Schutzkonzepte für Photovoltaikanlagen











































EINFAMILIENHAUS


Komplettschutz für alle Bereiche

In der Praxis wird unterschieden zwischen Häusern mit oder ohne äußerem Blitzschutz. Ist für ein Gebäude kein äußerer Blitzschutz gefordert, ist davon auszugehen, dass keine erhöhte Gefahr für einen direkten Blitzeinschlag besteht. Der Überspannungsschutz auf der DC-Seite der Photovoltaikanlage muss demnach nur gegen indirekt eingekoppelte Überspannungen realisiert werden. In diesem Fall ist ein SPD Typ 2 (DS50VGPVS) sowohl am PV-Generator als auch am Wechselrichter vorzusehen. Sind die Leitungslängen zwischen Generator und Wechselrichter vernachlässigbar (<10m), dann kann auf eines der beiden Überspannungsschutzgeräte verzichtet werden. Die Stringleitungen der Generatorverkabelung bilden u.U. eine große Induktionsschleife bei induktiv einkoppelnden Überspannungsereignissen wie z.B. Naheinschläge von Blitzen in einem Radius von etwa 2 km. Um hier eine erhöhte Sicherheit über die normativen Anforderungen hinaus zu erreichen, empfi ehlt CITEL auch bei Gebäuden ohne äußeren Blitzschutz einen Kombiableiter Typ 1+2 (DS50VGPVS/12KT1) einzusetzen. Auf der AC-Seite bieten Kombiableiter Typ 1+2+3 (ZPAC oder DAC1-13VGS) im Zählerschrank den optimalen Schutz. Dieser schützt den AC-Eingang des Wechselrichters und die Elektroinstallation des Gebäudes gleichermaßen. Für Häuser mit äußerem Blitzschutz, der in der Regel nicht vorgeschrieben ist, gelten weitergehende Bestimmungen, über die wir Sie bei Bedarf gerne eingehend informieren.

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GEWERBE & INDUSTRIE


Vollständiges Schutzkonzept

Da es sich bei Gewerbe- und Industriegebäuden meist um Immobilien mit hohen Sachwerten und bei öffentlichen Institutionen um Gebäude mit sensiblen Informations- und Datenmaterial handelt, ist hier der vollständige Schutz besonders wichtig. Ein Kombiableiter T1+2+3, wie der DS250VG oder der DUT250VG garantiert hier bestmöglichen Schutz der AC-Seite durch einen niedrigen Schutzpegel < 1500V, kombiniert mit einem Gesamt-Blitzstromableitvermögen von 100 kA (25kA/Pol).

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FREIFLÄCHENANLAGEN


Effizienter Schutz

PV-Kraftwerke werden heutzutage mit immer mehr Technik bestückt. Hierzu zählen neben Monitoringsystemen zur reinen Leistungsüberwachung vor allem auch immer mehr Sensorik zur Erfassung und Auswertung der Umgebungsbedingungen wie u.a. Umgebungstemperatur, Modultemperatur, Einstrahlung und Windgeschwindigkeit. Auch die Ströme der einzelnen Strings werden häufi g genau erfasst. Darüber hinaus werden teilweise auch Tracking-Systeme zur automatischen Nachführung der Module nach dem Sonnenstand eingesetzt. Der Schutz all dieser Systeme ist hier besonders wichtig. Bei der Erstellung des Schutzkonzepts sollten daher diese Daten- und Steuerleitungen konsequent mit einbezogen werden. Freiflächenanlagen haben eine größere räumliche Ausdehnung und damit eine höhere Blitzgefährdung bei Gewittern als kompakte Anlagen auf dem Dach. Diesem Umstand trägt die EN 61643-32 Rechnung, indem sie auf der DC-Seite von Freiflächenanlagen zwingend den Einsatz von Überspannungsableitern des Typs 1 fordert.

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STAND DER TECHNIK


Normative Anforderungen

Für die fachgerechte Installation eines Blitz- und Überspannungsschutzkonzeptes für PV-Anlagen stand dem Anwender neben dem Beiblatt 5 der Blitzschutznorm VDE 0185-305-3 (EN 62305-3) und den Angaben des Verband der Sachversicherer e.V. im VdS-Merkblatt 2010 nur die Vornorm VDE V 0675-39-12 (CLC/TS 50539-12) zur Verfügung. Seit September 2017 ist auf internationaler Ebene die neue Anwendungsnorm IEC 61643-32 ED1 veröffentlicht, die in der VDE 0675-6-32-Entwurf ihre nationale Umsetzung findet. Auch die neue DIN VDE 0100-712 enthält nun zusätzlich Anforderungen zum Schutz der Anlagen gegen Überspannungen.

Die neue IEC 61643-32 baut im Wesentlichen auf die bekannte VDE V 0675-39-12 auf.
Beide Normen behandeln die Auswahl und die Anwendungsgrundsätze von Überspannungsschutzgeräten für den Einsatz in Photovoltaik-Installationen. Des Weiteren werden Vorgaben zur Auswahl und Installation von Überspannungsschutzgeräten auf der DC- und AC-Seite gemacht.

Wörtlich steht in der IEC 61643-32:
“Die Installation von SPDs auf der DC- und AC Seite einer PV-Anlage ist obligatorisch, sofern in einer Risikoanalyse nichts anderes festgelegt ist ...“
Die neue IEC 61643-32 verlangt darüber hinaus auch den Einsatz von SPDs für die Daten- und Kommunikationsleitungen („Wenn SPDs zum Schutz der PV-Anlage installiert werden, ist es notwendig, auch alle Telekommunikations- und Signalstromkreise zu schützen, die Teil der PV-Anlage sind ...“).

Die Pflicht, Photovoltaikanlagen gegen Überspannungen zu schützen ergibt sich ebenfalls aus der neuen DIN VDE 0100-712.
Diese verweist zunächst auf das Beiblatt 5 der Blitzschutznorm VDE 0185-305-3 (EN 62305-3):
„Die Auswahl und Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) in PV-Systemen muss nach DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 (VDE 0185-305-3 Beiblatt 5) erfolgen.“
In diesem Beiblatt 5 wiederum findet sich die Anforderung:
„Die Notwendigkeit von Überspannungsschutzmaßnahmen auf der Wechselstromseite des PV-Stromversorgungssystems wird entsprechend DIN VDE 0100-443 ermittelt.“
Diese wiederum schreibt bekanntlich den Einsatz von SPDs in jeder Installation zwingend vor. Weiterhin heißt es in der DIN VDE 0100-712:
„Wenn Schutz bei transienten Überspannungen durch DIN VDE 0100-443, Abschnitt 443 gefordert ist, muss ein solcher Schutz auch auf der Gleichspannungsseite der PV-Anlage angewendet werden.“

Mindestanforderung nach DIN VDE 0100-712 Anhang C

Situation AC-Hauptverteilung Wechselrichter PV-Generatorfeld
AC-Seite DC-Seite
Gebäude ohne äußeren Blitzschutz SPD Typ 2 SPD Typ 2 SPD Typ 2 SPD Typ 2
Gebäude mit äußerem Blitzschutz,
Trennungsabstand eingehalten
SPD Typ 1 SPD Typ 2 SPD Typ 2 SPD Typ 2
Gebäude mit äußerem Blitzschutz,
Trennungsabstand nicht eingehalten
SPD Typ 1 SPD Typ 1 SPD Typ 1 SPD Typ 1

Weitere Normative Mindestanforderungen

Querschnitte:

  • Nicht blitzstrombehaftete Potenzialausgleichsleiter: Mindestens 6 mm² Kupfer oder gleichwertig.
  • Blitzstrombehaftete Potenzialausgleichsleiter: Mindestens 16 mm² Kupfer oder gleichwertig.

Auswahl von Uc und Up:

  • Uc > 1,2*Uocstc
  • Up < (5*Uocstc)x0,8 oder Up < Uwx0,8 (Uw: Spannungsfestigkeit der Betriebsmittel)

Ableitwerte nach:

A) DIN VDE 0100-712 und IEC 61643-32
Typ 1 Ableiter: min. Iimp: 12,5 kA/Pol (10/350)
Abweichende Iimp für Typ 1 Ableiter können sich je nach Risiko

  • für DC- Ableiter gemäß IEC 61643-32 Anhang A,
  • für AC-Ableiter gemäß Blitzschutzklasse und Blitzstromaufteilung nach EN 61643-12 ergeben

Typ 2 Ableiter (AC und DC): min. 5 kA/Pol (8/20)

B) VDE 0185-305-3 Beiblatt 5:2014:
Typ 1 Ableiter:

  • für DC-Ableiter nach Absatz 5.3.2, Tabelle 2 und 3:
    2,5 kA/Pol (10/350) bis 25 kA/Pol (10/350) je nach Erdungskonzept, Anlagenaufbau bzw. Anlagentyp und Ableitertechnologie

  • für AC-Ableiter in der Nähe vom:
    Wechselrichter: mind. 12,5 kA/Pol (10/350).
    Einspeisepunkt bzw. Blitzschutzzonenübergang gemäß Blitzschutzklasse und Blitzstromaufteilung nach EN 61643-12 ggf. Werte bis 25 kA/Pol (10/350).

Typ 2 Ableiter (AC und DC): min. 5 kA/Pol (8/20)

Leitungslängen

Werden Leitungslängen auf der AC- wie auch auf der DC- Seite >10m erreicht, werden 2 Überspannungsschutzgeräte benötigt.

Schutz auf der AC-Seite

Installation von SPDs auf der AC-Seite bei geringerem Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation un PV-Umrichter (E < 10m)

E: Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation und Umrichter
L1 + L2 + L3: Anschlusskabel
D: SPD-Abtrennvorrichtung (wenn nicht im SPD integriert)

Installation von SPDs auf der AC-Seite bei größerem Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation und PV-Umrichter (E > 10m)

E: Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation und Umrichter
L1 + L2 + L3: Anschlusskabel
D: SPD-Abtrennvorrichtung (wenn nicht im SPD integriert)

Schutz auf der DC-Seite

Installation von SPDs auf der DC-Seite bei geringerem Abstand zwischen PV-Generator und PV-Umrichter (E < 10m)

E: Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation und Umrichter
L1 + L2 + L3: Anschlusskabel
D: SPD-Abtrennvorrichtung (wenn nicht im SPD integriert)

Installation von SPDs auf der DC-Seite bei größerem Abstand zwischen PV-Generator und PV-Umrichter (E < 10m)

E: Abstand zwischen Einspeisepunkt der Installation und Umrichter
L1 + L2 + L3: Anschlusskabel
D: SPD-Abtrennvorrichtung (wenn nicht im SPD integriert)

Fazit DC-Seite:

Ist ein DC Typ 1 Ableiter gefordert, ist für nahezu alle Anlagen ein Iimp= 12,5kA/Pol (10/350) unabhängig der verschiedenen Normen ausreichend . Damit bietet die DS60VG-Serie dem Anwender ein normkonformes Produkt, welches zudem ohne komplizierte Berechnungen in der Planung auskommt und in nahezu jeder Anlage einsetzbar ist. Werden durch eine detaillierte Berechnung oder bei Anwendung des Beiblattes 5 kleinere Werte ermittelt, bietet sich die DS50VGPVS-12KT1 Serie als Typ 1+2 Ableiter mit einem Iimp= 6,25kA/Pol (10/350) als kosten- und platzoptimierte Variante an. Als DC Typ 2 Ableiter kommt hier die DS50VGPVS-G/51 Serie zum Einsatz.

Fazit AC-Seite:

Auf der AC-Seite bietet sich als Typ 1+2+3 Ableiter die DS250VGSerie mit 25kA/Pol für höchste Belastungen und die DAC1-13VG oder ZPAC-Serie mit 12,5kA/Pol für durchschnittliche Belastungen an. Die Ableiter der DAC50VG-Serie runden als Typ 2+3 die AC-Seite ab.

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PRODUKTÜBERSICHT

Produktauswahl DC (Kombi-)Ableiter

DS60VGPV-1000G/51 - Kombi-Ableiter Typ 1+2
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • 10 Jahre Garantie
  • Doppelt sichere Trennvorrichtung
  • Galvanische Trennung
  • Keine Alterung durch Betriebs und
    Leckströme
  • Fehlerresistente, verpolungssichere Y-Schaltung
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11,
    EN 61643-11 und EN 50539-11, UTE C 61-740-51
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DS50VGPVS-1000G/12KT1 - Kombi-Ableiter Typ 1+2
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • Doppelt sichere Trennvorrichtung
  • Galvanische Trennung
  • Keine Alterung durch Betriebsströme (nur VG)
  • Keine Alterung durch Leckströme
  • Fehlerresistente, verpolungssichere Y-Schaltung
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Speziell für VDE 0185-305-3 Beiblatt 5 geeignet
    für Gebäude mit >4 Ableitungen nach Tabelle 2
  • Erfüllt die Norm EN 50539-11
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DS50VGPVS-1000G - SPD Typ 2
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • 10 Jahre Garantie
  • Doppelt sichere Trennvorrichtung
  • Galvanische Trennung
  • Keine Alterung durch Betriebsund Leckströme
  • Fehlerresistente, verpolungssichere Y-Schaltung
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11,
    EN 61643-11 und EN 50539-11, UTE C 61-740-51
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DDC40CS-20-275 - SPD Typ 2

  • Kompakter 2-poliger DC Überspannungsschutz Typ 2
  • Sichere Trennvorrichtung
  • Quer- / Längsspannungsschutz
  • Der schmalste Typ 2 Ableiter auf dem Markt
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11 und EN 61643-11






Produktauswahl SPD-Systeme für PV-Anlagen

Generatoranschlußkasten (GAK) CiPlug1

  • GAK für 1 MPP-Tracker
  • Überspannungsschutz integriert
  • IP 65-, SK II- und IK 8-Gehäuse
  • Gehäusematerial: UV- und Ozonbeständiges,
    Glasfaserverstärktes Polycarbonat mit
    Druckausgleichelement
  • Anschlussleitungen vorkonfektioniert
    mit MC4-Steckern
  • Weitere Lösungen auf Anfrage erhältlich
    Zur Produktseite




Generatoranschlusskasten (GAK) für 4 Strings
GAK1.K6x16.K2x16.51VG-1

  • GAK für 1 MPP-Tracker
  • Überspannungsschutz integriert
  • IP 65-, SK II- und IK 8-Gehäuse
  • Gehäusematerial: UV- und Ozonbeständiges,
    Glasfaserverstärktes Polycarbonat mit
    Druckausgleichelement
  • Weitere Lösungen auf Anfrage erhältlich
    Zur Produktseite


Generatoranschlusskasten (GAK) für 4 Strings
GAK1.K6x16.K2x16.S.51VG-1

  • GAK für 1 MPP-Tracker
  • Überspannungsschutz integriert
  • Schutz gegen Rückströme durch PV-Sicherungen
  • IP 65-, SK II- und IK 8-Gehäuse
  • Gehäusematerial: UV- und Ozonbeständiges,
    Glasfaserverstärktes Polycarbonat mit
    Druckausgleichelement
  • Weitere Lösungen auf Anfrage erhältlich


Generatoranschlusskasten (GAK) für 1 Strings
GAK1.K1x120.K1x120.61VG-1

  • GAK für 1 MPP-Tracker
  • Überspannungsschutz integriert
  • IP 65-, SK II- und IK 8-Gehäuse
  • Gehäusematerial: UV- und Ozonbeständiges,
    Glasfaserverstärktes Polycarbonat mit
    Druckausgleichelement
  • Weitere Lösungen auf Anfrage erhältlich






Produktauswahl AC Kombi-Ableiter

DS252VG-300 - Kombi-Ableiter Typ 1+2+3
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • 10 Jahre Garantie
  • Sichere Trennvorrichtung
  • Erzeugt keinen (Netz-) Folgestrom
  • Betriebs- und Leckstromfrei
  • Erfüllt die VDN-Richtlinie für den
    Einsatz im Vorzählerbereich
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11
    und EN 61643-11
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DAC1-13VGS-31-275 - Kombi-Ableiter Typ 1+2+3
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • 10 Jahre Garantie
  • Sichere Trennvorrichtung
  • Erzeugt keinen (Netz-) Folgestrom
  • Betriebs- und Leckstromfrei
  • Erfüllt die VDN-Richtlinie für den
    Einsatz im Vorzählerbereich
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11
    und EN 61643-11
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ZPAC1-8VG-275 - Kombi-Ableiter Typ 1+2+3
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • Für 40mm Sammelschienensystem
  • 10 Jahre Garantie
  • Sichere Trennvorrichtung
  • Erzeugt keinen (Netz-) Folgestrom
  • Betriebs- und Leckstromfrei
  • Erfüllt die VDN-Richtlinie für den
    Einsatz im Vorzählerbereich
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11
    und EN 61643-11
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DAC50VGS-31-275 - Kombi-Ableiter Typ 2+3
auf Basis einer Gasgefüllten Funkenstrecke

  • 10 Jahre Garantie
  • Sichere Trennvorrichtung
  • Erzeugt keinen (Netz-) Folgestrom
  • Betriebs- und Leckstromfrei
  • Steckbare Schutzmodule
  • Fernsignalisierung serienmäßig
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-11
    und EN 61643-11
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Produktauswahl SPD für Kommunikationsschnittstellen

SPD für RS422 / RS485

  • Nur 13mm (DLA) bzw. 18mm (DLA-IS)
  • Für alle MSR, Telekommunikations- und
    Datentechnikanwendungen
  • Geschützter Schirmanschluss
  • Steckbares Schutzmodul
  • Erdung über Hutschiene
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-21
  • Weitere Varianten auf Anfrage erhältlich
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SPD für Ethernet / Cat6
MJ8-C6A

  • Hochwertiges geschirmtes Gehäuse
    mit 2 RJ45-Buchsen
  • 2-stufige Schutzschaltung
  • Geschirmt
  • Optimaler Schutzpegel für Netzwerkanwendungen
  • Einfache Installation
  • Erfüllt die Normen IEC 61643-21
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