JP3450697B2 - 太陽電池モジュールの接地状態測定方法および装置 - Google Patents
太陽電池モジュールの接地状態測定方法および装置Info
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Description
ムにおける、太陽電池モジュールの接地状態の測定方法
および装置に関する。
ネルギー問題に対する意識の高まりから、クリーンなエ
ネルギー源である太陽光発電システムに大きな期待が寄
せられている。かかるシステムに用いられる太陽電池の
設置形態として、フィールド上に設置する地上設置型、
住宅の屋根に設置する屋根設置型等があるが、太陽電池
を設置するには、広い設置面積を必要とするため、住宅
の屋根上を有効利用する屋根設置型が主流となってい
る。また、屋根設置型の形態においても、主に架台設置
型と屋根材一体型があるが、屋根用鋼板上に太陽電池セ
ルを積層してモジュール化し、屋根材としての機能を持
たせた屋根材一体型太陽電池モジュールが増加してい
る。
太陽電池モジュールの特性を把握して、所望の出力が得
られるように、太陽電池モジュールの直並列数を決めて
太陽電池アレイを構成する。
事故、故障などによる感電、あるいは漏電火災を防止す
るために、すべての太陽電池モジュールの外郭金属部分
(屋根用鋼板)を接地極に接続することが望ましく、特
に電力供給系統と非絶縁で接続するトランスレスインバ
ータを使用する場合には、接地の必要性が高い。
接地作業を行うにあたっては、的確に各太陽電池モジュ
ールの接地が行われているかどうかを確認する必要があ
る。通常、太陽電池モジュールの表面は、高分子樹脂、
プラスチック、ガラス等の非導通表面保護材によって被
覆されている。そのため、太陽電池モジュール表面から
接地抵抗値を測定することは困難であり、太陽電池モジ
ュールの裏面から接地抵抗値を測定する必要がある。
では、太陽電池モジュール裏面の外郭金属部分が隠れて
しまい、接地抵抗を測定するのは困難である。そこで、
1枚ずつ太陽電池モジュールを敷設するごとに、太陽電
池モジュール敷設作業を中断して接地抵抗を測定する必
要性がある。そのため作業性が悪く、太陽電池モジュー
ルの設置期間が長期化し、工事費の上昇を引き起こす。
ールの接地状態を作業性良く測定することができる測定
方法および測定装置を提供することにある。
成するため、本発明の太陽電池モジュール接地状態測定
方法は、その表面が非導通表面保護材によって被覆さ
れ、裏面に接地極に接地すべき金属部分が設けられた太
陽電池モジュールの接地状態測定方法であって、前記太
陽電池モジュールの表面に前記金属部分と対向して導体
板を配置し、前記導体板と前記接地極との間に交流電圧
を印加して流れる電流を検出することにより、前記金属
部分の接地状態を測定することを特徴とする。
態測定装置は、その表面が非導通表面保護材によって被
覆され、裏面に接地極に接地すべき金属部分が設けられ
た太陽電池モジュールの接地状態測定装置であって、前
記太陽電池モジュールの表面に前記金属部分と対向して
配置される導体板と、前記導体板と前記接地極との間に
交流電圧を印加して流れる電流を検出することにより、
前記金属部分の接地状態を測定する測定手段とを具備す
ることを特徴とする。
接地すべき金属部分が接地極に確実に接続されていれ
ば、前記交流電圧の印加により流れる電流を検出するこ
とができ、太陽電池モジュールの接地状態を測定するこ
とができる。これによれば、接地すべき金属部分を直接
的に利用する必要がなくなるため、太陽電池モジュール
の設置後にその表面側に電極を配置して、作業性良く接
地状態を測定することができる。
ては、接地状態の測定は、前記電極と接地極との間に印
加される交流電圧の電圧値および周波数、それにより前
記電極と接地極との間に流れる電流の電流値、前記静電
容量の値、ならびに配線抵抗値の間に成立する関係を利
用して行う。
ば、建材一体型太陽電池モジュールであり、表面が、ガ
ラス、高分子樹脂、プラスチック等の非導通表面保護材
によって被覆され、裏面に前記金属部分としての導体板
を有する。また、前記電極は面状であり、絶縁物で覆わ
れている。
地極との間に印加する交流電圧の周波数を変化させなが
ら、流れる電流を複数回検出するようにしてもよい。こ
れによれば、前記電極と金属部分間の静電容量がわから
ない場合においても、太陽電池モジュールの接地状態を
測定することができる。
ザーなどで警報として知らせたり、液晶ディスプレイな
どに表示するようにして、測定者が容易かつ的確に太陽
電池モジュールの接地状態を確認することができるよう
にしてもよい。
係る太陽電池モジュール接地状態測定方法および装置を
示す概略図であり、図3はこの装置の概略ブロック図で
ある。これらの図に示すように、この装置は、接地すべ
き屋根用鋼板11をアース線51により接地極50に接
続した太陽電池モジュール10上に屋根用鋼板11との
間で静電容量を形成すべく配置される電極としての導体
板20と、導体板20と接地極50との間に交流電圧を
印加する交流標準電圧発生器30と、これにより流れる
電流を検出する高周波用電流計40とを備える。図3
中、61は交流標準電圧発生器30により印加される交
流電圧の電圧値および周波数ならびに交流標準電圧発生
器30が計測する電流値に基づいて接地状態を測定する
演算制御手段であり、62はその測定結果を表示する表
示手段である。
陽電池モジュール10(キヤノン製アモルファスシリコ
ン太陽電池モジュールSR−02)の詳細な断面図であ
る。太陽電池モジュール10は、図2に示すように、太
陽電池基板13(ここではステンレス基板)上に、裏面
反射層14、アモルファスシリコン半導体層15、透明
導電層16を順次積層し、この太陽電池セルを屋根用鋼
板11上に絶縁層12を挟んで積層し、そして表面保護
材17で覆ってモジュール化したものである。図1に示
すように、屋根用鋼板11は導線(アース線)51を用
いて接地極50に接続してある。
のようにして接地状態の測定を行った。まず、図1に示
すように、10cm×10cmの導体板20を電極とし
て太陽電池モジュール10のセルのない表面部分にのせ
た。太陽電池モジュール10の上に導体板20を置くこ
とによって、太陽電池モジュール裏面の屋根用鋼板11
と導体板20とが静電容量C[F]のコンデンサとして
働く。
極50と導体板20との間に電圧10[V]、周波数1
00[kHz]の交流電圧を印加し、接地極50と導体
板20間に流れる交流電流を高周波用電流計40によっ
て測定した。なお、印加する交流電圧は、あまりにも電
圧、周波数を高くすると危険であり、また大型な電源装
置が必要になってしまうので、電圧は500[V]以
下、周波数は1[MHz]以下にすることが望ましい。
測定された電流値は2.51×10-1[A]であった。
波数100[kHz]での静電容量Cを静電容量測定装
置で測定した。測定された静電容量Cは40[PF]で
あった。
流値、および静電容量に基づいて太陽電池モジュール1
0と接地極50間の配線抵抗値RLを求めた。得られた
配線抵抗値RL[Ω]は1.6[Ω]であった。この結
果より、太陽電池モジュール10が確実に接地極に接続
していることがわかる。なお、配線抵抗値RL[Ω]は
次式により求めることができる。この式はオームの法則
より容易に導くことができる。
0間に接続されている導線51を取り外して同様の測定
を行った。その結果、接地極50と導体板20間には電
流が流れないため、上式により接地抵抗値RL=∞とな
り、太陽電池モジュール10が接地極50に接続されて
いないことが確認された。
イなどの表示手段62に表示させることにより、測定者
は太陽電池モジュールの接地状態を的確に測定すること
ができる。また、ブザーなどの警報手段によって、太陽
電池モジュール10が確実に接地極50に接続されてい
る時は正常音、接続されていない時は異常音を発するこ
とによって、さらに作業性よく測定することができる。
に導体板20を置き、接地極50と導体板20間に交流
電圧源30より交流電圧を印加し、その時流れる電流を
電流計40によって測定することにより、太陽電池モジ
ュール10の表面から、太陽電池モジュール10の接地
状態を測定することができる。
スシリコン太陽電池を用いたが、これに限定されること
はなく、単結晶、多結晶などの太陽電池モジュールに対
しても適用可能なことは言うまでもない。また、本実施
例では導体板20を電極として太陽電池モジュール10
のセルのない表面部分にのせたが、セルのある部分にの
せても測定は可能である。
(屋根上の太陽電池アレイにおける測定例)を示す。本
実施例では、実施例1で用いた建材一体型太陽電池モジ
ュール10( キヤノン製アモルファスシリコン太陽電池
モジュールSR−02) を120枚使用している。
直列、6並列になるように屋根上に敷設し、3kWの太
陽電池アレイを構成した。この太陽電池アレイのうち、
5並列分の各太陽電池モジュール10をアース線51を
用いて接地極50に接続し、残りの1並列分の太陽電池
モジュール10は接地極50に接続しなかった。またこ
のとき、接地極50に接続した各太陽電池モジュール1
0の接地抵抗値は30[Ω]であった。
ュール10について、まず、10cm×10cmの導体
板20を電極として太陽電池モジュール10のセルのな
い表面部分にのせ、交流標準電圧発生器30により、接
地極50と導体板20との間に電圧10[V]、周波数
100[kHz]の交流電圧を印加し、そして接地極5
0と導体板20間に流れる交流電流を高周波用電流計4
0によって測定した。測定された電流値は2.51×1
0-1[A]であった。
用鋼板11と導体板20間の周波数100[kHz]で
の静電容量Cを静電容量測定装置で測定した。静電容量
Cは40[PF]であった。
電容量によって太陽電池モジュールと接地極の配線抵抗
値RL[Ω]を求めた。配線抵抗値RL[Ω]は1.6
[Ω]であった。これにより太陽電池モジュール10が
確実に接地極50に接続していることがわかる。なお、
配線抵抗値RLは実施例1と同様に数1式により求める
ことができる。
池モジュール10について同様に測定したところ、接地
極50と導体板20間には電流が流れないため、配線抵
抗値RL=∞となり、太陽電池モジュール10が接地極
50に接続されていないことが確認された。
根上に敷設された太陽電池モジュールにおいても同様
に、太陽電池モジュールの接地状態を測定することが可
能である。通常、表面が非導通表面保護材によって被覆
されている太陽電池モジュールを屋根上に敷設すると、
太陽電池モジュール裏面の外郭金属部分が隠れてしまう
ため、太陽電池モジュールの接地状態を確認することは
極めて困難である。しかし本発明によれば、敷設後で
も、太陽電池モジュールの表面から太陽電池モジュール
の接地状態の確認が可能であるため、大変便利である。
について説明する。本実施例は、太陽電池モジュールの
設置から数年を経た後のような、あらかじめ太陽電池モ
ジュール裏面の屋根用鋼板11と導体板20間の静電容
量Cの測定が不可能な場合における接地状態の確認に関
する。本実施例では、実施例2と同様な太陽電池アレイ
を屋根上に構成し、各太陽電池モジュールはアース線に
より接地極に接続されている。
の接地状態測定方法の概略を示す。図4のように10c
m×10cmの導体板20を太陽電池モジュール10の
セルのある部分にのせ、交流標準電圧発生器30によ
り、接地極50と導体板20との間に電圧10[V]、
周波数80[kHz]の交流電圧を印加し、そして接地
極50と導体板20間に流れる交流電流を高周波用電流
計40によって測定した。測定された電流値は3.01
×10-1[A]であった。次に、接地極50と導体板2
0との間に印加する交流電圧の周波数を100[kH
z]に変化させて、再び電流を測定したところ、電流値
は3.76×10-1[A]であった。以上の結果に基づ
いて太陽電池モジュールの配線抵抗値RL [Ω]、およ
び太陽電池モジュール裏面の屋根用鋼板11と導体板2
0間の静電容量Cを求めたところ、配線抵抗値RL =
1.8[Ω]、静電容量C=60[PF]が得られた。
根用鋼板11と導体板20間に異なった電圧を印加し、
複数回測定を行うことにより、あらかじめ太陽電池モジ
ュール10と導体板20間の静電容量がわからないとき
でも、太陽電池モジュール10の接地状態を確認するこ
とができる。さらに、太陽電池モジュール10と導体板
20間の静電容量を測定することができるため、静電容
量Cの変化から表面保護材のはがれなどの太陽電池モジ
ュール10表面の状態を調べることができ、感電などの
危険を防止することができる。なお、本実施例では、太
陽電池モジュール10のセルのある部分の上に導体板2
0を配置したが、セルのない部分の上に配置することが
可能なことは言うまでもない。
示す。本実施例では、測定器としてLCRメータ(HI
OKI3520LCRハイテスタ) を用いた。この測定
器は、本発明の実施に必要な静電容量、配線抵抗値など
を測定することができるため、大変便利である。実際
に、実施例1と同様の太陽電池モジュール10および導
体板20を用い、同様の測定をLCRメータによって行
ったところ、太陽電池モジュール10が接地されている
ときは、周波数100[kHz]において、配線抵抗値
RL=1.8[Ω]、静電容量C=40[PF]とな
り、実施例1とほぼ同様な値が得られた。また、太陽電
池モジュール10が接地されていないときは、配線抵抗
値RL =∞となり、太陽電池モジュール10が接地極5
0に接続されていないことが確認された。本実施例のよ
うに、測定器および電源としてLCRメータのみを用い
ても、太陽電池モジュール10の接地状態を容易かつ適
確に確認することができる。
ュール10の非導通表面保護材17と、太陽電池モジュ
ール10の外郭金属部分11と、導体板20によって静
電容量を持たせるように構成し、それに交流電圧を印加
してインピーダンスを測定することにより、表面が非導
通表面保護材17によって被覆してある太陽電池モジュ
ール10においても、太陽電池モジュール10表面から
接地状態を測定できることが最大の特徴となっている。
各実施例で述べた測定器や電源などについては、多種多
様な実施形態が可能である。
来のように太陽電池モジュールを一枚ずつ敷設するごと
に接地抵抗値を測定する必要がなくなり、すべての太陽
電池モジュールの敷設後に、太陽電池モジュールの表面
より接地状態を測定することができる。したがって、作
業性を大幅に向上させ、太陽電池モジュールの設置工事
期間を短縮し、工事費を減少させることができる。ま
た、測定結果を表示させたり、警報として知らせること
によって、作業時間をさらに短縮することができる。さ
らに、太陽電池モジュール上に配置する導体板と接地極
との間に印加する交流電圧の周波数を変化させながら、
複数回測定を行うことにより、太陽電池モジュールの敷
設から数年経った後でも屋根の太陽電池モジュールをは
がすことなく接地状態を測定することができ、かつ太陽
電池モジュールと前記導体板間の静電容量をも測定する
ことができる。したがって、太陽電池モジュールと前記
導体板間の静電容量の変化などから、表面保護材はがれ
などの太陽電池モジュール表面の異常を発見することも
できる。このように、太陽電池モジュールの接地状態を
測定する際に、本発明を用いることで、著しい効果が得
られる。
ールの接地状態測定方法および装置を示す構成図であ
る。
電池モジュールの構成を示す断面図である。
ールの接地状態測定方法を示す構成図である。
絶縁層、13:ステンレス基板、14:裏面反射層、1
5:アモルファスシリコン半導体層、16:透明導電
層、17:表面保護材、20:導体板、30:交流電圧
源、40:電流計、50:接地極、51:アース線、6
0:測定装置、61:演算制御手段、62:表示装置。
Claims (12)
- 【請求項1】 その表面が非導通表面保護材によって被
覆され、裏面に接地極に接地すべき金属部分が設けられ
た太陽電池モジュールの接地状態測定方法であって、 前記 太陽電池モジュールの表面に前記金属部分と対向し
て導体板を配置し、前記導体板と前記接地極との間に交
流電圧を印加して流れる電流を検出することにより、前
記金属部分の接地状態を測定することを特徴とする太陽
電池モジュール接地状態測定方法。 - 【請求項2】 前記接地状態の測定は、前記導体板と接
地極との間に印加される交流電圧の電圧値および周波
数、それにより前記導体板と接地極との間に流れる電流
の電流値、前記金属部分と前記導体板との間の静電容量
の値、ならびに配線抵抗値の間に成立する関係を利用し
て行うことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジ
ュール接地状態測定方法。 - 【請求項3】 前記太陽電池モジュールは裏面に前記金
属部分としての板状の導体を有することを特徴とする請
求項1または2に記載の太陽電池モジュール接地状態測
定方法。 - 【請求項4】 前記導体板は絶縁物で覆われていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽
電池モジュール接地状態測定方法。 - 【請求項5】 前記導体板と接地極との間に印加する交
流電圧の周波数を変化させながら、流れる電流を複数回
検出することで、前記接地状態を測定することを特徴と
する請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池モジ
ュール接地状態測定方法。 - 【請求項6】 前記接地状態の測定結果を測定者に知ら
せる警報工程を有することを特徴とする請求項1〜5の
いずれか1項に記載の太陽電池モジュール接地状態測定
方法。 - 【請求項7】 前記接地状態の測定結果を表示する表示
工程を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか
1項に記載の太陽電池モジュール接地状態測定方法。 - 【請求項8】 前記導体板を前記太陽電池セルのない表
面部分にのせて前記 金属部分の接地状態を測定すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の太陽
電池モジュール接地状態測定方法。 - 【請求項9】 その表面が非導通表面保護材によって被
覆され、裏面に接地極に接地すべき金属部分が設けられ
た太陽電池モジュールの接地状態測定装置であって、 前記 太陽電池モジュールの表面に前記金属部分と対向し
て配置される導体板と、前記導体板と前記接地極との間
に交流電圧を印加して流れる電流を検出することによ
り、前記金属部分の接地状態を測定する測定手段とを具
備することを特徴とする太陽電池モジュール接地状態測
定装置。 - 【請求項10】 前記導体板が絶縁物で覆われているこ
とを特徴とする請求項9に記載の太陽電池モジュール接
地状態測定装置。 - 【請求項11】 前記接地状態の測定結果を測定者に知
らせる警報手段を有することを特徴とする請求項9また
は10に記載の太陽電池モジュール接地状態測定装置。 - 【請求項12】 前記接地状態の測定結果を表示する表
示手段を設けたことを特徴とする請求項9〜11のいず
れか1項に記載の太陽電池モジュール接地状態測定装
置。
Priority Applications (1)
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JP04633798A JP3450697B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 太陽電池モジュールの接地状態測定方法および装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11231012A JPH11231012A (ja) | 1999-08-27 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
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KR101529476B1 (ko) * | 2015-01-28 | 2015-06-29 | 주식회사 베스텍 | 태양광 모듈 스트링의 절연저항 감시 시스템 |
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-
1998
- 1998-02-13 JP JP04633798A patent/JP3450697B2/ja not_active Expired - Lifetime
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