Produktbeschreibung Stringboxen Q3 Stringboxen moderne Anschlusstechnik für PV Kraftwerke

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1 Q3 Stringboxen moderne Anschlusstechnik für PV Kraftwerke Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 1 von 19

2 Inhalt 1 Allgemeines Einsatzgebiete von Stringboxen Strangsicherung oder Diode Unterschiedliche Varianten von Stringboxen Stringbox Simple Prinzipieller Aufbau Einsatzgebiete Verschaltungsvarianten Optionen Technische Daten Montage Stringbox Easy Prinzipieller Aufbau Einsatzgebiete Verschaltungsbeispiele Optionen Technische Daten Montage Stringbox BIG Prinzipieller Aufbau Einsatzgebiete Verschaltungsbeispiel Optionen DC Freischalter Stromsensoren + Stringüberwachung Überspannungsschutz Sicherungshalter mit PV Sicherungen Technische Daten Montage Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 2 von 19

3 1 Allgemeines PV Kraftwerke sind nahezu immer individuell geplante Unikate. Keines gleicht wirklich dem anderen und so ist auch die Auswahl der Komponenten schwer zu standardisieren. Gerade auch bei den Stringboxen muss man alle möglichen Situationen berücksichtigen, um die ideale Box zu konfigurieren. Wir von Q3 möchten hierbei Boxen anbieten, die möglichst exakt zum Anlagenkonzept passen, ohne Kompromisse. Die meisten Stringboxen aus unserem Hause werden kundenspezifisch gefertigt. Die in den Preislisten und Datenblättern aufgeführten Varianten sollen Beispiele sein und Sie nicht davon abhalten bei uns mit Hilfe dieser Planungsanleitung Ihre individuelle Stringbox anzufragen. Unser spezielles Fertigungssystem lässt auch bei der Vielzahl von möglichen Varianten eine sehr zügige und qualitativ hochwertige Produktion zum fairen Preis zu. Wir bauen Ihre Box! Eine 3 D Darstellung unserer Stringbox Easy 2G finden Sie auf unserer Website unter: 2 Einsatzgebiete von Stringboxen Egal ob Sie Dünnschicht- oder kristallinen Module verbauen wollen ab drei parallel verschalteten Strings ist eine Stringbox zu empfehlen. Neben der einfacheren Verkabelung sorgt eine richtig geplante Stringbox dafür, dass im Fehlerfall eines Moduls keine unzulässig hohen Inversströme fließen können und dabei die Module schädigen. Hierbei die richtige Variante von Sicherung oder Diode zu finden, ist entscheidend für die Sicherheit und den Ertrag der PV Anlage. Bei Dünnschichtmodulen kommen Stringboxen fast immer zu tragen, auch bereits bei kleinen Anlagenleistungen, da auf Grund der hohen Modulspannungen immer viele Strings parallel verschalten werden. Bei kristallinen Modulen ist dies eher dann der Fall, wenn größere Wechselrichter (in der Regel über 6kW) zum Einsatz kommen. Bei Großanlagen ist die Stringbox meist mehr als nur ein Generatoranschlusskasten. Hier müssen die kleinen Querschnitte vieler einzelner Strings auf sehr große Querschnitte hin zu den Wechselrichtern gewandelt werden. Weiter werden in Stringboxen auch Optionen wie, DC Freischalter, Überspannungsschutz, Strommessung und Kommunikationstechnik eingebaut. Hierzu in den entsprechenden Kapiteln mehr. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 3 von 19

4 3 Strangsicherung oder Diode Um unzulässig hohe Inversströme zu blockieren gibt es in der Regel zwei bewährte Methoden: Sicherung oder Diode Bei den Sicherungen setzen wir ausschließlich spezielle PV Sicherungen ein, die bei Nennstrom nahezu keinen Leistungsverlust aufweisen, bei Überstrom allerdings punktgenau und zuverlässig schalten. Dies ist bei Standardsicherungen nicht der Fall! PV Sicherungen werden im Plus- sowie auch ggf. im Minuspol eingesetzt. Die Auswahl der Sicherungsgröße erfolgt über den Kurzschlussstrom des Moduls: Isc x 1,56 Ergebnis aufrunden Beispiel: Isc = 5,32A 5,32 x 1,56 = 8,2992 Strangsicherung = 9A Die meisten Modulhersteller schreiben auch die Größe der maximalen Strangsicherung vor. Beziehungsweise geben eine maximale Rückstromfestigkeit des Moduls an. Es ist auf jeden Fall den Herstellerangaben Folge zu leisten. Bei kristallinen Modulen setzen wir wegen der höheren Ströme meistens PV Sicherungen im Plus- und Minuspol ein. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 4 von 19

5 Bei Dünnschichtmodulen setzen wir im Pluspol PV Sicherungen und im Minuspol spezielle Dioden ein. Dioden blockieren den kompletten Inversstrom, haben aber den Nachteil, dass bei höheren Stringströmen etwas mehr Leistung abfällt. Daher empfehlen wir Dioden nur beim Einsatz mit Modulen, welche einen Isc von <= 1A haben. Hier ist der Leistungsabfall so gering, dass er vernachlässigt werden kann. Die Bestückung der Bauteile erfolgt immer werkseitig. Es ist selbstverständlich auch möglich eine Box nur mit Dioden im Minuspol oder Sicherungen im Pluspol aufzubauen. Hierbei werden auf dem unbestückten Pol Neutral Links montiert, die auch hohe Ströme verlustfrei tragen. 4 Unterschiedliche Varianten von Stringboxen Da die Aufbauten von PV Kraftwerken sehr unterschiedlich sein können, haben wir 3 Grundversionen von Stringboxen. Wir unterscheiden: Stringbox Simple, für kleiner Anlagen mit kristallinen Modulen, sowie kleiner Dünnschichtanlagen Stringbox Easy, für größere Dünnschichtanlagen, vereinzelt auch kleinere Anlagen mit kristallinen Modulen Stringbox BIG, für Großanlagen Letztlich entscheidet der Aufbau der Anlage und der Anspruch des Betreibers, welche Stringbox die richtige ist. Lesen Sie hierzu die entsprechenden Kapitel, bzw. rufen Sie uns einfach an. Wir beraten Sie gern. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 5 von 19

6 5 Stringbox Simple 5.1 Prinzipieller Aufbau Die Stringbox Simple verfügt über 3 bis 5 Eingänge, von außen steckbar über H4 (MC4 kompatible) Verbindungen. Sie ist intern komplett verdrahtet mit einer Leiterplatte, welche mit Dioden und/oder PV Sicherungen bestückbar ist. Die beiden Ausgänge werden ebenfalls über H4 Stecker realisiert. Der Leitungsquerschnitt kann zwischen 2,5 bis 6 mm² betragen. 5.2 Einsatzgebiete Kleinere Stringkombinationen mit kristallinen Modulen mit einem maximalen Gesamtausgangsstrom von bis zu 30A. Dünnschichtanlagen aller Art, bei welchen die Stringkombinationen einen Ausgangsstrom von 30A nicht überschreiten. 5.3 Verschaltungsvarianten Prinzipiell können bei allen PV Generatoren von dem Eingang in die Stringbox 2 Strings zusammengefasst werden, da der maximale Inversstrom immer über dem möglichen Stringstrom liegt. Somit könnte bei einer Dünnschichtanlage bis zu 10 Strings über die 5 Eingänge der Stringbox Simple gefahren werden. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 6 von 19

7 Bitte beachten Sie, der maximale Kabelquerschnitt im Ausgang ist durch den Anschluss über die H4 Stecker auf 6mm² begrenzt. Die Entfernung zwischen Wechselrichter und Stringbox, sowie der gesammelte Strom entscheiden über den idealen Leitungsquerschnitt. Ist ein Kabelquerschnitt von 6mm² nicht ausreichend empfehlen wir eher die Variante Easy. 5.4 Optionen Es ist vorgesehen, bei der Stringbox Simple die Ausgangsströme zu messen. Bitte fragen Sie bei Bedarf Ihren Q3 Systempartner oder uns direkt. 5.5 Technische Daten Eingang Anzahl der Strings: 3 bis 5 I max. pro String: 12 A U max. pro String: 1 kv Kontaktierung: H4 DC Stecker Kabelquerschnitt: 2,5 bis 6mm² Ausgang Anzahl der Ausgänge: 1 I max. 30 A U max. 1 kv Kontaktierung: H4 DC Stecker Kabelquerschnitt: 2,5 bis 6mm² Allgemein Maximale Leistung: Stringabsicherung: Gehäuse: Abmessungen: Mit Steckern: Gewicht: 30kW PV Fuse/Diode, Plus- und/oder Minuspol möglich UV-Beständig, IP65 175x175x75 260x260x75 (mm, LxBxH) ca. 100 Gramm Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 7 von 19

8 5.6 Montage Die Stringbox Simple kann über 4 Bohrungen, welche sich an der Unterseite des Gehäuses befinden befestigt werden (Schrauben nicht im Lieferumfang). Das Gehäuse besteht aus UV-Beständigem Material und ist mit IP65 für den Außeneinsatz geeignet. Wir empfehlen in Anbetracht der langen Lebensdauer der PV Anlage, dennoch die Stringbox so zu installieren, dass diese nicht unmittelbar der Witterung ausgesetzt ist. Hierfür eignen sich z.b. Dachüberstände, Modulunterseite usw. 6 Stringbox Easy 2G 6.1 Prinzipieller Aufbau Die Stringbox Easy 2G verfügt über 6 bis 15 Eingänge, von außen steckbar über H4 (MC4 kompatible) Verbindungen. Sie ist intern komplett verdrahtet mit einer Leiterplatte, welche mit Dioden und/oder PV Sicherungen bestückbar ist. Die beiden Ausgänge werden ebenfalls über H4 Stecker realisiert. Der Leitungsquerschnitt kann zwischen 2,5 bis 6 mm² betragen. Weiter kann bei der Stringbox Easy wahlweise ein 2. Ausgang bestück werden bzw. über auf Hutschienen montierte Schraubklemmen ein Kabelquerschnitt bis 35 mm² angeschlossen werden. 6.2 Einsatzgebiete Kleinere bis mittlere Stringkombinationen mit kristalinen Modulen mit einem maximalen Gesamtausgangsstrom von bis zu 90A. Dünnschichtanlagen aller Art, bei welchen die Stringkombinationen einen Ausgangsstrom von 90A nicht überschreiten. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 8 von 19

9 6.3 Verschaltungsbeispiele In der Box werden alle Strings, die auf einen MPP Tracker (bzw. einen Wechselrichter mit einem MPP Tracker) gehen parallel verschalten. Die mögliche Eingangsleistung des MPP Trackers entscheidet hierbei über die Gesamtanzahl der Module, die notwendige Stringspannung für die Anzahl der Module pro String. Die minimale Anzahl der Strings sehen wir bei 3 Eingängen. Maximal ist bei der Stringbox Easy 2G eine Anzahl von 15 Eingängen möglich. Wir arbeiten nach dem Prinzip Plug and Play daher werden bei uns die Eingänge einfach über H4 PV Steckverbinder (kompatibel zu MC4) hergestellt. Dies gewährleistet eine 100% PV taugliche Verbindung und vermeidet bei der Installation vor Ort Montagefehler, die sich verheerend auswirken könnten. Zudem ist für das Anschließen der DC Eingänge kein öffnen der Box notwendig. Das spart Monatagezeit. Angeschlossen werden Kabelquerschnitte von 2,5 bis 6mm², was in den meisten Fällen mehr als ausreichend ist. Ausgangsseitig gibt es 3 Möglichkeiten die Box zu bauen: 1) 1 Ausgang mit H4 Steckern bis 6mm² Kabelquerschnitt 2) 2 Ausgänge mit H4 Steckern bis 6mm² Kabelquerschnitt (also gesamt 12mm²) 3) Kabeleinführung in die Box und Konnektierung via Schraubklemme bis 35mm² Entscheidend für die Wahl des Ausgangs ist die Kabellänge von der Box bis hin zum Wechselrichter sowie der mögliche Gesamtstrom im Ausgang. Für die richtige Dimensionierung des Kabelquerschnittes finden Sie zahlreiche Anleitungen und Tools im Web. Wenn der Weg zwischen Wechselrichter und Box nicht zu groß ist, empfehlen wir Variante 1 bzw. 2, da diese günstiger und schneller zu montieren sind. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 9 von 19

10 Variante Duo Channel Die Stringbox Easy 2G Duo-Channel ist eine clevere Variante, die wenn sie zum Einsatz kommen kann, die Kosten für die Box und Installation deutlich senkt! Es gibt eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten dieser Variante, daher beschreiben wir das Funktionsprinzip einfach anhand von Beispielen. Der Clou ist, dass wir intern die Leiterplatten galvanisch trennen, und somit ein Anfahren von zwei unterschiedlichen MPP Trackern bzw. Wechselrichtern ermöglichen, und das mit nur einer Box. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 10 von 19

11 Beispiele: Zum Anschluss von 2x6 und 1x7 Modulen an 2 Wechselrichtern Das Anlagenbeispiel hat folgende Grundvoraussetzungen: Insgesamt haben wir 26 Strings (Dünnschichtmodule) welche auf zwei Wechselrichter verteilt werden. Wir gehen davon aus, dass pro Wechselrichter 13 Strings angeschlossen werden. Vor der Box werden zunächst je 2 Strings mit Y-Steckern zusammengeschlossen. Der übrige 13. String wird direkt an der Box angesteckt. Der zweite Kanal wird ebenso angeschossen. Hierbei spielt es keine Rolle, dass die beiden Kanäle eine gleiche Anzahl von Strings aufweisen es wäre genauso möglich auf Kanal 2 nur 12 Strings zu verschalten. Die Box verfügt dann über zwei Inverterausgänge somit hat man mit nur einer Box 26 Strings auf 2 unterschiedliche Wechselrichtean 2r verteilt. Die Absicherung erfolgt hierbei über Sicherungen im Pluspol (6x 6 Ampere bei den zusammengefassten und 1x 3 Ampere bei dem einzelnen String) sowie über Dioden im Minuspol. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 11 von 19

12 Beispiel: Zum Anschluss von 18 Strings an 2 Wechselrichtern 6.4 Optionen Es ist vorgesehen, bei der Stringbox Easy die Ausgangsströme zu messen. Bitte fragen Sie bei Bedarf Ihren Q3 Systempartner oder uns direkt. Weiter besteht die Möglichkeit, einen Überspannungsschutz in der Box zu montieren. Beim Überspannungsschutz werden in der Box die zuätzlich notwenidgen Baugruppen auf einer Hutschiene installiert. Hierbei verwenden wir ausschließlich bewährte Technologien. Die hierbei notwendige Erdungsleitung wird durch eine Kabeldurchführung hach außen geführt (Standard 10mm², 50cm lang mit Kabelschuh am Ende). Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 12 von 19

13 6.5 Technische Daten Eingang Anzahl der Strings: 6 bis 15 I max. pro String: 12 A U max. pro String: 1 kv Kontaktierung: H4 DC Stecker Kabelquerschnitt: 2,5 bis 6mm² Ausgang Anzahl der Ausgänge: 1,2 I max. 60 bzw. 90 A (mit Ausgang über Schraubklemmen) U max. 1 kv Kontaktierung: H4 DC Stecker, Kabeleinführung M20, Schraubklemmen Kabelquerschnitt: 2,5 bis 6mm² - 10 bis 35mm² Allgemein Maximale Leistung: Stringabsicherung: Gehäuse: Abmessungen: Variante 3G: Gewicht: 90kW PV Fuse/Diode, Plus- und/oder Minuspol möglich UV-Beständig, IP65 300x280x x300x100 (mm, LxBxH) 500 bis 600 Gramm je nach Ausführung 6.6 Montage Die Stringbox Easy kann über 4 Bohrungen, welche sich an der Unterseite des Gehäuses befinden befestigt werden (Schrauben nicht im Lieferumfang). Das Gehäuse besteht aus UV-Beständigem Material und ist mit IP65 für den Außeneinsatz geeignet. Wir empfehlen in Anbetracht der langen Lebensdauer der PV Anlage, dennoch die Stringbox so zu installieren, dass diese nicht unmittelbar der Witterung ausgesetzt ist. Hierfür eignen sich z.b. Dachüberstände, Modulunterseite usw. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 13 von 19

14 7 Stringbox BIG 7.1 Prinzipieller Aufbau Die Stringbox BIG ist ein Generatoranschlusskasten für Großanlagen. Es gibt 5 Standardvarianten mit 8, 12, 16, 20 und 24 Eingängen. Hier sind alle für Großanlagen üblichen Baugruppen, wie DC Freischalter, Überspannungsschutz, sowie PV Sicherungen und Stromsensoren integrierbar. Die Stringbox BIG wird in der Regel kundenspezifisch durchgeplant und aufgebaut. Hier bleiben keine Wünsche offen. 7.2 Einsatzgebiete Großanlagen im Megawattbereich, Freifeldanlagen, große Aufdachanlagen auf z.b. Fabrikgebäuden. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 14 von 19

15 7.3 Verschaltungsbeispiel PV Sicherung XX A/1kV I Checker 75A ÜSS T1 Ausgang DC Switch 200 A Gateway Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 15 von 19

16 7.4 Optionen Die Stringbox BIG verfügt über eine Vielzahl an Zusatzoptionen. Wir beschreiben hier die Standards. Sollten Sie weitere Wünsche haben, so sprechen Sie mit uns. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 16 von 19

17 7.4.1 DC Freischalter In der Stringbox BIG kann ein leistungsfähiger DC Freischalter verbaut werden. Hier bieten wir 125 A und 250 A Schaltstrom an Stromsensoren + Stringüberwachung Mit bis zu 6 Stingstrom-Messern können die PV Strings gebündelt überwacht werden. Hierbei werden kontinuierlich die Ströme gemessen und über ein Interface Via RS485 auf einen Server zur Auswertung übertragen werden Überspannungsschutz Je nach Installationsort kann die Stringbox BIG mit einem Überspannungsschutz T1 oder T2 ausgestattet werden Sicherungshalter mit PV Sicherungen Je nach Anzahl der Eingangsstrings werden bis zu 48 Sicherungshalter mit Anschlussklemmen integriert. Somit ist jeder Stirng plus- und minusseitig absicherbar. 7.5 Technische Daten Eingang Anzahl der Strings: I max. pro String: U max. pro String: Kabeldurchführungen: Kabeldurchmesser: Kabelquerschnitt: Ausgang Anzahl der Ausgänge: I max. : U max.: Austritt: 8 bis 24 (Einführung von oben/seitlich) 20 A 1 kv M12/M16/M20/M25 (nach Wahl) 3 bis 17 mm 1 16mm² 1x Kabelschuh mm² 125/250 A 1 kv PG Verschraubung/Membran - unten Allgemein Gehäuse: Stahlblechgehäuse, IP55 (optional mit Lüfter) Optionen DC Freischalter Überspannungsschutz T1/T2 Stringstrommessung Datenübertragung via RS485 Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 17 von 19

18 7.6 Montage Die Stringbox BIG kann stehend, oder hängend montiert werden. Die Montage auf einem Betonsockel ist ebenfalls möglich. Das IP55 Gehäuse erlaubt eine Outdoormontage. Wir empfehlen einen witterungsgeschützten Ort wie z.b. unter den Modulen. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 18 von 19

19 Diese Produktbeschreibung wurde Ihnen überreicht durch unseren Partnerbetrieb: Q3 Stringbox ist ein Produkt und eine Markte von Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Oberbuchstr Ehingen Infohotline: 0049 (0) Produktbeschreibung, Stand 9/2011. Änderungen möglich, Irrtümer vorbehalten. Q3 Energieelektronik GmbH & Co. KG Seite 19 von 19