Basierend auf dem photovoltaischen Effekt besteht die Funktion von Solarpaneelen darin, Sonnenstrahlungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Dies bedeutet, dass Photovoltaik (PV)-Anlagen im Freien installiert werden und den Gefahren durch Blitzeinschläge ausgesetzt sind. Blitzentladungen verursachen hohe transiente Überspannungen, die potenziell destruktiv für die PV-Module, Wechselrichter, Überwachungsgeräte und andere Elektronik eines PV-Systems sind.
In Situationen, in denen die erzeugte PV-Energie selbst verbraucht wird, d. h. die PV-Anlage physisch mit der Elektroinstallation des Gebäudes verbunden ist, können diese Überspannungen nicht nur die PV-Anlagen, sondern auch die empfindlichen Geräte im Gebäude beschädigen.
Das Ergreifen von Präventiv- und Schutzmaßnahmen kann die Sicherheit elektrischer Geräte gewährleisten.
Stellen Sie einen Potenzialausgleich zwischen allen leitfähigen Teilen sicher
Stellen Sie als erste Maßnahme den Potenzialausgleich zwischen allen leitfähigen Teilen der Elektroinstallation einschließlich der PV-Anlage sicher. Ziel ist es, alle geerdeten Leiter und Metallteile an allen Stellen potentialgleich zu verbinden. Diese Maßnahme umfasst die Stromleitungen einschließlich der DC-Seite der Photovoltaikanlage sowie die Datenleitungen.
Schützen Sie sich vor transienten Überspannungen mit Überspannungsschutzgeräten
In einem Gebäude ohne äußere Blitzschutzanlage sind Überspannungsschutzgeräte (SPD) in drei Bereichen erforderlich:
• Auf der DC-Seite der PV-Anlage
• Auf der AC-Seite der PV-Anlage
• An den kabelgebundenen Kommunikationsleitungen
Auch bei Vorhandensein eines Blitzschutzsystems können SPDs erforderlich sein, es sei denn, eine Risikoanalyse ergibt, dass dies nicht erforderlich ist.
Schutz auf der DC-Seite
Das SPD auf der DC-Seite sollte aufgrund der sehr spezifischen elektrischen Konfiguration solcher Installationen speziell für PV-Anlagen ausgelegt werden. Generell empfiehlt die Internationale Elektrotechnische Kommission in IEC 60364-7-712.534, ihrem Standard für PV-Stromversorgungssysteme, dass es sich um Geräte der Klasse 2 handeln sollte.
Das SPD auf der DC-Seite sollte möglichst nahe am Wechselrichter installiert werden. Wenn der Abstand zwischen SPD und PV-Modulen größer als 10m ist, sollte ein zusätzliches SPD näher an den Modulen installiert werden. Wie in der Abbildung unten gezeigt, ist SPD 2 das auf der DC-Seite erforderliche Gerät. SPD 1 ist das Gerät, das hinzugefügt werden sollte, wenn der Abstand zwischen dem PV-Generator und dem SPD 10 m überschreitet.
Die SPDs sollten in einem Schaltschrank innerhalb des Gebäudes installiert werden. Wenn das Panel im Freien steht, muss es wasserdicht sein. Die Verwendung der herausnehmbaren iPRD-DC-Überspannungsschutzgeräte ermöglicht den schnellen Austausch beschädigter Patronen und warnt das Personal durch Fernmeldung von Informationen, z.
Schutz auf der AC-Seite
Die Anforderungen an Überspannungsschutzgeräte auf der AC-Seite sind durch IEC 60364-5-53 und IEC 60364-4-44-443 definiert.
Das Überspannungsschutzgerät auf der AC-Seite kann Klasse 1 oder Klasse 2 sein, je nachdem, ob sich ein Blitzableiter am Gebäude oder in unmittelbarer Nähe befindet, und dem Blitzdichtewert.
Das SPD sollte an der NS-Schalttafel installiert werden, an die das PV-System angeschlossen ist, bei der es sich normalerweise um das Hauptpanel handelt. Wenn die Kabellänge zwischen der NS-Hauptschalttafel und dem Wechselrichter mehr als 10 m beträgt, sollte ein zusätzliches SPD am AC-Ausgang des Wechselrichters installiert werden.
Wie in der Abbildung gezeigt, ist SPD 4 das erforderliche Gerät auf der AC-Seite. SPD 3 ist das Gerät, das hinzugefügt werden sollte, wenn die Entfernung zwischen der NS-Hauptschalttafel und dem Wechselrichter 10 m überschreitet.
Schutz kabelgebundener Kommunikationsleitungen
Überspannungsschutzgeräte werden nicht nur an den Stromversorgungsleitungen benötigt. Ihre Installation wird auch auf kabelgebundenen Kommunikationsleitungen wie RS485 und Ethernet empfohlen. Anforderungen an die Auswahl von Überspannungsschutzgeräten, die an Telekommunikations- und Signalisierungsnetze angeschlossen sind, werden von IEC 61643-22 abgedeckt.Schneider Electric bietet eine Vielzahl vonÜberspannungsschutzgerätefür digitale Netze.
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Weitere Informationen zum Schutz vor transienten Überspannungen finden Sie auch auf der Webseite Überspannungsschutz für Photovoltaikanwendungen im Installations-Wiki von Schneider Electric.
