PVシステムに適したヒューズのサイズ

PVシステムに適したヒューズのサイズ

はじめに

太陽光発電（PV）システム用のヒューズを適切に選定することは、この再生可能電源の安全、信頼性、そして長期的な運用にとって極めて重要です。一般的な配電・制御アプリケーションとは異なり、太陽光発電システムのヒューズは特殊な条件にさらされます。環境要因に長時間さらされると異常な周囲温度が発生する可能性があり、これがヒューズの性能、導体の選定、そしてサイズ決定に影響を与えます。また、従来の回路は通常、連続負荷に基づいてサイズが決定されますが、PVモジュールは連続電流を生成するため、ヒューズのサイズ決定には更なる考慮事項が伴います。これらの条件を考慮すると、PVシステム用のヒューズのサイズを決定するための独自の方法が必要となります。

融合すべき時、融合すべきでない時

太陽光発電システムを過電流状態から保護する要件は、NEC第690.9条(A)に定められています。ケーブルおよびPVモジュールを線間、線対地間、および不整合故障から保護するためには、ヒューズが必要です。ヒューズの唯一の目的は、過電流が発生した場合に火災を防止し、故障した回路を安全に遮断することです。ただし、ヒューズが不要な状況もあり、その場合は以下のとおり定義されます。

シングルシリーズストリング（ヒューズ不要）

2本の弦を並列に接続（融合は不要）

3本以上の弦を並列接続（ヒューズが必要）

システムの各部に適したヒューズを選択する

通常、完全な太陽光発電システムでは、ソーラーパネルアレイから充電コントローラ、コントローラとバッテリーバンク、バッテリーバンクとインバータなど、さまざまなコンポーネント間にヒューズを追加できます。

ユニットの各部分では、ヒューズの要件は多様であり、具体的な定格は、それらのユニットとワイヤから供給されるアンペア数によって異なります。

ソーラーパネルのヒューズ

通常、50ワットを超えるソーラーパネルには、最大30アンペアの電流に対応できる10ゲージの電線が使用されています。3枚以上のパネルを並列に接続し、それぞれが最大15アンペアの電流に対応している場合、1枚のパネルにショートが発生すると、40～60アンペアの電流がすべてそのパネルに流れ込む可能性があります。その結果、そのパネルにつながる電線は30アンペアをはるかに超え、その電線ペアが発火する可能性があります。並列接続されたパネルの場合は、パネルごとに30アンペアのヒューズが必要です。50ワット未満のパネルで、12ゲージの電線しか使用していない場合は、20アンペアのヒューズが必要です。

並列/コンバイナボックスヒューズ

並列システムでは、各パネルのヒューズ／ブレーカーを収容するコンバイナーボックスが使用されます。この「コンバイナー」ヒューズ／ブレーカーのサイズを決定する際には、まず、使用するパネルに基づいて、流れる最悪の電流値を決定する必要があります。

導入セクションの 195 ワット 12V パネルの例を取り上げて短絡電流 (Isc) を見ると、定格は 12.23 アンペアであることがわかります。

米国電気工事規程（NEC）では、負荷が連続している場合は25%の係数を加算することが義務付けられているため、パネル1枚あたりの電流値は15.28アンペアに増加します。この並列接続にパネルが4枚ある場合、理論上は合計電流は最大61.15アンペアに達する可能性があります。

この例では、接続箱から充電コントローラまでの配線は、60アンペアに対応しているため、8AWG（最小）で十分です。この配線を保護するために、60アンペアのヒューズまたはブレーカーを使用する必要があります。これは、選択した充電コントローラの最大容量にも一致します。

充電コントローラーからバッテリーヒューズ/ブレーカーへ

パルス幅変調（PWN）充電コントローラーでは、コントローラーに流入する電流と流出する電流が最悪ケースで同じなので、ヒューズと配線のサイズを合わせることができます。例えば、60A PWM充電コントローラーには、60アンペアのヒューズ／ブレーカーをコントローラーとバッテリーバンクの間に設置することをお勧めします。

バッテリーヒューズ/ブレーカーからインバーターへ

バッテリーからインバーターへの配線とヒューズは、最も多くの電流が流れる場所であるため、非常に重要です。充電コントローラーの場合と同様に、インバーターのマニュアルに記載されている推奨配線とヒューズをご確認ください。プラスケーブルには、50アンペアの電流に耐えられるヒューズホルダーが既に装着されています。一般的な600ワット12Vの正弦波インバーターは、最大50アンペアの電流を連続して消費するため、55～60Aに対応できるケーブルが必要です。最低でも6AWGのワイヤーが必要です。