(57)【要約】【課題】  簡易な構成の過電流保護装置を提供する。【解決手段】  過電流保護装置は、発電システムまたは変電システムが備える機器または設備に接続される避雷器と、前記避雷器に接続される接地線と、前記接地線に接続され、前記避雷器に入力される過電流を地中に放電する放電器であって、前記接地線が接続される接続点のみにおいて交差する第１放電線及び第２放電線を有する、放電器とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システムまたは変電システムが備える機器または設備に接続される避雷器と、
前記避雷器に接続される接地線と、
前記接地線に接続され、前記避雷器に入力される過電流を地中に放電する放電器であって、前記接地線が接続される接続点のみにおいて交差する第１放電線及び第２放電線を有する、放電器と
を含む、過電流保護装置。
【請求項２】
前記放電器は、前記第１放電線の両端及び前記第２放電線の両端に接続され、平面視で前記第１放電線及び前記第２放電線を囲む枠状の線路をさらに有する、請求項１記載の過電流保護装置。
【請求項３】
前記接地線は、前記避雷器から最短距離で前記接続点に接続される、請求項１又は２記載の過電流保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発電所や変電設備の避雷器に接続される接地装置であって、地中にメッシュ状に配置される線路を有する接地装置がある。避雷器と接地装置とを接続する導線は、メッシュ状の線路の交点に接続される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−１５３９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の接地装置のメッシュ状の線路は、比較的規模が大きいため、地中に埋設するためのスペースの確保が容易ではなく、地中に埋設する工事の費用が嵩む傾向がある。従来の接地装置のメッシュ状の線路では、導線が接続される交点は、すべての交点のうちのごく一部であるが、上述のような傾向が生じるのは、構成が簡易ではないからである。
【０００５】
そこで、簡易な構成の過電流保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態の過電流保護装置は、発電システムまたは変電システムが備える機器または設備に接続される避雷器と、前記避雷器に接続される接地線と、前記接地線に接続され、前記避雷器に入力される過電流を地中に放電する放電器であって、前記接地線が接続される接続点のみにおいて交差する第１放電線及び第２放電線を有する、放電器とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
簡易な構成の過電流保護装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態の過電流保護装置１００を含むメガソーラシステム１０の構成を示す図である。
【図２】実施の形態の第１変形例の過電流保護装置１００Ｍ１を含むメガソーラシステム１０Ｍ１の構成を示す図である。
【図３】実施の形態の第２変形例の過電流保護装置１００Ｍ２を含むメガソーラシステム１０Ｍ２の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の過電流保護装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の過電流保護装置１００を含むメガソーラシステム１０の構成を示す図である。以下ではＸＹＺ座標系を用いて説明する。以下では、平面視とはＸＹ平面視をいう。ＸＹ平面は水平面に平行である。
【００１１】
メガソーラシステム１０は、太陽光ストリング１１Ａ〜１１Ｃ、各太陽光ストリング１１を保持する架台１２、送電ケーブル１３、接続箱１４、ＰＣＳ(Power Conditioning System)１５、及び過電流保護装置１００を含む。
【００１２】
太陽光ストリング１１Ａ、１１Ｂは、平面視で太陽光ストリング１１ＣよりもＹ軸正方向側に位置している。太陽光ストリング１１Ａ〜１１Ｃは、すべて同様の構成を有するため、太陽光ストリング１１Ａ〜１１Ｃを区別しない場合には、単に太陽光ストリング１１と称す。なお、ここでは一例として、３個の太陽光ストリング１１Ａ〜１１Ｃを示すが、太陽光ストリング１１の数は幾つであってもよい。
【００１３】
太陽光ストリング１１は、複数の太陽電池モジュールを接続したブロックであり、例えば、１個の太陽光ストリング１１に数十乃至数百の太陽電池モジュールが含まれる。太陽光ストリング１１は、送電ケーブル１３に接続され、接続箱１４を経由してＰＣＳ１５に接続されている。
【００１４】
送電ケーブル１３は、太陽光ストリング１１で生成された電力をＰＣＳ１５に伝送する電力ケーブルである。接続箱１４は、送電ケーブル１３同士を接続する部分である。ＰＣＳ１５は、太陽光ストリング１１で生成された直流電力を交流電力に変換する装置であり、パワーコンディショナである。
【００１５】
過電流保護装置１００は、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆ、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆ、及び放電器１３０を有する。避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆ及び接地線１２０Ａ〜１２０Ｆは、地上に設置され、放電器１３０は、地中に設置される。
【００１６】
ここで、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆは、すべて同様の構成を有するため、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆを区別しない場合には、単に避雷器１１０と称す。また、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆは、すべて同様の構成を有するため、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆを区別しない場合には、単に接地線１２０と称す。
【００１７】
避雷器１１０は、雷対策で用いられるＳＰＤ（Surge Protective Device）であり、各太陽光ストリング１１、各接続箱１４、及びＰＣＳ１５に１個ずつ設けられている。避雷器１１０の入力側は、各太陽光ストリング１１、各接続箱１４、及びＰＣＳ１５のそばで送電ケーブル１３に接続されている。避雷器１１０は、発電システムまたは変電システムが備える機器または設備に接続される。
【００１８】
また、避雷器１１０の出力側は、接地線１２０を介して放電器１３０に接続されている。避雷器１１０は、太陽光ストリング１１や送電ケーブル１３等に落雷による過電流が生じた場合に、メガソーラシステム１０を過電流から保護するために設けられている。
【００１９】
接地線１２０は、避雷器１１０と放電器１３０を接続する電力ケーブルである。電力ケーブルは、銅製の導線を絶縁体で被覆したものである。接地線１２０は、避雷器１１０に入力される過電流を放電器１３０に伝送するため、想定される過電流の電流値に応じた容量を有するように設計すればよい。
【００２０】
放電器１３０は、避雷器１１０から接地線１２０を経て入力される過電流を地中に放電する装置である。放電器１３０は、ＸＹ平面に略平行に設けられており、地表から所定の深さの位置に埋設されて、接地されている。放電器１３０は、例えば、銅製の棒状部材を組んだものである。
【００２１】
放電器１３０は、枠部１３１、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ、線路１３３Ａ〜１３３Ｈを有する。放電器１３０は、一例として、枠部１３１に線路１３２Ｘ、１３２Ｙ、線路１３３Ａ〜１３３Ｈを溶接することによって作製される。
【００２２】
枠部１３１は、平面視で線路１３２Ｘ、１３２Ｙ及び線路１３３Ａ〜１３３Ｈを囲む矩形環状の部材であり、線路１３１Ａ〜１３１Ｄを有する。線路１３１Ａ〜１３１Ｄは、矩形環状に、この順に接続されている。
【００２３】
このような枠部１３１は、放電器１３０に過電流が流入したときに、枠部１３１が無く、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ及び線路１３３Ａ〜１３３Ｈのみによって構成される場合に比べて、地上における平面的な電位分布がなるべく一様になるようにするために設けられている。
【００２４】
線路１３２Ｘ、１３２Ｙは、枠部１３１で囲まれる矩形状の領域を四分割するように、枠部１３１に接続されている。線路１３２Ｘは、枠部１３１の線路１３１Ａの中間点と線路１３１Ｃの中間点とを接続している。線路１３２Ｙは、枠部１３１の線路１３１Ｂの中間点と線路１３１Ｄの中間点とを接続している。線路１３２Ｘの中間点と、線路１３２Ｙの中間点とは、平面視で十字をなすように接続されている。
【００２５】
なお、線路１３２Ｘ、１３２Ｙによって四分割された放電器１３０の領域を領域１３０Ａ〜１３０Ｄと称す。領域１３０Ａは、Ｘ軸負方向側かつＹ軸負方向側の領域であり、領域１３０Ｂは、Ｘ軸負方向側かつＹ軸正方向側の領域である。領域１３０Ｃは、Ｘ軸正方向側かつＹ軸正方向側の領域であり、領域１３０Ｄは、Ｘ軸正方向側かつＹ軸負方向側の領域である。
【００２６】
線路１３３Ａは、領域１３０Ｂ内で、線路１３１Ｂと線路１３２Ｘとを接続する線路である。線路１３３Ｂは、領域１３０Ｂ内で、線路１３１Ａと線路１３２Ｙとを接続する線路である。線路１３３Ｃは、領域１３０Ｂ内で、線路１３１Ｂと線路１３２Ｘとを接続する線路であり、線路１３３ＡよりもＸ軸正方向側に位置する。
【００２７】
線路１３３Ｄは、領域１３０Ｄ内で、線路１３１Ｄと線路１３２Ｘとを接続する線路である。線路１３３Ｅは、領域１３０Ｄ内で、線路１３２Ｙと線路１３１Ｃとを接続する線路である。線路１３３Ｆは、領域１３０Ｄ内で、線路１３１Ｄと線路１３２Ｘとを接続する線路であり、線路１３３ＤよりもＸ軸正方向側に位置する。
【００２８】
線路１３３Ｇは、領域１３０Ｄ内で、線路１３１Ｄと線路１３２Ｘとを接続する線路であり、線路１３３ＦよりもＸ軸正方向側に位置する。線路１３３Ｈは、領域１３０Ｄ内で、線路１３１Ｄと線路１３２Ｘとを接続する線路であり、線路１３３ＧよりもＸ軸正方向側に位置する。
【００２９】
線路１３３Ａと線路１３３Ｂの交点１３５Ａには、接地線１２０Ａを介して避雷器１１０Ａが接続されている。なお、交点１３５Ａにおいて線路１３３Ａと線路１３３Ｂは溶接されている。
【００３０】
線路１３３Ｂと線路１３３Ｃの交点１３５Ｂには、接地線１２０Ｂを介して避雷器１１０Ｂが接続されている。なお、交点１３５Ｂにおいて線路１３３Ｂと線路１３３Ｃは溶接されている。
【００３１】
線路１３３Ｄと線路１３３Ｅの交点１３５Ｃには、接地線１２０Ｃを介して避雷器１１０Ｃが接続されている。なお、交点１３５Ｃにおいて線路１３３Ｄと線路１３３Ｅは溶接されている。
【００３２】
線路１３３Ｅと線路１３３Ｆの交点１３５Ｄには、接地線１２０Ｄを介して避雷器１１０Ｄが接続されている。なお、交点１３５Ｄにおいて線路１３３Ｅと線路１３３Ｆは溶接されている。
【００３３】
線路１３３Ｅと線路１３３Ｇの交点１３５Ｅには、接地線１２０Ｅを介して避雷器１１０Ｅが接続されている。なお、交点１３５Ｅにおいて線路１３３Ｅと線路１３３Ｇは溶接されている。
【００３４】
線路１３３Ｅと線路１３３Ｈの交点１３５Ｆには、接地線１２０Ｆを介して避雷器１１０Ｆが接続されている。なお、交点１３５Ｆにおいて線路１３３Ｅと線路１３３Ｈは溶接されている。
【００３５】
このような放電器１３０は、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆと、放電器１３０との間における接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの長さが、それぞれ、最短距離に設定されており、最短距離になる位置に、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ及び線路１３３Ａ〜１３３Ｈを設けるとともに、交点１３５Ａ〜１３５Ｆを設けている。交点１３５Ａ〜１３５Ｆで接続される２本の線路のうちの一方は、第１放電線の一例であり、他方は、第２放電線の一例である。
【００３６】
以上のように、過電流保護装置１００では、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆが接地線１２０Ａ〜１２０Ｆをそれぞれ介して放電器１３０の交点１３５Ａ〜１３５Ｆに接続されている。すなわち、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆが放電器１３０に接続される箇所（交点１３５Ａ〜１３５Ｆ）には、２本の線路（１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈのうちの対応するいずれか２本）が設けられており、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈは、枠部１３１の線路１３１Ａ〜１３１Ｄのいずれかに接続されている。また、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの長さは、最短距離に設定されている。
【００３７】
このため、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆから見た接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの電気抵抗及び寄生インダクタンスは、低減されている。
【００３８】
接地線１２０Ａ〜１２０Ｆは、銅製であるため、電気抵抗及び寄生インダクタンスを有する。電気抵抗及び寄生インダクタンスは、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの長さに比例して増大する。電気抵抗が低いことは、過電圧が抑制され、過電流が流れ易いことに繋がり、寄生インダクタンスが小さいことは、雷の過電流のように電流値が時間的に急峻に変化する場合に、逆方向の誘導起電力を低減できることに繋がる。
【００３９】
また、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆが放電器１３０の２本の線路（１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈのうちの対応するいずれか２本）に接続されることは、１本の線路のみに接続される場合に比べて、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの接続先としての放電器１３０の電気抵抗およびインダクタンスの低減を実現する。
【００４０】
このように、過電流保護装置１００では、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆが放電器１３０の２本の線路（１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈのうちの対応するいずれか２本）に接続されるため、過電流を分流することができ、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈの電気抵抗によって生じる過電圧を抑制するとともに、逆方向の誘導起電力を低減することができる。
【００４１】
従って、過電流保護装置１００は、落雷による過電流を効率的に地中に放電することができるとともに、地表における電位上昇と電位分布を低減することができる。
【００４２】
そして、以上のような過電流保護装置１００の放電器１３０は、平面視で枠部１３１の内部では、最短距離で位置決めされる接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの接続が必要な部分にのみ２本の線路（１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈのうちの対応するいずれか２本）を設け、領域１３０Ａ及び１３０Ｃのように、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆが引き回されない領域には、線路は設けられていない。すなわち、放電器１３０は、必要最低限の部分にしか２本の線路（１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３３Ａ〜１３３Ｈのうちの対応するいずれか２本）を有さない。
【００４３】
従って、実施の形態によれば、簡易な構成の過電流保護装置１００を提供することができる。
【００４４】
また、過電流保護装置１００は、構成が簡易であるため、従来の装置のようにメッシュ状の放電器を有する場合に比べて、部品点数が少ないことと、地面を掘削する部分が少なくて済むことから、低コストで施工することができる。
【００４５】
なお、以上では、放電器１３０が、枠部１３１（線路１３１Ａ〜１３１Ｄ）、線路１３２Ｘ、１３２Ｙ、線路１３３Ａ〜１３３Ｈを有する形態について説明したが、放電器１３０は、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの接続先に２本の線路を有するものであればよく、放電器１３０の構成は、上述のような構成に限られない。
【００４６】
また、以上では、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの長さが最短距離に設定されている形態について説明したが、すべての接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの長さを最短距離にすることが構造的な理由等から困難な場合が有り得る。このため、接地線１２０Ａ〜１２０Ｆの少なくとも１つの長さが最短距離に設定されていない構成であってもよい。
【００４７】
図２は、実施の形態の第１変形例の過電流保護装置１００Ｍ１を含むメガソーラシステム１０Ｍ１の構成を示す図である。
【００４８】
メガソーラシステム１０Ｍ１は、太陽光ストリング１１、架台１２、送電ケーブル１３Ｍ１、ＰＣＳ１５、及び過電流保護装置１００Ｍ１を含む。
【００４９】
過電流保護装置１００Ｍ１は、避雷器１１０、接地線１２０、及び放電器１３０Ｍ１を有する。
【００５０】
放電器１３０Ｍ１は、枠部１３１Ｍ１、線路１３２Ｍ１Ｘ、１３２Ｍ１Ｙ、線路１３３Ｍ１Ａ、１３３Ｍ１Ｂを有する。枠部１３１Ｍ１は線路１３１Ｍ１Ａ〜１３１Ｍ１Ｄを有する。線路１３２Ｍ１Ｘ及び１３２Ｍ１Ｙは、枠部１３１Ｍ１の内部の領域を領域１３０Ｍ１Ａ〜１３０Ｍ１Ｄに四分割するように、枠部１３１Ｍ１に接続されている。
【００５１】
線路１３３Ｍ１Ａは、領域１３０Ｍ１Ｃ内で、線路１３１Ｍ１Ｂと線路１３２Ｍ１Ｘとを接続しており、線路１３３Ｍ１Ｂは、領域１３０Ｍ１Ｃ内で、線路１３１Ｍ１Ｃと線路１３２Ｍ１Ｙとを接続している。線路１３３Ｍ１Ａと線路１３３Ｍ１Ｂは、交点１３５Ｍ１で接続されている。
【００５２】
このように、交点１３５Ｍ１において、１本の接地線１２０を介して１個の避雷器１１０を接続する過電流保護装置１００Ｍ１であってもよい。
【００５３】
接地線１２０は、２本の線路１３３Ｍ１Ａと線路１３３Ｍ１Ｂに接続されるため、過電流を分流することができ、線路１３２Ｍ１Ｘ、１３２Ｍ１Ｙ、１３３Ｍ１Ａ、１３３Ｍ１Ｂの電気抵抗によって生じる過電圧を抑制するとともに、インダクタンスによって生じる逆方向の誘導起電力を低減することができる。
【００５４】
従って、過電流保護装置１００Ｍ１は、落雷による過電流を効率的に地中に放電することができるとともに、地表における電位上昇と電位分布を低減することができる。
【００５５】
また、放電器１３０では、領域１３０Ｍ１Ａ、１３０Ｍ１Ｂ、及び１３０Ｍ１Ｄのように、接地線１２０が引き回されない領域には、線路は設けられていない。
【００５６】
従って、簡易な構成の過電流保護装置１００Ｍ１を提供することができる。
【００５７】
また、地形的な理由等から、すべての接地線１２０を放電器１３０（図１参照）の交点１３５Ａ〜１３５Ｆに接続できない（２本の線路を接地できない）場合が有り得る。このような場合には、一部の接地線１２０を１本の線路に接続してもよい。
【００５８】
図３は、実施の形態の第２変形例の過電流保護装置１００Ｍ２を含むメガソーラシステム１０Ｍ２の構成を示す図である。図３に示す過電流保護装置１００Ｍ２は、図１に示す過電流保護装置１００を変形したものである。
【００５９】
メガソーラシステム１０Ｍ２は、太陽光ストリング１１Ａ〜１１Ｃ、保持する架台１２、送電ケーブル１３、接続箱１４、ＰＣＳ１５、及び過電流保護装置１００Ｍ２を含む。
【００６０】
過電流保護装置１００Ｍ２は、避雷器１１０Ａ〜１１０Ｆ、接地線１２０Ａ、１２０Ｍ２Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｍ２Ｅ、１２０Ｆ、及び放電器１３０Ｍ２を有する。接地線１２０Ｍ２Ｂ、１２０Ｍ２Ｅは、それぞれ、図１に示す接地線１２０Ｂ、１２０Ｅの代わりの線路である。
【００６１】
放電器１３０Ｍ２は、図１に示す放電器１３０から、線路１３３Ｃ及び１３３Ｇを取り除いた構成を有する。
【００６２】
避雷器１１０Ｂは、接地線１２０Ｍ２Ｂを介して接続点１３６Ｍ２Ａで線路１３１Ｂに接続され、避雷器１１０Ｅは、接地線１２０Ｍ２Ｅを介して接続点１３６Ｍ２Ｂで線路１３１Ｂに接続されている。
【００６３】
例えば、接地線１２０Ｍ２Ｂ、１２０Ｍ２Ｅを放電器１３０Ｍ２に接続する箇所において、交点を実現する２本の線路を設けることが困難な場合には、このように線路１３１Ｂに接続すればよい。
【００６４】
この場合でも、過電流保護装置１００Ｍ２のうち、避雷器１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｆに関する部分については、落雷による過電流を効率的に地中に放電することができるとともに、地表における電位上昇と電位分布を低減することができる。
【００６５】
また、放電器１３０Ｍ２では、領域１３０Ａ、１３０Ｃのように、接地線１２０が引き回されない領域には、線路は設けられていない。
【００６６】
従って、簡易な構成の過電流保護装置１００Ｍ２を提供することができる。
【００６７】
以上、本発明の例示的な実施の形態の過電流保護装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１０Ｍ１、１０Ｍ２  メガソーラシステム
１１Ａ〜１１Ｃ  太陽光ストリング
１００、１００Ｍ１、１００Ｍ２  過電流保護装置
１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆ  避雷器
１２０、１２０Ａ〜１２０Ｆ、１２０Ｍ２Ｂ、１２０Ｍ２Ｅ  接地線
１３０、１３０Ｍ１、１３０Ｍ２  放電器
１３１、１３１Ｍ１  枠部
１３１Ａ〜１３１Ｄ、１３１Ｍ１Ａ〜１３１Ｍ１Ｄ  線路
１３２Ｘ、１３２Ｙ、１３２Ｍ１Ｘ、１３２Ｍ１Ｙ  線路
１３３Ａ〜１３３Ｈ、１３３Ｍ１Ａ、１３３Ｍ１Ｂ  線路
【図１】
2019149862.tif 000003
【図２】
2019149862.tif 000004
【図３】
2019149862.tif 000005