Wie man den Leistungsschalter für Solarpanel dimensioniert

Photovoltaik-Module können einer der gefährlichsten Teile eines Solarsystems sein. Wenn sie in Reihe geschaltet sind, kann die Spannung zwischen 100 V und 500 V DC ansteigen, was hoch genug ist, um sofort tödlich zu sein.

Um sowohl Ihre Ausrüstung als auch Ihre persönliche Sicherheit zu schützen, ist es unerlässlich, geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu installieren. Dazu gehört ein korrekt dimensionierter DC-Leistungsschalter, der eine Schlüsselrolle bei der Verhinderung von Überstrom, Lichtbogenfehlern und Brandgefahren spielt. Dieser Leitfaden erklärt, wie man den richtigen Leistungsschalter für Solarmodule auswählt, dimensioniert und positioniert, um einen sicheren und normgerechten Systembetrieb zu gewährleisten.

Benötigen Sie einen Leistungsschalter für Solarmodulkreise

Ja, ein DC-Leistungsschalter ist in jeder PV-Anlage notwendig. Er trennt den Stromkreis automatisch oder manuell und kann nach dem Auslösen zurückgesetzt werden. Er schützt das System vor Überstrom und gewährleistet einen sicheren Betrieb.

Im Vergleich zu einem Solar-Trenner oder Trennschalter macht ein DC-Leistungsschalter mehr als nur Teile des Stromkreises zu isolieren. Er ist speziell für Hochspannungs-DC ausgelegt und verfügt über eingebaute Lichtbogenlöschfunktionen. Dies ist entscheidend, da Gleichstrom nicht wie Wechselstrom die Nulllinie durchläuft, was die Unterbrechung erschwert. Ohne ordnungsgemäße Lichtbogenunterdrückung kann das Schalten von DC unter Last gefährliche Lichtbögen verursachen, die Komponenten beschädigen oder Brände auslösen können.

Ein Solar-Trenner funktioniert eher wie ein manueller Sicherheitsschalter. Er ermöglicht eine sichere Trennung für Wartungsarbeiten oder Notfälle, bietet jedoch keinen Überstromschutz oder Lichtbogenunterbrechung. Er sollte nicht unter Last betätigt werden. Die meisten Länder verlangen Trenner, aber wenn Ihr Wechselrichter einen zertifizierten internen Trennschalter hat, benötigen Sie möglicherweise keinen externen.

Obwohl Sicherungen einen grundlegenden, einmaligen Überstromschutz bieten, werden sie in der Regel empfohlen, da DC-Leistungsschalter bei Überstrombedingungen oft eine Verzögerung vor dem Auslösen haben. Diese Verzögerung kann dazu führen, dass potenziell schädlicher Strom länger als gewünscht fließt. Sicherungen reagieren schnell und können empfindliche Komponenten schützen, indem sie Fehlerströme schneller unterbrechen als der Leistungsschalter allein.

Wie man den DC-Leistungsschalter für eine Solar-PV-Schaltung berechnet

Die Spezifikationen für Leistungsschalter werden oft von den Herstellern von Solar-Ladereglern oder Hybrid-Wechselrichtern vorgeschrieben. Die Befolgung dieser Empfehlungen ist in der Regel der einfachste und zuverlässigste Ansatz, es sei denn, der Hersteller gibt keine bestimmte Bewertung an.

Die richtige Dimensionierung des DC-Leistungsschalters hilft, Fehlabschaltungen zu vermeiden und sorgt für einen sicheren Überstromschutz. Die Berechnungsmethode ähnelt der für die Dimensionierung von Solarmodulsicherungen, und gemäß dem National Electrical Code (NEC) sollte die Größe des Leistungsschalters bestimmt werden durch:

Zum Beispiel, wenn Sie vier 100-W-Solarmodule in Reihe schalten, jedes mit einem Isc von 5,45A.

Bei Reihenschaltung bleibt der Stringstrom 5,45A. In diesem Fall würden Sie für dieses 400-W-Solarmodulsystem einen Schutzschalter mit etwa 10A Nennstrom wählen, aufgerundet auf die nächstgelegene Standardgröße.

Welcher Schutzschaltertyp wird in Solarsystemen verwendet

Der Typ des in einem Solarsystem verwendeten Schutzschalters hängt von dessen Standort und Zweck ab. Auf der Gleichstromseite ist es entscheidend, einen DC-Schutzschalter zu verwenden, niemals einen AC-Schutzschalter als Ersatz. DC-Schutzschalter sind speziell mit Lichtbogenlöschmechanismen ausgestattet, um Gleichstrom sicher zu unterbrechen, der im Gegensatz zu Wechselstrom nicht null wird und beim Abschalten unter Last gefährliche, anhaltende Lichtbögen bilden kann. Diese Sicherheitsfunktion macht DC-Schutzschalter für alle Hochvolt-PV-Systeme unerlässlich.

Wichtige Faktoren bei der Auswahl eines Schutzschalters sind:

1. Schutzschaltertypen

Es gibt zwei Haupttypen von Schutzschaltern, die in Solaranlagen verwendet werden:

• DC MCB (Miniatur-Leistungsschalter): Häufig verwendet in kleinen privaten Solarsystemen. Diese sind für die Montage auf DIN-Schienen geeignet und bieten grundlegenden Überstromschutz in kompakten Gehäusen.
• DC MCCB (Leistungsschalter mit Formgehäuse): Geeignet für größere Systeme oder gewerbliche Installationen. Sie bieten höhere Nennströme, besseren thermischen Schutz und einstellbare Auslöseparameter.

2. Polkonfiguration

DC-Schutzschalter unterscheiden sich auch in der Polkonfiguration. Im Allgemeinen wird empfohlen, einen 2-poligen DC-Schutzschalter zu verwenden, um sowohl die positive als auch die negative Leitung jeder Solarmodulreihe zu trennen. Konsultieren Sie stets die Gerätedokumentation und die geltenden elektrischen Vorschriften, um die Anforderungen zu bestätigen.

3. Stromrichtung

Überprüfen Sie stets die Markierungen und Spezifikationen, um die korrekte Einbaurichtung sicherzustellen. DC-Schutzschalter sind polarisiert, das heißt, sie haben einen definierten positiven und negativen Anschluss. Falsche Verdrahtung kann die Lichtbogenlöschfähigkeit des Schutzschalters außer Kraft setzen, was ihn unsicher macht und möglicherweise zu Geräteschäden oder Bränden führt. Es gibt auch Schutzschalter, die für bidirektionalen Strom ausgelegt sind.

Zusätzlich umfassen die Faktoren Systemspannung, Abschaltvermögen, Anzahl der Pole, Auslöseart, Umweltbewertung, Montageart und Einhaltung von Vorschriften.

Nachdem diese Grundlagen verstanden sind, wenden wir uns nun der Berechnung der richtigen Nennstromstärke des Schutzschalters für Ihren Solar-PV-Kreis zu.

Wo man einen DC-Schutzschalter in einem Solarsystem platziert

Auf der Gleichstromseite sind DC-Schutzschalter zwischen Solarmodulen und Ladereglern sowie zwischen Ladereglern und Batterien erforderlich.

Umweltfaktoren wie Temperatur können die Leistung eines Schutzschalters beeinflussen. Hohe Umgebungstemperaturen können dazu führen, dass ein Schutzschalter unterhalb seines Nennstroms aufgrund thermischer Empfindlichkeit auslöst. Um diese Risiken zu verringern, vermeiden Sie es, Schutzschalter an schlecht belüfteten oder stark erhitzten Orten wie versiegelten Kästen, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, zu platzieren. Installieren Sie sie stattdessen, wenn möglich, in schattigen, belüfteten oder Innengehäusen.