(57)【要約】【課題】太陽電池等の発電手段に繋がる複数のケーブルの端部を集合させる際に、接続箱等の入力機器の大型化を抑制できるグリーン電力システムの送電線路を提供する。【解決手段】自然エネルギー由来の直流電力を出力する発電手段（アレイ100）、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段（パワーコンディショナ400）、及び複数の発電手段と電力変換手段との間の送電経路を備える。さらに出力機器、ケーブル、集約端子金具、及び入力機器を備える。出力機器（アレイ100）は送電経路に含まれる複数の機器である。ケーブルは出力機器の各々に繋がる。集約端子金具は各ケーブルの端末を一つの端子に集合する。入力機器（接続箱200）は集約端子金具が取り付けられる機器である。集約端子金具は、複数のケーブルの導体を一括して圧縮する圧縮部と、該圧縮部と一体で、入力機器に固定される接続部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー由来の直流電力を出力する複数の発電手段と、
前記直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、
これら複数の発電手段と電力変換手段との間の送電経路とを備えるグリーン電力システムの送電線路であって、
前記送電経路に含まれる複数の出力機器と、
この出力機器の各々につながるケーブルと、
これら各ケーブルの端末を一つの端子に集合する集約端子金具と、
この集約端子金具が取り付けられる入力機器とを備え、
前記集約端子金具は、
複数の前記ケーブルの導体を一括して圧縮する圧縮部と、
その圧縮部と一体で、前記入力機器に固定される接続部とを有するグリーン電力システムの送電線路。
【請求項２】
前記出力機器は前記発電手段であり、
前記入力機器は前記発電手段からの直流電力が入力される接続箱である請求項１に記載のグリーン電力システムの送電線路。
【請求項３】
前記出力機器は前記発電手段からの直流電力が入力される接続箱であり、
前記入力機器は前記電力変換手段である請求項１又は２に記載のグリーン電力システムの送電線路。
【請求項４】
前記出力機器は前記発電手段からの直流電力が入力される接続箱であり、
前記入力機器は前記接続箱と前記電力変換手段との間に配置される集合箱である請求項１又は２に記載のグリーン電力システムの送電線路。
【請求項５】
前記発電手段からの直流電力が入力される接続箱を備え、
前記出力機器は前記接続箱と前記電力変換手段との間に配置される集合箱であり、
前記入力機器は前記電力変換手段である請求項１、２及び４のいずれか一項に記載のグリーン電力システムの送電線路。
【請求項６】
前記発電手段が太陽電池である請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリーン電力システムの送電線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池など、自然エネルギー由来の直流電力を出力する複数の発電手段とパワーコンディショナなどの変換機器との間で電力を集約して送電することに好適な送電線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギー、風力、潮力、地熱など、自然エネルギーを利用したグリーン電力の利用技術が注目されている。特に、太陽電池はメガワットクラスの出力を持つ発電設備として利用されている。
【０００３】
一般に、このような発電設備では、太陽電池は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続してストリングを構成し、複数のストリングを並列に接続してアレイとして用いられる。複数のアレイの各々から出力される電力はケーブルを介して接続箱に集合され、さらに接続箱からケーブルを介してパワーコンディショナに導入される。パワーコンディショナに導入された電力は、直流から所定の交流に変換されて電力系統に供給される（類似の技術として特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2012-199393号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような太陽光発電システムにおいて、複数のアレイからの電力を集合させる構成として、より簡略化した構成が望まれている。例えば、各アレイから接続箱へ電力を集合する際、複数のアレイの各々から引き出されたケーブル端末の各々に端子金具を取り付け、それら複数の端子金具を一つの接続箱の端子台に接続する。そのため、接続箱の端子台には複数の端子金具を接続できるスペースが必要とされ、結果的に接続箱が大型化することになる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、複数のアレイなどの出力機器の各々につながるケーブルの端末を集合させる際に、接続箱などの入力機器の大型化を抑制できるグリーン電力システムの送電線路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るグリーン電力システムの送電線路は、自然エネルギー由来の直流電力を出力する発電手段、この直流電力を交流電力に変換する電力変換手段、及びこれら複数の発電手段と電力変換手段との間の送電経路を備える。さらに、このグリーン電力システムの送電線路は、出力機器、ケーブル、集約端子金具、及び入力機器を備える。出力機器は送電経路に含まれる複数の機器である。ケーブルは出力機器の各々につながる。集約端子金具は各ケーブルの端末を一つの端子に集合する。入力機器は集約端子金具が取り付けられる機器である。そして、上記集約端子金具は、複数の上記ケーブルの導体を一括して圧縮する圧縮部と、その圧縮部と一体で、上記入力機器に固定される接続部とを有する。
【０００８】
この構成によれば、複数のケーブルの導体を集約端子金具に集合することができるため、入力機器に対してはケーブルの数よりも少ない数の集約端子金具を接続すればよい。そのため、個々のケーブルの導体の各々に端子金具を取り付け、これら複数の端子金具を入力機器に接続する場合に比べて端子金具の数を減少できる。端子金具の数の減少に伴い、入力機器における端子金具の接続箇所を大型化しなくてもよく、入力機器自体の大型化も回避できる。
【０００９】
本発明に係るグリーン電力システムの送電線路において、出力機器及び入力機器の代表的な具体例としては、以下の組み合わせが挙げられる。
（Ａ）出力機器が発電手段
入力機器が発電手段からの直流電力が入力される接続箱
（Ｂ）出力機器が発電手段からの直流電力が入力される接続箱
入力機器が電力変換手段
（Ｃ）出力機器が発電手段からの直流電力が入力される接続箱
入力機器が接続箱と電力変換手段との間に配置される集合箱
（Ｄ）発電手段からの直流電力が入力される接続箱を備える場合において、
出力機器が接続箱と電力変換手段との間に配置される集合箱
入力機器が電力変換手段
これら組み合わせ（Ａ）〜（Ｄ）は、各々単独で利用しても良いし、複数を組み合わせて利用しても良い。
【００１０】
この構成によれば、複数の発電手段、接続箱、又は集合箱の出力を接続箱、集合箱、又は電力変換手段に集約して接続する場合に、集約端子金具を用いることで、ケーブルの個々に端子金具を用いる場合に比べて端子金具の数を削減できる。それに伴い、入力機器における端子金具の接続箇所が大型化することもない。
【００１１】
本発明に係るグリーン電力システムの送電線路には、発電手段を太陽電池とする形態が挙げられる。
【００１２】
この構成によれば、太陽電池を用いた発電システムにおいて、太陽電池から出力された直流電力をパワーコンディショナなどの電力変換手段に対して集約して入力する際、個々のケーブルに端子金具を用いる場合に比べて端子金具の数を削減できる。
【発明の効果】
【００１３】
直流電力を出力する複数の発電手段からの出力を電力変換手段に集約して入力する際、発電手段から電力変換手段との間の送電線路に用いる端子の数を削減できる。それに伴い、端子の接続対象機器の大型化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る送電線路を含む太陽光発電システムの概略構成図である。
【図２】図１のシステムで、複数の太陽電池の出力を一括して集合箱に接続するための3導体用端子を示し、(A)は平面図、（B）は側面図、（C）は端子の圧縮部の端面図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る送電線路を含む太陽光発電システムの概略構成図である。
【図４】図２の端子の変形例を示し、（A）は4導体用端子の圧縮部の端面図、（B）は別構成の4導体用端子の圧縮部の端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、グリーン電力システムとして、太陽光発電システムを具体例とした本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。以下の各実施形態では、本発明に係る送電線路を含む太陽光発電システムについて説明し、その過程で本発明に係る送電線路についても説明を行う。各図において、共通又は対応する部材には同じ符号を付している。
【００１６】
〔実施形態１：図１、図２〕
《太陽光発電システムの概要》
本発明の送電線路を含む太陽光発電システム10は、太陽電池アレイ100、接続箱200、パワーコンディショナ400を備える。複数の太陽電池アレイ100から出力される直流電力は接続箱200で集約され、さらに複数の接続箱200から出力される直流電力は集約されてパワーコンディショナ400に供給される。
【００１７】
〈太陽電池アレイ〉
太陽電池アレイ100（以下、単にアレイということがある）は、複数の太陽電池モジュールを機械的・電気的に集合させて、架台に取り付けた太陽電池群である。一般に、複数の太陽電池モジュールを直列に接続してストリングとし、さらに複数のストリングを並列に接続してアレイとする。太陽電池モジュールには、公知の各太陽電池が利用できる。具体的には、シリコン系太陽電池や非シリコン系（化合物系）太陽電池が挙げられる。シリコン系太陽電池では、結晶系とアモルファス系があり、前者のうち、単結晶系のものは変換効率が比較的高く、多結晶系のものは単結晶系のものに比べれば変換効率の点で若干劣るが経済的である。アモルファス系の太陽電池は、大面積の太陽電池が製造しやすい。一方、化合物系太陽電池は、高価であるが、変換効率の点で単結晶系の太陽電池よりも優れている。
【００１８】
このような各アレイ111,112,121,122は直流電力を出力し、その直流電力は個々のアレイ111,112,121,122に接続される第一ケーブルと、それらケーブルの端末を集合する集約端子金具を介して接続箱200に接続される。図１では、各アレイ111,112,121,122から接続箱211,212に向けて延びる線路が第一ケーブルに相当する。
【００１９】
〈第一ケーブル〉
第一ケーブルは、各アレイ111,112,121,122から接続箱211,212の間の送電経路を構成する。このケーブルには、PV(Photovoltaic  Cable)ケーブルが好適に利用できる。具体的な構成例としては、中心から順に、導体、絶縁層及びシースを備える。
【００２０】
導体は複数のアレイ111,112,121,122からの出力される直流電力を流すことができる電流容量を備える導電体である。導体の具体例としては、軟銅より線や錫めっき軟銅より線などが好適に利用できる。
【００２１】
絶縁層は導体の使用電圧に対する耐電圧特性を備える層である。絶縁層の材質には、架橋ポリエチレン又は難燃架橋ポリエチレンが好適に利用できる。
【００２２】
シースは絶縁層の外周を覆って絶縁層を機械的に保護する機能を有する。シースの材質には、耐熱ビニルの他、難燃性ポリエチレンなどの難燃性ポリオレフィンや、難燃性架橋ポリエチレンなどの難燃性架橋ポリオレフィンが好適に利用できる。
【００２３】
〈集約端子金具〉
これら第一ケーブルの端末（接続箱側の端部）には集約端子金具が取り付けられている。この集約端子金具20は、図２に示すように、複数の第一ケーブルの導体を一つの端子に集合させる羽子板端子で、圧縮部22と接続部24とを備える。
【００２４】
圧縮部22は筒状部材で、集合する複数の第一ケーブルの導体の数に対応した導体孔22Hを備える。各導体孔22Hは圧縮部の軸方向に沿って延びる孔で、その中心が正三角形の頂点に相当する位置に設けられている。本例では、3つの導体孔22Hを備えている。但し、この導体孔22Hの数は、3つに限定されるわけではなく、複数あればよい。特に3つ以上ある場合、第一ケーブルの端末を効率的に集約することができる。つまり、この集約端子金具で集合する第一ケーブルの数（アレイ200（図１）の数）は特に限定されない。この導体孔22Hの各々に、第一ケーブルの導体を挿入し、圧縮部22を外側から図示しない圧縮機で圧縮することで、第一ケーブルの端末を圧縮部22に圧着する。
【００２５】
一方、接続部24は、圧縮部22と一体の矩形板状の部材で、接続箱200の端子台（図示略）に取り付けるための取付孔24Hを備える。接続箱200の端子台にも貫通孔が形成され、接続部の取付孔24Hと接続箱200の貫通孔を図示しないボルトで貫通して締め付けることにより、集約端子金具20の接続箱200への固定が行われる。本例では、接続部24における端子台との対向面（図２(B)では接続部24の右側面）に錫めっきを施している。錫めっきにより、集約端子金具20の端子台との対向面が酸化することを抑制し、対向面における抵抗の増加を抑制する。
【００２６】
これら圧縮部22及び接続部24は、銅や銅合金などの高導電率材料で構成される。本例では、筒状体と矩形板とが一体化された銅の鋳造片を作製し、その筒状体に切削で導体孔22Hを、矩形板に切削で取付孔24Hを形成している。
【００２７】
このように、複数のアレイ111,112又は121,122が複数の第一ケーブルを用いて単一の集約端子金具20に集合されて接続箱211,212につながる。この送電経路においては、複数のアレイ111,112（121,122）が出力機器、単一の集約端子金具20が取り付けられる接続箱211（212）が入力機器となる。
【００２８】
接続箱200は、集約端子金具20が接続される端子台、アレイ側開閉器、アレスタ、逆流防止素子、及び主開閉器を備える。
【００２９】
端子台は、上述した集約端子金具20の接続部が取り付けられる導電部材である。この端子台は、例えば、帯状の導電材で構成される。
【００３０】
開閉器は、アレイ100側とパワーコンディショナ400側の各々に、アレイ側開閉器と主開閉器として設けられている。前者は個々のアレイ111,112（121,122）と接続箱211（212）との間の開閉を行い、後者は接続箱211（212）とパワーコンディショナ400との間の開閉を行う。これら開閉器は、アレイ111,112,121,122の保守点検時などに利用する。
【００３１】
アレスタは、雷などにより生じる過渡的な異常電圧から送電経路の主要部を保護するために設けられている。このアレスタは、送電経路のプラス側及びマイナス側の各々と接地との間に設けられている。
【００３２】
逆流防止素子は、アレイ111,112,121,122に電流が逆流しないようにするための素子で、具体的にはダイオードなどが利用できる。
【００３３】
〈第二ケーブル・集約端子金具〉
さらに本例では、接続箱200が複数用いられ、各接続箱211,212を出力機器とし、パワーコンディショナ400を入力機器として、直流電力の集合が行われる。この集合には、第二ケーブルと集約端子金具が用いられる。第二ケーブルの構成は、前記第一ケーブルと同様の構成が利用できる。図１において、接続箱211,212の右端からパワーコンディショナ側に延びる線路が第二ケーブルである。集約端子金具20も第一ケーブルの端末に用いた図２に示すものが同様に利用できる。ここでも一つの集約端子金具20で集約される第二ケーブルの数（接続箱の数）が限定されるわけではない。
【００３４】
〈パワーコンディショナ〉
パワーコンディショナ400は、主として、アレイ200からの直流電力を最大限活かせるようにアレイ200の出力電圧を制御すると共に、所定の交流に変換出力する機能を有する。このパワーコンディショナは、昇圧チョッパ410、インバータ430、及び制御回路430を備える。
【００３５】
昇圧チョッパ410は、アレイ200から出力される直流電圧を所定の電圧に昇圧してインバータに入力させる。この昇圧チョッパには、例えばリアクトル、ダイオード及びスイッチング素子が用いられる。
【００３６】
インバータ420は、昇圧チョッパ410を介して所定の電圧に昇圧された直流電力を所定の周波数の交流に変換出力する。例えば、入力直流電圧が一定で、電流制御によって有効・無効電力を制御する電圧型電流制御インバータが利用できる。
【００３７】
制御回路430は、昇圧チョッパ410やインバータ420を制御すると共に、これらを監視保護する。例えばアレイ200の出力電圧を、昇圧チョッパ410を制御して最適動作電圧で運転するMPPT制御(最大電圧点追従制御)を行ったり、インバータ420の電圧、電流制御を行ったりする。
【００３８】
〈その他の構成〉
その他、このシステム10には、パワーコンディショナ400と系統との間に図示しない変圧器が設けられている。この変圧器により、パワーコンディショナ400から出力された交流電力を所定の電圧に変圧して系統側に出力する。この変圧器は、パワーコンディショナ400と一体に設けることもできる。
【００３９】
《作用効果》
上述した送電線路によれば、複数のアレイ111,112（121,122）の直流出力を集約して接続箱211（212）に入力する際、集約端子金具20を用いることで、個々のケーブル端末に端子金具を設ける場合に比べて、端子金具の数を削減できる。それに伴い、接続箱200の大型化を抑制できる。この効果は、複数の接続箱200からの直流出力を集約してパワーコンディショナ400に入力する際にも集約端子金具20を用いることで同様に奏する。
【００４０】
〔実施形態２：図３〕
次に、図３に基づいて、実施形態１とは異なる実施形態を説明する。この実施形態２の送電線路を有する太陽光発電システム10では、接続箱200とパワーコンディショナ400との間に集合箱300を備える。このシステム10では、複数の接続箱211,212（221,222）を出力機器とし、集合箱311（321）を入力機器とする送電経路において、第三ケーブルと集約端子金具による直流電力の集合が行われる。さらに、複数の集合箱311,321を出力機器とし、パワーコンディショナ400を入力機器とする送電経路において、第四ケーブルと集約端子金具による直流電力の集合が行われる。各接続箱211,212（221,222）の構成は、実施形態1の接続箱211,212（221,222）の構成と類似しているが、主開閉器を備えていない点が異なる。
【００４１】
集合箱311（321）は主開閉器を備え、いわば実施形態１の接続箱200における主開閉器を別の筐体内に取り出したような構成である。接続箱200と集合箱300とを分離することで各箱を小型化でき、特に接続箱200の数が多い場合などに、接続箱200及び集合箱300の設置の自由度を高くできる。
【００４２】
第三ケーブルは、図３における各接続箱211,212（221,222）の出力側（右側）から集合箱311（321）側に延びる線路に相当する。一方、第四ケーブルは、図３における集合箱311,321の出力側（右側）からパワーコンディショナ400側に延びる線路に相当する。これら各ケーブルの構成は、実施形態１で示した第一ケーブルや第二ケーブルと同様の構成が利用できる。
【００４３】
第三ケーブル及び第四ケーブルの各々の端末に接続される集約端子金具には、図２に示す集約端子金具20と同様の金具が利用できる。
【００４４】
このような送電線路においても、複数の第三ケーブル（第四ケーブル）の各端末を一つの集約端子金具に集合できるため、各ケーブルの端末ごとに端子金具を設ける場合に比べて端子金具の数を削減できると共に、入力機器が大型化することを抑制できる。
【００４５】
〔変形実施形態：図４〕
その他、本発明の送電線路に利用できる集約端子金具の変形例を図４に基づいて説明する。
【００４６】
この集約端子金具は、図２の集約端子金具と圧縮部の構成が異なるだけであるため、以下の説明は主として圧縮部について行い、その他の説明は省略する。
【００４７】
図４(A)に記載の圧縮部22は、合計4つの導体孔22Hを備える。各導体孔22Hは、その中心がほぼ正方形の頂点に対応する位置に設けられている。この集約端子金具によれば、4本の第一ケーブルから第四ケーブルのいずれかの導体を一括して集合させることができる。
【００４８】
図４(B)に記載の圧縮部22は、合計4つの導体孔が互いに連結したような十字状の導体孔22Hを備える。十字状の孔を全体としてみれば、単一の孔と言えるが、この十字状の孔の放射端部の各々に第一ケーブルから第四ケーブルのいずれかの導体を挿入することができる。そのため、このような導体孔22Hを備える集約端子金具でも4本の第一ケーブルから第二ケーブルのいずれかの導体を一括して集合させることができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の送電線路は、太陽電池を発電手段とする太陽光発電システムにおいて、太陽電池からパワーコンディショナへの送電経路のうち、複数の太陽電池につながるケーブルの端末をまとめてパワーコンディショナなどに集約すること等に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
10  太陽光発電システム
100,111,112,121,122  太陽電池アレイ(アレイ)
200,211,212,221,222  接続箱
300,311,321  集合箱
400  パワーコンディショナ
410  昇圧チョッパ  420  インバータ  430  制御回路
20  集約端子金具
22  圧縮部  22H  導体孔  24  接続部  24H  取付孔
【図１】
2014107370.tif 000003
【図２】
2014107370.tif 000004
【図３】
2014107370.tif 000005
【図４】
2014107370.tif 000006