Elektrotechnik
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Blitz- und Überspannungsschutz
Überspannungsschutz von Photovoltaik-Anlagen
ep7/1999, 1 Seite
Überspannungsschutz von Photovoltaik-Anlagen ? In die Modulkörper von Photovoltaik (PV)-Anlagen ist ein Überspannungsschutz integriert. Welche Konsequenzen hat dies für die Auslegung des Überspannungsschutzes in der Installationsanlage des betreffenden Hauses? ! Die Überspannungs-Schutzmaßnahmen sind immer nur lokal wirksam, so auch in den Modulkopplern von Photovoltaikanlagen. Das bedeutet, die in den Modulkörper integrierten Überspannungs-Schutzeinrichtungen können nur den Überspannungsschutz des PV-Generators sicherstellen. Die anderen Komponenten des PV-Systems, insbesondere der PV-Wechselrichter, werden durch eine solche Einzelmaßnahme nicht geschützt. PV-Anlagen auf Gebäuden ohne Blitzschutzanlagen Die Errichtung einer PV-Anlage auf einem Gebäude erfordert nicht die gleichzeitige Errichtung einer Blitzschutzanlage. Durch die Integration der PV-Module in die vorhandene Gebäudekonstruktion werden die Grundfläche und die Höhe des Gebäudes praktisch nicht verändert. Eine Erhöhung der Blitz-Einschlaghäufigkeit tritt somit nicht auf. Zum Schutz des PV-Generators vor Überspannungen durch indirekte Blitzeinwirkung werden im Generator-Anschlußkasten Überspannungs-Ableiter z. B. vom Typ DEHNguard eingesetzt. Die Auswahl der Bemessungsspannung richtet sich nach der max. PV-Generatorleerlaufspannung. Ableiter gleichen Typs und gleicher Bemessungsspannung werden zum Schutz des DC-Eingangs des Wechselrichters an der DC-Freischaltstelle montiert (Bild ). Handelt es sich bei der NS-Verbraucheranlage um ein TN-C-S-System, so erfolgt der Schutz der 230-V-Seite des Wechselrichters durch zwei DEHNguard 275 (Bild a). Ist jedoch das NS-System als TT-System ausgelegt, so erfolgt an dieser Stelle der Einsatz eines DEHNguard 275 sowie eines DEHNgap C (Bild b). Schutz von PV-Anlagen auf Gebäuden mit Blitzschutzanlagen PV-Anlagen auf Gebäuden mit Blitzschutzanlage müssen so angeordnet werden, daß ein direkter Blitzeinschlag in die PV-Module nicht möglich ist. Die dazu notwendigen Fangeinrichtungen sind so anzuordnen, daß sie einerseits mit ihrem Schutzraum einen Einschlag in das PV-Modul verhindern und andererseits möglichst keinen Schatten auf die PV-Module werfen (Bild ). Zur Bestimmung des Schutzraums der Fangstangen ist die Blitzschutznorm DIN V ENV 61024-1 (VDE V 0185 Teil 100) heranzuziehen. Bei der Anordnung der Fangeinrichtungen und PV-Module ist darauf zu achten, daß zueinander ein Sicherheitsabstand s eingehalten wird (Bild ). Der exakte Abstand s errechnet sich aus der Näherungsformel gemäß DIN V ENV 61024-1 (VDE V 0185 Teil 100). Aus praktischer Sicht können jedoch Abstände s > 0,5 m als ausreichend betrachtet werden. Der Überspannungsschutz des PV-Systems ist in diesem Fall entsprechend Bild auszuführen. Kann aus montagetechnischer Sicht der erforderliche Sicherheitsabstand nicht eingehalten werden, so ist eine direkte, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem äußeren Blitzschutz und dem PV-Modul-Rahmen herzustellen. Damit werden die Potentialausgleichsleitungen vom PV-Modul zum Potentialauspleich und auch die Gleichstromleitungen vom Blitzstrom durchflossen. Zur Entlastung der Gleichstromleitungen und der eingesetzten Überspannungsableiter müssen in diesem Anwendungsfall zusätzliche Schirmungsmaßnahmen getroffen werden. · Die einfachste Maßnahme ist das Verlegen einer zusätzlichen Potentialausgleichsleitung parallel zu den Gleichstromleitungen. Zur Vermeidung hoher induzierter Spannungen in den Gleichstromleitungen sind diese zu verdrillen (zwei Schläge je m ). · Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung geschirmter Gleichstromleitungen. Der Schirm dieser Leitungen muß eine geringe Kopplungsimpedanz aufweisen und stoßstromtragfähig sein. Literatur [1] VDB-INFO 1 Blitzschutz von Photovoltaik-Anlagen. [2] Vaßen, F.; Vaaßen, W.: Bewertung der Gefährdung von netzparallelen Photovoltaik-Anlagen bei direktem und nahem Blitzeinschlag und Darstellung der daraus abgeleiteten Maßnahmen des Blitz- und Überspannungsschutzes. Beitrag im VDE-Fachbericht 52 „Neue Blitzschutznormen in der Praxis“. Berlin, Offenbach: VDE Verlag 1997. [3] E DIN VDE 0100-712 (VDE 0100 Teil 712): 1998-06 Elektrische Anlagen von Gebäuden; Anforderungen für spezielle Anlagen oder Bereiche; Photovoltaik-Anlagen. V. Raab Leseranfragen Elektropraktiker, Berlin 53 (1999) 7 614 Überspannungsschutz für eine PV-Anlage - a) TN-System; b) TT-System zum PV-Modul-Gestell Generatoranschlußkasten DC-Freischaltstelle Wechselrichter Wechselrichter DEHNguard (Typ entsprechend der PV-Generatorleerlaufspannung auswählen) DEHNguard 275 DEHNguard 275 Dehngap C a) b) Anordnung von Fangstangen zum Schutz vor direktem Blitzeinschlag in die PV-Module Sicherheitsabstände des PV-Moduls zu Fangeinrichtungen Süd PV-Modul s s Dachfläche Fangeinrichtung
Autor
- V. Raab
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