タグ: 太陽光発電

• 10kW弱の太陽光発電システムに、IDECのパワコンPJ1A-A401を3台、2020年末から1年数か月使っていたが、そのうちの1台が故障してしまった。症状としては”7セグメントLED”が点灯しなくなってしまった。
• PV側のブレーカーがONになっていることは確認。
• 取扱説明書のトラブルシューティングに対応する記載なし。
• Amazonのレビューを見ると「故障箇所はインバータパワーモジュールを駆動するゲートドライブ基板（5cmX6cm）」とのこと。
• 結局、パワコンの中古品を購入し交換したところ、無事に発電が再開した。

交換品の購入

• 再度購入するといくらなのか調べてみた。
• 中古を買うならより安価な機器もあるが、同型品であれば交換が簡単なのでそれが良いか。

サイト	価格	備考
Amazon	40,000
ヤフオク	7,800+送料	中古、群馬発送
ヤフオク	28,000
メルカリ	20,000	埼玉発送

配線の事前確認

1. 配線端電圧
   ストリング構成と採用パネルにより異なる。本システムの場合、7直列×37.2V(MOTECH IM60D3-255の開放電圧)=260.4V±数Vから、配線の電圧降下が数Vあることをパワコン側で確認する。⇒曇りの日に確認したところ約235V
2. 系統電圧
   E-O端子間が0V、U-O端子、W-O端子間が100V、U-W端子間が200V。残り2台のパワコンが稼働しているため、おそらく大丈夫だが念のため。⇒100V、200Vを確認

パワコンの事前確認

• 交換用パワコンの状態を取り付け前に確認する。

1. 絶縁抵抗
   1MΩ以上。パワコンのアース端子とそれ以外のN0,P0,U,O,Wを結線しDC500Vで測定。⇒抵抗が∞を示すことを確認

PVの事前確認

• パワコンの故障原因に、PVの故障の可能性もあるので、PV側の故障の有無を確認する。IDECの施工マニュアルを参考に実施。

1. PV側（パワコンから見て）ブレーカー
   オフ
2. 接続箱の接地抵抗
   100Ω以下
3. P端子の絶縁抵抗
   1MΩ以上。P端子から測定する必要あり。またPV専用の絶縁抵抗測定器がない場合、夜間に測定する必要あり。⇒抵抗が∞を示すことを確認
4. N端子の絶縁抵抗
   1MΩ以上。PV専用の絶縁抵抗測定器がない場合、夜間に測定する必要あり。⇒抵抗が∞を示すことを確認
5. 開放電圧
   ストリング構成と採用パネルにより異なる。⇒曇りの日に確認したところ約235V

PVの絶縁抵抗測定の補足

• 絶縁抵抗測定器はライン側（プローブ側）がマイナス極性、アース側がプラス極性になっている。「心線に電源の－極を大地に＋極を接続する方がこれと極性を反対にした接続に比べて測定値が小さく出るのが普通」絶縁抵抗試験の出力電圧は、なぜマイナスなのですか？（菊水電子工業）とのことなので、小さい値の方でも基準値以上であることを確認するため。※極性により測定値が異なる理由までは調べきれず。
• 汎用の絶縁抵抗測定器を使う場合は夜間に測定する。日中だと絶縁抵抗を測定するための電流と太陽光パネルが発電していることによる電流が混ざってしまうため。太陽光パネル・発電　メンテナンス測定器ガイド（日置電機）
• PVの正極側端子から測定する。地絡が発生していたら負極端子の測定は中止する。負極端子から測定し、かつ、正極端子側で地絡が発生していた場合、「測定器⇒測定器アース側(0V)⇒地絡(0V)⇒PV正極⇒PV⇒PV負極⇒測定器ライン側(-500V)⇒測定器」と電流が流れる。通常は流れない「PV正極⇒PV⇒PV負極」方向に電流が流れるとPVが壊れる可能性がある。※壊れる理由は、バイパスダイオードに定格以上の逆方向電圧をかけるためらしいが、並列接続される太陽電池モジュールをダイオードとみなした時の立ち上がり電圧との比較までは調べきれず。

パワコン取り外し

1. 運転スイッチ
   停止
2. 系統側ブレーカー
   オフ
3. PV側ブレーカー
   オフ
4. 電圧
   0V。配線が帯電していることがあるので、ブレーカーをオフの後に確認する。
5. 取り外し
   取付金具にねじ止めが一か所あり。

配線の確認

• 念のため接続箱からパワコンまでの配線の絶縁抵抗を確認する。絶縁抵抗の判定基準　電気設備技術基準（日置電機）を参考に。

1. 線間絶縁抵抗
   0.4MΩ以上
2. 正極対地絶縁抵抗
   0.4MΩ以上
3. 負極対地絶縁抵抗
   0.4MΩ以上

パワコン取り付け

1. 系統側ブレーカー
   オフ
2. PV側ブレーカー
   オフ
3. 運転スイッチ
   停止
4. 取り付け

起動確認

1. 系統側ブレーカー
   オフ
2. PV側ブレーカー
   オン
3. 起動確認
   E12表示。系統側ブレーカーがオフなので系統不足電圧となる。
4. 設定値確認
   デフォルト設定になっていることを確認する。　※周波数のデフォルトは60kHz。
5. 系統側ブレーカー
   オン　※50kHzの地域であれば周波数の設定も50kHzに自動的に変更される
6. カウントダウン確認
   C360⇒C000。系統側ブレーカーがオンになりエラー解除

発電確認

1. 系統側ブレーカー
   オフ
2. PV側ブレーカー
   オン
3. 運転スイッチ
   自立運転
4. 停電用コンセント電圧
   AC100V。自立運転で発電していることを確認する。
5. 系統側ブレーカー
   オン
6. 運転スイッチ
   系統連系。系統連系で発電していることを確認する。
7. 系統連系確認
   数kW表示
8. 系統側ブレーカー
   オフ
9. エラー確認
   E18表示。系統側ブレーカーがオフなので系統瞬時不足電圧となる。
10. 系統側ブレーカー
    オン
11. 投入遅延時間確認
    C360からカウントダウン
12. 復帰確認
    数kW表示。停電からの自動復帰も確認。これにて交換作業完了。

故障対応まとめ

• 原因：パワコンが故障していることはわかったが、パワコン内のどこが故障していたかは不明。
• 費用：中古パワコン代7800円＋送料
• 時間：夜間測定などもあったが3時間程度
• 今後：新品3台中1台故障という故障確率であったり、交換品も中古だったりするので、また故障する可能性はある。交換取付が楽なのと複数台運用の動作も保証されていることから、価格次第ではあるものの次回も同型品の中古購入が良いだろう。

• 低圧絶縁手袋には交流300V対応品と600V対応品があり、直流も300Vと750V対応品がある。
• 手袋自体には厚手と薄手があり、対応電圧が高いほど厚手になる。
• 手袋によっては、ゴム手袋の穴あき等から守るカバー手袋もある。

• ①交流は202V±20Vの範囲でしか使わないので、300V対応品で十分。
• ②直流は300V以上もありうるので、750V対応品を選択。
• ③ゴム手袋は消耗品なのでカバーも利用。
• 2021年1月に調査した範囲では、渡部工業の505と739のセットをアマゾンで購入するのがよさそう。⇒2021年6月に再調査したところヤフーショッピングやペイペイモールが安そう。

渡部工業

• 505
• 2,664：アマゾン、0+1+2.5%
• 2,739：楽天（ビック）、1+4+2%　※739の取り扱いがなく3980円未満なので送料追加
• 2,930：ヨドバシ、0+10+1%
• 3,010：ビッカメ、1+10+1%
• 739
• 2,391：アマゾン、0+1+2.5%
• 2,630：ヨドバシ、0+10+1%
• 2,630：ビッカメ、1+10+1%

【2021/06/21 追記】渡部工業

• 505
• 2,430：ペイペイモール、1+8+0%
• 2,430：楽天、1+4+0%
• 2,627：アマゾン、0+8.5+2.5%　※プライムデー
• 2,890：ヨドバシ、0+10+1%
• 3,010：ビッカメ、1+10+1%
• 739
• 2,370：ヤフー（ファインツール）、1+6+0%
• 2,630：ヨドバシ、0+10+1%
• 2,630：ビッカメ、1+10+1%
• 2,652：楽天、1+4+0%
• 2,970：アマゾン、0+10.5+2.5%　※プライムデー

【2021/06/27 追記】渡部工業

• 505
• ★2,430：ペイペイモール（DCMオンライン）、1+18+0%
• 739
• ★1,911：ヤフー（プロキュアエース）、1+11+0%

ヨツギ

• YS-102-04
• 3,220：アマゾン、0+1+2.5%
• 3,520：ビッカメ、1+10+1%
• YS-102-58-04
• 3,322：アマゾン
• 3,740：ビッカメ、1+10+1%
• YS-103-26-03
• 5,308：アマゾン

三興化学工業

• エレテックス502
• 3,100：アマゾン、0+1+2.5%
• 3,850：ヨドバシ、0+10+1%
• 低圧用手袋600V
• ？
• 専用保護手袋は取り扱いなし？

【編集履歴】

• 2021/06/21：アマゾンプライムデーを機に再調査
• 2021/06/27：ヤフーショッピングの毎週日曜日のポイントアップキャンペーンを機に再調査

• パワコンを主幹の一次側に接続する場合、パワコン用に3P2Eの逆接続可能型漏電ブレーカーをつける。
• 負荷用に中性線欠相保護機能付き3P2Eまたは3P3Eの漏電ブレーカーをつける。
• これらの大元に3P3Eのブレーカーをつける。

単3中性線欠相保護

単相3線接続は、①L1相とN相で100V、②L2相とN相で100V、③L1相とL2相で200Vが得られる。しかし、主幹漏電ブレーカーと分岐ブレーカー間のN相にて断線や接続不良が発生すると、①と②に接続されている機器のインピーダンス次第で一方に異常電圧がかかるようになる。①や②に接続されている機器は100V用のため、機器が故障したり火災の可能性があり、それを回避するために中性線欠相検出用リード線を使って①や②の異常電圧を検知している。ちなみにこの機能は以前は必須ではなかったが、今は必須となっている。
【参考】単相3線式（Wikipedia）
【参考】単3中性線欠相の意味を、教えてください。（Panasonic）
【参考】単３中性線欠相保護付漏電遮断器とはどのようなものでしょうか？（三菱電機）

極数と素子数

単相3線接続の場合、極数は3P(Pole)となる。一方、素子数は利用状況によって、2E(Element)の場合と3Eの場合がある。素子の有無は過電流保護機能の有無となるため、前述の中性線欠相保護機能とは関係ない。

逆接続可能型

逆接続可能型とは遮断時に負荷側に電圧がかかっても破損しないことをいう。漏電ブレーカーには逆接続可能なものと不可能なものがある。（おそらく、零相変流器や漏電引外し装置などがついているため、逆接続するためにはあえてそのように作る必要があると思われる）

ブレーカー選択の基本

ブレーカーを選択する際は、系統側から終端の機器までの間の経路ごとに考えるとわかりやすい。①各経路は3P3Eのブレーカーを経由する。N相に過電流が流れる可能性があるためである。②各経路は漏電ブレーカーを経由する。③パワコンを含む経路の漏電ブレーカーは逆接続可能型にする。負荷だけの経路であれば逆接続可能型にする必要はない。④負荷を含む経路の漏電ブレーカーは中性線欠相保護付にする。

一次側接続の場合

パワコンを接続するパターンは、主幹ブレーカーの系統側となる一次側と、負荷側となる二次側の2パターンがある。一次側の場合、①により、大元に電力会社によるリミッターか3P3Eのブレーカーをつける。②と③により、パワコンが200Vの単相2線式（接続は単相3線式※）であれば、中性線欠相保護機能もN相の過電流保護もない3P2Eの逆接続可能型漏電ブレーカーを使えば良い。ただし電力会社によってはそれ以外を指定される場合もある。②と④により、負荷が接続される主幹については、中性線欠相保護機能付き3P2Eまたは3P3Eの漏電ブレーカーである。ちなみに古い既設の中性線欠相保護機能がない漏電ブレーカーがついている場合は、交換するなどの対応が必要だと思われる。
※ 中性線は接地されていないことから、系統の単相3線式とは異なる。

二次側接続の場合

二次側の場合、①～④により、主幹ブレーカーには3P3Eの中性線欠相保護付かつ逆接続可能型漏電ブレーカをつける。パワコンのブレーカーには、3P2Eブレーカーをつける。

まとめ（再掲）

• パワコンを主幹の一次側に接続する場合、パワコン用に3P2Eの逆接続可能型漏電ブレーカーをつける。
• 負荷用に中性線欠相保護機能付き3P2Eまたは3P3Eの漏電ブレーカーをつける。
• これらの大元に3P3Eのブレーカーをつける。

• 直流は正極に赤、負極に青を使う。
• 一般的に使われるケーブルは、黒白の2色、3芯であれば赤白黒。
• 正極：負極＝赤：黒、赤：白、白：黒、とする。

直流のケーブル色

弱電では正極に赤、負極に黒を使うのが一般的だが、電気工事の直流工事においては、正極に赤、負極に青を使う。
【参考】識別標識 (電線)（Wikipedia）

青色ケーブルがない

交流の電気工事で使われるケーブルは、黒白の2芯、赤白黒の3芯であり、青色は一般的ではない。直流の電気工事ではこれらの色を使い分けなければならない。

正極を赤、負極を黒、残りを白

前述のとおり正極が赤は確定である。また弱電のルールを採用するなら負極は黒である。交流では接地側を白、非接地側を黒としているが、直流にて負極を接地とするルールはない。また太陽光発電協会の自主ルールでは正極を白、負極を黒としていることからも問題ないだろう。そして白は、この自主ルールのように正極になることもあれば、赤と白で配線する際は残りの負極になることもある。
【参考】住宅用太陽光発電システム 直流配線部の表示に関する自主ルール（太陽光発電協会）

正極	負極	備考
赤	黒	負極は接地されているとは限らないので黒を利用（以下同様）
赤	白	残った白を負極で利用
白	黒	残った白を正極で利用

まとめ（再掲）

• 直流は正極に赤、負極に青を使う。
• 一般的に使われるケーブルは、黒白の2色、3芯であれば赤白黒。
• 正極：負極＝赤：黒、赤：白、白：黒、とする。

• 低圧電路内に0.5秒以内に動作する漏電ブレーカーがあれば接地抵抗500Ω以下でOK
• 一般的に逆接続可能型漏電ブレーカーはパワコンより系統側に設置
• トランスレス方式のパワコンなら直流側と交流側が非絶縁なので追加のブレーカーは不要

接地工事の特例

本来は、使用する電圧が300V以下であれば接地抵抗100Ω以下とするD種接地工、300Vを超えれば接地抵抗10Ω以下とするC種接地工事が必要となる。しかし、低圧電路内に0.5秒以内に動作する漏電遮断器を設置すれば、接地抵抗500Ω以下の設置工事でも良い。
【参考】電気設備技術基準・解釈の解説[その2]（日本電気技術者協会）

逆接続可能型漏電ブレーカーの設置位置

特例で求められる漏電遮断器だが、主幹ブレーカーに対して系統側に接続する場合とパワコン側に接続する場合がある。いずれにせよパワコンと系統の間に設置されるので、『太陽電池パネル⇒パワコン⇒漏電ブレーカー⇒系統』と接続される。もし太陽電池パネルから漏電ブレーカーまでが電気的につながっていれば、つまりパワコンの直流側と交流側が絶縁されていなければ特例を適用できる。

トランスレス方式のパワコン

安価なパワコンに採用されている絶縁方式がトランスレスである。トランスがない、つまり非絶縁であるため電気的に直流側と交流側がつながっている。そのためトランスレス方式のパワコンを採用していれば、直流側に追加の漏電ブレーカーを設置しなくとも接地工事の特例を適用できる。

まとめ（再掲）

• 低圧電路内に0.5秒以内に動作する漏電ブレーカーがあれば接地抵抗500Ω以下でOK
• 一般的に逆接続可能型漏電ブレーカーはパワコンより系統側に設置
• トランスレス方式のパワコンなら直流側と交流側が非絶縁なので追加のブレーカーは不要

• 安全面と効率面からケーブルを選定する。
• 安全面は、600V対応の断面積2.0平方ミリメートル品以上
• 効率面は、安全面と電圧降下の許容範囲を満たす中でコストを見ながら

電圧による選定

基本的には600Vまで使える汎用的なケーブルを選定すれば問題ない。
ケーブル選定時にはパネル設置枚数やパワコンが決まっていると思われるが、仕様から最大電圧を確認し、それがかかったとしても許容範囲に収まるケーブルを選定することになる。実際のところ、パワコンが低圧用であれば最大入力電圧も600Vで作られており、パネル構成も最大600Vとなるように夏季の開放電圧×直列数が600Vで収まっているので、電圧はあまり考慮する必要がない。

電流による選定

許容電流の条件は厳しくないので、より線なら断面積が2.0平方ミリメートル以上、単線なら1.6ミリ径以上を選定すれば問題ない。
ケーブルのより線断面積、または単線の径で安全に流せる許容電流が決まってくるが、たとえば5kWクラスのパワコンの定格電圧が300Vとすると定格電流は16.7Aとなる。冬季に短絡電流が流れて1.2倍になっても20Aにしかならない。CV2心1条の断面積2.0平方ミリメートルであれば28Aまで流せるので十分余裕がある。ただし配線施工時に同一の管などに複数のケーブルを収める場合は電流減少係数をかける必要がある。

電圧降下による選定

電圧降下を2%以内に抑えることを目安に選定するのが一般的である。電圧降下を極力抑えるために太いケーブルを選定しても良いが、コストと施工性とのバランスで決めることになる。
　定格電圧×許容電圧降下割合＝（35.6／1000）×（L／A）×定格電流
Lは線長、Aはケーブル断面積、35.6／1000は軟銅の標準抵抗17.8Ω・㎟／kmより計算される。たとえば 定格電圧：211V（30.2Vの7直）、許容電圧降下割合：2%、許容電圧降下Ｌ＝40m、定格電流：16.9A（8.44の2並）とした場合、断面積は以下となる。
　A＝ （35.6／1000）×（40）×16.9／（211×0.02）＝5.7
したがって、少なくとも5.7平方ミリメートルを選定することになる。あまり太くするとコストも上がり施工性も悪くなるので、5.7以上の最小の規格となる8平方ミリメートルの選定となる。

パネルから接続箱までのケーブル選定

接続箱までの1心ケーブルは、断面積が3.5平方ミリメートルを使う。海外製品は4平方ミリメートルのケーブルが使われていることが多いが、日本のケーブルにその規格はないので3.5平方ミリメートルを代用する。安全性の面で問題なく、接続箱までの距離も短ければ効率の面でも問題ない。たとえば、定格電圧：211V（30.2Vの7直）、許容電圧降下割合：0.5%、許容電圧降下Ｌ＝10m、定格電流：8.44とした場合、断面積は以下となる。
　A＝ （35.6／1000）×（10）×8.44／（211×0.005）＝ 2.8
したがって、3.5平方ミリメートル品を10m使ったとしても、電圧降下を0.5%以内に抑えることができる。

まとめ（再掲）

• 安全面と効率面からケーブルを選定する。
• 安全面は、600V対応の断面積2.0平方ミリメートル品以上
• 効率面は、安全面と電圧降下の許容範囲を満たす中でコストを見ながら

【改訂履歴】

2020/06/07 「電圧降下による選定」の例の計算式に、許容電圧降下割合の記載が漏れていたので追記。（計算結果の断面積は元から正しい数値）
2020/06/07 「パネルから接続箱へのケーブル選定」の3.5平方ミリメートル品を使う場合の試算を追記。