Fachkommentar Weidmüller: Sicherer Überspannungsschutz in Photovoltaik-Anlagen
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„Im Anlagenbau für PV Anlagen sind die Kosten der einzelnen eingesetzten Komponenten drastisch gestiegen. Um die erforderlichen Funktionen aufrecht zu erhalten sind dennoch notwendige technische Grundlagen und minimale Anforderungen zu erfüllen.“
Beim Einsatz von Überspannungsschutzgeräten (SPD) in Photovoltaikanlagen sind einige Besonderheiten zu beachten. Im Gegensatz zu Anwendungen von SPDs in Wechselspannungssystemen handelt es sich bei einer Photovoltaikanlage um eine Gleichspannungsquelle mit spezifischen Eigenschaften. Gleichfalls weist die gültige Norm darauf hin, dass eine PV-Anlage mit Blitzschutz durch eine isolierte Fangeinrichtung – unter Beachtung des Trennungsabstandes - geschützt sein muss.
Allgemein kann der Einsatz und das Auslegen von SPDs in Niederspannungsanlagen auf Wechselstromseite als Standard betrachtet werden. Die richtige Auslegung für PV-Gleichstromgeneratoren ist immer noch eine Herausforderung, da beim Solargenerator SPDs im Gleichspannungskreis eingesetzt werden. Konventionelle SPDs sind typischerweise für Wechsel- und nicht für Gleichspannungssysteme entwickelt worden. An welchen Stellen einer PVAnlage SPDs technisch sinnvoll und zweckmäßig zum Einsatz kommen, hängt vorrangig von der Anlagenart, dem Anlagenkonzept und der räumlichen Ausdehnung ab.
Überspannungs- und Brandschutz durch Y-Schaltung
Bei langjähriger Nutzung kann durchaus ein Isolationsfehler im PV-Generator auftreten. In diesem Fall steht am SPD die volle Generatorspannung an, die zur Zerstörung bzw. zum Auslösen der Trennvorrichtung führt. Gerade bei PV-Anlagen mit hohen Systemspannungen (1.000 VDC sind heute nichts Außergewöhnliches) kann es zu einer Brandentwicklung durch einen Schaltlichtbogen kommen. Um dies zu verhindern bietet sich eine Überspannungsschutz-Lösung in Form einer Y-Schaltung an. Die bisher etablierte und aus drei Varistoren bestehende Schaltung hat aber den Nachteil, dass durch Leckstromerhöhungen im Varistor selbst, die Brandgefahr nach wie vor gegeben ist.
Die optimale Lösung bietet eine Y-Schaltung bestehend aus zwei Varistoren und einer Funkenstrecke gegen das Erdpotential. Sie verhindert bei einem Isolationsfehler im PV-Kreis eine zu hohe Dauerspannung am SPD, die Funkenstrecke selbst verhindert einen Leckstrom. Mit anderen Worten: Die Funkenstrecke verhindert die ungewollte Aktivierung der Schutzbeschaltung beim Auftreten eines Isolationsfehlers.
Die Position des SPD sollte am Eintritt ins Gebäude für den bestmöglichen Brandschutz sein. Während der Einbau in der Nähe des Umrichters zwar die Kosten reduziert aber auch nur diesen schützt. Die periodischen Prüfungen der SPD´s sind jedenfalls einzuhalten, hier kann ein qualifizierter Elektrotechniker unterstützen. |
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| Josef Kranawetter, Geschäftsführer Weidmüller GmbH |
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| Y-Schutzbeschaltung mit zwei Varistoren und Funkenstrecke |
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| Quellenhinweis: elektrojournal.at |
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