Speziell für PV-Anlagen
Überspannungsschutz- und Ableitersysteme
Eine exponierte Lage ist für den Ertrag einer PV-Anlage entscheidend. Gleichzeitig stellt sie aber auch die größte Gefahr dar: Im Fall eines Blitzschlags kann das gesamte System betroffen sein, von der Netzeinspeisung und dem Wechselrichter über die Messanlagen und Datenleitungen bis zu den Schutzeinrichtungen.
Der äußere Blitzschutz in Form von Fangstangen ist daher so zu gestalten, dass die PV-Module vom Schutzraum abgedeckt werden, ohne dass zuviel Schatten auf sie fällt. Der Trennungsabstand zwischen Modul und Fangeinrichtung sollte mehr als 0,5 m betragen. Zum Schutz des Generators kann eine getrennte Fangeinrichtung mit isoliertem Ableiterkabel IsoDC eingesetzt werden. Mit seinem Spezialmantel und dem normgerechten Querschnitt von 50 mm? weist dieses Kabel in Luft einen äquivalenten Trennungsabstand von 1.000 mm auf. Die Anlage kann so flexibel ausgelegt werden, ohne den erforderlichen Trennungsabstand zu unterschreiten. Damit können die Verbindungen auch unter beengten Platzverhältnissen verlegt werden. Lediglich die erforderliche Höhe muss eingehalten werden: Der höchste zu schützenden Punkt des Generators muss vom Beginn der Fangstange mindestens 2 m entfernt sein.
Im inneren Blitzschutz kamen bislang auf der Gleichstromseite der PV-Anlagen Überspannungsschutzgeräte (SPD) für Netzwechselspannung zum Einsatz. Sie sind für mindestens 50 Prozent der maximalen Solargeneratorleerlaufspannung ausgelegt. Nach längerer Nutzung können allerdings durch Alterungsprozesse Isolationsfehler entstehen, so dass die volle Generatorspannung an dem SPD am funktionierenden Pol anliegt und den SPD überlastet. Läge nämlich die volle Generatorspannung am Pol an, dann könnte sich das Gehäuse so erwärmen, dass im schlimmsten Fall ein Brand in der Anlage entsteht. Eine Y-Schaltung aus drei Varistoren verhindert dies. Für diese Anwendungen hat Leutron die Überspannungsableiter »EnerPro Y PV 1000« und »EnerPro Y PV2+1 1000« entwickelt. Die Y-förmige Anordnung der Varistoren sorgt dafür, dass bei einem Isolatorfehler immer noch zwei Varistoren in Reihe liegen und eine Überlastung verhindern. In den Block aus Sockel und gestecktem Schutzmodul ist eine Thermosicherung eingebaut, die die Temperatur des Varistors überwacht und bei schnellem Anstieg der Temperatur schnell abschaltet. Dabei schalten sich die eingebaute Defektanzeige und ein optionaler Fernmeldekontakt ein.
Kann eine geschirmte Generatorhauptleitung nicht eingesetzt und der nötige Trennungsabstand zum Stromversorgungssystem nicht eingehalten werden, sind zum Ableiten von Blitzteilströmen Geräte vom Typ 1 erforderlich. Deren Blitzstoßstromtragfähigkeit sollte mindestens 10 kA (10/350) für jeden aktiven Leiter betragen. Die neuen DC-Kombiableiter »(T1+T2) PP PV 800« und »PP PV 1000« hat Leutron für bis zu 12,5 kA (10/350) pro aktivem Leiter ausgelegt. Zum Schutz gegen Brände sind sie mit speziellen DC-Thermosicherungen ausgestattet. Eine LED-Anzeige informiert jederzeit über den aktuellen Betriebszustand, zusätzlich kann ein Fernmeldekontakt Überlastfälle signalisieren. Die zweipoligen Ableiter werden in PV-Anlagen sowohl im Generatoranschlusskasten als auch auf der DC-Seite des Wechselrichters verwendet.
»Unsere Geräte zeichnen sich durch einen geringen Platzbedarf aus«, sagt Ronny Weber, Produktmanager von Leutron. Für Typ-1-Ableiter ist nämlich noch keine Norm verabschiedet, und derzeit gibt es durchaus verschiedene Ansätze, es bleibt also Spielraum für Differenzierungen.
Leutron setzt derzeit in den Ableitern für PV-Anwendungen sowohl Kombinationen aus Varistoren und Gasableitern in Y-Schaltung als auch reine Varistortechnik ein. »Damit halten wir alle bestehenden Normen ein und können kleine und kostengünstige Geräte anbieten«, erklärt Weber. Und die mit zunehmendem Alter höheren Leckströme der Varistoren bei Einsatz von reiner Varistortechnik? »Die lassen sich durch eine geeignete Verschaltungstechnik kompensieren.«
Sind sich alle Anwender darüber bewusst, wie wichtig die Schutzanlage für das Photovoltaiksystem auf dem Dach ist? Im Hausanschlusskasten ist ja sowieso ein Überspannungsschutz vorhanden, mögen sich manche denken. Das wäre eine Fehler, so Weber: »Wenn die PV-Anlage nicht geschützt ist, kann man auch den Überspannungsschutz im Kasten vergessen. Nur ein bisschen Schutz funktioniert nicht.« Die Folgen können beträchtlich sein: Neben dem Wechselrichter kann die Überspannung weitere Geräte im Haushalt zerstören und sogar in Brand setzen.
Für einen umfassenden und kompakten Schutz hat Leutron eine neue Generation von Generatoranschlusskästen (GAK) auf den Markt gebracht, die sich an den Anforderungen von PV-Anlagen orientierten. Dabei werden bis zu zwölf Stränge an einem Single Entry Point (SEP) zusammengeführt und geschützt, wodurch sich der Installations- und Wartungsaufwand verringert. Auf Wunsch können mehrere Kästen parallel geschaltet und so auf beliebig viele Stränge erweitert werden. Je nach Gleichstrom-Leerlaufspannung kann zwischen GAK mit DC-Kombiableiter, nur mit SPD Typ 2 oder ganz ohne SPD gewählt werden. Geeignet sind die Kästen für Systemspannungen von bis zu 1000 V, auch die verwendeten Klemmen sind für diese Spannung zertifiziert. Vormontierte Brücken, Stromschienen und die interne Verkabelung vereinfachen die Montage der Anlage.
