Schutz der Wechselspannungsseite

Auf der Wechselspannungsseite von Wechselrichtern werden Überspannungsschutzgeräte für Wechselspannung installiert. Ein Basis-Schutz wird mit Hilfe von Typ-2-Überspannungsschutzgeräten mit Varistoren erreicht. Ist ein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden, werden Typ-1-Blitzstromableiter verwendet:
• Fall 1: Ist ein Typ-1-Blitzstromableiter bereits am Speisepunkt der elektrischen Anlage eingebaut sollte ein Typ-2-Überspannungsableiter in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Wechselrichter installiert werden.
• Fall 2: Am Speisepunkt der elektrischen Anlage ist kein Typ-1-Blitzstrom¬ableiter eingebaut. In diesem Fall sollte ein Typ-1-Blitzstromableiter am Speisepunkt der elektrischen Anlage installiert werden und ein Typ-2-Überspannungsableiter in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Wechselrichter. Eine weitere Verbesserung der Schutzwirkung kann durch eine Kombination von Typ-1-Blitzstromableiter und Typ-2-Überspannungsableiter in einem Gerät erreicht werden (Bild 3).

Schutz der Gleichspannungsseite

Die Gleichspannungsseite von Wechselrichtern muss ebenfalls geschützt werden. Hier haben Überspannungsschutzgeräte die Aufgaben, Blitzströmen durchzuleiten, Überspannungen abzuleiten und auszugleichen sowie einen sicheren Betrieb auch im Überlastfall unter Berücksichtigung des Verhaltens von PV-Modulen und Wechselrichtern zu gewährleisten.
Für die Auslegung von Überspannungsschutzgeräten für Stromversorgungssysteme mit Gleichspannungen gibt es zurzeit noch keine ausreichenden Festlegungen in Normen. Aus diesem Grund findet man für die Gleichspannungsseite von PV-Anlagen auf dem Markt Überspannungsschutzgeräte, die sich in Funktion und Aufbau deutlich unterscheiden. Jeder Hersteller muss hier selber Anforderungen und Bewertungskriterien für eine hinreichende Sicherheit festlegen. Das bedeutet in diesem Zusammenhang:
• ein sicheres Verhalten bei niederohmigen und hochohmigen Kurzschlüssen eines Überspannungsschutzgeräts,
• ein sicheres Verhalten bei Erdschluss von Gleichspannungsleitungen,
• die Verhinderung unzulässiger Erwärmung im Überlastfall und
• Gleichspannungs-Eingangsschaltungen von marktüblichen Wechselrichtern sollen im Fehlerfall nicht geschädigt werden.
PV-Module und Gleichspannungsleitungen von PV-Anlagen sind im Regelfall dauerkurzschlussfest. Auf Fehlerfälle in Komponenten einer PV-Anlage kann durch das Abschalten sowie durch das Herbeiführen eines dauerhaften niederohmigen Kurzschlusses der betroffenen Bauteile reagiert werden.
Überspannungsschutzgeräte, die im Fehlerfall kurzschließen, verringern automatisch die Verfügbarkeit einer PV-Anlage. Die Erfahrung der letzten Jahre hat gezeigt, dass einige marktgängige Wechselrichter nicht für einen dauerhaften Kurzschluss auf der Eingangsseite ausgelegt sind. Deshalb sollten Überspannungsschutzgeräte verwendet werden, die im Fehlerfall abschalten (Bild 4).