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Schutzeinrichtungen einer Photovoltaikanlage

· 6 Min. Lesezeit ·

Sicherungen, Lasttrennschalter, Leitungsschutz, Überspannungsschutz, Fehlerstromschutz und Erdung einer Solaranlage verständlich erklärt.

Zwei Seiten mit unterschiedlichen Risiken

Zwischen Solarmodulen und Wechselrichter fließt Gleichstrom, DC, häufig bei mehreren hundert Volt. Vom Wechselrichter zur Verteilung fließt Wechselstrom, AC. Beide Seiten benötigen geeignete Schutzeinrichtungen. Auf der DC-Seite müssen Geräte ausdrücklich für Gleichstrom und die auftretenden Spannungen zugelassen sein. Ein ähnliches Gehäuse oder derselbe Nennstrom macht ein AC-Gerät noch nicht für DC geeignet.

Wechselstrom hat regelmäßige Nulldurchgänge; Gleichstrom nicht Wechselstrom (AC) 100–120 Nulldurchgänge pro Sekunde: der Lichtbogen kann dabei erlöschen Gleichstrom (DC) Kein regelmäßiger Nulldurchgang: der Lichtbogen bleibt bestehen – DC-Geräte verwenden
Ein ausschließlich für AC vorgesehener Schalter kann einen Gleichstrom unter Umständen nicht sicher unterbrechen.

Jede Schutzeinrichtung am richtigen Ort

Interaktiv

Wo gehört welche Schutzeinrichtung hin?

Wähle ein Gerät, um seine Funktion zu sehen. SPDs sind als Abzweige zwischen Leiter und Erde angeschlossen.

DC-Seite (Gleichstrom)AC-Seite (Wechselstrom)Erdung
  1. Wechselrichterausgang

Überspannungsschutzgeräte werden als Abzweige zwischen Leitern und Erde angeschlossen, nicht in den Hauptenergiepfad. Ableitungen der SPDs, Gestelle und Gehäuse führen zur Erdungsanlage.

Stringsicherung

DC

Schützt einen String vor Rückströmen anderer paralleler Strings. Ab drei Strings ist sie meist nötig, je nach Moduldaten.

Einbauort: im Generatoranschlusskasten, je String

DC-Lasttrennschalter

DC

Trennt die Module für Wartungsarbeiten vom Wechselrichter. Viele Wechselrichter enthalten bereits einen solchen Schalter.

Einbauort: zwischen Anschlusskasten und Wechselrichter

DC-Überspannungsschutz

DC

Leitet Überspannungsimpulse, etwa durch nahe Blitze, zur Erde ab und begrenzt die Belastung des Wechselrichters.

Einbauort: im Anschlusskasten, mit Erdungsanschluss

AC-Leitungsschutzschalter

AC

Schützt die Leitung zwischen Wechselrichter und Verteilung vor Überlast und Kurzschluss und ermöglicht die Trennung.

Einbauort: am Wechselrichterausgang

AC-Überspannungsschutz

AC

Begrenzt Überspannungen, die über das öffentliche Netz ankommen.

Einbauort: in der Verteilung beim Wechselrichterstromkreis

Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

AC

Erkennt Fehlerströme und schaltet schnell ab. Trägt bei geeigneter Auswahl zum Schutz vor elektrischem Schlag bei.

Einbauort: in der elektrischen Verteilung

Erdung

Erde

Erder und Erdungsschienen verbinden Gestelle, Gehäuse und SPDs. Sie unterstützen den Potentialausgleich und die Ableitung von Überspannungen.

Einbauort: mit der Haupterdung des Gebäudes verbunden

Eine geeignete Erdungsanlage

  • Modulgestelle, Wechselrichtergehäuse und Überspannungsschutz mit der Erdungsanlage verbinden
  • Die Erdung der PV-Anlage mit der Haupterdung des Gebäudes verbinden, nicht als isolierten Einzelstab ausführen
  • Schutz- und Ableitungswege kurz und ohne Schleifen halten: lange, aufgewickelte Leiter erhöhen die Impedanz bei Impulsen

Wie ein Überspannungsschutzgerät arbeitet

  1. 1
    Normalbetrieb

    Zwischen den Leitern und Erde fließt durch das SPD normalerweise kaum Strom.

  2. 2
    Ein Spannungsimpuls kommt an

    Ein naher Blitz oder ein Schaltvorgang erhöht die Spannung. Das SPD wird kurz leitend und leitet Energie ab.

  3. 3
    Verschleiß

    Wiederholte Impulse beanspruchen das Gerät. Viele Modelle zeigen durch einen Farbwechsel an, wann ein Austausch erforderlich ist.

Typ 1bei möglicher Blitzstrombeanspruchung, etwa im Zusammenhang mit äußerem Blitzschutz
Typ 2häufig in Verteilungen und Generatoranschlusskästen
Uchöchste Dauerbetriebsspannung des SPD: passend zur kalten Leerlaufspannung auswählen

Häufige Installationsfehler

Beachten

  • Für DC und die Stringspannung geeignete Geräte auswählen
  • Die angegebene Polarität polarisierter DC-Schalter beachten
  • Einen niederimpedanten Ableitungsweg vom SPD zur Erdungsanlage herstellen
  • Warnkennzeichnungen für PV-Erzeugung und mehrere Versorgungsquellen vorsehen

Vermeiden

  • Reine AC-Schalter auf der DC-Seite verwenden
  • SPDs ohne geeigneten Erdungsanschluss betreiben
  • Steckverbinder verschiedener Hersteller ohne bestätigte Kompatibilität zusammenstecken

Regelwerke, Kontrolle und Verantwortung

  1. 1
    Sichtprüfung

    Hitze, dunkle Kunststoffstellen oder Brandgeruch an Kästen und Verteilungen erfordern sofortige fachliche Abklärung.

  2. 2
    Verbindungen prüfen

    Lose Verbindungen erwärmen sich unter Last. Arbeiten daran gehören in qualifizierte Hände: nur bei spannungsfreier Anlage und nach Verfahren und Drehmoment des Herstellers.

  3. 3
    SPD-Anzeigen kontrollieren

    Module mit angezeigtem Defekt müssen entsprechend den Herstelleranweisungen ersetzt werden.

  4. 4
    RCD-Prüftaste

    Die Prüftaste muss die Abschaltung auslösen; Prüfintervalle richten sich nach den Vorgaben.

  5. 5
    Wechselrichterprotokoll

    Die Fehlerhistorie im Display oder in der Anwendung kann Hinweise auf wiederkehrende Probleme geben.

Schutzeinrichtungen im Diagramm

Im folgenden Diagramm fasst der Generatoranschlusskasten die DC-Schutzeinrichtungen zusammen. Hinter dem Wechselrichter sind Leitungsschutz, Überspannungsschutz und Fehlerstromschutz dargestellt. Die SPD-Abzweige führen zur Erdungsanlage. Das Schema erläutert die Funktionen und ist keine vollständige Installationsanweisung. Konkrete Geräteeigenschaften, Netzform, Abschaltbedingungen und Leitungsführung müssen in der Planung gesondert geprüft werden.

Mit Editor Solar zeichnen

Hier ist Editor Solar mit dem Diagramm dieses Artikels bereits geöffnet. Verschiebe Geräte, bearbeite Beschriftungen, verbinde Komponenten und exportiere als PNG, SVG oder PDF. Kostenlos und direkt im Browser.

DC-Schutz vor und AC-Schutz nach dem Wechselrichter; Überspannungsschutzgeräte sind als Abzweige zur Erde angeschlossen.

Ausprobieren: Beschrifte jedes Schutzgerät mit Funktion und Bemessungswerten. Stelle Überspannungsschutzgeräte als Abzweige außerhalb des Hauptenergiepfads dar.

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