クランプメーターとソラメンテの点検事例


クランプメーターでもストリングの異常を特定できるのでは?という疑問に、クラスター故障の解説と実際の点検データを使って説明いたします。

そもそも、クラスター故障とは?


クラスター故障はどんな現象?

クラスター故障が発生すると、クラスター単位で電圧が低下します。(クラスター高抵抗化は変化なし)

 

パネルの開放電圧が30Vとすると、1クラスター10Vずつ低下します。

パネル内部のバイパスダイオードの位置

太陽電池セルの構造

1枚のセルはおおよそ開放電圧0.6V、短絡電流8Aです。

 

セルはインターコネクタにより直列に配線されます。そのため電流量は同じになりそうですが、そうなりません。

 

それはパワコンのMPPT制御のためです。

太陽電池セルの構造

パワコンのMPPT制御とは?

多くの産業用太陽光発電所は同じ方角、同じ角度でパネルを並べることでストリング単位でIVカーブ特性を揃えています。

 

揃えることで、パワコンのMPPT制御を一括で行い、全てのストリングの発電電力が最大になるようにしています。(最近ではストリング毎にMPPT制御を行うマルチストリング型パワコンもあります。)

産業用太陽光発電所の構成 パネルのスペックは一定、ストリングあたりの直列数は一定 パネルの設置角度は一定

IVカーブでパワコンのMPPT制御を見てみると…

ある時刻で、正常なストリングのIVカーブが青色とします。

 

パワコンのMPPT制御によって、発電電力(I×V)が最大となるように動作電圧Vが決まります。

 

どのストリングも同じIVカーブ特性であるため、全てのストリングで最大発電電力が取れます。

IVカーブで表す、パワコンのMPPT制御

クラスター故障が発生した場合は

複数の正常なストリングのある中、1ストリングだけが異常なストリングであった場合を考えます。

 

ここで言う異常とは、同一のストリング内に複数のクラスタ断線が発生しているものとします。

クラスタ故障が発生した産業用太陽光発電所

クラスター故障発生時のIVカーブ①

クラスタの断線が1箇所発生していると、開放電圧が1クラスター分低下します。

 

開放電圧は電流値ゼロのときの電圧Vocを示します。

 

緑色のIVカーブまでVocが低下したときを考えます。

クラスタ断線が起きたIVカーブ1

クラスター故障発生時のIVカーブ②

パワコンのMPPT制御によって、黄色点の動作電圧Vが決められると緑色のIVカーブから電流Iが0[A]とわかります。

 

発電電力はI×Vであるので、緑色のストリングの発電電力は0[W]となります。

 

→このようにストリングのVocがMPPT制御による動作電圧Vより低下した場合に、全て発電に寄与しないことになります。

 

領域Cでは電流量が減少していきます。

クラスタ故障が起きたIVカーブ2

クランプメーターとソラメンテの測定比較事例


事例

ストリング

開放電圧

(ソラメンテ-Z)

インピーダンス

(ソラメンテ-Z)

故障パネル枚数

(ソラメンテ-iS)

動作電流

(クランプメーター)

№1 846 12 0 5.6
№2 故障 789 1000 4 1.3
№3 故障 831 1000 1 5.5
№4 842 12 0 5.5

クラスター故障とパワコンのMPPT制御をご理解いただいたところで、事例に移ります。上記のデータはクランプメーターにより点検していた方からのお問合せで、ソラメンテによる点検をした事例になります。

 

ソラメンテ-Zによりストリングの点検後、ソラメンテ-iSでクラスター故障パネルを特定しています。

 

クランプメーターによるストリングの点検では、異常と判定できていなかったストリングでも異常を発見しています。

クランプメーター

開放電圧が低下する理由は?

クラスター故障以外で開放電圧が低下する理由は、

  • パネルスペック
  • 直列数
  • 設置角度の差
  • 雲や影

などが考えられます。電流測定に加えて、天候に左右されにくい、ソラメンテ-Zによる測定もお勧めいたします。

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