電気設備技術基準の解釈100【電験3種 法規】太陽電池モジュールの絶縁耐力は1倍交流・500V・10分間=(1) 平成18年度 A問題6 完全解説

電験3種 法規科目 電気設備技術基準の解釈 平成18年度 A問題6 交流1倍で試験・下限は500V!10分間かける

今回は平成18年度 法規科目 A問題6太陽電池モジュールの絶縁耐力(電気設備技術基準の解釈第16条)に関する空欄補充問題です。絶縁耐力試験の試験電圧の倍率・下限値・加圧時間が問われます。

覚える数値は「最大使用電圧の1.5倍の直流又は1倍の交流(500V未満となる場合は500V)を連続10分間」。絶縁耐力試験の1.5倍・1倍・10分間、下限500Vが定番です。

目次

答えは(1):1倍・500V・10分間

電気設備技術基準の解釈 第16条第5項(太陽電池モジュールの絶縁耐力)

太陽電池モジュールは、最大使用電圧の1.5倍の直流電圧又は1倍の交流電圧500V未満となる場合は、500V)を充電部分と大地との間に連続して10分間加えたとき、これに耐える性能を有すること。

「直流1.5倍・交流1倍・下限500V・10分間」の4点セットで覚えます。

太陽電池は直流を出す機器なのに、交流試験も認められています——試験装置の都合で選べるようにしてあるのです。

平成18年度 法規科目 A問題6:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 法規科目 配電 平成18年度 A問題6 問題文
平成18年度 法規科目 A問題6 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成18年度 第三種電気主任技術者試験」法規科目 A問題6

電験3種 法規科目 【電気設備技術基準の解釈】 平成18年度 A問題6

 次の文章は、「電気設備技術基準の解釈」に基づく太陽電池モジュールの絶縁耐力に関する記述である。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に当てはまる数値として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

次の文章は、「電気設備技術基準の解釈」に基づく太陽電池モジュールの絶縁耐力に関する記述である。太陽電池モジュールは、最大使用電圧の1.5倍の直流電圧又は(ア)倍の交流電圧((イ)V未満となる場合は、(イ)V)を充電部分と大地との間に連続して(ウ)分間加えたとき、これに耐える性能を有すること。

(ア)(イ)(ウ)
(1)150010
(2)130010
(3)1.15001
(4)1.16001
(5)1.13001
答え(ア)1・(イ)500・(ウ)10 = (1)

★なぜ直流は1.5倍で交流は1倍なのか

V_{peak} = \sqrt{2}\,V_{rms} \approx 1.41 V_{rms}
交流の波高値と実効値の関係
交流1倍の試験では、瞬時値は実効値の約1.41倍まで達している
1.5 \approx \sqrt{2} \times 1.06
直流1.5倍とのつり合い
直流は常にその値がかかり続けるので、波高値相当より少し高く設定する

交流は瞬間的に√2倍の電圧がかかります——実効値で1倍でも、絶縁体には1.41倍が加わっているのです。

直流にはこの山がないので、その分を最初から上乗せします——1.5倍という数字の根拠です。

「直流のほうが厳しい数字」と丸暗記するより、波高値で考えるほうが忘れません

★下限500Vが置かれている理由

最大使用電圧1倍の交流実際の試験電圧
★200V★★200V★★500V(下限が効く)
★400V★★400V★★500V(下限が効く)
★600V★★600V★★600V

低い電圧のモジュールでも、最低500Vはかけて確かめます——倍率だけでは試験にならないほど電圧が小さくなるからです。

「300V」「600V」というダミーがよく置かれます——500Vという数字を単独で覚えておくことです。

★10分間はどの絶縁耐力試験でも共通

対象試験電圧時間
★高圧の電路(7 000V以下)★★最大使用電圧の1.5倍★★10分間
★ケーブルの電路★★交流試験電圧の2倍の直流★★10分間
★太陽電池モジュール★★直流1.5倍/交流1倍(下限500V)★★10分間
★燃料電池★★直流1.5倍/交流1倍(下限500V)★★10分間

時間だけは全部10分間——ここが揺れることはありません

令和2年度 A問題3は6 600V電路の試験電圧を計算する問題です。本記事と合わせると、絶縁耐力の全体像がつかめます

★太陽電池には「切れない」という難しさがある

普通の発電機は、止めれば電圧がゼロになります——太陽電池は日が当たる限り発電し続けます

遮断器を開いても、モジュール側は充電されたまま——作業者にとっては常に活線なのです。

だから絶縁が破れたときの危険が大きい——解釈が絶縁耐力を明文で定める理由です。

直流の地絡は検出しにくい

条文の言葉ダミー語違い
交流の地絡★★交流の地絡★直流の地絡★★交流は零相変流器で検出しやすい
ZCT(零相変流器)★★ZCT(零相変流器)★直流地絡検出装置★★直流には交流用のZCTが使えない

零相変流器は、電流の変化を磁束の変化として拾います——変化しない直流では原理的に使えません

だから直流側には専用の地絡検出方式が必要——太陽光発電設備の保護が難しい理由です。

太陽電池発電設備の主な保護

保護内容
★逆流防止★★他のストリングから電流が逆に流れ込むのを防ぐ
★単独運転検出★★系統停電時に自立して電気を送り続けないようにする
★直流地絡検出★★直流側の絶縁低下を検出する
★雷サージ対策★★屋外に広く展開するのでSPDを設ける

単独運転は、停電した系統に電気を送り込んでしまう現象——復旧作業者が感電する危険があります

だから系統が止まったら、自分も止まるように作ります——電力科目でも問われる重要テーマです。

最大使用電圧はどう決まるか

太陽電池は、日射と温度で開放電圧が変わります——低温ほど電圧が上がるという性質があります。

だから最大使用電圧は、想定される最低気温での開放電圧で決めます

直列に接続する枚数(ストリング)が電圧を決める——設計段階で絶縁階級が決まるのです。

なぜ「充電部分と大地との間」なのか

条文の言葉ダミー語違い
充電部分と大地との間★★充電部分と大地との間★心線相互間★★モジュールは大地との絶縁が問われる
太陽電池モジュール★★太陽電池モジュール★多心ケーブル★★ケーブルは心線相互間も試験する

モジュールは架台に固定され、金属フレームが接地されます——だから充電部と大地の間の絶縁が要です。

雨や結露でフレームと充電部の間の絶縁が下がると、地絡します——屋外設置ならではの厳しさです。

絶縁耐力試験の前後にやること

段階内容
★試験前★★絶縁抵抗を測り、健全であることを確かめる
★試験中★★漏れ電流を監視しながら10分間保持する
★試験後★★残留電荷を放電し、再度絶縁抵抗を測る

いきなり試験電圧をかけると、既に弱っている絶縁を壊してしまいます

太陽電池は日射があると発電しているので、遮光してから作業します——実務ならではの注意点です。

燃料電池も同じ規定

解釈16条は、燃料電池にも同じ試験条件を課しています——直流1.5倍/交流1倍・下限500V・10分間

どちらも直流を出す分散型電源——だから同じ枠でまとめられているのです。

「太陽電池と燃料電池はセット」と覚えておくと便利です。

太陽電池発電所の主任技術者

出力区分
★50kW未満(低圧連系)★★一般用電気工作物
★50kW以上2 000kW未満★★自家用(主任技術者の外部委託が可能)
★2 000kW以上★★自家用(主任技術者の選任が必要)

太陽光発電設備は出力によって扱いが変わります——50kWと2 000kWが2つの境目です。

絶縁耐力の規定はどの規模にも及びます——技術基準は出力で緩まないのです。

⏱️ 本番での進め方
直流1.5倍・交流1倍——直流のほうが数字が大きい。
下限500V——300Vや600Vではない。
10分間——絶縁耐力試験はどれも10分間。
燃料電池も同じ条件

💡 覚え方
解釈16条=太陽電池モジュール(燃料電池も同じ)は、最大使用電圧の1.5倍の直流電圧又は1倍の交流電圧(500V未満となる場合は500V)を充電部分と大地との間に連続して10分間加えて耐えること。

⚠️ よくある間違い
交流は「1.1倍」ではなく1倍下限は「300V」「600V」ではなく500V加圧時間は「1分」ではなく10分間

まとめ

試験電圧(直流)最大使用電圧の1.5倍
(ア)試験電圧(交流)最大使用電圧の1倍
(イ)下限500V未満は500V
(ウ)加圧時間連続10分間
対象太陽電池モジュール
答え(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・太陽電池モジュールの絶縁性能(電気設備技術基準の解釈60):【法規】平成28年度 A問題6
・ケーブル交流電路の絶縁耐力試験(電気設備技術基準の解釈95):【法規】平成20年度 A問題7

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