So schützen Sie PV-Anlagen vor Blitz und Überspannungen

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Ursachen transienter Überspannungen

Diese transienten Überspannungen können mehrere Ursachen haben:

• Ein- und Ausschaltvorgänge von nahegelegenen elektrischen Geräten und Großanlagen,

• Erd- und Kurzschlüsse im Wechselstromnetz,

• Auslösen der Sicherungen,

• Ader-Ader-Störung aus Mittel- oder Hochspannungsnetzen.

Freiflächenanlagen oder nachgeführte PV-Systeme sind häufig mittels Überlandleitungen an die Verteilernetzte angebunden. Diese Leitungen überbrücken oft lange Distanzen. Teilweise gelangen die Spannungsimpulse bei Ader-Ader-Störungen aus dem Hoch- und Mittelspannungsnetz zu den PV-Systemen, dabei beschleunigen diese Spannungsimpulse das Altern von Komponenten im Wechselrichter. Auch andere Effekte wie Schaltvorgänge von Großanlagen oder nicht vorhersehbare Erd- und Kurzschlüsse im Wechselstromnetz sorgen dafür, dass Überspannungen zu empfindlichen elektronischen Komponenten gelangen und diese überlasten.

Mithilfe eines umfassenden Blitzstrom- und Überspannungsschutzkonzeptes werden die Freiflächenanlagen vor frühzeitigen Ausfällen auf der DC- und AC-Seite geschützt – unnötige Investitionen und Reparaturkosten werden so vermieden. Die passenden Blitzschutzkomponenten und Überspannungsschutzgeräte sind Teil des Produktprogramms von Phoenix Contact.

„Rundum-Schutz“ vor Blitzeinwirkungen

Durch ihre Dimension und durch ihre Ausrichtung zur Sonne haben Freifeldanlagen und nachgeführte PV-Systeme einen hohen Wirkungsgrad und erzielen daher hohe Erträge. Um die Anlagen vor direkten und indirekten Blitzeinwirkungen zu schützen, sind folgende Schutzmaßnahmen sinnvoll:

• Äußeres Blitzschutzsystem,

• Einhalten eines erforderlichen Trennungsabstandes zwischen der äußeren Blitzschutzanlage und den Komponenten der PV-Anlage,

• Erdung und Potenzialausgleich an Generatoranschlusskästen an der DC-Seite, an Wechselrichtern an der DC- und AC-Seite sowie an allen eingehenden und abgehenden Leitungen,

• Überspannungsschutzgeräte in Generatoranschlusskästen für die DC-Seite, in Wechselrichterstationen für die DC- und AC-Seite sowie für sämtliche Daten- und Kommunikationseinheiten.

Mithilfe eines Blitzkugelmodells wird das erforderliche äußere Blitzschutzkonzept erstellt. Dabei ist zu beachten, dass alle PV-Module innerhalb des Schutzbereichs liegen und der erforderliche Abstand zur äußeren Blitzschutzeinrichtung eingehalten wird. Dadurch kann ein direkter Blitzeinschlag sowie Überschläge zu den metallischen Teilen aufgrund von Spannungsdifferenzen vermieden werden. Außerdem müssen alle metallischen Bauteile elektrisch leitend miteinander verbunden werden, um Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Modulfeldern zu vermeiden. Mithilfe von Generatoranschlusskästen und Wechselrichtern mit Blitzstrom- und Überspannungsschutzgeräten können alle Komponenten einer Freifeldanlage DC- und AC-seitig sowie die Daten- und Kommunikationseinheiten gegen Überspannungen geschützt werden (Bild 1).

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