Überspannungsschutz - ich kapier's nicht!

Balkonkraftwerk Anlage allgemein
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Das, was die Halbleiter killt, das ist immer die Abwärme. Die TVS-Dioden werden in sehr kurzer Zeit (aber frag mich nicht, wie lange) heiß und dann haben sie bei einer Zerstörung nach meinem Kenntnisstand "irgendeinen" Widerstand zwischen 0 bis unendlich Ω. An den Rändern (also 0 und irgendwas großem) werden sie im wesentlichen außen am Gehäuse kalt bleiben, aber im niedrigen Bereich könnt's schon schmoren. Bei der Sicherung ist das so eine Sache. Sie muß so viel Strom abkönnen und träge sein, daß sie die Überspannung komplett auf die TVS-Diode durchleiten kann, aber so wenig Strom abkönnen und flink sein, daß sie auch irgendwann noch durchbrennt. Deswegen wollte ich da auch eine Temperaturüberwachung einbauen, damit, wenn da irgendwas plötzlich warm wird, die ganze Geschichte einfach mal prophylaktisch abgeschaltet wird.

Wieviel Leistung die Bypassdioden in den Modulen aufnehmen können, das weiß ich nicht. Aber die sind schon eher für höhere Leistungen gefertigt und so ein ESD-Ereignis ist ja in der Regel auch kurz genug, daß ich mir vom Bauchgefühl her erst einmal nicht allzuviele Sorgen machen würde. Aber ich bin da kein Spezialist. Die Idee, jedes Modul mit einer eigenen TVS-Diode zu sichern, ist sicherlich interessant und durchaus eine Überlegung wert. Wenn da aber zu viel Strom durch eine defekte TVS-Diode fließt, kann das erst recht zu einem Totalschaden führen. Da sollte man also nochmal drüber nachdenken, ob und wie man so etwas am besten umsetzt.

Es ist halt auch immer die Frage, wie das EMP-Ereignis aussieht. Ist der Blitz 500 m entfernt und nicht allzu stark, wird es Deine Anlage überleben. Ist er nur 50 m entfernt und stark, wird sie kaputt gehen. Und alles andere sind irgendwelche Wahrscheinlichkeiten, die man kaum berechnen kann.

Daniel

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Verstehe nicht so recht, was du da vor hast. Kannst du es nochmal genauer erklären? Eine Suppressor-Diode kann zumindest nicht im eigentlichen Sinne kurzschließen. Die kann nur die Stringspannung auf eine Maximalspannung limitieren und da auch nur für wenige ms, bis die Sicherung durchbrennt, was dann der eigentliche Schutz ist.

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[quote data-userid="8074" data-postid="112152"]Eine Suppressor-Diode kann zumindest nicht im eigentlichen Sinne kurzschließen. Die kann nur die Stringspannung auf eine Maximalspannung limitieren und da auch nur für wenige ms, bis die Sicherung durchbrennt, was dann der eigentliche Schutz ist.[/quote]Wobei dann noch die Dimensionierungen von TVS-Diode und Schmelzsicherung entscheiden, welches von beiden zuerst abraucht. ?
Außerdem muß ein Defekt ja auch bemerkt werden. Man stelle sich vor, die TVS-Diode in den Strängen würde niederohmig, es wird aber nicht bemerkt und der Betreiber wundert sich dann nur noch, warum die PV-Anlage bestenfalls noch die Leistung bringt, um das Handy mit Ach und Krach aufzuladen.

Daniel

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das war auch nur laienhaft ausgedrückt natürlich erst bei überspannung

ein paar ms reichen mir, besser als garnichts.

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[quote data-userid="478" data-postid="112386"]ein paar ms reichen mir, besser als garnichts.[/quote]Jetzt kombinierst Du die TVS-Diode noch mit einem MOV, der nach einigen ns leitend wird und dann sollte das eigentlich funktionieren. ?

Daniel

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wenn ich den für meinen spannungsbereich finde

ich bin mir aber unsicher über die umsetzung die mov brauchen ja wie du schon gesagt hast irgend ne thermsiche sicherung.

in den kauf ableitern sind die federgelagert mit ner lötfahne verbunden wird die heiß löst sich das und trennt den mov, auch bei fehlfunktion.

dann gibt es die dc ableiter mit zwei mov und in der mitte einen pe abgang, wozu ist das gut? warum sind das zwei?

warum sollte man dc überspannung im haus auf dem schutzleiter haben wollen?

warum werden die nicht einfach zwischen + und - geschaltet? dann müste ja statt zwei mov ja auch nur einer reichen?

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Du willst ja nicht nur die Potenzialdifferenz zwischen + und - limitieren, sondern auch den Potenzialunterschied zwischen + oder - und Erde. Stell dir vor, + würde 20.000 V über Erde liegen. Damit kannst du heftige Lichtbögen zwischen allem erzeugen, was irgendwo mit Erde verbunden ist. Und jeder Wechselrichter ist ja irgendwo auch auf Erdpotenzial.

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[quote data-userid="478" data-postid="112587"][quote data-userid="7192" data-postid="112529"]Jetzt kombinierst Du die TVS-Diode noch mit einem MOV[/quote]wenn ich den für meinen spannungsbereich finde
ich bin mir aber unsicher über die umsetzung die mov brauchen ja wie du schon gesagt hast irgend ne thermsiche sicherung.

in den kauf ableitern sind die federgelagert mit ner lötfahne verbunden wird die heiß löst sich das und trennt den mov, auch bei fehlfunktion.

dann gibt es die dc ableiter mit zwei mov und in der mitte einen pe abgang, wozu ist das gut? warum sind das zwei?[/quote]Ich würde alleine schon aus versicherungstechnischen Gründen kommerzielle MOVs nehmen und nicht unbedingt irgendwelche China-Billigware. Die funktionieren in etwa so:

Bei einem EMP-Ereignis wird, wenn Du die Kabel für + und - zusammen verlegt hast, das ESD-Potential bei beiden Kabel näherungsweise gleich sein. Da kann also auf einem vielleicht 1 kV sein und auf dem anderen 900 V oder so, aber schon recht ähnlich. Das willst Du natürlich nicht, deswegen muß die Spannung weg, also muß das gegen PE abgeleitet werden, egal ob mit TVS-Diode, MOV oder GDT. Deswegen gehen die bei den kommerziellen MOVs beide auf PE, das ist schon richtig so. Und je nach Hersteller geht man von einem Defekt aus, dadurch erhitzen sich die Dinger bis zum Schmelzen des Lötzinns und den Rest kennst Du bereits.

Saublöd in Deinem Fall ist, daß PhoenixContact zwar eine Lösung für einen SPD Typ-2 hat, aber seltsamerweise nicht für Typ-3, und beides gehört bei einem Blitzschutzkonzept zusammen. Außerdem sollte man immer die komplette Lösung von einem einzigen Hersteller kaufen, egal ob der nun Dehn, PhoenixContact, Leutron, Pröpster oder wie auch immer heißt, weil die Hersteller die ÜSS-Produkte aufeinander abstimmen. Evtl. suchst Du nochmal bei den üblichen Verdächtigen OBO Bettermann, ABB, Hager, Eaton, Schneider electric, Siemens und wie sie alle heißen, ob die nicht doch was passendes haben. Man kann die Hersteller auch anmailen (sogar anrufen), das ist überhaupt kein Problem. Ich hatte bisher immer eine Antwort erhalten.

Die richtige Dimensionierung der Sicherung ist nochmal eine völlig andere Baustelle und natürlich wird die Sicherung im Betrieb warm, was Du mit Leistungsverlust zähneknirschend bezahlen mußt. Aber laut DIN-VDE sind die Dinger vorgeschrieben und Du weißt ja: Versicherungen! (Ich bin bei dem Thema selber noch dran und habe mir dabei erst vorhin für OpenOffice/LibreOffice eine Tabelle gebastelt.)

Daniel

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ich kapiers immer noch nicht

habe hier so eine schaltung gefunden

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/circuit-protection

warum ist hier nur ein mov statt zwei mit der erdung verbunden?

die tvs diode und der mov werden hier auch nur einfach mit plus und minus verbunden

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Da ist doch gar kein MOV mit Erde verbunden. Mit dieser Schaltung sorgst du lediglich dafür, dass das Potenzial zwischen + und - begrenzt wird. Du könntest aber beide Leitungen auf beliebig hohes Potenzial gegenüber Erde anheben, ohne das die Schutzschaltung irgendwas bewirkt.

Sowas kann man sich so gut vorstellen: Plus und Minus sind 2 Kugeln, zwischen denen ein 50cm langer Faden angebunden ist. Ziehst du Plus jetzt nach oben, wird dir das nur bis 50cm gelingen, dann wird Minus mitgerissen. Der Faden ist die Begrenzung durch MOV bzw. Diode im obigen Schaltplan. Du kannst mit Plus und Minuskugel in der Hand aber eine Leiter hochgehen, ohne irgendwie gehindert zu werden. Bindest du Plus und Minus aber mit dem Fußboden noch mit 2 Stück 50cm Fäden an, kommst du nicht mehr auf die Leiter. Beide Pole werden auf eine Maximalspannung gegenüber Erde limitiert.

Reißt du zu stark am Faden (=hohe Energie des Einschlages), dann reißt er und beliebig hohe Potenziale können wieder rein ins System. Du kannst also z.B. wieder auf die Leiter klettern, mit beiden Polen, wenn der Faden zur Erde gerissen ist, oder nur mit Plus oder Minus, wenn der Faden zwischen diesen beiden Kugeln nicht mehr vorhanden ist.

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ok es wird langsam klarer

habe noch diese schaltung gefunden

müsste die auch für tvs dioden gelten oder gilt die nur für mov?

dann würde ich dafür ein extra 16mm² an meinen fundamenterder legen um eine negative auswirkung auf den rest meiner installation zu vermeiden

spd.jpg
spd.jpg542×423 13.9 KB

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[quote data-userid="478" data-postid="112817"]müsste die auch für tvs dioden gelten oder gilt die nur für mov?[/quote]TVS-Dioden, MOVs und GDTs sind von der Wirkung her gleich, nur das Ableit- und Ansprechverhalten sind unterschiedlich. Ansonsten: Ja, kann man machen und genau das hatte/habe ich auch vor.

Daniel

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ich habe mir gedacht die mov in ein gehäuse zu packen mit den anschlüssen nach oben und anzulöten

wenn die heiß werden löst sich die lötverbindung und der mov fällt duch die schwerkraft nach unten.

man könnte auch eine feder oder ein zusätzliches gewicht am mov anbringen

das muss ich leider so machen da es keine fertgen ableiter für meinen spannungsbereich gibt

kaufen würde ich die hier

und die tvs dioden

bei den tvs schalte ich 2 in reihe mit ground abgriff und bei den mov dann 3 stück im dreieck

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Wenn "live" = Plus und "neutral" = Minus von deinem String ist, dann kann man das so machen. Separate 16mm² vom Fundamenterder ist auch eine gute Idee. Und diesen nicht über längere Strecken parallel zu anderen Kabeln legen, sonst hast du eine kapazitive Kopplung, was ungünstig ist, wenn mal was einschlägt. Überträgt sich darüber.

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[quote data-userid="8074" data-postid="112917"]sonst hast du eine kapazitive Kopplung[/quote]"induktive"! klugscheiß ?

Daniel

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[quote data-userid="478" data-postid="112909"]ich habe mir gedacht die mov in ein gehäuse zu packen mit den anschlüssen nach oben und anzulöten
wenn die heiß werden löst sich die lötverbindung und der mov fällt duch die schwerkraft nach unten.

man könnte auch eine feder oder ein zusätzliches gewicht am mov anbringen[/quote]Du nimmst zwei Lötleisten. An eine lötest Du ein Drahtende vom MOV fest, das andere Drahtende stark kürzen (wichtig!) und an die Feder eines ausgedienten Billigkugelschreibers löten. Das andere Ende der Feder an die andere Lötleiste. Lötpunkte "knapp" halten. An beiden Lötleisten nun kurze Litzendrähte anlöten, die man dann mit Aderendhülsen z.B. an je eine WAGO-Klemme oder so verbinden kann. Also nochmal von links nach rechts: WAGO-Klemme -> Litze -> Lötleiste -> MOV -> Kugelschreiberfeder -> Lötleiste -> Litze -> WAGO-Klemme. Beide Lötleisten unter Zug (also so, daß die Federn leicht gespannt sind) auf eine Platte/Platine/Gehäuseteil schrauben, fertig. Die Lötpunkte zwischen MOV und Feder müssen deswegen knapp sein, daß bei einer Trennung die Feder beide Kontakte auch wirklich trennt. Vielleicht geht das mit Kugelschreiberfedern, aber für den Fall, daß diese zu stark sind, müßtest Du halt irgendwelche Zugfedern nehmen. Na, Du machst das schon. ?

Daniel

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[quote data-userid="478" data-postid="112587"]die mov brauchen ja wie du schon gesagt hast irgend ne thermsiche sicherung.[/quote]Vielleicht hilft Dir beim Thema (thermische) Sicherungen und deren Berechnung das hier (weiter unten im Beitrag) weiter. ?

Daniel

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was ist denn von dieser y schaltung zu halten?

wie kann den das überhaupt funktionieren wenn der untere mov nicht leitend zur erde ist

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Ist einfach eine Reihenschaltung von 2 Movs, die Überspannungen genauso abfangen, wie ein einzelner Mov. Wenn ich es richtig verstehen, machen sie die Reihenschaltung, damit man Redundanz in der Trennung hat. Trennt also einer bei Überlast nicht, trennt der zweite. Sobald getrennt wird, wird natürlich nichts mehr abgeleitet. Dann gehts nur noch um den Schutz des Ableiters selber, dass der nicht anfängt zu brennen.

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[quote data-userid="8074" data-postid="113355"]Wenn ich es richtig verstehen, machen sie die Reihenschaltung, damit man Redundanz in der Trennung hat.[/quote]Genau so ist es, wie man hier nachlesen kann! Manche Hersteller verwenden bei manchen Produkten auch einen GDT anstelle eines MOVs als drittes Element, das kommt aber im wesentlichen auf's gleiche heraus.

Daniel