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Überspannungsableiter DC: Normen, Publikationen, Interpretationen

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  •  americium
  •   Silber-Award
22.10. - 26.10.2022
49 Antworten | 8 Autoren 49
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Hallöchen,

ausgehend auf das im anderen Thread kurz angeschnittene Thema möchte ich das nochmal etwas breiter beleuchten. Und zwar hauptsächlich bezogen auf die Frage:

Ob und wenn ja inwieweit ist die Überspannungsableitung zu errichten wenn KEIN äußerer Blitzschutz vorhanden und notwendig ist.

Mir geht es nicht darum ihn weg zu diskutieren, sondern um die Anforderung der Norm, bis hin zu eventuell gesetzlichen Erfordernissen und im Endeffekt auch die Sinnhaftigkeit zu bewerten.

Ich hab zwar Teile der ÖVE 8001, aber nicht den Teil wo dies vorkommt. Vielleicht kann jemand den genauen Wortlaut hier zitieren.

=> Verschiedene Quellen per Google bemüht geben verschiedene Aussagen (auf Österreich bezogen). Aber auch in Deutschland wird heftigt diskutiert.

=> Liest du bei unabhängigen Publikationen, ist er meist nicht erforderlich, nämlich gar nicht auf DC Seite

=> Liest du bei Herstellern (Dehn, Schrack) muss er natürlich schon sein (Zufall?)

DEHN (PDF, leider auf DE bezogen) 
Link:
https://www.dehn.at/sites/default/files/media/files/dehn-schuetzt-photovoltaikanlagen-ds109-de_0.pdf

Sagt aus: "Durch das Inkrafttreten der geänderten DIN VDE 0100-443,
-534 und -712 wird die Installation von ÜberspannungsSchutzmaßnahmen verpflichtend, auch wenn keine äußere
Blitzschutzanlage vorhanden ist.
Zu schützen sind sowohl die elektrischen Komponenten auf
der AC- und DC-Seite als auch vorhandene Datenschnittstellen.
Die Schutzgeräte sollten so nah wie möglich am zu schützenden Gerät, z.B. dem Wechselrichter, eingesetzt werden.
Bei einer Leitungslänge von mehr als 10 Meter zwischen
Überspannungs-Ableiter und z.B. dem Wechselrichter ist
ein weiteres Überspannungs-Schutzgerät Typ 2 notwendig."

DEHN (Homepage, auf AT AT [Außentemperatur] bezogen)
Link: https://www.dehn.at/de-at/blitz-und-uberspannungsschutz-fur-aufdachanlagen
Ist kein äußerer Blitzschutz vorhanden (und ist dieser laut Risikoanalyse nach ÖVE/ÖNORM EN 62305-2 auch nicht gefordert), so wird in ÖVE/ÖNORM EN 62305-3, Beiblatt 5, zum Schutz von PV-Anlagen ein Überspannungsschutzgerät vom Typ 2 gegen induktive und leitungsgebundene Störimpulse für die DC- und die AC-Seite beschrieben.

Schrack (Homepage, AT bezogen)
Link: https://www.schrack.at/know-how/alternativenergie/photovoltaik/oeveoenorm 


2022/20221022922433.jpg

Elektrobranche.at (PDF, auf AT AT [Außentemperatur] bezogen) zudem eine Ausgabe aus 2022.
Link: https://elektrobranche.at/wp-content/uploads/2022/03/ELEKTRObranche.at_Fachbeitrag-Photovoltaik-Anlagen.pdf

Steht: "Bei Anlagen ohne ein äußeres Blitzschutzsystem ist Überspannungsschutz auf der
DC-Seite nicht normativ gefordert. Dennoch ist der Einsatz dringend zu empfehlen, damit die Photovoltaik-Anlage
bei auftretenden Überspannungen, beispielsweise durch Schalthandlungen im
Netz, geschützt und die Verfügbarkeit der
Anlage somit gesichert ist."

Vielleicht hat noch wer weitere Quellen. 
Am besten wäre natürlich einfach eine eindeutige Definition laut Norm. 

Dennoch. Normen sind Empfehlungen. Man muss sich nicht daran halten, außer sie sind gesetzlich gefordert. Wenn die Fachkraft entscheidet, die Norm nicht anzuwenden weil er es aufgrund techn. Know-Hows anders bewertet dann ist das in Ordnung.

Tun halt die wenigsten, weil im Falle des Falles (Brand, Verletzung, Tod) es zum Gerichtsstreit kommt und dann mittels Gutachter diese Bewertung natürlich geprüft werden muss.

LG

  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#21)

zitat..
Benji schrieb:

──────
taliesin schrieb: U = 10μH * 10kA / 10μs = 10kV ... wie man sieht, keine Kleinigkeit.
───────────────

Die Formel ist (no na) korrekt, aber welches Szenario bildet sie ab? Direkt-Einschlag in die Module? Oder "Parallel-Einschlag" und magnetische Einkopplung?


Nachdem gemäß allgemeinen Konsens, eine PV keine Risikoerhöhung eines direkten Blitzschlages nach sich zieht muss das Szenario außen vor gelassen werden sonst wäre hier schon die Pflicht eines Blitzschutzes released.

Wenn ein Blitz in die Module einschlägt, wird meine 16mm² Kupfer PA Leitung vermutlich dampfen .... da brauchen wir uns über SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] keine Gedanken mehr machen.

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  •  Benji
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#22)

zitat..
americium schrieb: Wenn ein Blitz in die Module einschlägt, wird meine 16mm² Kupfer PA Leitung vermutlich dampfen

Nicht wirklich... der "normale" Blitzschutz verdampft ja auch nicht zwingend (und wenn der verdampft, ist deine PV das kleinste Problem)

Wichtig ist das Materiel bzw. dessen spezifischer Widerstand: Stahl 50mm² entsprechen (grob) 25mm² Alu oder 16mm² Kupfer.

generell wird die Energie die bei einem Blitzeinschlag frei wird, üblicherweise überschätzt. Blitze "als Ganzes" setzen im Schnitt etwa 300 kWh Energie frei, wobei ein Großteil davon in der Atmosphäre verpufft. Etwa 10% kommen am Boden an bzw. müssen vom Blitzschutz "verdaut" werden. 30 kWh sind jetzt nicht soooo viel...

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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#23)
Ne, war eh etwas übertrieben mit dem verdampfen. 

Stellt sich halt die Frage. Wollen wir uns nun gegen Überspannung oder direkten Blitzschlag schützen.

Aber deine Frage an taliesin ist dennoch gerechtfertigt. :o)

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  •  Fani
23.10.2022  (#24)
Willst du dich überhaupt schuetzen oder der Versicherung genuegen? Ganz sicher bin ich mir bei der Argumentation nicht mehr?

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  •  berhan
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#25)

zitat..
Benji schrieb: 30 kWh sind jetzt nicht soooo viel...

30 kWh in 10 us sind aber auch nicht gerade wenig bzw. 30000*3600*100000=1,08E13 bzw. 10,8 TW.


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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#26)

zitat..
Fani schrieb:

Willst du dich überhaupt schuetzen oder der Versicherung genuegen? Ganz sicher bin ich mir bei der Argumentation nicht mehr?

Mich ?
ÜSS schützt doch die Geräte?




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  •  Benji
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#27)

zitat..
berhan schrieb: 30 kWh in 10 us sind aber auch nicht gerade wenig

La, aber Leistung alleine richtet keinen / wenig Schaden an, Energie sehr wohl. (Überspannung und Elektronik mal aussen vor)

Was man auch noch berücksichtigen soll: die 30 kWh die am Boden ankommen, werden ja auch nicht im Blitzschutz "verbraten" weil wir leben ja nicht auf einer Kupferplatte. Hier gibts ja noch den Erdungswiderstand, Stichwort "Spannungstrichter" und "Schrittspannung" und warum man beim Gewitter nicht unbedingt Hampelmann springen sollte emoji

Gefühlsmäßig würde ich sagen dass ein Großteil dieser Energie im Erdreich "vernichtet" (in Wärme umgewandelt) wird.

Was mich zur nächsten Idee führt: Sollte man diese "Erder" nicht über dem RGK RGK [Ringgrabenkollektor] verlegen, um die Blitz-Energie / Blitz-Wärme zu nutzen?

ich glaub ich hab grad eine Marktlücke entdeckt emoji


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  •  Fani
23.10.2022  (#28)

zitat..
americium schrieb:

──────
Fani schrieb:

Willst du dich überhaupt schuetzen oder der Versicherung genuegen? Ganz sicher bin ich mir bei der Argumentation nicht mehr?
───────────────

Mich ?
ÜSS schützt doch die Geräte?

"Stellt sich halt die Frage. Wollen wir uns nun gegen Überspannung oder direkten Blitzschlag schützen"

Wenn wir schon Worte klauben 😬

Aber die Zielsetzung ist mir weiterhin nicht klar. Die Eingangsfrage ob es die Norm fordert haben wir beantwortet.

Jetzt diskutieren wir ob ein  Meter auf oder ab eine Auswirkung hat. Nach der Norm ja, der SV einer Versicherung wird es vermutlich als Anlass nehmen die Leistungen zu reduzieren (zumindest versuchen)).

Ob es in der Praxis relevant ist wird hier vermutlich niemand abschliessend klaeren koennen, wenn bei 11m kein zweiter SPD SPD [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] verbaut ist.

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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#29)
Sorry, vielleicht war das Missverständlich.

In dem Thread geht es um Überspannungen und nicht vorrangig um direkte Einschläge von Blitzen. Artet halt grad aus 😬

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  •  Benji
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#30)

zitat..
americium schrieb: In dem Thread geht es um Überspannungen und nicht vorrangig um direkte Einschläge von Blitzen.

Naja... woher kommt denn die Überspannung vor der wir uns hier schützen wollen?
- direkter Blitzschlag? vielleicht...
- indirekter Blitzschlag (aus dem Stromnetz) nein, weil wie soll der aufs Dach kommen?
- irgendwelche (induktiven?) Einkopplungen, weil der Blitz ins Nebenhaus (es lebe das Floriani-Prinzip) einschlägt?


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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#31)
Naja, soweit ich das sehe reden wir hier von Punkt 3, siehst du das anders ?
Punkt 2 wird durch den T2 Ableiter nähe des HAK abgedeckt.
Punkt 1 wäre mehr für den äußeren Blitzschutz

Ist der Sinn eines SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] wirklich auch ein direkter Blitzschlag?

WIe ist das eigentlich mit der induzierten Spannung über meiner Standardverkabelung von Steckodsen / Leuchten ? Da hab ich ja auch eine wunderschöne Antenne im Haus.

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#32)

zitat..
Benji schrieb: Die Formel ist (no na) korrekt, aber welches Szenario bildet sie ab? Direkt-Einschlag in die Module? Oder "Parallel-Einschlag" und magnetische Einkopplung?

Sie bildet das Szenario ab, bei dem auf einem Leiter mit 10μH ein Stromanstieg von 1kA/s auftritt 🤪

Sämtliche 'Szenarien' sind doch viel zu kompliziert um sie so nebenbei zu diskutieren. Das fängt ja schon bei den Daten zu einem 'durchschnittlichen' Blitz an.

Sinnvoll ist in jedem Fall eine Aufteilung in eine common mode und differential mode Betrachtung. Am Dach versucht man mit einem reduzierten Indutivitätsbelag (Schleife) differential mode Ströme und Spannungen zu minimieren, der dort lokale GAK GAK [Generatoranschlusskasten] erledigt den Rest. Der Ableitstrom findet seinen Weg über den dort lokalen PE und die beiden string Leitungen, diese Ströme heben das Potential aller Leitungen am Dach (common mode).
Das Modul interessiert dieser Potentialanstieg aber nicht, es sitzt fröhlich auf seinen 10kV (gegen Erde) und lässt den Blitz einen guten Mann sein.

Der common mode Strom teilt sich bei meiner Verlegung auf den Blitzableiter und auf + und - auf. Am WR WR [Wechselrichter] angekommen fließt er über den lokalen SPD SPD [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] des WR WR [Wechselrichter] auf den lokalen PE ab und hebt dort das Potential. Aber wie vorher denkt sich der WR WR [Wechselrichter] da auch nicht viel, weil er 'sieht' wieder nur die Spannungsdifferenz zwischen seinem lokalen PE und den strings.

... und so läuft das Spiel weiter.

Aber: Ein zusätzlicher Knackpunkt ist, dass die Ableitströme wilde magnetische Felder um ihre Leitungen produzieren, diese Felder erzeugen auf asymmetrischen Leitern differential mode Spannungen, die auch bei den SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] zwischen + und - am WR WR [Wechselrichter] auftreten. Deswegen versuche ich, diese Ströme so weit wie möglich weg von meiner restlichen Installation zu halten.

Zur Energie: Wenn man die 30kWh unterstellt (Zeit sind übrigens eher 400μs als 10μs, weil die 10μs nur der Anstieg sind) und einen 8mm Alu-Runddraht (~50mm² --> 0.34mΩ/m), dann landen mehr als 99% der Energie einfach im Boden (Erderwiderstand von ein paar Ohm), das restliche 1% (eigentlich weniger) erwärmt den Aludraht. Mit der spez. Wärmekapazität von 900J/kg/K und der Dichte von 2.8kg/dm³ erwärmen sich z.B. 4 Ableiter mit 10m Draht (5.6kg) um ca. 220K. Die 30kWh sind aber schon richtig fett (... 250kA, 1MV, 10/350μs-Normpuls --> ~10kWh)

Deswegen ist es so wichtig, dass die Fangleitungen möglichst niederohmig sind, sonst schmelzen sie. Nicht verlötete Fallrohre z.B. sind als Blitzableiter ungeeignet:

https://asc-images.forward-publishing.io/2021/6/3/8c64502a-805c-4ef7-92e4-29e8045decc1.jpegBildquelle: https://asc-images.forward-publishing.io/2021/6/3/8c64502a-805c-4ef7-92e4-29e8045decc1.jpeg
... und das war, denke ich, eher noch eine milde Dosis Blitz.

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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#33)
OK, wir haben nun die Metaebene erreicht - hier steige ich jetzt aus "CM" "DM" ...  :o)
Meine Zusatzfragen aus vorherigem Post wären noch interessant:

> Muss für SPDs im Dachbereich ein extra PE verlegt werden oder kann der PE verwendet werden welcher als PA des Gestells bedient ?

> Wenn zwei Stränge am Dachboden zu einem zusammengefasst werden, reicht hier 1 SPD oder will die Norm pro Strang einen? (Hätte da nichts dazu gelesen)


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  •  Fani
23.10.2022  (#34)

zitat..
americium schrieb:

> Muss für SPDs im Dachbereich ein extra PE verlegt werden oder kann der PE verwendet werden welcher als PA des Gestells bedient ?


2022/20221023733698.png


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  •  uzi10
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#35)
Es gehört am Haus Pot

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  •  Fani
23.10.2022  (#36)
Kann leider den Beitrag nicht mehr editieren, denke das Bild ist besser


2022/20221023891239.png

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
23.10.2022  (#37)
Weil ich vorher wieder mal einen Grundlagenpost abgeliefert habe (ich hab da eine Neigung dazu 🤓), hier noch ein paar fehlende Antworten.

zitat..
americium schrieb: Abhängig vom Wechselrichter ist aber nach einem "auslösen" der SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] der ganze Wechselrichter zu tauschen.

Im schlimmsten Fall, kann man dann extern eine Box setzen. Oder die internen ersetzen. Dem geneigten Ingeniör ist ja bekanntlich nix zu schwör.

zitat..
americium schrieb: Muss für SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] im Dachbereich ein extra PE verlegt werden oder kann der PE verwendet werden welcher als PA des Gestells bedient ?

Ich sehe da grundsätzlich keine Notwendigkeit, besser sind 2 Leitungen immer als eine ...

zitat..
americium schrieb: Wenn zwei Stränge am Dachboden zu einem zusammengefasst werden, reicht hier 1 SPD SPD [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] oder will die Norm pro Strang einen? (Hätte da nichts dazu gelesen

Wenn die 2 an dem Punkt parallel geschaltet sind, dann bringt es nicht 2 SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] zu setzen, die sehen die gleiche Spannung ... na gut sie können dann die doppelte Energie. Da die von den strings eingesammelte Energie in erster Linie von ihrer effektiven Schleifenfläche abhängt, kann man auch nicht unmittelbar davon ausgehen, dass 2 Schleifen immer doppelt so viel abliefern wie eine.

zitat..
americium schrieb: Wenn ein Blitz in die Module einschlägt, wird meine 16mm² Kupfer PA Leitung vermutlich dampfen .... da brauchen wir uns über SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device] keine Gedanken mehr machen.

Sie wird kaum verdampfen ... da muss schon etwas Gewaltiges kommen. Die Module selbst haben typisch einen blitzstromtragfähigen Rahmen >100mm² Aluminium. Ob die einzelnen Seiten auch leitfähig verbunden sind ist eine andere Sache.




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  •  americium
  •   Silber-Award
23.10.2022  (#38)
Jawohl stimmt, das hab ich übersehen. 
Also darf die "Zuleitung" zum Dachboden praktisch geteilt werden. 

Bleibt nur mehr die Frage des Zusammenfassens zweier Stränge.


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  •  americium
  •   Silber-Award
24.10.2022  (#39)
Gut, also fasse ich nochmal zusammen und erbitte Dementi/Zustimmung:

Ab 10m Leitungslänge (und darunter schadets auch nicht) 2 SPDs SPDs [Überspannungsschutzgerät, surge protective device], einer beim Hauseintritt und einer beim Wechselrichter.
Typ 1/2 wenn Blitzschutz vorhanden und Trennungsabstände nicht einhaltbar, sonst Typ 2 ausreichend. 

> Hat ohne äußeren Blitzschutz  (oder mit genügend Trennungsabstand) Typ 1/2 einen Vorteil zu Typ 2? Sprich, ist es immer besser Typ 1/2 zu verbauen oder ist der Mehrpreis dann unnötig?

> Wenn am Dachboden bereits ein Typ 1/2 verbaut ist, muss beim WR WR [Wechselrichter] dann auch ein Typ 1/2 oder ist faktisch der, welcher am nächsten des Generatorfeldes ist der "wichtige".




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  •  taliesin
  •   Gold-Award
24.10.2022  (#40)
Gerade nicht so viel Zeit zum Schreiben ... lies mal https://lsp.global/how-does-surge-protection-work/

Das 1, 2, 3 steht für die Position im Ableitsystem (Grob, Mittel, Fein, wenn du willst). Bei mir hat der am Dach 1+2 und der im WR WR [Wechselrichter] 2.

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  •  uzi10
  •   Gold-Award
24.10.2022  (#41)
Würde mich auch interessiere ob bessere Ableiter auch ohne Bs besser sind

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