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太陽光発電には専用のブレーカーが必要!選定方法などを解説

太陽光発電システムの導入を検討している人が増えていますが、電流の管理については見落とされがちです。しかし、過電流や漏電などのトラブルを防ぐためには、徹底した電流の管理が不可欠です。特にブレーカーの選定には十分な注意を払う必要があります。この記事では、ブレーカーの基本的な仕組みや選び方などを解説していくので、ぜひ参考にしてください。

意外と知らないかも?分電盤の仕組みについて

自宅の電流を安全に管理するためには、分電盤の仕組みをしっかりと把握しておくことが大切です。分電盤とは、家庭やビルなどで、電気を各フロアや部屋へ分ける働きをしている装置です。例えば一般家庭の場合、外から送られてきた電気を各階に分け、さらに各部屋などの複数回路に分けるといった働きをすることが一般的です。また、照明や機械、コンセントなど、目的によって電気を分配する働きもあります。単に電気の通路を整理するだけでなく、使い過ぎや漏電などによる事故を防ぐよう、家庭内で使用される電気のチェックをすることも分電盤の大切な役割です。

分電盤の中身はどうなっている?

“分電盤の中には「アンペアブレーカー(サービスブレーカー)」や「漏電遮断器」などが入っています。アンペアブレーカーは、一定以上の電気が流れた場合に自動的に電気が切断される仕組みとなっており、過電流による事故などを防ぐ働きをしています。電力会社にもよりますが、各家庭の契約アンペアによって色分けがされているケースがほとんどです。例えば、10Aは赤、15Aは茶、20Aは黄などとなっています。ただし、スマートメーターなどの電力量計の場合は、アンペアブレーカーが設置されないケースもあります。

家庭内の配線や電気製品などで漏電が発生した場合、すぐに異常を感知して自動的に電気を切断するのが漏電遮断器です。漏電による火災や感電事故などを未然に防ぐ役割を担っています。アンペアブレーカーと似た仕組みですが、アースへの漏電を検出した際に回路を遮断するという点が漏電遮断器の特徴です。”

ブレーカーの働きについて

“「ブレーカー(breaker)」とは、万が一のトラブルの際に電気の流れを遮断する働きをする装置です。過電流や漏電など防ぎ、火災などの危険を未然に回避することを目的として設置されています。ブレーカーには3つの種類があり、それぞれの役割について整理しておくことが大切です。もっともよく知られているのが「アンペアブレーカー」です。契約アンペア値を超える電気が使用された場合、過電流を防ぐために電気の流れを遮断するという役割があります。このブレーカーが落ちると、家全体の電気が止まることになります。

漏電事故を防ぐために設置されているのが「漏電ブレーカー」です。電気の量ではなく、漏電を検出したときにブレーカーが落ちる仕組みです。メインのスイッチ以外にも、テストボタンや復旧ボタンなどがついていることもあります。なお、漏電ブレーカーが落ちた際も家全体の電気が止まります。回路ごとに設置されているのが「安全ブレーカー」という配線用遮断器です。「子ブレーカー」とも呼ばれ、分電盤から各部屋への回路を受け持ちます。電気の容量は、全体だけでなく回路ごとにも決められています。それを超える電気が流れた場合に、回路を遮断してトラブルを防ぐという装置です。安全ブレーカーが落ちても、ほかの回路に影響はありません。”

ブレーカーの仕組みはどのようになっている?

“家庭の電気を適切に運用するためには、過電流を防ぐことが前提となります。許容量を超えた電流が流れ続けてしまうと、コードや接点の温度が上がり、大変危険な状態になってしまうからです。発熱したコードなどから発火し、火事などの事故につながる恐れもあります。こういった事態を未然に防ぐことがブレーカーの役割です。二次側の回路に規定の容量を超えるような電気が流れたときは、電炉を開放して一次側から電源の供給を遮断します。

家庭用としてもっともよく使われているのが「熱動(バイメタル)式」のブレーカーです。ブレーカー内部にバイメタルという引外し装置が備えられており、容量を超えた電気が流れるとバイメタルが加熱され湾曲する仕組みになっています。バイメタルが曲がるとラッチ(かけ金)が外れ、ブレーカーの接点が開極して電流が遮断されることになります。熱動式のほかにも、「熱動・電磁式」や「電磁式」などのブレーカーがあります。また、最近では「電子式」のブレーカーも普及が進んでいます。この方式では、電子回路によって過電流の検出や引き外し指令などが行われます。”

知っておきたい!ブレーカーが落ちた後の正しい対処法

“万が一ブレーカーが落ちてしまった場合は、慌てずに正しい手順で対処することが大切です。すぐに分電盤のスイッチを戻して電気の流れを回復するという人が少なくありませんが、これは正しい対処とはいえません。ブレーカーが落ちてしまったということは、過電流など、何らかの異常が発生しているということです。ブレーカーを戻した瞬間に再び過大な電流が流れ、電化製品が故障してしまうケースもあるので注意が必要です。まずはアンペアブレーカー・漏電ブレーカー・安全ブレーカーの3つのスイッチ全てをオフにして、コンセントから全てのプラグを外しましょう。

次は復旧作業に入ります。アンペアブレーカー、漏電ブレーカー、安全ブレーカーの順番でスイッチを戻し、電気の流れを戻します。最後に外したプラグを戻していけば完了です。ただし、あまりに頻繁にブレーカーが落ちるという場合は、屋内配線の点検が必要です。配線が劣化していたり、ショートしていた場合は火事などの深刻なトラブルに発展する恐れがあるからです。もっとも、ブレーカーが落ちる原因の大半は電気の使いすぎです。つまり、家電の消費電力が大きすぎ、契約しているアンペア数の容量が足りていない状態ということです。この場合は、電力会社の契約プランを変更することで解決できる可能性があります。”

ブレーカーの選定方法とは

“快適に電気を使用できる環境を整えるためには、適切なAT(アンペアトリップ)のブレーカーを選択することが重要なポイントです。容量が小さすぎると、すぐにブレーカーが落ちてしまい日常生活に支障をきたします。かといって、大きすぎると基本料金が高くなり無駄な出費となってしまいます。また、家の配線の許容量を大きく超えたものは、ブレーカーとしての安全機能を果たすことができず、危険でさえあります。自宅のキャパシティーを大きく超える容量は、そもそも電力会社が契約してくれないケースがほとんどですが、自分でも適切なATの範囲を意識しておくことが大切です。

適切なATを設定するためには、まずはじめに流れる電流を把握することが必要になります。そして、この電流値の1.2倍から1.5倍程度を最終的なAT値に設定するとよいでしょう。もっとも、屋内配線や配電盤などの容量に余裕があるのであれば、少し大きめのATを設定しておいてもよいでしょう。後でエアコンなどの出力の大きい家電を追加するようなことがあっても、すぐにブレーカーが落ちるなどの不便がなくなるからです。例えば工場の生産ラインでは、モーターの改造・追加などに備えてこういった手法を用いることが少なくありませんが、家庭でもこの考えを採り入れておくと便利です。”

太陽光発電には専用のホーム分電盤が必要

“自宅に太陽光発電システムを導入する場合は、専用の分電盤などを設置する必要が生じます。太陽光発電パネルで作り出された電力は、パワーコンディショナーで交流電力に変換されたうえで自宅用の電力として使用されますが、余剰電力については、電力会社と「系統連携」という契約を結んだうえで送電線に送られます。自宅で使用する電力と送電線に送られる電力との比率は、常に変化しています。そのため、適切な電力の管理を行うためには、専用の制御システムが必要になるのです。

太陽光発電システムを導入すると、停電時でもパワーコンディショナーを使って電気を使用することができます。これは「自立運転」と呼ばれ、太陽光発電システムを導入するメリットのひとつです。災害など、いざというときでも最低限の日常生活を保つことが可能になります。ただし、分電盤との関係については事前に確認しておく必要があります。一般的なパワーコンディショナーには自立運転コンセントが設けられており、そこから直接電力を取るかたちになります。つまり、緊急時は分電盤を介さないため、部屋のコンセントは使えないということです。事前にパワーコンディショナーを確認したうえで、延長コードなどを用意しておく必要があります。

なお、系統連携をして売電をする場合は、電気の逆潮流についても注意しておく必要があります。通常の電気の使用では、送電線から家庭内へと一方向に電気が送られるだけですが、太陽光発電パネルで作られた余剰電力は、電力会社側へと逆流することになります。そのため、一般的な住宅用ブレーカーの漏電遮断器と配線用遮断器では対応できません。太陽光発電システムを導入する際は、逆潮流に対応したブレーカーを設置することが不可欠となります。”

ブレーカーの接続には2種類ある

“太陽光発電におけるブレーカー接続方法には「一次側接続」と「二次側接続」の2パターンがあり、接続を行う際には所轄電力会社と協議をする必要があります。一次側接続の場合は、主電源漏電ブレーカーに3P2E型の中性線欠相保護付き漏電遮断器を使用し、太陽光発電用ブレーカーに3P3E型または3P2E型の逆接続可能型漏電遮断器を使用します。一方、二次側接続の場合は、主電源漏電ブレーカーには3P3E型の中性線欠相保護付き逆接続可能型漏電遮断器を使用し、太陽光発電用ブレーカーに3P3E型または3P2E型を使用することになります。

太陽光発電システムと住宅分電盤を連携させる際は、日本電気技術規格委員会の内線規程3558-2にも注意したうえでブレーカーを選択することが大切です。太陽光用ブレーカーを一次側接続する場合は主幹ブレーカーに3P2E型を使用することができますが、それ以外の場合は3P3E型の使用が「義務」となっています。ブレーカーの選択を誤ると、電流値が不均衡になってしまい、中性相(N相)にも電流が流れるというトラブルが発生する恐れがあるため、間違いのないようにする必要があります。”

太陽光発電では定格電流の80%となるよう注意

“太陽光発電で使うブレーカーは、一般的な家庭用のブレーカーに比べると、極めて過酷な状況下で使用されるということに注意する必要があります。特に違うのが、「高い負荷電流で連続的に通電する」ということです。そのため、ブレーカーやその周辺に大きな負荷がかかり、低格電流以下でも不要動作する場合があるのです。また、ブレーカーや分電盤の設置状況によっては温度管理にも注意が必要です。特に分電盤のボックス内は熱がたまりやすく、ブレーカーの周囲温度が上がって遮断動作を起こしてしまうケースが少なくありません。また、配線方法の影響で不要なトリップが発生することもあります。

ブレーカーの不要動作を防ぎ、安定した電流を確保するためには、ブレーカーの設置方法や設置場所、配線方法などが適切であるかどうかを確認することが大切です。しかし、それでも気象条件によってはブレーカーが落ちてしまうことがあります。天気が良い日など、太陽光パネルがカタログスペックよりも「発電しすぎる」というケースです。また、こういった問題が複合的に絡んでブレーカーが落ちてしまうというケースも珍しくありません。

そこでもっとも効果的な対処方法が、「ブレーカーの定格電流の見直し」です。ブレーカーの容量に余裕を持たせることで、多少の熱などでも不要なトリップを防ぐことが可能になります。また、太陽光パネルの発電量が上がり過ぎるケースにも対応できます。最大負荷電流がブレーカーの定格電流の80%以下になるように設定しておくと安心です。”

 

まとめ

自宅に太陽光発電を導入することには、非常に多くのメリットがあります。しかし、この記事で述べてきたように、ブレーカーの選択には十分な注意を払う必要があります。非常に大きな負荷がかかるだけでなく、逆潮流など、太陽光発電システム特有の仕組みがあるからです。そのため、ブレーカーや分電盤は太陽光発電に対応したものが必要になります。また、ブレーカーの接続方法や定格電流の設定など、注意点もいくつかあります。やや難しい部分もありますが、事故を未然に防ぎ、安全に太陽光発電を運用するためには、決して軽視できないことばかりです。自信がなくて不安だという人は、太陽光発電専門の業者に相談してみるとよいでしょう。基本的なことでも丁寧に教えてもらうことができます。

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