Schutz gegen Überspannungen in Solaranlagen
Wie alle im Außenbereich angeordneten Installationen, sind auch die Solaranlagen im Außenbereich angeordnet und damit dem Risiko eines Blitzeinschlages ausgesetzt. Die Wahrscheinlichkeit ist abhängig vom Aufstellungsort und den Umgebungsbedingungen. Aus diesem Grund sollten vorbeugend Blitzschutz- und Überspannungsschutzgeräte eingesetzt werden. (Weitergehende allgemeine Ausführungen siehe Kapitel J, Allgemeine Bestimmungen)
Schutz durch Potentialausgleich
Die erste Schutzmaßnahme stellt die Verbindung aller leitfähigen Teile der PV-Installation mit dem Potentialausgleich dar, wobei die Verbindungsleitung mit einem ausreichend dimensionierten Querschnitt ausgestattet sein muss. Auf diese Weise soll an allen Punkten der Installation ein gleiches Potential gegen Erde gewährleistet werden.
Der minimale Querschnitt dieses Leiters beträgt:
- 4 mm2, wenn kein Blitzableiter vorhanden ist oder wenn ein Blitzableiter zwar vorhanden, allerdings nicht mit der Anlage verbunden ist
- 10 mm2, wenn die Anlage mit dem Blitzableiter des Gebäudes verbunden ist (dieser muss über ein Kabel mit einem Durchmesser von 10 mm2 erfolgen, wenn der Blitzableiter weniger als 2,5 m von der Anlage entfernt ist)
Schutz durch ein Überspannungsschutzgerät (SPD)
Ein Überspannungsschutzgerät ist dazu bestimmt, empfindliche elektrische Betriebsmittel wie z. B. Wechselrichter, Überwachungsgeräte und Solarmodule und weitere elektrische Betriebsmittel, die an das elektrische Verteilnetz angeschlossen sind, zu schützen. Die folgende Methode einer Risikoanalyse setzt sich zusammen aus der Bewertung der kritischen Länge Lcrit im Vergleich mit der Gesamtlänge L der DC-Stränge.
Überspannungsschutzgeräte sind erforderlich wenn L < Lcrit ist.
Lcrit ist von der Art der Solaranlage abhängig und wird nach der nachfolgenden Tabelle bestimmt:
| Art der Installation | Wohnanlagen | Freiflächenanlagen | Dachanlagen auf kommerziellen oder landwirtschaftlichen Gebäuden |
|---|---|---|---|
| Lcrit (in m) | 115/Ng | 200/Ng | 450/Ng |
| L ≥ Lcrit | Überspannungsschutz Pflicht auf der DC-Seite | ||
| L < Lcrit | Überspannungsschutz keine Pflicht auf der DC-Seite | ||
- L ist die Summe von:
- Die Summe aller Längen zwischen Wechselrichter(n) und der Kabelanschlussbox, wobei berücksichtigt wird, dass Kabel im gleichen Gehäuse nur einmal gezahlt werden, und
- Der Summe aller Längen zwischen Kabelanschlussbox und den Klemmen an den Modulen, welche zum Strang zusammengeschaltet werden, wobei berücksichtigt wird, dass Kabel im gleichen Gehäuse nur einmal gezählt werden.
- Ng: Blitzschlagsdichte (Anzahl von Einschlägen/km2/Jahr)
| ||||||||
| Überspannungsschutz | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standort | Solarmodule oder Array-Box |
Wechselrichter | Hauptschaltanlage | |||||
| DC-seitig | AC-seitig | |||||||
| LDC | LAC | Blitzableiter | ||||||
| Merkmale | < 10 m | > 10 m | < 10 m | > 10 m | Ja | Nein | ||
| Überspannungs- schutz-Typ |
Kein Bedarf | "Überspannungs- schutz" 1 Typ 2[a] |
"Überspannungs- schutz" 2 Typ 2[a] |
Kein Bedarf | "Überspannungs- schutz" 3 Typ 2[a] |
"Überspannungs- schutz" 4 Typ 1[a] |
"Überspannungs- schutz" 4 Typ 2 wenn Ng > 2,5 & Freileitung | |
Anordnung von Überspannungsschutzeinrichtungen (SPD)
(siehe Abb. J49)
Die Anzahl und Anordnung von Überspannungsschutzeinrichtungen auf der Gleichstromseite hängt von der Kabellänge zwischen Wechselrichter und Solarmodul ab. Wenn die Lange >10 m ist, muss ein zweites Überspannungsschutzgerät an der Anschlussbox des Solarmoduls eingesetzt werden, das erste am Anschlusspunkt des Wechselrichters.
Um effizient zu sein, müssen sowohl die Kabelverbindungen des Überspannungsschutzes mit dem Gleichstromnetzwerk L+ und L- als auch die Kabelverbindungen zwischen Erdungsklemme der Überspannungsschutzeinrichtung und der Erdungsschiene so kurz wie möglich ausgeführt werden (d1 + d2 < 50 cm).
Für die sichere und zuverlässige Photovoltaik-Energieerzeugung, abhängig von der Entfernung zwischen dem Generatorteil und dem Konvertierungsteil, kann es erforderlich sein, zwei oder mehr Überspannungsschutzgeräte zu installieren, um den Schutz der beiden Teile zu gewährleisten.
