイナーボックスは電力を集約し、安全性を確保する上で中心的な役割を果たします。これは、複数のソーラーストリングの出力を並列に接続し、インバータに送る前に電流を結合する接続箱です。さらに重要なのは、システムの配線やコンポーネントを潜在的に危険な故障から保護する重要な過電流保護装置（ヒューズまたはサーキットブレーカー）を収納することです。.

適切なサイズ PVコンバイナーボックス これは、安全で信頼性が高く、法令に準拠した設置を行うための基本的な要件です。サイズの小さい部品は火災の原因になり、サイズの大きい部品は適切な保護を提供できない可能性があります。.

このガイドでは、コンバイナーボックスの電圧および電流定格を特定のソーラーアレイに適合させるための重要な手順を、米国電気工事規定（NEC）に概説されている要件を中心に説明します。このガイドでは、以下の内容を説明します：

• NEC690条による中核的安全原則
• 現場条件に基づくシステム最大電圧の計算
• DCストリングヒューズおよびメイン過電流保護のサイズ決定
• 

基礎NEC690条を理解する

米国における太陽光発電の設置に関しては、NEC第690条が最終的な権威となる。この条文は太陽光発電システムに特化したもので、直流発電の特徴や潜在的な危険性を取り上げています。配線や接地から切り離し手段や過電流保護に至るまで、すべての枠組みを規定しています。第690条を遵守することは、システムの安全性を確保し、検査に合格するために不可欠です。.

パート1：PVシステムの電圧マッチング

最初に決定すべき最も重要なパラメータは、システムの最大電圧です。電線からヒューズ、コンバイナーボックス自体に至るまで、回路内のすべてのコンポーネントは、それらが経験する可能性のある最大電圧と同等以上の定格電圧を持っていなければなりません。.

PVシステムの最大電圧は、モジュールのデータシートに記載されている直列ストリングのモジュール数とその開放電圧（Voc）によって決まります。ただし、電圧は温度に反比例し、ソーラーパネルの電圧はできるだけ寒い日に最も高くなります。NECでは、設置場所の予想周囲温度が最も低い場合の最大電圧を計算するよう求めています。.

最大システム電圧の計算方法：

1. Vocを見つける： ソーラーモジュールのデータシートで開放電圧（Voc）を調べる。.
2. 最低温度を決定する： お住まいの地域の最低気温を調べてください。地元の気象データやASHRAEの設計温度表から見つけることができます。.
3. 温度補正係数を求める： モジュールのデータシートには、パーセンテージまたはV/℃で表されたVocの温度係数が記載されています。これを使用して、標準試験条件（STC）温度25℃に対する最低温度の補正係数を求めます。NECは690.7で簡易計算のための表を提供しています。.
4. 補正された電圧を計算する： 補正Voc＝Voc×［1＋（最低温度℃-25℃）×（Voc温度係数%/℃）］。
5. 最大システム電圧を計算する： 最大システム電圧＝補正Voc×直列モジュール数

例

• モジュール電圧：48.5V
• 最低気温：-10
• 1ストリングあたりのモジュール数12
• Voc温度係数: -0.28%/°C
• 補正電圧 48.5V × [1 + (-10 - 25) × (-0.0028)] = 48.5V × [1 + (-35 × -0.0028)] = 48.5V × 1.098 = 53.25V
• 最大システム電圧 = 53.25V × 12 = 639V

この場合、システムには少なくとも639V定格のコンバイナーボックス、ヒューズ、ブレーカーが必要である。したがって、600Vのコンポーネントでは不十分であるため、標準的な1000V DCクラスのコンポーネントを選択することになる。.

パート2： PVコンバイナーボックス サイジングとDCストリングヒューズ

定格電圧を決定した後、次のステップは過電流保護装置（OCPD）のサイズを決めることであり、これは通常ヒューズである。ストリング・ヒューズの主な目的は、逆電流からの保護です。あるストリングに障害が発生すると、他のストリングに逆流し、危険な過電流状態が発生する可能性があります。.

NEC 690.9によれば、ストリングレベルのヒューズは、以下のような場合に必要となります。 3本以上の弦を並列に張る. .たった2つのストリングでは、逆電流の可能性はモジュールのヒューズ定格を超えるほど高くはないため、ヒューズは規定上必要ありません（それでも切断手段として使用されることはありますが）。.

ストリング・ヒューズのサイズの測り方：

NECは、ヒューズが連続デューティおよび潜在的な放射照度スパイクに対応できる定格であることを要求しています。これは、モジュールの短絡電流（Isc）に1.56の係数を掛けることで達成されます。.

• 1.25倍 連続負荷（3時間以上動作可能な回路）用。.
• 1.25倍 日射量が標準の1000W/m²を超える可能性がある場合、「日射量増加」の可能性があるため。.
• 1.25 × 1.25 = 1.56

ヒューズ定格式： 最小ヒューズ定格 ≥ モジュールIsc × 1.56

この最小値を計算した後、次の標準ヒューズサイズを選択します。.

重要な制限最大直列ヒューズ定格\
すべてのソーラーモジュールには、データシートに記載された「最大直列ヒューズ定格」があります。この値は絶対的な限界値です。. 計算上のヒューズサイズがこの定格を超えないようにしてください。. もしそうなら、システム設計に欠陥があり、通常、選択したモジュールは、それほど多くのストリングを並列に使用できないことを意味する。.

例

• モジュールIsc：10.5A
• モジュール最大直列ヒューズ定格：20A
• 最低ヒューズ定格 10.5A × 1.56 = 16.38A

この計算に基づき、次の標準サイズである1つ上のサイズを選ぶことになる。 20A ヒューズを使用します。20Aはモジュールの最大直列ヒューズ定格に等しいため、これは有効な選択です。計算の結果が21Aであった場合、25Aのヒューズを使用することはできず、設計を再評価する必要があります。.

第3部：過電流保護協調

保護調整は、フォルトが発生した場合、正しいOCPDが最初に開くことを保証します。1つのストリング内で故障が発生した場合は、個々のストリングのヒューズを溶断させ、アレイ全体をオフラインにすることなく、そのストリングだけを隔離します。コンバイナーボックス出力のメインOCPDは、インバータにつながる主導線に大きな障害が発生した場合にのみトリップするようにします。.

これは、下流側のデバイスが上流側のデバイスよりも低い定格を持つようにすることで達成される。.

よくある質問（FAQ）

並列ストリング2本だけにヒューズが必要ですか？\
NEC 690.9 によると、過電流保護が必要なのは、3 つ以上のストリングが並列にある場合のみです。2 つのストリングの場合、1 つのストリングが他のストリングに供給できる最大故障電流は、モジュールの最大ヒューズ定格を下回る 1 つのストリングの Isc に制限されます。.

AC定格のヒューズやブレーカーをDC回路に使用できますか？\
いいえ、直流回路用に特別に定格された部品を使用する必要があります。直流アークは、交流アークよりもはるかに消火が困難です。AC定格のデバイスでは、DC故障を安全に遮断できない可能性が高く、重大な火災と安全上の危険につながります。.

ヒューズのサイズを間違えるとどうなりますか？

• 小さすぎる： ヒューズは「迷惑トリップ」の対象となり、通常の運転条件下（例えば、涼しく、非常に晴れた日）で溶断し、システムの不必要なダウンタイムを引き起こす。.
• 大きすぎる： 大きすぎるヒューズ（特にモジュールの最大直列ヒューズ定格を超えるもの）は、有害な逆電流からモジュールを保護しません。これはモジュールの故障につながり、火災の危険を生じます。.

サイジングに1.56倍が使われるのはなぜですか？\
これはNECが要求する複合安全係数である。1つは太陽熱回路が「連続負荷」（3時間以上最大電流で動作）とみなされることを考慮したもので、もう1つは標準試験条件を超える日射量レベルを考慮したもので、電流が一時的に定格Iscを超えることがある。(1.25 x 1.25 = 1.56).

モジュールの「最大直列ヒューズ定格」とは何ですか？\
モジュールメーカーが決定し、ULが認証する安全定格。逆電流を受けたときにモジュールが破損せずに耐えられる最大電流を指定します。この値より高い定格のヒューズやOCPDを取り付けることは絶対に避けてください。.

結論

PVコンバイナーボックスの定格電流と定格電圧の適合は、工学原理とNECの厳格な安全基準に導かれた体系的なプロセスです。主なポイントは以下の通りです：

1. ボルテージ・ファースト： システム電圧の最大値は、その場所で予想される最低気温から常に決定してください。すべてのコンポーネントは、この電圧に対応する定格でなければなりません。.
2. 現在のセカンド モジュールのIscと1.56倍の倍率に基づいてストリングヒューズのサイズを決めますが、モジュールの最大直列ヒューズ定格を絶対に超えないようにしてください。.
3. コードが鍵だ： 疑問がある場合は、NEC690条と、すべてのコンポーネントの製造業者のデータシートに従うこと。.

これらのガイドラインに従うことで、ソーラーアレイのコンバイナーボックスのサイズを安全、確実、専門的に設定し、PVシステム全体の堅牢な基盤を形成することができます。.