(57)【要約】  太陽光発電インバータ（１２０−１，１２０−２）の保守時に、アークフラッシュ軽減デバイスを使用して、作業者を保護する。通常運転時に、太陽光発電インバータ（１２０−１，１２０−２）の交流（ＡＣ）出力を、ヒューズ（Ｆ）よりも高い定格電流を有する母線（Ｂ）（例えば、導電性相互配線）により、昇圧変圧器（１４２）の低圧巻線に連結する。保守時に、母線（Ｂ）をヒューズ（Ｆ）に取り換える。ヒューズ（Ｆ）は、スイッチ（２０１）と併せて使用してもよい。スイッチ（２０１）は、通常運転時に、母線（Ｂ）をヒューズと並列に配置して、保守時に、母線をヒューズ（Ｆ）から分離する断路スイッチであってもよい。また、スイッチ（２０１）は、母線（Ｂ）及びヒューズ（Ｆ）のいずれかを、太陽光発電インバータ（１２０−１，１２０−２）のＡＣ出力、及び昇圧変圧器（１４２）の低圧巻線と、直列に配置するトランスファスイッチであってもよい。
2016500998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池が発電した直流（ＤＣ）を、第１の太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力において供給されるＡＣに変換する、第１の太陽光発電インバータと、
前記第１の太陽光発電インバータに連結されている低圧側の第１の低圧巻線と、電力系統に連結されている高圧側の高圧巻線とを有する昇圧変圧器と、
第１のヒューズ及び第１のスイッチを備える第１のスイッチヒューズリンクと
を備え、
前記第１のスイッチヒューズリンクは、通常運転モード時に、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に、前記第１のスイッチの接点を経由して連結し、前記第１のスイッチヒューズリンクは、保守モード時に、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に、前記第１のヒューズを経由して連結する、システム。
【請求項２】
前記第１のスイッチは、単投断路スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のヒューズは、前記通常運転モード及び前記保守モードのいずれにおいても、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力、及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のスイッチは、双投トランスファスイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のスイッチヒューズリンクは、前記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に設置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のスイッチは、前記通常運転モード時に、前記第１のスイッチの前記接点を、前記第１のヒューズと並列に配置する第１の位置と、前記保守モード時に、前記第１のヒューズと並列である状態から、前記第１のスイッチの前記接点を外す第２の位置と、を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
太陽電池が発電したＤＣを、第２の太陽光発電インバータのＡＣ出力において供給されるＡＣに変換する、第２の太陽光発電インバータと、
第２のヒューズ及び第２のスイッチを備える第２のスイッチヒューズリンクと
を更に備え、
前記第２のスイッチヒューズリンクは、前記通常運転モード時に、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の第２の低圧巻線に、前記第２のスイッチの接点を経由して連結し、前記第２のスイッチヒューズリンクは、前記保守モード時に、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に、前記第２のヒューズを経由して連結する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、連携してレバーにつながり、前記レバーは、前記保守モード時に前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを開く第１の位置と、前記通常運転モード時に前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを閉じる第２の位置と、を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、連携してレバーにつながり、前記レバーは、前記通常運転モード時に、前記第１のスイッチの前記接点を、第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結し、かつ前記第２のスイッチの前記接点を、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に連結する第１の位置と、前記保守モード時に、前記第１のヒューズを、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結し、かつ前記第２のヒューズを、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に連結する第２の位置と、を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
太陽電池が発電した直流（ＤＣ）を、第１の太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力において供給されるＡＣに変換する、第１の太陽光発電インバータと、
低圧側の第１の低圧巻線と、電力系統に連結されている高圧側の高圧巻線と、を有する、昇圧変圧器と、
第１のヒューズと、
第１の位置及び第２の位置を有する第１のトランスファスイッチと
を備え、
前記第１のトランスファスイッチの前記第１の位置は、第１の母線を、前記第１のヒューズではなく前記第１のトランスファスイッチの接点を経由して、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結し、前記第１のトランスファスイッチの前記第２の位置は、前記第１のヒューズを、前記第１の母線ではなく前記第１のトランスファスイッチの接点を経由して、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結する、システム。
【請求項１１】
前記第１のトランスファスイッチは、双投トランスファスイッチを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１のヒューズ及び前記第１の母線は、前記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に設置される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
太陽電池が発電したＤＣを、第２の太陽光発電インバータのＡＣ出力において供給されるＡＣに変換する、第２の太陽光発電インバータと、
第２のヒューズと、
第１の位置及び第２の位置を有する第２のトランスファスイッチと
を更に備え、
前記第２のトランスファスイッチの前記第１の位置は、前記第２のヒューズではなく第２の母線を、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の第２の低圧巻線に連結し、前記第２のトランスファスイッチの前記第２の位置は、前記第２の母線ではなく前記第２のヒューズを、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に連結する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のトランスファスイッチ及び前記第２のトランスファスイッチは、連携してレバーにつながり、前記レバーは、通常運転モード時に、第１の母線を、第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結し、かつ前記第２の母線を、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に連結する第１の位置と、保守モード時に、前記第１のヒューズを第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結し、かつ前記第２のヒューズを、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力及び前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に連結する第２の位置と、を有する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１のトランスファスイッチ、前記第２のトランスファスイッチ、前記第１の母線、及び前記第２の母線は、前記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に位置する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記レバーは、前記昇圧変圧器を収容する前記保護筐体の外側に位置する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
太陽光発電インバータに保守を実施する方法であって、
前記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと、
前記太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力を昇圧変圧器の低圧巻線に連結する母線を、ヒューズに取り換えることと、
前記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、
前記太陽光発電インバータの電源がオンであり、前記ヒューズが前記母線の代わりに定位置にある間に、前記太陽光発電インバータに保守を実施することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記太陽光発電インバータに保守を実施した後に、前記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと
前記ヒューズを前記母線に取り換えることと、
前記母線が前記ヒューズの代わりに定位置にある状態で、通常運転用の前記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記母線を前記ヒューズに取り換える前に、前記昇圧変圧器の高圧側を断路することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、前記太陽光発電インバータと同じインバータステーション内の別の太陽光発電インバータに対して実施される、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される対象の実施形態は、概して太陽電池に関する。より具体的には、本明細書に記載される対象の実施形態は、太陽光発電所の運転及び保守に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電所は、太陽放射を電気エネルギーに変換するために、太陽電池を使用する。太陽光発電所は、また、太陽光発電インバータ（「インバータ」）を備え、インバータは太陽電池が発電する直流（ＤＣ）を、変圧器及び送電線のネットワークにより電力系統との相互接続点への送達に好適な交流（ＡＣ）に変換する。単一の多巻線中圧昇圧変圧器に接続された複数のインバータを備えるインバータステーションにおいて、インバータが使用される場合が多いが、多巻線中圧昇圧変圧器は、ひいては、中圧系統に接続される。
【０００３】
アークフラッシュは、保守時など、インバータに対して作業する時の重大な労働災害である。インバータステーションにおけるアークフラッシュ災害の軽減は、いくつかの設計上の課題を呈しているが、理由は、インバータステーションが接続されている電力系統が、大きな故障電流源として機能し、アーク故障時のインバータステーション内で高いアークフラッシュエネルギーをもたらすためである。また、効果的なコミッショニング及び保守活動においては、インバータの電源がオンであり、かつ、インバータが電力系統に活線で接続されている間に、インバータ内部へ完全にアクセスすることを要する場合が多い。米国電気電子学会による文献ＩＥＥＥ  １５８４〜２００２、及び全米防火協会によるＮＦＰＡ−７０Ｅは、ＡＣインバータステーションなどの電気システム内の様々な場所におけるアークフラッシュエネルギーを分析かつ推定し、また潜在的なアークフラッシュ事象からの保護に必要である適切な個人用保護具（ＰＰＥ）を判定するための指針を提供している。
【０００４】
一般的な、即ち、必ずしも太陽光発電のためではない用途の電気設備について、アークフラッシュ軽減策は、アーク電流を低減することと、作業距離を増大させることと、故障除去時間を短縮することとを含み得る。しかし、これらの解決策は、実現が難しいか、あるいはインバータステーションで労働者を保護するのに不十分な場合もある。
【０００５】
ある保護デバイスは、電流制限を意図している。アーク故障に対して有効な（available）電流を制限するか、あるいは低減することにより、対応する入射エネルギーは、通常、持続時間が短い（例えば、１〜３サイクル）故障除去時間中に低減される。これらの保護デバイスにおける故障電流は、この保護デバイスにとって効果的な電流制限範囲内でなければならない。この解決策の潜在的な問題は、故障電流制限より下の場合、故障除去時間は、かなり増大するため、入射エネルギーレベルが、太陽光発電所の系統運転状態の範囲に対して作業可能レベルを超える場合があることである。
【０００６】
入射エネルギーは、外気中で距離の２乗に比例するため、作業距離を増大することにより、入射エネルギーレベルをかなり低減するであろう。遠隔運転デバイス及び延長具（例えば、ホットスティック）を用いることにより、作業距離を増大することができる。しかし、インバータステーションの場合、多くの保守又はコミッショニング活動は、インバータの電源がオンであり、かつ、インバータが電力系統に活線で接続されている間に、インバータ内部へのアクセスを有する必要がある。そのため、作業距離を増大することは、インバータステーション内で実際的ではない場合もある。
【０００７】
故障除去時間を短縮する１つの普及した方法は、回路遮断器などの保護デバイスの電流設定を下げることである。特にインバータステーションについて、この解決策の欠点は、遮断器トリップ特性と設備保護ニーズとを適合させ、かつ通常短期過渡電流による遮断器のトリップを回避する必要のため、通常運転状態に対して電流設定を下げることができるレベルが、制限されていることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アークフラッシュ災害軽減のための他の解決策としては、一般に、母線差動継電方式、及びゾーン選択インターロックの提供が挙げられ、これらの具体的な実行は、システムへの依存性がかなり高く、通常、複雑であり、コスト効率が良くない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、太陽光発電インバータの保守時に、アークフラッシュ軽減デバイスを使用して、作業者を保護する。通常運転時に、太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力を、ヒューズよりも高い定格電流を有する母線（例えば、導電性相互配線）により、昇圧変圧器の低圧巻線に連結する。保守時に、母線をヒューズに取り換える。ヒューズは、スイッチと併せて使用してもよい。スイッチは、通常運転時に、母線をヒューズと並列に配置して、保守時に、母線をヒューズから分離する断路スイッチであってもよい。また、スイッチは、母線及びヒューズのいずれかを、太陽光発電インバータのＡＣ出力、及び昇圧変圧器の低圧巻線と、直列に配置するトランスファスイッチであってもよい。
【００１０】
本発明のこれら及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本開示の全体を読むことにより、当業者には容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
対象のより完全な理解は、以下の図面と併せて考察する際に、発明を実施するための形態及び特許請求の範囲を参照することにより導き出すことができ、図面において同様の参照番号は、図面全体を通して類似の要素を指す。
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による、太陽光発電所の概略図である。
【００１３】
【図２】本発明の実施形態による、インバータステーションの形態のシステムの概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、インバータステーションの形態のシステムの概略図である。
【００１４】
【図４】本発明の実施形態による、図２におけるシステムの母線リンクを例示する概略図である。
【００１５】
【図５】本発明の実施形態による、図３におけるシステムのヒューズリンクを例示する概略図である。
【００１６】
【図６】本発明の実施形態による、相互配線ホルダ上の母線リンクの概略図である。
【００１７】
【図７】本発明の実施形態による、相互配線ホルダ上のヒューズリンクの概略図である。
【００１８】
【図８】本発明の実施形態による、インバータステーションの形態の別のシステムの概略図である。
【００１９】
【図９】本発明の実施形態による、図８におけるシステムのスイッチヒューズリンクを概略的に示す図である。
【００２０】
【図１０】本発明の実施形態による、図８におけるシステムのスイッチヒューズリンクの更なる詳細を概略的に示す図である。
【００２１】
【図１１】本発明の実施形態による、インバータステーションの形態の更に別のシステムの概略図である。
【００２２】
【図１２】本発明の実施形態による、図１１におけるシステムのスイッチヒューズリンクを概略的に示す図である。
【００２３】
【図１３】本発明の実施形態による、保守レバーの運転を概略的に示す図である。
【図１４】本発明の実施形態による、保守レバーの運転を概略的に示す図である。
【００２４】
【図１５】本発明の実施形態による、インバータステーションを通常運転モードから保守モードに切り替える方法のフロー図である。
【００２５】
【図１６】本発明の実施形態による、インバータステーションを保守モードから通常運転モードに切り替える方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本開示では、本発明の実施形態を十分に理解するために、装置、構成部品、及び方法の例など、多数の具体的な詳細を提供している。しかし、当業者であれば、本発明は、これらの具体的な詳細のうちの１または複数を欠いても実施できることを認識するであろう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の詳細については、図示も説明もしていない。
【００２７】
上記のアークフラッシュ災害に対する従来の解決策は、「解決策は、通常運転状態及び保守状態の両方に共通でなくてはならない、即ち、解決策は、通常運転状態が影響を受けないことを保証しつつ、アークフラッシュの危険カテゴリが、コミッショニング及び保守活動を安全に実施するために適切なカテゴリより高くないことを保証する必要がある」という前提に基づいている。しかし、運転と保守のいずれについても、保護デバイスの単独の設定は、保護デバイスが、全ての有効短絡電流レベルについて故障を迅速に除去できることを保証していない。例えば、回路遮断器は、１０００Ａより大きい電流については５０ミリ秒以内にトリップしてもよいが、８００Ａよりも小さい電流については１０秒超かかってもよい。アークフラッシュエネルギーが、有効故障電流の非線形関数であり、かつ故障除去時間に比例していることを考慮すると、最も可能性の高い短絡電流レベル、及びその対応する事故除去時間は、アークフラッシュエネルギーに関して最悪のシナリオを意味し得ない。実際、最大のアークフラッシュエネルギーは、最高よりもかなり下の故障電流レベルに対応してもよい。
【００２８】
また、アークフラッシュ災害の分析を実施する間、電力系統が無限大母線であるか、あるいは最大故障電流が電力系統から得られると仮定することは、非常によくあることである。しかし、これらの仮定は、不正確な結果をもたらし得、アークフラッシュエネルギーを少なく見積もる場合が多い。また、これらの仮定は、有効故障電流にかなり影響し得る将来のプラントの拡張又は修正を考慮に入れていない。インバータステーションが何百エーカーにもわたって分散した大規模太陽光（ＰＶ）発電所において、インバータステーションから変電所へのラインインピーダンスは、かなりばらついていてもよい。そのため、有効短絡電流、よってアークフラッシュエネルギーレベルは、様々なインバータステーションの間でばらつきが大きくてもよい。大規模ＰＶ発電所内の保護デバイスにおける単独のポイント設定は、上述した複雑さの全てについて十分ではない場合もある。
【００２９】
更に、従来の回路遮断器による解決策のためのトリップ時間の単独のポイント設定は、引はずし電流を低く設定した時、信頼性の高い電力生産に影響する、望ましくない停電、頻繁な停止、及び再起動をもたらし得る無用トリップ（nuisance tripping）を導入し得る。一方、引はずし電流の設定が高すぎる場合、トリップレベルより下のアーク電流は、単に結果として生じる遮断器のトリップ時間がかなり増大するという理由から、依然、アークフラッシュ災害をもたらす場合がある。より具体的には、アーク電流が瞬時設定を超えた場合、入射エネルギーレベルは、非常に低い。瞬時設定より低いアーク電流において、追加の事故除去時間は、より低いアーク電流を相殺する以上であり、より高い入射エネルギーを生成するため、より危険な状況をもたらす。
【００３０】
故障除去時間を短縮するため、保守活動を実施する前に、保護デバイスのトリップ設定を低減することと、故障電流レベルを低減するため、保守活動を実施する前に、高インピーダンス要素を電力系統と設備との間に挿入することとを伴う一般的な電気設備及びシステムに従来使用されてきた解決策は、高い実行コストと、保守を安全に実施するために必要である広範な手順工程のため、インバータステーションに容易に拡張できない。
【００３１】
したがって、本発明の実施形態は、特に有益であり、コスト効率が良く、かつインバータに保守を実施するのに実際的なアークフラッシュ軽減策を提供する。
【００３２】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるＰＶ発電プラント１００の概略図が示されている。ＰＶ発電プラント１００は、複数の変圧器ハウジング１４０と、複数の太陽光発電インバータ１２０と、複数の太陽光発電モジュール１１０と、高圧（ＨＶ）昇圧変圧器１６０とを備えてもよい。図を明瞭にするために、本発明の理解に不要なＰＶ発電プラント１００の制御及び他の構成部品は、示していない。
【００３３】
図１の例において、インバータステーション１９０は、変圧器ハウジング１４０に接続された１または複数のインバータ１２０を備える。変圧器ハウジング１４０は、同じインバータステーション１９０の中の全てのインバータ１２０が接続されている、単一の多巻線中圧（ＭＶ）変圧器を備えてもよい。太陽電池１１５の群は、太陽光発電モジュール１１０の中でパッケージ化されてもよく、この太陽光発電モジュール１１０を、他の太陽光発電モジュール１１０とともにインバータ１２０に接続してもよい。太陽電池１１５は、ＳｕｎＰｏｗｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能なものなど、市販の太陽電池を含んでもよい。明瞭にするために、図１では太陽電池１１５の一部のみが表示されていることに留意すべきである。
【００３４】
インバータ１２０は、一連の太陽光発電モジュールが発電したＤＣ電流を、相互接続点（ＰＯＩ）１６１で電力系統に送達するのに好適なＡＣ電流に変換する。図１の例において、インバータ１２０の出力は、変圧器ハウジング１４０のＭＶ変圧器によって上げられ、電力系統に供給される前に変圧器１６０によって更に上げられ、電力系統は、消費者に電気サービスを提供する電力会社が運営し得る。
【００３５】
図２及び３は、本発明の実施形態によるインバータステーション１９０Ａの形態のシステムの概略図を示す。インバータステーション１９０Ａは、図１に示すＰＶ発電プラント１００のインバータステーション１９０の特定の実施形態である。インバータステーション１９０Ａは、単一の多巻線昇圧ＭＶ変圧器１４２に接続されている２つのインバータ１２０（即ち、１２０−１、１２０−２）を用いて、例示されている。一般に、インバータステーションが有するＭＶ変圧器に接続されたインバータは、これより少なくても多くてもよい。一実施形態において、ＭＶ変圧器１４２は、２本の低圧巻線と、単一の高圧巻線とを有する。低圧巻線のそれぞれは、インバータ１２０に連結されており、高圧巻線は、電力系統に連結されている。
【００３６】
図２に示す変圧器ハウジング１４０Ａは、ＰＶ発電プラント１００の変圧器ハウジング１４０の特定の実施形態である。変圧器ハウジング１４０Ａは、ＭＶ変圧器１４２と、ＭＶ放出ヒューズ１４３と、ＭＶ電流制限ヒューズ１４４と、ＭＶ断路スイッチ１４５とを、安全上の理由で、同じ保護ハウジング内に囲い込んでもよい。以下でより明らかになるように、変圧器ハウジングは、本発明の様々な実施形態におけるそのハウジングの内部において、様々なインバータ変圧器リンク（例えば、母線リンク、又は接点リンク（contact link）、ヒューズリンク、及びスイッチヒューズリンク）を備えてもよい。インバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続するインバータ変圧器リンクは、変圧器ハウジングの外側に位置してもよい。
【００３７】
インバータステーション１９０Ａは、２つのインバータ１２０が単一の３巻線ＭＶ変圧器１４２に接続した構成の例である。インバータステーションの他の回路構成は、単一のインバータ、又は２巻線ＭＶ変圧器により接続された複数の並列インバータを含んでもよい。
【００３８】
インバータ１２０は、インバータ回路１２２と、ＡＣ出力断路器（disconnect）１２３と、ＤＣ入力断路器１２１とを備えてもよい。インバータ回路１２２は、太陽光発電モジュール１１０から受電したＤＣ電力を電力系統の対応する出力に変換するための電気回路を含む。ＤＣ入力断路器１２１及びＡＣ出力断路器１２３は、インバータ１２０を、太陽光発電モジュール１１０及びＭＶ変圧器１４２から、それぞれ断路するためのスイッチを備えてもよい。インバータ１２０は、市販の太陽光発電インバータを含み得る。
【００３９】
インバータ１２０は、太陽光発電モジュール１１０のＤＣ出力を受電するためのＤＣ入力と、電力系統に供給されるＡＣ出力とを有する。インバータ１２０のＡＣ出力は、電力系統に供給される前に、ＭＶ変圧器１４２によって上げられる。ＡＣ電圧を上げることに加えて、ＭＶ変圧器１４２は、電力系統とインバータ１２０との間、よって太陽光発電モジュール１１０に、ガルバニック絶縁をもたらす。
【００４０】
インバータ１２０が、潜在的に大きい有効故障電流を含む大規模電力系統に接続されていることを考慮すると、インバータ１２０においてアークフラッシュが発生する可能性は、主要な安全上の懸念である。過電流継電方式は、通常、ヒューズ１４３及び１４４によりＭＶ変圧器１４２の高圧側において提供されるが、ＭＶ変圧器１４２及びインバータ１２０の低圧側における故障に対する、対応する故障除去時間は、一般的に長く、ばらつきが大きく、結果的に、ＭＶ変圧器１４２の低圧端子とインバータ１２０のＡＣ出力との間の領域に高入射アークエネルギーをもたらす。ＭＶ変圧器１４２とインバータ１２０との間のこの場所に、適切なアークフラッシュ軽減策となるものを挿入することは、特に、インバータ１２０で運転、コミッショニング、保守、又は点検を行う間、作業者の安全を保証する助けとなるであろう。アークフラッシュ軽減策としては、電力系統からの全ての潜在的に有効故障電流に対し、一貫して入射エネルギーレベルを、４または４より高いＰＰＥクラス（＞４０ｃａｌ／ｃｍ２）から、２または２より低いＰＰＥクラス（＜８ｃａｌ／ｃｍ２）に下げることが、好ましい。
【００４１】
従来のアークフラッシュ軽減策は、専用の回路遮断器を、ＭＶ変圧器ハウジングの内部に、かつインバータ出力と直列で、設置することである。回路遮断器は、インバータ出力におけるアーク故障のあらゆる潜在的な発生が、関連した回路遮断器によって瞬時に除去され、これにより、関連した入射エネルギーがＰＰＥクラス２レベルを超えないことを保証する助けとなる。しかし、回路遮断器引きはずし特性の適切な設定は、良くても難しい課題であるが、理由は、設定により、回路遮断器が、有効故障電流に左右されるレベルの広範囲のアーク故障電流に対して瞬時にトリップする一方で、通常運転時に予想される過電流及びサージ電流に反応しないことを保証する必要があるためである。また、回路遮断器がＭＶ変圧器ハウジング内に位置する場合、ハウジングは、回路遮断器の環境要件を満たすよう好適に設計されなくてはならず、結果的に実行コストを増大させる。
【００４２】
一実施形態において、インバータステーション１９０Ａは、インバータステーション１９０Ａが通常運転モードにあるか保守モードにあるかによって、様々なインバータ変圧器リンクを有してもよい。その名称が暗示するように、通常運転モードは、インバータ１２０が通常通りに動作して、太陽光発電電力を電力系統に供給する時のモードである。保守モードは、インバータ１２０が、保守、点検、又はコミッショニング中のモードである。
【００４３】
図２は、通常運転モードにおける、インバータ１２０の出力のＭＶ変圧器１４２への接続構成を示す。通常運転において、母線リンク１４１（例えば、導電性相互配線）は、インバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続するインバータ変圧器リンクとして機能する。母線リンク１４１は、変圧器ハウジング１４０Ａの中に囲い込まれることが好ましいが、必ずしも囲い込まれなくてもよい。シングルワイヤ又はマルチワイヤ導体１２４は、母線リンク１４１をインバータ１２０のＡＣ出力に接続してもよい。
【００４４】
通常運転時に、母線リンク１４１は、インバータ１２０のＡＣ出力を、ＭＶ変圧器１４２の対応する低圧端子に接続する。母線リンク１４１は、それらがインバータ１２０の最大定格電流を流すように設計され、かつ母線リンク１４１は、容易に外されてもよく、かつ保守モード用の一連のヒューズ−リンク１４６（図３を参照）と取り換えられてもよいような機械的構成に構成されている。図４は、インバータ１２０−１からの端子Ｌ１Ａ、Ｌ２Ａ、及びＬ３Ａを、ＭＶ変圧器１４２の対応する低圧巻線端子Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ、及びＸ３Ａに接続し、かつインバータ１２０−２からの端子Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、及びＬ３Ｂを、ＭＶ変圧器１４２の対応する低圧巻線端子Ｘ１Ｂ、Ｘ２Ｂ、及びＸ３Ｂに接続する、母線リンク１４１を例示する概略図を示す。示された例は、それぞれの相に対して１巻線の３相巻線についてのものであり、例示のみを目的とする。
【００４５】
図３は、保守モードにおけるＭＶ変圧器１４２へのインバータ１２０の接続構成を示す。保守モードにおいて、ヒューズリンク１４６は、（母線リンク１４１の代わりに）インバータ変圧器リンクとして機能する。インバータ１２０に保守タスクを実施する前に、それぞれの母線リンク１４１をヒューズリンク１４６に取り換える。インバータ１２０の最大定格電流を流す定格である母線リンク１４１とは異なり、ヒューズ−リンク１４６は、インバータ１２０の定格電流のごく一部を流す定格となっており、これにより、ヒューズ−リンク１４６の故障除去時間は、アークフラッシュエネルギーを、有効故障電流の全範囲についてＰＰＥクラス２に対応するレベルよりもかなり下のレベルに低減するのに十分短い。ヒューズ−リンク１４６は、速断型ヒューズを含んでもよい。よって、ヒューズリンク１４６により、インバータ１２０の電源がオンのままであることを要する保守タスクを、比較的安全に採用することができる。インバータ１２０の電源がオンであることを要する保守タスクの例としては、インバータ内部の通電中の構成部品にかなり接近することを要する保守及びコミッショニング活動時に発生し得る、インバータ出力電流及び電圧の測定、漏れ電流測定、高調波測定、熱測定、制御、通信、及び監視回路並びに機能性の診断、又はその他のテスター又はオシロスコープ測定が、挙げられる。万一、保守時に、アーク故障の状況が発生した場合、速断型ヒューズリンク１４６は、数ミリ秒〜数百ミリ秒以内にアークを除去することができ、これにより、入射エネルギーを８ｃａｌ／ｃｍ２よりもかなり下に制限することができる。これによって、保守作業者は、インバータステーション１９０において、ＰＰＥ２レベルの保護具のみを用いて、保守タスクを安全に実施することができる。保守タスクを完了すると、ヒューズリンク１４６は、外され、かつ母線リンク１４１に取り換えられ、これにより、通常運転を再開することができる。図５は、インバータ１２０−１からの端子Ｌ１Ａ、Ｌ２Ａ、及びＬ３Ａを、ＭＶ変圧器１４２の対応する低圧巻線端子Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ、及びＸ３Ａに接続し、かつインバータ１２０−２からの端子Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、及びＬ３Ｂを、ＭＶ変圧器１４２の対応する低圧巻線端子Ｘ１Ｂ、Ｘ２Ｂ、及びＸ３Ｂに接続する、ヒューズリンク１４６を例示する概略図を示す。
【００４６】
一実施形態において、母線リンク及びヒューズリンクは、共通の物理的間隔レイアウト、終端足跡（termination footprint）、及び終端デバイスを共有し、これにより、母線リンク１４１をヒューズリンク１４６に取り換える手順、及びその逆の手順を、容易に、かつ最小数の工程で、確実に実施することができる。この特徴は、相互配線ホルダ１９２が、母線リンク１４１及びヒューズリンク１４６のいずれかを物理的に収容する図６及び７において、概略的に例示されている。それぞれのホルダ１９２により、ＭＶ変圧器１４２の低圧巻線端子（即ち、Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ、Ｘ３Ａ、Ｘ１Ｂ、Ｘ２Ｂ、又はＸ３Ｂ）を、インバータ１２０からの対応する端子（即ち、Ｌ１Ａ、Ｌ２Ａ、Ｌ３Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、又はＬ３Ｂ）に接続することが可能となる。通常モードから保守モードに変更するために、保守作業員がすべきことは、母線リンク１４１を相互配線ホルダ１９２から外し、ヒューズリンク１４１をホルダ１９２上に設置することのみである。同様に、保守モードから通常運転モードに変更するために、保守作業員がすべきことは、ヒューズリンク１４６を相互配線ホルダ１９２から外し、母線リンク１４１をホルダ１９２上に設置することのみである。母線リンク１４１をヒューズリンク１４６と交換する間、及び逆にヒューズリンク１４６を母線リンク１４１と交換する間、インバータステーション１９０Ａ全体の電源をオフにし、かつインバータステーション１９０Ａ全体を電力系統から断路する必要があり、このことは、通常、ＭＶ変圧器１４２の高圧側に存在するＭＶ断路スイッチ１４５（図２及び３に示す）を開くことにより実現してもよい。
【００４７】
図２及び３を参照すると、本発明の一実施形態において、ＰＶ発電プラント１００のインバータ１２０で保守を実施する方法は、インバータ１２０の電源をオフにすることにより、インバータステーション１９０Ａを保守モードにすることと、ＭＶ断路スイッチ１４５を開くことにより、インバータステーション１９０Ａを電力系統から断路することと、母線リンク１４１をヒューズ−リンク１４６に取り換えることと、ＭＶ断路スイッチ１４５を閉じることと、インバータ１２０の電源をオンにすることと、母線リンク１４１の代わりにヒューズ−リンク１４６が定位置にある状態で、１または複数のインバータ１２０に（電源がオンである間）保守を実施することとを伴ってもよい。方法は、インバータ１２０の電源をオフにすることにより、インバータステーション１９０Ａを通常運転モードにすることと、ＭＶ断路スイッチ１４５を開くことにより、インバータステーション１９０Ａを電力系統から断路することと、ヒューズリンク１４６を母線リンク１４１に取り換えることと、ＭＶ断路スイッチ１４５を閉じることと、母線リンク１４１がヒューズリンク１４６の代わりに定位置にある状態で、インバータ１２０の電源をオンにすることとを更に伴う。
【００４８】
次に図８を参照すると、本発明の実施形態によるインバータステーション１９０Ｂの形態のシステムの概略図が示されている。インバータステーション１９０Ｂは、インバータ変圧器リンクがスイッチヒューズリンク２０１を含むインバータステーション１９０Ａの特定の実施形態である。スイッチヒューズリンク２０１を、「１４０Ｂ」と表示し直されている変圧器ハウジングの保護筐体の中に組み込んでもよい。インバータ１９０Ｂの他の構成部品は、そうでなければ、図２及び３を参照して記載した通りである。
【００４９】
一実施形態において、図８に示すように、スイッチヒューズリンク２０１は、速断型ヒューズＦと単投形スイッチ２０３とを備える。ヒューズ−リンク１４６のように、ヒューズＦは、インバータ１２０の定格電流のごく一部を流す定格となっており、これにより、ヒューズＦの故障除去時間は、アークフラッシュエネルギーをＰＰＥ２に対応するレベルよりかなり下のレベルまで低減するのに十分短い。単投形スイッチ２０３は、２端子単投断路スイッチを含んでもよい。
【００５０】
通常運転時に、スイッチ２０３は、閉じられており、かつヒューズ２０１と並列である。よって、スイッチ２０３の接点Ｂは、前述した母線リンク１４１（図２を参照）と同じように、通常運転時にインバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続する。スイッチ２０３の接点ＢとヒューズＦとが並列接続であるため、ヒューズＦは、通常運転時に、インバータ１２０の定格電流のほんの一部のみを流す。保守モード時、前述したヒューズ−リンク１４６（図３を参照）と同じように、スイッチ２０３は、ヒューズＦと並列である状態から開いており、ヒューズＦがインバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続することを可能にする。
【００５１】
図９は、本発明の実施形態によるスイッチヒューズリンク２０１を概略的に示す。説明したように、スイッチヒューズリンク２０１は、ヒューズＦ（即ち、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、又はＦ６）、及びスイッチ２０３の対応するスイッチ接点Ｂ（即ち、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、又はＢ６）を含んでもよい。図９の例において、単投形スイッチ２０３は、連携して単一の保守レバー２０４により動作可能であり、この保守レバー２０４は、変圧器ハウジングの外側においてアクセス可能であってもよい。ＭＶ変圧器１４２巻線端子Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ、Ｘ３Ａ、及びＸ１Ｂ、Ｘ２Ｂ、Ｘ３Ｂ、並びにインバータ１２０からの端子Ｌ１Ａ、Ｌ２Ａ、Ｌ３Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、及びＬ３Ｂは、図４及び５を参照して前述した通りである。
【００５２】
図９の例において、保守レバー２０４を第１の位置（通常運転位置）に動かすことで、スイッチ２０３の全ての接点Ｂを閉じ、この接点Ｂを対応する常設されたヒューズＦと並列に配置して、インバータステーション１９０Ｂを通常運転モードにする。インバータステーション１９０Ｂを保守モードにするために、保守レバー２０４を第２の位置（保守位置）に動かして、スイッチ２０３の接点Ｂを開き、これにより、インバータとＭＶ変圧器低圧巻線は、ヒューズＦにより接続される。安全上の理由で、保守レバー２０４を、南京錠２０５により、特定の位置で定位置にロックしてもよい。スイッチヒューズリンク２０１は、母線及びヒューズを手で外し、かつ設置して、運転モードを変更する必要をなくすのに、好都合である。
【００５３】
スイッチヒューズリンク２０１において、ヒューズＦが常設されているため、通常運転時、ヒューズＦは、依然、存在しており、かつ接点Ｂと並列接続されている。したがって、それぞれのヒューズＦは、通常の動作電流のごく一部を流すであろう。通常運転状態時に流れているヒューズ電流の量を、スイッチ２０３の接点ＢとヒューズＦとの間で適切なインピーダンス整合を有するスイッチヒューズリンク２０１の回路レイアウト設計により、微小レベルに低減してもよい。これは、図１０において例示されており、図１０は、本発明の実施形態によるスイッチヒューズリンク２０１を概略的に示す。
【００５４】
図１０の例において、スイッチ２０３の接点Ｂを備える回路２０６は、等価直列抵抗２０７を有する。ヒューズＦを備える回路２０８は、等価直列抵抗２０９を有する。例えば、スイッチ２０３に関連した回路２０６の等価直列抵抗２０７は、Ｒｓｗｉであり、次に、対応するヒューズＦの回路２０８は、等価直列抵抗２０９がｋｉＲｓｗｉに等しく、式中、ｋｉ＞＞１であるよう、意図的に設計されている。等価インピーダンスは、通常運転状態と保守状態のいずれについても環境要件を満たすよう設計すべきである。
【００５５】
次に図１１を参照すると、本発明の実施形態によるインバータステーション１９０Ｃの形態のシステムの概略図が示されている。インバータステーション１９０Ｃは、インバータ変圧器リンクがスイッチヒューズリンク２１３を備えるインバータステーション１９０Ａの特定の実施形態である。スイッチヒューズリンク２０３を、「１４０Ｃ」と表示し直されている変圧器ハウジングの保護筐体の中に組み込んでもよい。インバータ１９０Ｃの他の構成部品は、そうでなければ、図２及び３を参照して記載した通りである。
【００５６】
図１１に示す一実施形態において、スイッチヒューズリンク２０３は、速断型ヒューズ２１４と、母線２１３と、双投形スイッチ２１５とを備える。ヒューズ−リンク１４６のように、ヒューズ２１４は、インバータ１２０の定格電流のごく一部を流す定格となっており、これにより、ヒューズ２１４の故障除去時間は、アークフラッシュエネルギーをＰＰＥ２よりかなり下まで低減するのに十分短い。双投形スイッチ２１５は、ヒューズ２１４及び母線２１３のいずれかによりインバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続する、２つの位置を有するトランスファスイッチを備えてもよい。即ち、ヒューズ２１４及び母線２１３の一方のみが、インバータ１２０をＭＶ変圧器１４２の低圧側に常に接続している。ヒューズ２１４及び母線２１３を常設してもよい。
【００５７】
スイッチヒューズリンク２０１（図８を参照）の代わりにスイッチヒューズリンク２１２を用いる利点は、ヒューズ２１４が、通常運転時に負荷電流を全く流さないことである。したがって、ヒューズのサイズ設定及び回路レイアウト設計を検討するにあたって、連続使用要件を考慮する必要はなく、結果的に、より簡素な電気設計をもたらす。その代償として、スイッチヒューズリンク２１２は、通常、実行するのによりコストがかかり、かつスイッチヒューズリンク２０１よりも物理的に大きい。
【００５８】
図１２は、本発明の実施形態によるスイッチヒューズリンク２１２を概略的に示す。図１２の例において、双投形スイッチ２１５は、連携して単一の保守レバー２０４により動作可能であり、この保守レバー２０４は、変圧器ハウジングの外側においてアクセス可能であってもよい。ＭＶ変圧器１４２巻線端子Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ、Ｘ３Ａ、及びＸ１Ｂ、Ｘ２Ｂ、Ｘ３Ｂ、並びにインバータ１２０からの端子Ｌ１Ａ、Ｌ２Ａ、Ｌ３Ａ、Ｌ１Ｂ、Ｌ２Ｂ、及びＬ３Ｂは、図４及び５を参照して前述した通りである。
【００５９】
図１２の例において、保守レバー２０４を第１の位置に動かすことで、直列接続された母線２１３により、インバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続し、インバータステーション１９０Ｃを通常運転モードにする。インバータステーション１９０Ｃを保守モードにするために、保守レバー２０４を第２の位置に動かして、直列接続されたヒューズ２１４により、インバータ１２０をＭＶ変圧器１４２に接続する。安全上の理由で、保守レバー２０４を、南京錠２０５により、特定の位置で定位置にロックしてもよい。
【００６０】
インバータステーション１９０Ｂ（図８を参照）と１９０Ｃ（図１１を参照）のいずれにおいても、通常運転モードと保守モードとの間の切り替え手順は、インバータステーションの電源を完全にオフにして、かつ電力系統から断路して実施され、切り替え手順自体がアークフラッシュ災害を引き起こさないことを保証する。このことは、保守レバー２０４を操作する前に、（通常、ホットスティックにより）ＭＶ断路スイッチ１４５を開くことで実現してもよい。インターロック機構を使用して、ＭＶ断路スイッチ１４５が開（即ち、オフ）位置にある場合のみ２つの運転モード間の切り替えを実現することを保証してもよい。
【００６１】
図１３及び１４は、通常運転位置（図１３）及び保守位置（図１４）にある保守レバー２０４を示す。南京錠２０５を用いて、保守レバー２０４を定位置にロックしてもよい。保守レバー２０４を通常運転位置に位置付けて、インバータステーションを通常運転モードにした時、インバータ１２０は、直列接続されたスイッチ接点及び／又は母線、例えば、スイッチヒューズリンク２０１及び母線２１３の場合のスイッチ２０３の接点Ｂ、並びにスイッチヒューズリンク２１２の場合のスイッチ２１５の接点を経由して、ＭＶ変圧器１４２の低圧側に接続される。保守レバー２０４を保守位置に位置付けて、インバータステーションを保守モードにした時、インバータ１２０は、直列接続されたスイッチ接点及び／又はヒューズ、例えば、スイッチヒューズリンク２０１及びヒューズ２１４の場合のヒューズＦ、並びにスイッチヒューズリンク２１２の場合のスイッチ２１５の接点を経由して、ＭＶ変圧器１４２の低圧側に接続される。
【００６２】
図１５は、本発明の実施形態によるインバータステーション１９０を通常運転モードから保守モードに切り替える方法のフロー図を示す。図１５の方法を、保守前方策として実施してもよい。
【００６３】
図１５の方法において、インバータ１２０のＤＣ入力断路器１２１及びＡＣ出力断路器１２３を開くことにより、インバータ１２０の電源をオフにして、かつインバータ１２０を断路する（工程３０１）。ＭＶ断路スイッチ１４５を、保守レバー２０４の南京錠２０５と同じ南京錠の鍵を有する負荷断路南京錠で、開き（即ち、スイッチをオフにして）、かつ開位置においてロックし（工程３０２）、続いて、南京錠の鍵を負荷断路南京錠から外す。その南京錠の鍵を用いて、保守レバー２０４のロックを解除し、保守レバー２０４を運転位置から保守位置に回す（工程３０３）。保守レバー２０４を保守位置でロックして、南京錠の鍵を外す（工程３０４）。インバータ１２０のドアを開いて、あらゆる電源オフの保守作業を実施し、次に保守作業を実施した後に、ドアを閉める（工程３０５）。インバータステーション内の全てのインバータ１２０について、工程３０５を繰り返す（工程３０６）。電源オフの保守作業を実施した後、南京錠の鍵を用いて負荷断路南京錠のロックを解除して、ＭＶ断路スイッチ１４５を閉じる、即ち、スイッチをオンにすることができる（工程３０７）。インバータ１２０のＤＣ入力断路器１２１及びＡＣ出力断路器１２３を閉じることにより、インバータ１２０の電源をオンにして、このインバータ１２０を再接続する（工程３０８）。電源をオンにする前に、インバータ１２０の極限出力電力（output power limit）を、スイッチヒューズリンク２０１のヒューズＦ、又はスイッチヒューズリンク２１２のヒューズ２１４の定格に一致し、かつこれらに適切な最大定格よりも小さい値に設定する。次に、インバータ１２０において、電源オンの保守作業を実施する。電源オンの保守作業（即ち、インバータ１２０の電源がオンである間に実施する保守作業）時に、インバータ１２０の出力電力レベルは、スイッチヒューズリンク２０１又は２１２のヒューズ定格により判定されるように（いずれが実行されようとも）、依然、制限されているが、理由は、保守レバー２０４が、依然、保守位置にロックされているためであることに留意されたい。
【００６４】
図１６は、本発明の実施形態によるインバータステーション１９０を保守モードから通常運転モードに切り替える方法のフロー図を示す。図１５の方法に従い、図１６の方法を、保守後方策として実施してもよい。
【００６５】
図１６の方法において、インバータ１２０のＤＣ入力断路器１２１及びＡＣ出力断路器１２３を開くことにより、インバータ１２０の電源をオフにして、かつインバータ１２０を断路する（工程３２０）。ＭＶ断路スイッチ１４５を、負荷断路南京錠で、開き（即ち、スイッチをオフにして）、かつ開位置においてロックし（工程３２１）、続いて、南京錠の鍵を負荷断路南京錠から外す。その南京錠の鍵を用いて、保守レバー２０４のロックを解除し、保守レバー２０４を保守位置から運転位置に回す（工程３２２）。保守レバー２０４を運転位置でロックして、南京錠の鍵を外す。ＭＶ断路スイッチ１４５の断路南京錠のロックを解除して、ＭＶ断路スイッチ１４５を閉じることができる（工程３２３）。ＭＶ断路スイッチ１４５を閉位置でロックして、南京錠の鍵２０５を断路南京錠に入れたままにしておく。インバータ１２０のＤＣ入力断路器１２１及びＡＣ出力断路器１２３を閉じることにより、インバータ１２０の電源をオンにして、このインバータ１２０を再接続する（工程３２４）。次に、インバータ１２０の極限出力電力を調整して、インバータ１２０の最大定格に戻す。
【００６６】
本発明の実施形態において、ヒューズは、インバータの最大定格に対してヒューズの定格電流がより低いため、インバータから電力系統に伝送し得る電力量を制限することに留意されたい。インバータは、保守時に全出力運転をする必要がないため、この制限は、インバータに対する通常の保守活動及び関連した試験に影響しない。この制限により、保守時に、図１５の工程３０８に記載の通り、インバータからの電力生産をヒューズ定格によって許容される制限内に削減する必要があり、このことは、通常、インバータのソフトウェア制御、又はインバータ内に入り込むいくつかのＤＣ入力回路の断路によって実現することができる。
【００６７】
表１は、回路遮断器に基づく従来の解決策に対する、スイッチヒューズリンクを使用する本発明の実施形態の質的な比較を示す。図８及び１１のスイッチヒューズに基づく解決策に関連した材料コストは、図２及び３の母線及びヒューズリンクに基づく解決策の材料コストより高いが、スイッチの電圧及び高い定格電流、並びに常設されたヒューズにより、スイッチヒューズに基づく解決策は、回路遮断器に基づく解決策と比較すると、依然、コスト効率が良い。より重要なことは、スイッチヒューズに基づく解決策は、どちらも、インバータステーションにおける潜在的なアークフラッシュ災害に対して保証された安全を提供する一方で、回路遮断器に基づく解決策は、特に、有効故障電流及び結果として生じるアークフラッシュ電流が異なり、かつ回路遮断器の固定された速い引はずし電流のレベルより低いレベルに到達し得る時、このような保証をしない。また、ＰＶ発電プラントの規模及び具体的な保守ニーズにより、図２及び３の母線及びヒューズリンクに基づく解決策は、最もコスト効率の良い解決策であり得る。
【表１】
2016500998.tif 000003
本発明の具体的な実施形態を提示してきたが、これらの実施形態は、例示を目的としており、かつ非制限的であることを理解すべきである。多くの追加的実施形態が、本開示を読んだ当業者にとっては明らかとなろう。
【図１】
2016500998.tif 000004
【図２】
2016500998.tif 000005
【図３】
2016500998.tif 000006
【図４】
2016500998.tif 000007
【図５】
2016500998.tif 000008
【図６】
2016500998.tif 000009
【図７】
2016500998.tif 000010
【図８】
2016500998.tif 000011
【図９】
2016500998.tif 000012
【図１０】
2016500998.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016500998.tif 000016
【図１４】
2016500998.tif 000017
【図１５】
2016500998.tif 000018
【図１６】
2016500998.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月19日(2015.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池が発電した直流（ＤＣ）を、第１の太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力において供給されるＡＣに変換する、第１の太陽光発電インバータと、
前記第１の太陽光発電インバータに連結されている低圧側の第１の低圧巻線と、電力系統に連結されている高圧側の高圧巻線とを有する昇圧変圧器と、
第１のヒューズ及び第１のスイッチを備える第１のスイッチヒューズリンクと
を備え、
前記第１のスイッチヒューズリンクは、通常運転モード時に、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に、前記第１のスイッチの接点を経由して連結し、前記第１のスイッチヒューズリンクは、保守モード時に、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に、前記第１のヒューズを経由して連結する、システム。
【請求項２】
前記第１のスイッチは、単投断路スイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のヒューズは、前記通常運転モード及び前記保守モードのいずれにおいても、前記第１の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力、及び前記昇圧変圧器の前記第１の低圧巻線に連結されている、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のスイッチは、双投トランスファスイッチを含む、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のスイッチヒューズリンクは、前記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に設置される、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のスイッチは、前記通常運転モード時に、前記第１のスイッチの前記接点を、前記第１のヒューズと並列に配置する第１の位置と、前記保守モード時に、前記第１のヒューズと並列である状態から、前記第１のスイッチの前記接点を外す第２の位置と、を有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項７】
太陽電池が発電したＤＣを、第２の太陽光発電インバータのＡＣ出力において供給されるＡＣに変換する、第２の太陽光発電インバータと、
第２のヒューズ及び第２のスイッチを備える第２のスイッチヒューズリンクと
を更に備え、
前記第２のスイッチヒューズリンクは、前記通常運転モード時に、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の第２の低圧巻線に、前記第２のスイッチの接点を経由して連結し、前記第２のスイッチヒューズリンクは、前記保守モード時に、前記第２の太陽光発電インバータの前記ＡＣ出力を、前記昇圧変圧器の前記第２の低圧巻線に、前記第２のヒューズを経由して連結する、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項８】
太陽光発電インバータに保守を実施する方法であって、
前記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと、
前記太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力を昇圧変圧器の低圧巻線に連結する母線を、ヒューズに取り換えることと、
前記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、
前記太陽光発電インバータの電源がオンであり、前記ヒューズが前記母線の代わりに定位置にある間に、前記太陽光発電インバータに保守を実施することと、を含む、方法。
【請求項９】
前記太陽光発電インバータに保守を実施した後に、前記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと、
前記ヒューズを前記母線に取り換えることと、
前記母線が前記ヒューズの代わりに定位置にある状態で、通常運転用の前記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記母線を前記ヒューズに取り換える前に、前記昇圧変圧器の高圧側を断路することを更に含む、請求項８または請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
表１は、回路遮断器に基づく従来の解決策に対する、スイッチヒューズリンクを使用する本発明の実施形態の質的な比較を示す。図８及び１１のスイッチヒューズに基づく解決策に関連した材料コストは、図２及び３の母線及びヒューズリンクに基づく解決策の材料コストより高いが、スイッチの電圧及び高い定格電流、並びに常設されたヒューズにより、スイッチヒューズに基づく解決策は、回路遮断器に基づく解決策と比較すると、依然、コスト効率が良い。より重要なことは、スイッチヒューズに基づく解決策は、どちらも、インバータステーションにおける潜在的なアークフラッシュ災害に対して保証された安全を提供する一方で、回路遮断器に基づく解決策は、特に、有効故障電流及び結果として生じるアークフラッシュ電流が異なり、かつ回路遮断器の固定された速い引はずし電流のレベルより低いレベルに到達し得る時、このような保証をしない。また、ＰＶ発電プラントの規模及び具体的な保守ニーズにより、図２及び３の母線及びヒューズリンクに基づく解決策は、最もコスト効率の良い解決策であり得る。
【表１】
2016500998.tif 000020
本発明の具体的な実施形態を提示してきたが、これらの実施形態は、例示を目的としており、かつ非制限的であることを理解すべきである。多くの追加的実施形態が、本開示を読んだ当業者にとっては明らかとなろう。
［項目１］
太陽電池が発電した直流（ＤＣ）を、第１の太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力において供給されるＡＣに変換する、第１の太陽光発電インバータと、
上記第１の太陽光発電インバータに連結されている低圧側の第１の低圧巻線と、電力系統に連結されている高圧側の高圧巻線とを有する昇圧変圧器と、
第１のヒューズ及び第１のスイッチを備える第１のスイッチヒューズリンクと
を備え、
上記第１のスイッチヒューズリンクは、通常運転モード時に、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力を、上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に、上記第１のスイッチの接点を経由して連結し、上記第１のスイッチヒューズリンクは、保守モード時に、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力を、上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に、上記第１のヒューズを経由して連結する、システム。
［項目２］
上記第１のスイッチは、単投断路スイッチを含む、項目１に記載のシステム。
［項目３］
上記第１のヒューズは、上記通常運転モード及び上記保守モードのいずれにおいても、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力、及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結されている、項目１に記載のシステム。
［項目４］
上記第１のスイッチは、双投トランスファスイッチを含む、項目１に記載のシステム。
［項目５］
上記第１のスイッチヒューズリンクは、上記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に設置される、項目１に記載のシステム。
［項目６］
上記第１のスイッチは、上記通常運転モード時に、上記第１のスイッチの上記接点を、上記第１のヒューズと並列に配置する第１の位置と、上記保守モード時に、上記第１のヒューズと並列である状態から、上記第１のスイッチの上記接点を外す第２の位置と、を有する、項目１に記載のシステム。
［項目７］
太陽電池が発電したＤＣを、第２の太陽光発電インバータのＡＣ出力において供給されるＡＣに変換する、第２の太陽光発電インバータと、
第２のヒューズ及び第２のスイッチを備える第２のスイッチヒューズリンクと
を更に備え、
上記第２のスイッチヒューズリンクは、上記通常運転モード時に、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力を、上記昇圧変圧器の第２の低圧巻線に、上記第２のスイッチの接点を経由して連結し、上記第２のスイッチヒューズリンクは、上記保守モード時に、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力を、上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に、上記第２のヒューズを経由して連結する、項目１に記載のシステム。
［項目８］
上記第１のスイッチ及び上記第２のスイッチは、連携してレバーにつながり、上記レバーは、上記保守モード時に上記第１のスイッチ及び上記第２のスイッチを開く第１の位置と、上記通常運転モード時に上記第１のスイッチ及び上記第２のスイッチを閉じる第２の位置と、を有する、項目７に記載のシステム。
［項目９］
上記第１のスイッチ及び上記第２のスイッチは、連携してレバーにつながり、上記レバーは、上記通常運転モード時に、上記第１のスイッチの上記接点を、第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結し、かつ上記第２のスイッチの上記接点を、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に連結する第１の位置と、上記保守モード時に、上記第１のヒューズを、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結し、かつ上記第２のヒューズを、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に連結する第２の位置と、を有する、項目７に記載のシステム。
［項目１０］
太陽電池が発電した直流（ＤＣ）を、第１の太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力において供給されるＡＣに変換する、第１の太陽光発電インバータと、
低圧側の第１の低圧巻線と、電力系統に連結されている高圧側の高圧巻線と、を有する、昇圧変圧器と、
第１のヒューズと、
第１の位置及び第２の位置を有する第１のトランスファスイッチと
を備え、
上記第１のトランスファスイッチの上記第１の位置は、第１の母線を、上記第１のヒューズではなく上記第１のトランスファスイッチの接点を経由して、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結し、上記第１のトランスファスイッチの上記第２の位置は、上記第１のヒューズを、上記第１の母線ではなく上記第１のトランスファスイッチの接点を経由して、上記第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結する、システム。
［項目１１］
上記第１のトランスファスイッチは、双投トランスファスイッチを含む、項目１０に記載のシステム。
［項目１２］
上記第１のヒューズ及び上記第１の母線は、上記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に設置される、項目１０に記載のシステム。
［項目１３］
太陽電池が発電したＤＣを、第２の太陽光発電インバータのＡＣ出力において供給されるＡＣに変換する、第２の太陽光発電インバータと、
第２のヒューズと、
第１の位置及び第２の位置を有する第２のトランスファスイッチと
を更に備え、
上記第２のトランスファスイッチの上記第１の位置は、上記第２のヒューズではなく第２の母線を、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の第２の低圧巻線に連結し、上記第２のトランスファスイッチの上記第２の位置は、上記第２の母線ではなく上記第２のヒューズを、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に連結する、項目１０に記載のシステム。
［項目１４］
上記第１のトランスファスイッチ及び上記第２のトランスファスイッチは、連携してレバーにつながり、上記レバーは、通常運転モード時に、第１の母線を、第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結し、かつ上記第２の母線を、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に連結する第１の位置と、保守モード時に、上記第１のヒューズを第１の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第１の低圧巻線に連結し、かつ上記第２のヒューズを、上記第２の太陽光発電インバータの上記ＡＣ出力及び上記昇圧変圧器の上記第２の低圧巻線に連結する第２の位置と、を有する、項目１３に記載のシステム。
［項目１５］
上記第１のトランスファスイッチ、上記第２のトランスファスイッチ、上記第１の母線、及び上記第２の母線は、上記昇圧変圧器を収容する保護筐体の中に位置する、項目１４に記載のシステム。
［項目１６］
上記レバーは、上記昇圧変圧器を収容する上記保護筐体の外側に位置する、項目１５に記載のシステム。
［項目１７］
太陽光発電インバータに保守を実施する方法であって、
上記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと、
上記太陽光発電インバータの交流（ＡＣ）出力を昇圧変圧器の低圧巻線に連結する母線を、ヒューズに取り換えることと、
上記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、
上記太陽光発電インバータの電源がオンであり、上記ヒューズが上記母線の代わりに定位置にある間に、上記太陽光発電インバータに保守を実施することと、を含む、方法。
［項目１８］
上記太陽光発電インバータに保守を実施した後に、上記太陽光発電インバータの電源をオフにすることと
上記ヒューズを上記母線に取り換えることと、
上記母線が上記ヒューズの代わりに定位置にある状態で、通常運転用の上記太陽光発電インバータの電源をオンにすることと、を更に含む、項目１７に記載の方法。
［項目１９］
上記母線を上記ヒューズに取り換える前に、上記昇圧変圧器の高圧側を断路することを更に含む、項目１７に記載の方法。
［項目２０］
上記方法が、上記太陽光発電インバータと同じインバータステーション内の別の太陽光発電インバータに対して実施される、項目１７に記載の方法。
【国際調査報告】
2016500998.tif 000021