電圧測定では見逃す“高抵抗化クラスタ故障”とは?

発電出力の低下に直結する太陽光パネルのクラスタ故障。この電流配線路の導通不具合の故障には3種類ありますが、なかでも従来の点検方法で特定することが難しい故障、がクラスタの高抵抗化です。
この見逃しやすい高抵抗化クラスタ故障を現場の事例を交えて解説します。(2017年5月)
ソーラーパネルの故障の種類はさまざまです。図1.はソーラーパネルの故障モードと経過年月の関係を表しています。
ソーラーパネルの故障には発生時期観点では下記3種類のフェーズの故障があります。
発電量維持のためには、メーカーの保証条件を満たさない故障パネルを特定し、速やかに交換することが重要となります。現場では実際に初期、中期にこのような故障が発生しており、これらの故障モードをクラスタ故障と呼びます(図2.)。いずれもパネルの製品保証期間内でも発生している現状があります。
クラスタ故障についてはアイテスが無料で配布しているメンテブックに詳しく掲載しています。
図3.は、アイテスでの冷熱衝撃サイクルによる加速試験により発生したモジュール内部配線の顕微鏡写真です。ハンダ接合部でクラックが発生していることがわかります。
インターコネクタとセルの電極の接合不良により接触面積が小さくなることで接触抵抗が大きくなり、電流が流れにくい状況を引き起こしている高抵抗化の状態、ということがわかります。
このような高抵抗化の状態により発電電流がバイパスルートに迂回してしまうと、パネルの出力は1/3低下してしまいます。
大規模メガソーラーで潜在的に発生していた高抵抗化クラスタパネルをソラメンテ点検により特定した事例です。
高抵抗化ストリングは、バイパスダイオードに発電電流が迂回したり、クラスタに流れたり、日照状態でも変化するため、発電をロスする。
高抵抗化パネルは、テスターでの開放電圧測定では、区別がつかない。しかし、連系中は発電電流は高抵抗化したクラスタを流れた際は発熱するため、保安面でも危険。ソラメンテ-Zでのインピーダンス測定は、このようなケースでも正確に検出ができ、見逃しを防止できる。