Wie Überspannungsschutzgeräte Photovoltaikanlagen schützen

Bei PV-Anlagen müssen SPDs bestimmte Anforderungen erfüllen, um den kontinuierlichen Betrieb und die Energieerzeugung sicherzustellen.

Bei der Planung einer PV-Anlage ist es wichtig, die Installation von Überspannungsschutzgeräten (SPDs) zu berücksichtigen. Überspannungen und Netzstörungen können zu Ausfallzeiten führen und die Leistung der Anlage verringern. Daher sollten bei der Planung der Elektroinstallation alle Bedingungen berücksichtigt werden, die sich auf die Energieerzeugung und -verteilung auswirken.

Warum haben SPDs in PV-Anlagen höchste Priorität?

Im Außenbereich werden Sonnenkollektoren installiert, um Sonnenenergie in Strom umzuwandeln. Durch diesen Standort im Freien sind sie rauen Bedingungen wie Regen, Wind und Staub direkt ausgesetzt. Unter den Wetterbedingungen erfordern Blitzeinschläge besondere Aufmerksamkeit, da sie die Sicherheit und Leistung einer PV-Anlage erheblich beeinträchtigen können. Sie entstehen in einer Cumulonimbus-Wolke und enden am Boden. Wenn der Blitz den Boden trifft, entlädt er Energie und beeinflusst das elektrische Feld am Boden. FürFür die Solar-PV-Anlage birgt dies zwei Risiken:

Ein direkter Aufprall, der die Solaranlage auf einem Dach physisch zerstören kann

Vorübergehende Überspannungen, die durch magnetische Kopplung durch Kabel übertragen werden und zur Beschädigung empfindlicher Komponenten wie Leiterplatten (PCB) führen können.

Was die direkten Auswirkungen betrifft, bieten ‘External Lightning Protects’ (ELP) den erforderlichen Schutz gemäß IEC 62305. Darin wird beschrieben, wie Sie beurteilen können, ob Ihr Standort einen solchen Schutz benötigt, und welche Option die bevorzugte Option sein sollte (Netzkäfige, Luftterminal usw.). Das Konzept ist einfach: Stellen Sie sicher, dass der Blitz einen Metallstab trifft, der am höchsten Punkt Ihrer Anlage installiert ist, und die Energie über einen Ableiter aus Kupfer direkt auf den Boden ableitet.

Bei vorübergehenden Überspannungen sind jedoch SPDs erforderlich. Sie werden parallel in die Schutzleiterplatten eingebaut, um die Energie zur Erde abzuleiten und die Überspannung auf einen für das Endgerät akzeptablen Wert zu begrenzen.

Sobald ELP in einer PV-Anlage installiert wird, ist es zwingend erforderlich, dass auch ein SPD installiert wird. Wenn die PV-Anlage nicht mit einem ELP ausgestattet ist, wird die Installation eines SPD dringend empfohlen, um Netzstörungen (transiente Überspannungen) zu begrenzen.

Wie schützt ein SPD die Gleichstromseite von Solaranlagen?

Um sicherzustellen, dass die Energie zuerst zur Erde fließt, um Überspannungen zu begrenzen, ist die wichtigste Komponente der Metalloxid-Varistor (MOV, ‘Varistor’ steht für VARI-able resi-STOR). Diese Komponente verfügt über eine solche Eigenschaft, dass unter normalen Bedingungen (keine Überspannungen) der Widerstand hoch genug ist, um möglicherweise keine Nennströme durch sie hindurchfließen zu lassen. Ab einem bestimmten Überspannungsniveau sinkt der Widerstand schnell, wodurch der Weg zur Erde frei wird und der Normalzustand wieder hergestellt wirdDie Energie ist verpufft. Dieser Prozess ermöglicht die Begrenzung des Überspannungspegels, der alle nachgeschalteten Geräte erreicht.

Typ-1+2-SPD im Vergleich zu Standard-Typ-2-SPD, welches ist das richtige?

Es gibt verschiedene Arten von SPDs, die sich hinsichtlich des Widerstands unterscheiden: Typ 1, Typ 2 und Typ 1+2. Ein SPD vom Typ 1 kann einen direkten Schlag bewältigen, der einen Energiestoß mit sich bringt, während ein SPD vom Typ 2 Spannungen aus verschiedenen Quellen begrenzt. Beide Eigenschaften können für einen vollständigen Schutz zu einem “Typ 1+2” kombiniert werden.

Bei PV-Anlagen besteht die Herausforderung darin, den geeigneten Überspannungsschutz auszuwählen, der reinen Energieströmen mit 10/350 µs-Wellenform standhält (fast zehnmal stärker als Typ 2 8/20 µs-Wellenform) und gleichzeitig den Platz zu berücksichtigen. In einem Wechselrichter oder Anschlusskasten hat der Platz immer oberste Priorität. Die BRPV-Serie von Britec bietet DC-Überspannungsschutz vom Typ 1+2 und Typ 2 und kann vor Überspannungen aufgrund von Blitzeinschlägen oder Netzwerkstoßströmen schützen.