Niederspannungs-Überspannungsschutz (SPD) in Photovoltaiksystemen

Überblick

Überspannung ist eine Art vorübergehender Störung, die dazu führt, dass die momentane Spannung im Stromnetz unter bestimmten Bedingungen die Nennnormalspannung überschreitet. Normalerweise dauert die vorübergehende Störung nicht allzu lange, aber die Spanne kann recht hoch sein. Es ist möglich, dass die Spannung in nur 1/1000000 Sekunden plötzlich ansteigt, wie z. B. bei Donner, oder dass die Induktorlast getrennt wird oder eine große Last eingeschaltet wird, was große Auswirkungen auf das Stromnetz hat. In den meisten Fällen wird das Gerät leicht beschädigt, wenn das an das Stromnetz angeschlossene Gerät oder der Stromkreis keine Überspannungsschutzmaßnahmen aufweist, und das Ausmaß der Beschädigung hängt von der Spannungsfestigkeit des Geräts ab.

Photovoltaikanlagen sind großen Freiflächen ausgesetzt, normalerweise in der Natur oder auf Gebäuden. Aufgeladene Regenwolken, die sich über solchen Freiflächen ansammeln, neigen dazu, Ladungen in Form von Blitzen freizusetzen. In diesem Fall kann es zu einem Spannungsstoß kommen. Je größer der Raum, desto größer die Möglichkeit eines Schadens. Überspannungen können leicht elektronische Geräte beschädigen und zu einem katastrophalen Ausfall führen. Wenn sich während der Überspannung jemand aufhält, kann dies auch seine persönliche Sicherheit gefährden.
Schlecht geschützte Photovoltaikanlagen erleiden immer wieder schwere Schäden, was hohe Wartungs- und Ersatzkosten, Systemausfälle und Einnahmeverluste zur Folge hat. Richtig installierte Überspannungsschutzgeräte (SPD) minimieren die möglichen Auswirkungen von Blitzeinschlägen.

Um zu verhindern, dass hohe Energie durch elektronische Geräte fließt und Hochspannungsschäden an der Photovoltaikanlage verursacht, muss es für Spannungsspitzen einen Erdungspfad geben. Aus diesem Grund sollten alle leitenden Oberflächen direkt geerdet werden und alle Kabel in und aus dem System (wie Ethernet-Kabel und Wechselstromversorgungen) sollten über Überspannungsschutz geerdet werden. Für jeden Satz Array-Boxen, Bus-Boxen und DC-Isolatoren ist ein Überspannungsschutz erforderlich.

Klassifizierung von Überspannungsschutzgeräten

Typ 1

Für besondere Einsatzzwecke im Dienstleistungssektor und in Industriegebäuden empfiehlt sich der Überspannungsschutz Typ 1, der elektrische Geräte vor direktem Blitzeinschlag schützt und den durch die Ausbreitung von Blitzen vom geerdeten Leiter zum Netzleiter entstehenden Rückstrom ableitet.

Der Überspannungsschutz Typ 1 ist durch eine Stromwelle von 10/350 μs gekennzeichnet.

Der Überspannungsschutz Typ 1 kann in der Photovoltaikanlage zwischen dem Photovoltaik-Array und dem Haupttrennschalter eingesetzt werden, welcher vorwiegend im Zentralwechselrichter zum Einsatz kommt.

Typ 2

Der Überspannungsschutz Typ 2 ist das Hauptschutzsystem für alle Niederspannungsgeräte und ist für den Einsatz im Service konzipiert. Ein Gerät auf der Lastseite eines Überstromschutzgeräts; umfasst einen Überspannungsschutz und einen Überspannungsschutz mit Kunststoffgehäuse am Abzweigkasten. Der Imax-Wert ist der maximale Einzelentladestrom, der durch die 8/20-μs-Wellenform dargestellt wird, die der Überspannungsschutz unterstützen kann.

Typ 3

Typ 3 wird im Allgemeinen in Endgeräten zur Stromverteilung verwendet. Der Überspannungsschutz sollte ein in Reihe geschalteter spannungsbegrenzender Blitzableiter sein, dessen Blitzstromkapazität nicht unter 10 kA liegen darf. Die Mindestlänge des vom Schaltschrank bis zum Einsatzort verlegten Leiters beträgt 10 Meter. Der an den Überspannungsschutz angeschlossene oder zum Anschluss des Überspannungsschutzes verwendete Leiter darf nicht in einer Entfernung von weniger als 10 Metern verlegt werden.

So wählen Sie einen Überspannungsschutz für eine Photovoltaikanlage aus

Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Photovoltaikanlagen ist es notwendig, speziell für Photovoltaikanlagen entwickelte Überspannungsschutzgeräte zu verwenden. Um das richtige Überspannungsschutzmodul für Ihre PV-Anlage und deren Installationen auszuwählen, müssen Sie Folgendes wissen:

1. Die Betriebstemperatur des Systems;
2. Die Spannung des Systems;
3. Der Bemessungskurzschlussstrom des Systems.
4. Art des Blitzeinschlags (direkt oder indirekt)
5. Nennentladestrom

Auswahl des Überspannungsschutzes auf der AC-Seite

Der Überspannungsschutz zum Schutz der Wechselstrommessung von Photovoltaikanlagen muss den Anforderungen der IEC 60364-5-53 entsprechen. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Arbeitsspannung zwischen der Wechselstromübertragungsleitung und der Erde auf die technische Beschaffenheit der Wechselrichterstromversorgung zurückzuführen ist und die sinusförmige Wechselstromarbeitsspannung nicht immer standardisiert ist. Bei der Auswahl des Überspannungsschutzes auf der Wechselstromseite sollte die Wellenformverzerrung der Arbeitsspannung berücksichtigt werden. Signifikante Spitzen, allgemein als harmonische Stromeffekte bezeichnet. Daher sollten bei der Auswahl eines SPD nicht nur die verschiedenen verfügbaren Hauptparameter, sondern auch das SPD mit Antiharmonischen-Stromeffekt ausgewählt werden.

Auswahl des Überspannungsschutzes auf der DC-Seite

Der Überspannungsschutz auf der Gleichstromseite der Photovoltaikanlage muss die Anforderungen der IEC 61643-31 erfüllen.
Achten Sie bei der Auswahl außer den grundlegenden Hauptparametern besonders auf zwei Hauptparameter: Ucpv und Iscpv.
Ucpv: Die maximale Dauerbetriebsspannung Ucpv aller SPD-Sicherheitsmodi (positiv/negativ, positiv/Erde und negativ/Erde) sollte unter allen Anwendungsbedingungen größer oder gleich der maximalen Leerlaufspannung Uoc max des PV-Arrays sein.
Iscpv: Beim Anschluss der Batterie an den Gleichstromkreis müssen zusätzliche Vorschriften beachtet werden, da der von der Batterie abgegebene Kurzschlussstrom voraussichtlich deutlich höher ist als der Strom, den die Photovoltaikanlage liefern kann.

Abschluss

Blitzschäden sind eine der größten Gefahren für Photovoltaikanlagen während des Betriebs. Um den normalen Betrieb der Photovoltaikanlage sicherzustellen, ist es besonders wichtig, den richtigen Überspannungsschutz an einer zuverlässigen Stelle in der Photovoltaikanlage zu installieren.

ETEK Electric bietet Ihnen verschiedene Arten von Überspannungsschutzgeräten. Wenn Sie nicht sicher sind, wie Sie ein Überspannungsschutzgerät finden, das Ihren Anforderungen vollständig entspricht, wenden Sie sich bitte an uns. Wir beraten Sie umfassend.