Überspannungsschutz - ich kapier's nicht!

Balkonkraftwerk Anlage allgemein
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[quote data-userid="9116" data-postid="78682"]Ich hab gerade als Beispiel bei EPEVER einen MPPT Regler gesehen (Tracer 1210AN), da steht explizit bei "Schutzfunktonen : TVS-Hochspannungstransienten". Oder bei anderen "Surge Protection" . Das ist genau das, was du brauchst. Wenn das im Datenblatt zu finden ist, hat der Hersteller Vorkehrungen gegen kurze Überspannungen getroffen. Du musst Dich halt drauf verlassen, das er seine Arbeit ordentlich gemacht hat.[/quote]Na, aber das freut mich doch zu lesen. ? ? ?

Was jetzt nicht heißt, daß ich nicht doch lieber übervorsichtig bin und vielleicht doch noch was extra zur Überspannungsableitung einbaue. Sicher ist sicher.

Daniel

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Das Elend nimmt seinen Lauf...

Inzwischen habe ich mich mit Vorbehalt dazu entschieden, zwischen Solarmodule und WR noch auf dem Balkon in einem IP65-wetterfesten und UV-beständigen Schaltschrank u.a. für drei Stränge je einen DEHNguard DG M YPV SCI 150 (FM) (für 150 V, Typ-2) zu montieren. Wenn ich das richtig verstanden habe, was keineswegs sicher ist, dann sollte der Varistor-DEHNguard bei irgendwelchen nicht näher definierten, induzierten Spannungsspitzen (EMP-Impuls) oberhalb von 150 V und unterhalb von 0,8 kV leitend werden und die Spannungsspitze gegen PE/Erde ableiten. Das heißt, gegenüber PE/Erde kann dahinter nicht für längere Zeit eine Spannung von -0,8 kV bis +0,8 kV anliegen.

Eine Spannung von -800 bis +800 V gegen PE wird der Victron-MPPT aber trotzdem nicht lustig finden, weswegen ich diesen Typ-2-Grobschutz-Spannungsrahmen gerne mit einem DC-Feinschutz weiter einengen möchte. Aber hier geht das Theater bereits los: Ich habe nämlich möglicherweise drei Spannungspotentiale, auch im WR, nämlich (relativ) DC-Minus, PE und (relativ) DC-Plus. Wenn ich nun Varistoren, Gasableiter oder, wenn möglich, Suppressordioden einbauen wollte, schalte ich diese dann zwischen

  1. + und - (kann eigentlich in keinem Fall schaden),
  2. + und PE sowie - und PE,
  3. zusätzlich noch zwischen allen + und allen -,
denn auch zwischen den Strängen könnten, solange ich keinen Schaltplan des WRs habe, unterschiedliche Spannungspotentiale sein und ohne Schaltungskenntnis dürfte es schwierig werden, einen geeigneten ÜSS für den eigenen WR zu bauen. Oder anders: Da könnte alles mögliche an (relativen) Spannungspotentialen sein, beispielsweise auch PE, 15 V (für DC-Minus) und maximal 115 V (für maximal DC-Plus), denn der Abstand zwischen - und + wären hier ja ebenfalls nicht größer als 100 V.

Bei den Herstellern ist zu dem Thema nicht viel zu finden. Die ÜSS/SPD-Produzenten bieten normalerweise Varistor-Typ-2-Lösungen für 600, 800, 1000 und 1200 V an, manchmal auch in Kombination mit Gasableitern und Funkenstrecken. Balkonkraftwerke oder Mikro-PV-Anlagen werden stets komplett ausgeklammert, warum auch immer.

Wer hat eine Idee, wie ich mich für einen Feinschutz weiter vortasten könnte?

Daniel

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Hallo Daniel

Bei mir ist je String ein Varistor Modul mit zwei Varistoren von + und - nach PE eingebaut.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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[quote data-userid="6380" data-postid="91566"]Bei mir ist je String ein Varistor Modul mit zwei Varistoren von + und - nach PE eingebaut.[/quote]Hallo Thomas, da hätte ich noch drei Rückfragen:

  • Welche Maximalspannung hat Dein MPPT?
  • Welche Leerlaufspannung hat Dein Strang?
  • Welche Durchbruchspannung haben die beiden Varistoren in Deinem Modul (oder welches Modul (Hersteller, Typ) ist das)?
Das wäre total super, wenn Du mir das noch mitteilen könntest. ? ? ?

Daniel

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Hallo Daniel

Die Maximalspannung am MPPT Eingang ist ca 200V, der MPPT kann 250 V.

Die Varistoren sind mit UP = 600V bedruckt. Das sind billige Module für die Hutschiene von Aliexpress.

Der Hersteller ist Sunpole, die Bezeichnung ist SUP6H-PV. Jeweils zwei Sopressor Module hängen an einem PE Anschluss.

Der PE ist mit 50cm 6 mm2 zur PE Schiene geführt und geht von dort mit 16 mm2 zum Fundamenterder.

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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Ja. Wenn es ausgeschaltet ist. :slight_smile:

Eingeschaltet hört man Blitze über mehrere hundert Kilometer Entfernung.....

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Ich hoffe, da sind auch Sicherungen eingebaut bzw. irgendwo in Richtung Module eingebaut. Ohne Sicherung geht die ganze Energie in die Varistoren und die gehen in Rauch auf, wenn der Impuls groß genug ist.

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Hallo

Genau, in jeder Leitung vom Modul ist eine Schmelzsicherung mit 16A eingebaut, nach dem Varistor noch ein Schalter um den String abzuschalten.

IMG_0694.jpg
IMG_0694.jpg1280×960 224 KB

mit freundlichen Grüßen

Thomas

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Guter Hinweis, das mit der Schmelzsicherung für den EMP-Fall! Vielen Dank. ?

Wie gesagt, ich mache mir da noch Gedanken bzgl. eines Feinschutzes. Ich hatte die Firma Dehn angeschrieben, die mir auch eine sehr nette und vor allem aber recht informative Antwort gegeben hat. Aber sagen wir es mal so herum: Zumindest bei dem, was ich unmittelbar auf dem Balkon errichten will, bin ich nun ein wesentliches Stück weiter. Jetzige Reihenfolge:

  1. Solarmodule
  2. H1Z2Z2-K-Kabel
  3. Schmelzsicherungen mit Hutschienenhalter
  4. DEHNguard Typ-2 für 150 V (da muß ich mir noch überlegen, ob ich sie mit oder ohne Fernmeldung will)
  5. DC-Lasttrennschalter
  6. Kabel
  7. Gasableiter-DIY-Lösung in einer AP-Dose und dann geht's direkt durch die Wand weiter ins Hausinnere
Und im Haus muß ich dann weitersehen. Ggf. muß ich dann erst mal den WR bestellen und alles durchmessen, um zu sehen, wie's dann entweder mit Varistoren oder Suppressordioden weitergeht.

Daniel

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Gasableiter sind (ziemlich) vom Tisch, bleiben nur noch MOV-Varistoren oder TVS-Suppressordioden übrig.

Problem bei MOVs:
Bei einem EMP-Ereignis oder durch Alterung werden diese leitend und bauen die ganze Energie im MOV ab, was zur Erwärmung des Bauteils führt. Nehmen wir mal meine PV-Spannung von 85 V an (100 V MPPT) und 13 A, wobei das aber Leerlaufdaten sind, dann flössen dort theoretisch 1,1 kW durch den kleinen MOV. In der Praxis sind es natürlich deutlich weniger. Der MOV wird dabei heiß, sogar sehr heiß und munter abbrennen. Feuer im Verteilerkasten finde ich irgendwie doof.

Ok, gut, es gibt Temperatursicherungen mit verschiedenen Schmelztemperaturen zu kaufen. Die sind aber (fast) alle AC, nicht DC. Bei DC bildet sich ein Lichtbogen, durch den der Strom weiterhin fließen wird. Das heißt, die Schutzwirkung ist perdü. (Bei AC dagegen funktionieren diese prächtig und werden gerne in Überspannungsschutzgeräten mit Schrumpfschlauch an die MOVs gebunden.)

Jetzt bin ich auf die Schnapsidee gekommen, einfach ganz normale Schmelzsicherungen zu nehmen. Die gibt es bereits ab trägen 100 mA-DC. Problem dabei: Hier flössen immer noch 100 mA * 85 V, macht 8,5 W durch den toten MOV. Meine E27-LED-Leuchtmittel haben 9 W und werden dabei schon ordentlich warm, wie ist das dann beim kleineren MOV? Brennt der auch bei 100 mA doch noch durch?
Natürlich gibt es auch Schmelzsicherungen mit 10 mA, jetzt aber wieder nur noch AC. Also auch eine Sackgasse.

Problem mit TVSs:
Die ganze obige Beschreibung trifft teilweise auch bei TVSs zu, nur kann dort im Defektfall alles möglich passieren: Entweder werden diese hoch-, nieder- oder irgendwas-dazwischen-ohmig - und ebenfalls heiß. Ein ganz wesentlicher Unterschied ist nur, daß die MOVs altern und die TVSs nicht. Natürlich könnte man einfach mehrere TVSs parallelschalten und damit die möglichen 1,5 kW (alias 200 A), die sie abkönnen, vervielfachen. Tja, weiß nicht, ob das eine Möglichkeit wäre.

Ich komme nicht weiter. :cry:

Daniel

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Warum nimmst du keine handelsübliche Lösung, die sich millionenfach bewährt hat und von Ingenieuren sauber durchdacht wurde? Und wenn Balkonkraftwerk: Wozu überhaupt? Warum nicht das geringe Risiko belassen, dass mal ein Blitz einschlägt. Dann ist der 200 Euro WR kaputt und du kaufst einen neuen. Kommt vielleicht alle 50 Jahre einmal vor. Wozu dann der ganze Aufwand?

Wenn du dann noch die Module abschaltest, wenn du zu Hause bist und ein Gewitter heranzieht, reduzierst du das Risiko noch weiter.

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[quote data-userid="8074" data-postid="94269"]Warum nimmst du keine handelsübliche Lösung, die sich millionenfach bewährt hat und von Ingenieuren sauber durchdacht wurde?[/quote]Nehme ich doch, aber nur draußen: Der DEHNguard, auf den ich schiele, ist für PV-Spannungen bis 150 V geeignet, wird also irgendwas "oberhalb von 150 V" wegbügeln. Der MPPT vom Victron verträgt aber nur eine Maximalspannung von 100 V. Was aber, wenn nun ein EMP-Ereignis vorliegt, welches zwar oberhalb der 100 V ist, die der Victron verträgt, und unterhalb dessen, was der DEHNguard abfängt? Dann wird's doof! ?

[quote data-userid="8074" data-postid="94269"]Warum nicht das geringe Risiko belassen, dass mal ein Blitz einschlägt. Dann ist der 200 Euro WR kaputt und du kaufst einen neuen. Kommt vielleicht alle 50 Jahre einmal vor. Wozu dann der ganze Aufwand?

Wenn du dann noch die Module abschaltest, wenn du zu Hause bist und ein Gewitter heranzieht, reduzierst du das Risiko noch weiter.[/quote]Also der Victron-WR kostet schon "etwas" mehr als 200 €, ich meine, das waren so um die 1600 €. Aber das ist ja noch nicht mal das Schlimmste. Wenn der WR kaputt geht und die Steuerelektronik zu spinnen anfängt, was macht sie dann mit dem LFP-Akku und ist das, was sie mit dem LFP-Akku tut, vielleicht am Ende brand- oder zumindest rauchgefährlich? Das ganze Theater veranstalte ich nur wegen des LFP-Akkus, sonst wär's mir absolut wurscht.

DC-Lasttrennschalter sind sowieso vorgesehen und daß ich die DC-Leitungen bei einem Gewitter abtrenne, das versteht sich ja von selbst. ?

Ich bin übrigens auch keinesfalls auf MOV-Varistoren fixiert. TVS-Suppressordioden (1.5KE100CA?) wären auch im Gespräch. Das Thema der nötigen Absicherung ändert sich dadurch aber nicht und ob eine träge DC-Schmelzsicherung mit 100 mA reicht, das weiß ich halt nicht. (Reicht sogar definitiv nicht, schränkt das Risiko nur ein kleines bißchen weiter ein.)

Ich weiß, daß ich nichts weiß!

Daniel

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Ganz kurz halb OT: Welche DC Lasttrennschalter verwendest du oder planst du zu verwenden?

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Das Problem das mit dem überspannungsschutz adressiert wird sind lediglich die elektrischen magnetische Felder die bei einem Blitzeinschlag im Umkreis von ein paar hundert Metern auftreten und über die leiterschleifen und die solarmodule einkoppeln. Die damit induzierten Ströme sind so schlimm nicht, aber extrem schnelle Spannungsanstieg führt zur Zerstörung von halbleitern.
Solch ein elektrischen Feld geht über eine kugelförmige Ausbreitung und somit sollte die Feldstärke mit dem Faktor „hoch 3“ zum Einschlagspunkt abnehmen.

Bei einem direkten Blitzeinschlag in dein Dach musst du dir keine Gedanken mehr zu den WR oder MPPT‘s machen weil bei den Spannungen und Strömen die dabei auftreten die SPD‘s innerhalb von Millisekunden in Rauch und Asche verwandelt haben. Die elektrische Leistung des Blitz ist U x I ….. da bleiben von einem Varistor oder einer Gasableitstrecke nicht mal die Anschlusskontake übrig.
Außerdem kommt es dabei zu spannungsüberschlägen über Strecken die weit größer als die Kontaktabstände in einem SPD sind.

Vor 5 Jahren oder so hat’s bei meinem Bruder im Chiemgau ein Volltreffer gegeben. Trotz des kompletten Dehn- Programms im Zählerschrank waren alle elektronischen Geräte im Haus einschließlich Wärmepumpe und auch der gesamte Zähleschrank Toast.

Die NH Sicherungen sind geflogen, in der Nachbarschaft hat’s auch etliche elektronische Geräte gehimmelt.

Zwei Straßen weiter is schon nix mehr kaputt gegangen.

summa summarum hat es die Versicherung um die 30.000 Euronen gekostet. Zum Glück (für die Versicherung) hatte er keine Solaranlage auf dem Dach….

Fazit: Wer exponiert wohnt und einen Volltreffer abbekommt hat die SPD’s für die Versicherung eingebaut, dann muss eh alles neu gemacht werden

Wer in der Nähe zum Einschlagort wohnt kann nur hoffen dass der Blitz nicht über den Hausanschluss sozusagen durch die kalte Küche kommt.

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Verstehe die Idee nicht: Ableitbauteile, die im Falle eines Blitzes hohe Ströme ableiten sollen und dann eine 100mA Sicherung in Reihe? Dann können die doch so gut wie keine Energie ableiten.

Ok, das ist schon was anderes. Aber du kannst davon ausgehen, dass der Victron einen gewissen Blitzschutz im Eingang verbaut haben wird. Schon deshalb, weil er ansonsten gar nicht durch eine EMV-Prüfung kommen würde, die es für CE-Kennzeichnung braucht. Der wird sicherlich auch so ausgelegt sein, dass die Eingänge im Falle eines Blitzeinschlages auch 150 V überstehen. Zumindest die Zeit, bis die Sicherung auslöst.

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@win EMV Prüfung beinhaltet Störaustrahlung und Robustheit gegen Störeinstrahlung. Beides bezogen auf einen bestimmten Frequenzgang, Leitungs- sowie Luftgebunden. Es gibt auch noch einen HV Test der auf die Gerätezuleitung der bis 3000 bzw 5000 V geht.

Das simuliert aber eher eine statische Entladung mit geringen Strömen und keinen Blitzeinschlag.

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[quote data-userid="735" data-postid="94435"]Ganz kurz halb OT: Welche DC Lasttrennschalter verwendest du oder planst du zu verwenden?[/quote]Ich wollte den hier nehmen, natürlich vorher nach einem guten Preis im Web suchen:

Daniel

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[quote data-userid="8074" data-postid="94437"][quote data-userid="7192" data-postid="94198"]Hier flössen immer noch 100 mA * 85 V, macht 8,5 W durch den toten MOV. Meine E27-LED-Leuchtmittel haben 9 W und werden dabei schon ordentlich warm, wie ist das dann beim kleineren MOV? Brennt der auch bei 100 mA doch noch durch?[/quote]Verstehe die Idee nicht: Ableitbauteile, die im Falle eines Blitzes hohe Ströme ableiten sollen und dann eine 100mA Sicherung in Reihe? Dann können die doch so gut wie keine Energie ableiten.[/quote]Der Trick dabei ist die Trägheit der DC-Schmelzsicherung. Es dauert bei trägen Sicherungen zwischen 100 bis 300 ms, bis die Sicherung "durch" ist, also genug Zeit, daß die Energie durch den Varistor hindurch gegen PE abgeleitet werden kann. ?

Daniel

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[quote data-userid="1434" data-postid="94436"]Das Problem das mit dem überspannungsschutz adressiert wird sind lediglich die elektrischen magnetische Felder die bei einem Blitzeinschlag im Umkreis von ein paar hundert Metern auftreten und über die leiterschleifen und die solarmodule einkoppeln. Die damit induzierten Ströme sind so schlimm nicht, aber extrem schnelle Spannungsanstieg führt zur Zerstörung von halbleitern.

[...]

Wer in der Nähe zum Einschlagort wohnt kann nur hoffen dass der Blitz nicht über den Hausanschluss sozusagen durch die kalte Küche kommt.[/quote]Genau darum geht es mir ja auch, um die Absicherung eines Blitzes in einer gewissen Entfernung, damit nicht im WR unerwünschte Dinge passieren, wie oben mit dem LFP-Akku beschrieben.

Um einen Volltreffer geht es gar nicht, da sähe es hier ohne Blitzschutz sowieso ungut aus. Aufgrund der Tallage des Hauses besteht dagegen aber ein gewisser Schutz, der natürlich keine Garantie darstellt. Aber wenn's 100 m entfernt einschlägt (ist schon passiert), dann will ich mir nichts in den WR holen, daher einen Grobschutz draußen und einen Feinschutz drinnen.

Update

Mir ist heute morgen noch eine Spitzenidee gekommen, nämlich die Reihenschaltung von einer AC-Thermosicherung zusammen mit einer DC-Schmelzsicherung. Ab 100 mA würde die Schmelzsicherung sicher trennen und unterhalb von 100 mA die Thermosicherung am MOV, wobei die 100 mA, wenn man Wikipedia glauben darf, so gering sind, daß sich kein Lichtbogen in der Thermosicherung, die eigentlich für AC gedacht ist, bildet. Ob die Idee tatsächlich funktioniert, das weiß ich noch nicht, aber ich habe bereits bei einem Hersteller nachgefragt. Ggf. könnte man pro Varistor auch zwei Thermosicherungen nehmen in der Hoffnung, daß bei einem entfernten Einschlag wenigstens noch eine ohne Lichtbogen trennt. Fortsetzung folgt...

Daniel

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@docemmettbrown so: Überspannungsschutz DC / AC / billig / teuer | Reing´schaut - YouTube sieht übrigens ein Überspannungsableiter mit Varistor von innen aus