Photovoltaik-Anlagen sind an exponierter Stelle installiert. Die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags mit daraus resultierender Überspannung ist dementsprechend hoch. Um eine hohe Verfügbarkeit der Photovoltaik-Anlagen zu gewährleisten, gilt es, sie vor Zerstörungen durch Überspannungen zu schützen. Nur mit dem Einsatz von Schutzvorkehrungen lassen sich ertragsreduzierende Ausfallzeiten von PV-Anlagen verhindern. Speziell für Photovoltaik-Anlagen bietet Weidmüller seinen neuen Überspannungsschutz VARITECTOR PU für 1.000 V DC sowie 1.500 V DC Applikationen an – ergänzt wird das Angebot durch Geräte für den jeweiligen AC Netzanschluss. VARITECTOR PU PV ist primär für eine Installation in Generatoranschlusskästen vorgesehen und unterstützt vollständig die Schutzklassen I und II. Die Überspannungsschutzgeräte sind konform der neusten EN / IEC Standards und entsprechen UL- und EN-Normen für die weltweite Anwendung.
Die neuen Überspannungsschutzgeräte VPU PV verfügen über eine maximale Kurzschlussfestigkeit, d.h. PV-Anlagen mit vielen Solarpanels in einem String werden mit bis zu 11 kA des möglichen Kurzschlussstroms geschützt. Weitere Schutzelemente sind nicht notwendig. VPU PV ist mit kompakten, steckbaren Ableitern ausgestattet, sie ermöglichen den werkzeuglosen, schnellen und kosteneffizienten Austausch – auch einzelner Ableiter.
Installationsorte von Photovoltaik-Anlagen befindet sich oftmals auch in Höhen bis 4.000 m. Die Überspannungsschutzgeräte von Weidmüller sind so ausgelegt, dass sie auch PV-Anlagen an diesen exponierten Orten zuverlässig schützen. Eine zusätzliche Risikobewertung in Richtung einer Leistungsminderung – üblich für Anlagen in diesen Höhen – ist nicht erforderlich.
Maßgeschneiderter Schutz mit VARITECTOR PU
Beim Einsatz von Überspannungsschutzkomponenten (engl.: surge protective device = SPD) in Photovoltaik-Anlagen gibt es einige Besonderheiten zu beachten. Im Gegensatz zu Anwendungen von SPD’s in Wechselspannungssystemen handelt es sich bei einer PV-Anlage um eine Gleichspannungsquelle mit spezifischen Eigenschaften. Beim Anlagenkonzept sind diese Eigenschaften zu berücksichtigen und die Auswahl der SPD’s darauf abzustimmen.
An welcher Stelle einer PV-Anlage SPD’s zum Einsatz kommen, hängt vorrangig von der Anlagenart, dem Anlagenkonzept und der räumlichen Ausdehnung ab. Es wird zunächst unterschieden zwischen Gebäudeanwendungen mit einer auf dem Dach montierten PV-Anlage (Gebäudeinstallation) sowie einer weitläufigen PV-Generatoranlage in der freien Fläche (Feldinstallation).
Bei der Gebäudeinstallation ist aufgrund kurzer Leitungslängen in Regel nur der Schutz des DC-Eingangs zum Wechselrichter zu realisieren. Bei der Freiflächenanlage sind die SPD‘s sowohl im Generatoranschlusskasten zum Schutz der Solarmodule als auch am DC-Eingang zum Wechselrichter zum Schutz des Wechselrichters zu installieren.
Sobald die Leitungswege zwischen PV-Generator und Wechselrichter länger als 10 m betragen, sind in der Nähe des PV-Generators sowie auch des Wechselrichters jeweils SPD’s zu installiert.
Die Auswahl der zu verwendenden SPD Typklasse ist abhängig von der Ausführung der Anlage – mit oder ohne äußeren Blitzschutz. Ein Überspannungsschutz Typ II kommt zum Einsatz, bei Einhaltung des Trennungsabstands zur Blitzschutzanlage – in der Regel >0,7 m bis 1 m. Wird der Abstand nicht eingehalten, so ist ein Überspannungsschutz Typ I für die DC-Verkabelung einzusetzen.
Für PV-Anlagen ohne externen Blitzschutz ist ein Überspannungsschutz Typ II für die DC-Verkabelung vorzusehen. Der Schutz der AC-Seite, d.h. Wechselrichter-Ausgang und Netzeinspeisung, muss dann standardmäßig mit SPD’s vom Typ II am Wechselrichter-Ausgang und – bei einer Gebäudeinstallation mit äußerem Blitzschutz am Netzeinspeisepunkt – mit einem SPD-Typ-I-Ableiter versehen werden.
Weidmüller verbaut in seinen Überspannungsschutzgeräten die sogenannte Y-Schaltung, die aus drei Varistoren besteht. Ihr Vorteil: bei einem Isolationsfehler liegen immer noch zwei Varistoren in Reihe, das verhindert eine Überlastung der SPD‘s und sorgt für größtmögliche Sicherheit.
Die neuen Überspannungsschutzgeräte VPU PV verfügen über eine maximale Kurzschlussfestigkeit, d.h. PV-Anlagen mit vielen Solarpanels in einem String werden mit bis zu 11 kA des möglichen Kurzschlussstroms geschützt. Weitere Schutzelemente sind nicht notwendig. VPU PV ist mit kompakten, steckbaren Ableitern ausgestattet, sie ermöglichen den werkzeuglosen, schnellen und kosteneffizienten Austausch – auch einzelner Ableiter.
Installationsorte von Photovoltaik-Anlagen befindet sich oftmals auch in Höhen bis 4.000 m. Die Überspannungsschutzgeräte von Weidmüller sind so ausgelegt, dass sie auch PV-Anlagen an diesen exponierten Orten zuverlässig schützen. Eine zusätzliche Risikobewertung in Richtung einer Leistungsminderung – üblich für Anlagen in diesen Höhen – ist nicht erforderlich.
Maßgeschneiderter Schutz mit VARITECTOR PU
Beim Einsatz von Überspannungsschutzkomponenten (engl.: surge protective device = SPD) in Photovoltaik-Anlagen gibt es einige Besonderheiten zu beachten. Im Gegensatz zu Anwendungen von SPD’s in Wechselspannungssystemen handelt es sich bei einer PV-Anlage um eine Gleichspannungsquelle mit spezifischen Eigenschaften. Beim Anlagenkonzept sind diese Eigenschaften zu berücksichtigen und die Auswahl der SPD’s darauf abzustimmen.
An welcher Stelle einer PV-Anlage SPD’s zum Einsatz kommen, hängt vorrangig von der Anlagenart, dem Anlagenkonzept und der räumlichen Ausdehnung ab. Es wird zunächst unterschieden zwischen Gebäudeanwendungen mit einer auf dem Dach montierten PV-Anlage (Gebäudeinstallation) sowie einer weitläufigen PV-Generatoranlage in der freien Fläche (Feldinstallation).
Bei der Gebäudeinstallation ist aufgrund kurzer Leitungslängen in Regel nur der Schutz des DC-Eingangs zum Wechselrichter zu realisieren. Bei der Freiflächenanlage sind die SPD‘s sowohl im Generatoranschlusskasten zum Schutz der Solarmodule als auch am DC-Eingang zum Wechselrichter zum Schutz des Wechselrichters zu installieren.
Sobald die Leitungswege zwischen PV-Generator und Wechselrichter länger als 10 m betragen, sind in der Nähe des PV-Generators sowie auch des Wechselrichters jeweils SPD’s zu installiert.
Die Auswahl der zu verwendenden SPD Typklasse ist abhängig von der Ausführung der Anlage – mit oder ohne äußeren Blitzschutz. Ein Überspannungsschutz Typ II kommt zum Einsatz, bei Einhaltung des Trennungsabstands zur Blitzschutzanlage – in der Regel >0,7 m bis 1 m. Wird der Abstand nicht eingehalten, so ist ein Überspannungsschutz Typ I für die DC-Verkabelung einzusetzen.
Für PV-Anlagen ohne externen Blitzschutz ist ein Überspannungsschutz Typ II für die DC-Verkabelung vorzusehen. Der Schutz der AC-Seite, d.h. Wechselrichter-Ausgang und Netzeinspeisung, muss dann standardmäßig mit SPD’s vom Typ II am Wechselrichter-Ausgang und – bei einer Gebäudeinstallation mit äußerem Blitzschutz am Netzeinspeisepunkt – mit einem SPD-Typ-I-Ableiter versehen werden.
Weidmüller verbaut in seinen Überspannungsschutzgeräten die sogenannte Y-Schaltung, die aus drei Varistoren besteht. Ihr Vorteil: bei einem Isolationsfehler liegen immer noch zwei Varistoren in Reihe, das verhindert eine Überlastung der SPD‘s und sorgt für größtmögliche Sicherheit.
