Überspannungsschutz für Photovoltaik-Anlagen

Ljubljana (ots) - Überspannungsableiter sind elektrische
Bauteile, die zwischen Phase und Erde oder aktivem Leiter und Erde
geschaltet werden. Die Funktion des Überspannungsableiters ist es,
transiente Überspannungen zu erkennen und sicher gegen Erde
abzuleiten. In der Ableitphase wird der Überspannungsableiter
niederohmig; nach dem Ableiten wird er wieder sehr hochohmig.

Der elektrische Unterschied zwischen Photovoltaikanlagen und
230/440 V-Stromversorgungensind die hohen Spannungen und die geringen
Kurzschlussströme bei Photovoltaikanlagen. Das erfordert unbedingt
eine Anpassung der Bauteile, die Art der Anschlüsse und der
Trennmöglichkeiten gemäß den neuen elektrischen Bedingungen.

Typische Anschlussmöglichkeiten von Überspannungsschutz in
Photovoltaikanlagen:

V- Anschluss

L- Anschluss

Delta Anschluss

Y- Anschluss

Varistoren (MOV = Metal Oxide Varistor) und Gasableiter (GDT =
Gas Discharge Tube ) sind die standardmäßigen Bauteile bei
Überspannungsschutzbausteinen. Die Gasableiter dürfen nicht als
singuläre Bauteile verwendet werden, da sie die Bogenbrennspannung
nach einem Ableitvorgang nicht selbsttätig löschen können. Deshalb
werden die Gasableiter immer mit einem Varistor in Reihe geschaltet.
Das hat 2 Vorteile: Der Varistor garantiert, dass der Gasableiter
nach der Zündung verlöscht und der Gasableiter verhindertLeckströme
durch seine galvanische Trennung.

Der Überspannungsschutz (SPD= Surge Protection Device) wird durch
die Gleichspannung der Photovoltaikanlage stärker belastet als im
Betrieb von Wechselstromanlagen.

Fehlverhalten der Varistoren treten auf, die in Anlagen mit
Wechselstrom niemals vorher aufgetreten waren.

In Gleichspannungsnetzen sind Leckströme die Hauptursache von
Fehlverhalten der Varistoren. Leckströme zwischen Leiter und Erde
werden von vielen Herstellern des Überspannungsschutzes detektiert
und ausgeschaltet. Aber Leckströme zwischen den Plus-Leitern und
Minus-Leiternwerden überhaupt nicht beachtet. Dieses setzt aber einen
Teufelskreis in Gang. Es fließen Leckströme; die Höhe der
Ansprechspannung sinkt; der Varistor wird schneller warm und altert
auch schneller. Dabei werden die Leckströme immer größer.

Extreme Umweltbedingungen, wie starke Temperaturschwankungen, hohe
Umgebungstemperaturen sowie Feuchtigkeit beschleunigen den
Alterungsprozess der Varistoren.

Seit langem ist es üblich, dass die Varistoren durch
Schmelzkontakte gegen völlige Zerstörunggesichert werden. Diese
Schutzmaßnahme ist aber in Gleichstromnetzen nicht ausreichend.

Das Diagramm zeigt das wechselseitige Verhältnis und den
Zusammenhang zwischenSpannung, Strom und den Abstand zwischen den
Elektroden und macht damit deutlich, dassdie üblichen Lösungen nicht
ausreichend sind. Je höher die Spannung ist, desto größer muss der
Abstand der Elektroden sein, damit es nach der Trennung nicht zu
Lichtbögen (Überschlägen) kommt. Die Abstände in den üblichen
Trennvorrichtungen sind nicht groß genug, um eine sofortige, sichere
Trennung zu gewährleisten. Es kommt zu Überschlägen und
Isolationsfehlern.

Eine klare Herausforderung für neue technische Lösungen !

Diese angesprochenen Probleme, sowie einige altbekannten Probleme,
sind durch die neue Technologie gelöst worden. Die Lösung heißt
SAFETEC TC-G. Sie eliminiert alle Leckströme, verhindert sicher
Lichtbögen, Überschläge und Auswirkungen von Isolationsfehlern.

1) Wie kann man erreichen, dass der Varistor nach dem
Ableitvorgang einer Überspannung ohne große Einbuße der
Leistungsfähigkeit wieder niederohmig wird? In den meisten Fällen
wird der Varistor überlastet und die Überstromsicherung
(Vorsicherung)löst aus, um ein Abbrennen des Varistors zu verhindern.
Diese Vorsicherung erhöht zwangsläufig die Kosten des
Überspannungsschutzes. Der Varistor muss ersetzt werden; eine
kostenintensive Reparatur. Es muss eine bessere Lösung geben.

2) Wie verhindert man oder wie verlangsamt man wenigstens die
Reduzierung der Schutzfähigkeit der Varistoren durch
Leckströme? Die einfachste Methode ist es, Gasableiter und
Varistoren in Reihe zu schalten, wie bereits erklärt. Aber
dadurch handelt man sich ein schlechteres Schutzniveau ein, da
die Ansprechspannung zwangsläufig höher sein muss.

Die neue Schutztechnologie Safetec TC-G hat 2 unabhängig
arbeitende Stromkreise,die in einem Steckmodul mit einer Breite von
2TE untergebracht sind.

Der 1. Stromkreis besteht aus Überspannungsgasableiter (GDT2) und
Varistor (MOV).

Er dient dazu, transiente Überspannungen zu erkennen und im
Millisekunden Bereich abzuleiten. Transiente Überspannungen entstehen
durch Schalthandlungen aller Art,sowie durch direkte und indirekte
Blitzeinwirkungen.

Der 2. Stromkreis besteht aus der Safetec Technologie. Sie erkennt
langanhaltende Überspannungen(TOV),reduziert sie und leitet sie
ab.Wenn die Überspannung über Stunden ansteht, funktioniert dieser
Schutzmechanismus auch. Transiente Überspannungen werden ebenfalls
erkannt und äußerst schnell abgeleitet. Die galvanische Trennung ist
ebenfalls voll vorhanden.

Wenn die Spannung höher als der zulässige Wert des Varistors wird,
wird die Spannung reduziert. In der Anfangsphase liegt der Wert bei 1
A und nach ca. 40 Sekunden hat sich der Wert auf10mA eingepegelt. So
ist sichergestellt, dass der Varistor nicht überlastet wird und nach
Überspannungsereignissen immer wieder voll funktionsfähig ist. Der
Vorteil: Er muss nicht wie bei anderen Schutzmodulen ausgetauscht
werden.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist eine bewegliche Isolierscheibe,
die sich zwischen Varistor und Anschluss klemme schiebt, nachdem der
Schmelzkontakt sich geöffnet hat. Das ist der einzige Weg, um
sicherzustellen,dass es nicht zu Funkenüberschlägen nach dem Öffnen
kommt.

Somit kann niemals ein Lichtbogen entstehen. Der Schutzmechanismus
durch eine zwangsgeführte Isolierscheibe ist besonders wichtigbei
Installationen in Photovoltaikanlagen und Windgeneratoren.

Ein weiteres Sicherheitsmerkmal ist der sogenannte Überlastschutz.
Der Schutzbaustein wird von der Stromversorgung abgetrennt, wenn er
drastisch überlastet und die zulässige maximale Belastung wesentlich
überschritten wird.

Diese neue Schutztechnologie ist allen anderen bekannten
Schutzmaßnahmen weit überlegen. Ist der Überspannungsschutz richtig
konzipiert und installiert, ist er elektrisch nahezu unzerstörbar.
Das haben Testreihen in Spanien und Südamerika eindeutig belegt.

Wenn es darum geht, die Rendite einer PV-Anlage über Jahre hinaus
sicherzustellen, geht kein Weg an diesem Überspannungsschutz vorbei.

ISKRA ZASCITE d.o.o., Stegne 35, 1521 Ljubljana, Slowenien,

www.iskrazascite.si SICHER IST SICHER

ISKRA ZASCITE wurde 1989 gegründet, um
Überspannungsschutzbausteine zu entwickeln, zu produzieren und
weltweit zu verkaufen. Das Überspannungsschutzprogramm deckt alle
Einsatzmöglichkeiten für Nieder - und Mittelspannung ab. Klassische
Elektroinstallation, empfindliche Elektronik, MSR-Anwendungen und
Hochfrequenztechnik. Alle Schutzbausteine haben den Varistor als
Hauptschutzelement. Bei etlichen Anwendungen wird der Varistor mit
Dioden oder mit Überspannungsgasableitern kombiniert, um einen noch
besseren Schutz zu garantieren. Im Jahre 2010 hat ISKRA ZASCITE einen
Umsatz von 15 Mio. E weltweit erzielt. Über 100 Mietarbeiter
produzieren und entwickeln neue Technologien und Lösungen. 20% der
Mitarbeiter sind in Forschung und Entwicklung tätig. Iskra Zascite
gehört weltweit zu den führenden Herstellern von Überspannungsschutz
und ist in 48 Länder aktiv vertreten. Iskra ist bekannt und
gefürchtet wegen Ihrer Innovationskraft und neuartigen Denkansätzen
im Überspannungsschutz. Die letzte Neuheit ist ein
Überspannungsschutz, der sowohl transiente Überspannungen als auch
TOV Spannungen sicher beherrschen kann. Die TOV Spannung kann Stunden
oder Tage anstehen und das Schutzgerät nimmt keinen Schaden. Dieses
Schutzgerät wurde für den Einsatz in Photovoltaik und Windgeneratoren
entwickelt. Diese Technik ist besonders langlebig unter schwierigsten
elektrischen Bedingungen und reduziert damit die Kosten für
Reparaturen und Instandhaltung.

Pressekontakt:

Jörg Damschen
Senior Executive Manager/Direktionsbevollmächtigter
T: +49 521 60481 M: +49 151 54617156
E: joerg.damschen@iskrazascite.si Skype: damschen.joerg