Auswahl von Überspannungsschutzgeräten

Die Auswahl der in einer PV-Dachanlage an verschiedenen Einbauorten zu installierenden Überspannungsschutzgeräte hängt hinsichtlich der Prüfklasse und des notwendigen Mindestquerschnitts des Potentialausgleichs von zwei Faktoren ab: dem Vorhandensein einer äußeren Blitzschutzanlage sowie der Einhaltung des notwendigen Trennungsabstands zwischen der äußeren Blitzschutzanlage und den Elementen des PV-Stromversorgungssystems. Um diese Auswahl für den Anwender übersichtlicher zu gestalten, wurden in das neue Beiblatt 5 der DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3), basierend auf Vorarbeiten zur zukünftigen DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712), die Tabellen in Bild 4 sowie Bild 5 eingeführt. Für die möglichen unterschiedlichen Szenarien bei PV-Dachanlagen im Hinblick auf das Vorhandensein einer äußeren LPS und des notwendigen Trennungsabstands wurden die Begriffe Situation A, B und C neu definiert. So wird jetzt ein zusätzlicher PVSPD für die DC-Leitung am Einbauort IV, in der Nähe des Wechselrichters, gefordert, wenn der Abstand zwischen dem SPD am Einbauort III, beispielsweise am Eintritt der DC-Leitung in die bauliche Anlage, und dem Wechselrichter mehr als 10 m beträgt. Gleich geblieben gegenüber der vorangegangenen Ausgabe des Beiblatts 5 sind die Auswahlkriterien hinsichtlich der notwendigen SPD-Prüfklasse bei den jeweiligen Einbausituationen A bis C. Neu aufgenommen wurde eine Darstellung des Überspannungsschutzkonzepts für die Situation C, wenn bei einer vorhandenen äußeren LPS der Trennungsabstand nicht eingehalten wird. In diesem Fall sind nach der Tabelle in Bild 4 an allen Einbauorten blitzstromtragfähige Typ-1- SPD zu installieren. Die Edition 2 des Beiblatts 5 weist darauf hin, dass man bei Situation C unter besonderen Bedingungen bei der Verwendung eines blitzstromtragfähigen Schirms auf den Einbau von Typ- 1-SPD verzichten kann. Im Einzelfall ist jedoch entsprechend der Vorgaben der DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) die blitzstromtragfähige Anbindung des Kabelschirms an den Blitzschutzpotentialausgleich sowie die Qualität des Kabelschirms zu überprüfen.

Blitzstromtragfähigkeit der SPD

Auch die Anforderungen an die Blitzstromtragfähigkeit von SPD Typ 1 in PV-Dachanlagen bei der Einbausituation C wurden in dem Beiblatt 5 neu formuliert. Es enthält jetzt eine exaktere Abschätzung der Blitzstromverteilung basierend auf Computersimulationen, wie im Beiblatt 1 der DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) beschrieben. Dazu sind die Ableitungen des Blitzschutzsystems, die Erdungsverbindung sowie die Gleichstromleitungen zu berücksichtigen. Die Amplitude der Blitzteilströme, die über die SPD in den DC-Leitungen fließen, hängt nicht nur von der Anzahl der Ableitungen, sondern auch von der Impedanz der SPD ab. Diese ist wiederum von der Bemessungsspannung, der SPD-Topologie und dem SPD-Typ abhängig. Charakteristisch für die Blitzteilströme auf der DC-Seite der PV-Anlage ist eine Verkürzung der Impulsform. Bei der Auswahl geeigneter SPD muss man sowohl den maximal auftretenden Stoßstrom als auch die Impulsladung berücksichtigen. Dabei ist eine Umrechnung in einen 10/350-Stromimpuls über die äquivalente Impulsladung notwendig. Eine PV-Dachanlage mit externer LPS und zwei Ableitungen nach Beiblatt 1 der DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) zeigt Bild 6; Bild 7 stellt das äquivalente Ersatzschaltbild dieses Modells dar. Computersimulationen liefern den zeitlichen Verlauf der Blitzteilströme (Bild 8). Die neu eingeführten Tabellen in Bild 9 und Bild 10 vereinfachen dem Anwender die Ableiterauswahl. Damit kann die notwendige Blitzstoßstromtragfähigkeit I _imp der Typ-1- SPD in Abhängigkeit von der Blitzschutzklasse, der Anzahl der Ableitungen der äußeren Blitzschutzanlagen und des SPD-Typs (spannungsbegrenzende Varistorableiter oder spannungsschaltende Funkenstreckenableiter) ausgewählt werden. In diesen Tabellen werden für die SPD jeweils Impulsströme der Wellenform 8/20 angegeben. Mit dieser Angabe werden die maximal auftretenden Stoßströme berücksichtigt. Die beiden Tabellen fordern auch Mindestwerte für Blitzteilströme der Wellenform 10/350, damit die Typ-1- SPD die Impulsladung der Blitzströme ableiten können. Die Bezeichnungen SPD 1, SPD 2 und SPD 3 in den Tabellen beziehen sich auf ein SPD in der sogenannten „Y-Konfiguration“ entsprechend Bild 7. Die Werte I _SPD1 = I _SPD2 gelten für einen einzelnen Schutzpfad ± gegen Erde. Der Stromwert I _SPD3 = I _total beschreibt den Gesamtableitstoßstrom des SPD, also die Belastung, die bei einem Blitzeinschlag auftritt, wenn durch die beiden Schutzpfade + und – gegen Erde gleichzeitig ein Blitzstrom fließt.