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Anwendungsschema für Photovoltaik-Solar-Gleichstrom-Überspannungsschutz

2023-05-24

Das Blitzschutzsystem kombiniert Grundkomponenten wie Luftdurchlässe, geeignete Ableitungen, Potenzialausgleich aller stromführenden Komponenten und geeignete Erdungsprinzipien, um ein Dach zu schaffen, das direkte Einschläge verhindert. Wenn an Ihrem Photovoltaikstandort ein Blitzrisiko besteht, empfehle ich dringend, einen professionellen Elektrotechniker mit Fachkenntnissen auf diesem Gebiet zu beauftragen, der bei Bedarf Untersuchungen zur Risikobewertung und zum Entwurf von Schutzsystemen durchführt.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Blitzschutzsystemen und SPDs zu verstehen. Der Zweck von Blitzschutzanlagen besteht darin, direkte Blitzeinschläge über eine Vielzahl stromführender Leiter in die Erde zu leiten und so zu verhindern, dass Bauwerke und Anlagen in den Entladungspfad geraten oder direkt getroffen werden. SPD wird in elektrischen Systemen eingesetzt, um einen geerdeten Entladungspfad bereitzustellen und die Komponenten dieser Systeme vor Hochspannungstransienten zu schützen, die direkt oder indirekt durch Blitzschlag oder Netzanomalien verursacht werden. Selbst mit einem externen Blitzschutzsystem ohne SPD können Blitzeinschläge zu erheblichen Schäden an Bauteilen führen.

Für die Zwecke dieses Artikels gehe ich davon aus, dass bereits eine Form des Blitzschutzes vorhanden ist, und habe die Arten, Funktionen und Vorteile des zusätzlichen Einsatzes geeigneter SPDs untersucht. In Kombination mit entsprechend konzipierten Blitzschutzsystemen kann der Einsatz von SPD an kritischen Systemstandorten wichtige Komponenten wie Wechselrichter, Module, Geräte in Anschlusskästen sowie Mess-, Steuerungs- und Kommunikationssysteme schützen.

Zusätzlich zu den Folgen direkter Blitzeinschläge auf das Array sind die Verbindungskabel zur Stromversorgung äußerst anfällig für elektromagnetisch induzierte Transienten. Transienten, die direkt oder indirekt durch Blitze verursacht werden, sowie Transienten, die durch die Funktionen von Netzschaltern verursacht werden, setzen elektrische und elektronische Geräte extrem hohen Überspannungen von extrem kurzer Dauer (zige bis hunderte Mikrosekunden) aus. Die Einwirkung dieser transienten Spannungen kann zu katastrophalen Komponentenausfällen führen, die aufgrund mechanischer Schäden und Kohlenstoffablagerungen erkennbar sind oder möglicherweise nicht erkennbar sind, aber dennoch zu Geräte- oder Systemausfällen führen.

Eine langfristige Einwirkung von Transienten mit geringer Amplitude kann dazu führen, dass sich die Dielektrikums- und Isoliermaterialien in der Ausrüstung von Photovoltaikanlagen verschlechtern, bis sie schließlich kaputt gehen. Darüber hinaus können Spannungstransienten in Mess-, Steuer- und Kommunikationsschaltkreisen auftreten. Bei diesen Transienten kann es sich um falsche Signale oder Informationen handeln, die zu einem Geräteausfall oder einer Abschaltung führen können. Die strategische Platzierung von SPD lindert diese Probleme, da sie als Kurzschluss- oder Klemmvorrichtungen dienen.
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