SUNNY CENTRAL. 1 Einleitung. Hinweise für den geerdeten Betrieb des PV-Generators

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1 SUNNY CENTRAL Hinweise für den geerdeten Betrieb des PV-Generators 1 Einleitung Einige Modulhersteller empfehlen bzw. fordern beim Einsatz von Dünnschicht- und rückseitenkontaktierten PV- Modulen die negative oder positive Erdung des PV-Generators. Hierbei wird, unabhängig von der Erdung des Modulrahmens, der positive oder negative Pol des Generatorausgangs mit Erde verbunden. Bei den Sunny Central mit der Option Isolationsüberwachung GFDI Minuserdung oder GFDI Pluserdung erfolgt diese Erdung im Gerät. Die Wechselrichter sind für den geerdeten Betrieb des PV-Generators angepasst. Die Erdung erfolgt über eine Sicherung, den GFDI (ground fault detection interruption). Diese technische Information ergänzt die Bedienungsanleitung und die Installationsanleitung für die Standardgeräte der Sunny Central Produktreihe mit wichtigen Hinweisen und Informationen für den geerdeten Betrieb. SC-HEM-UDE Version 1.0 1/12

2 Hinweise für geerdeten Betrieb 2 Hinweise für geerdeten Betrieb Folgende Sicherheitshinweise sind zusätzlich zu den Sicherheitshinweisen aus der Standarddokumentation Sunny Central zu beachten. Ein Pol des PV-Generators ist im Gerät über eine Sicherung geerdet. Die Sicherung dient der Signalisierung von Erdschlüssen im nicht geerdeten Pol und kann den entstanden Kurzschluss, zum Schutz der Anlage unterbrechen. Die Erdung des PV-Generators wird dadurch aufgehoben. Nach Unterbrechung der Erdung kann an diesem Pol die volle Generatorspannung gegen Erde anliegen. Der GFDI gewährleistet keinen Personenschutz, sondern nur Anlagenschutz! Plus oder Minus des PV-Generators ist im Wechselrichter über den GFDI geerdet. Die zusätzliche Erdung im PV-Generator oder in den Verteilerkästen ist nicht zulässig. Nur beim Sunny Central 500 / 560HE wird bei Schalterstellung "Stop", oder Netzausfall die Erdung des PV-Generators durch die DC-Hautpschalter unterbrochen. Die Erdung des PV-Generators kann jederzeit automatisch durch den GFDI unterbrochen werden. PV-Plus und PV-Minus sind berührungsgefährliche Potenziale! Alle Arbeiten am Gerät sind nur zulässig nach allpoligem Freischalten von DC und AC am Geräteanschluss. Beachten Sie die Sicherheitshinweise der Installationsanleitung. Durch einen Erdschluss im geerdeten Pol des PV-Generators wird der GFDI wirkungslos. Die Isolation des geerdeten Pols muss in regelmäßigen Wartungsintervallen überprüft werden. Der Betrieb des Sunny Central bei ausgelöstem GFDI ist nicht zulässig. Dies könnte die Beschädigung der Module zur Folge haben. Der max. mögliche Fehlerstrom des GFDI verdoppelt sich im Teambetrieb. SMA Solar Technology AG 2/12

3 Hinweise für geerdeten Betrieb 2.1 GFDI Der GFDI ist im Sunny Central eingebaut und zwischen einer Eingangssammelschiene und der Schutzleiterschiene angeschlossen. Als GFDI wird ein Hochleistungs-Sicherungsautomat mit einstellbarem Auslösestrom in K-Charakteristik verwendet. Der GFDI ist für Testzwecke trennbar und kann den Fehlerstrom bis zur max. DC Eingangsspannung des Wechselrichters schalten. Das Trennen, oder das Auslösen wird signalisiert. Max. zulässiger Fehlerstrom nach UL1741 Tabelle 2.1 DC Nennleistung Abschaltgrenze kw 4,0 A > 250 kw 5,0 A Andere Auslösegrenzen sind auf Kundenwunsch möglich. SMA Solar Technology AG 3/12

4 Geerdeter Betrieb 3 Geerdeter Betrieb Der wesentliche Unterschied zu den Standardgeräten der Sunny Central Produktreihe ist, dass ein Pol des PV- Generators im Sunny Central zentral über eine Sicherung geerdet ist. Dieses Anlagenkonzept stammt aus den USA und wird in den Wechselrichtern für den amerikanischen Markt seit Beginn ihrer Kommerzialisierung eingesetzt. Für dieses Konzept gibt es keine normativen Vorgaben. Die Festlegung des max. Fehlerstroms, der zur Abschaltung durch den GFDI führt, erfolgt in Anlehnung an die UL Verhalten bei Erdschluss Im Fehlerfall, wenn es zu einen Erdschluss am nicht geerdeten Pol des PV-Generators kommt, fließt der Fehlerstrom über den GFDI zum geerdeten Pol zurück und führt zur Auslösung des GFDI. Der Fehlerstrom wird durch die Auslösung unterbrochen und der PV-Generator ist nicht definiert über den Erdschluss geerdet (siehe Abbildung 1, Anlagenbeispiel mit negativ geerdetem Pol). Durch die Unterbrechung des Fehlerstromes können Anlagenschäden vermieden werden. Der GFDI gewährleistet keinen Personenschutz. Der Schutz durch automatsche Abschaltung der Stromversorgung ist technisch zurzeit nicht realisierbar. Dies liegt an der verzweigten Struktur des PV-Generators. Die Dauer bis zur Auslösung ist abhängig von der Größe des auftretenden Fehlerstroms, der wiederum von der DC-Spannung und dem Übergangswiderstand des Erdschlusses abhängig ist. Die Abschaltzeiten entnehmen Sie bitte der Auslösekennlinie des GFDI (ist auf Anfrage erhältlich). Liegt der Fehlerstrom unterhalb der Auslöseschwelle des GFDI, so kommt es nicht zu einer Auslösung. Dieser Zustand kann sich z. B. bei hohen Übergangswiderständen, oder niedriger Einstrahlung einstellen. Fehlerströme unterhalb der Auslöseschwelle des GFDI können über längere Zeiträume anstehen und führen nicht zur Auslösung. Die Auslösung des GFDI wird am Gerät über einen Leuchtmelder, einen Relaisausgang und das Display signalisiert. Die Signalisierung erfolgt als Sammelstörung, d. h. es können unterschiedliche Störgründe vorliegen. Die Übersicht der möglichen Störungen entnehmen Sie bitte der Sunny Central Bedienungsanleitung. Bei Auslösung des GFDI wird der Wechselrichter durch die Überwachung abgeschaltet. Nach der Abschaltung muss der Isolationsfehler sofort behoben werden. Der Betrieb des Wechselrichters bei ausgelöstem GFDI könnte die Schädigung der PV-Module zur Folge haben, aufgrund der nicht vorhanden Erdung. Tritt in diesem Zusand zusätzlich ein Erdschluss am geerdeten Pol auf, so entsteht ein Kurzschluss (siehe Abbildung 2) auf den der Wechselrichter zurückspeisen könnte. Dies kann die Beschädigung des Leistungsteils zur Folge haben. Der Betrieb des Wechselrichters ist deshalb bei ausgelöstem GFDI nicht möglich. SMA Solar Technology AG 4/12

5 Geerdeter Betrieb Abbildung 1: Erdschluss L+ (negativer Pol geerdet) SMA Solar Technology AG 5/12

6 Geerdeter Betrieb Abbildung 2: Beidseitiger Erdschluss SMA Solar Technology AG 6/12

7 Geerdeter Betrieb 3.2 Verhalten bei Erdschluss im geerdeten Pol Im Fehlerfall Durch einen Erdschluss im geerdeten Pol des PV-Generators wird der GFDI überbrückt. Die Schutzfunktion des GFDI kann nicht mehr sichergestellt werden. Tritt in diesem Zustand der Anlage ein Erdschluss am nicht geerdeten Pol auf (siehe Abbildung 2), so kann der daraus resultierende Fehlerstrom nicht durch den GFDI unterbrochen werden. Dies kann zu Schäden an der Anlage oder Gebäudeteilen zur Folge haben. Um die Funktion des GFDI sicherstellen zu können, muss die Isolation des PV-Generators in reglemäßigen Wartungsintervallen überprüft werden! Im Betrieb Ein Erdschluss im geerdeten Pol des PV-Generators führt dazu, dass im Betrieb ein Teil des Generatorstromes über den GFDI zum Solargenerator zurück fließt (siehe Abbildung 3), dies kann ebenfalls zur Auslösung des GFDI führen. Bei einer schlechten Verbindung über den Potenzialausgleich zur Erdung des GFDI, können diese Ströme auch über Anlagenteile, oder das Erdreich fließen. Dies kann Schäden an der Anlage und Gebäudeteilen zur Folge haben. SMA Solar Technology AG 7/12

8 Geerdeter Betrieb Abbildung 3: Erdschluss im geerdeten Pol im Betrieb SMA Solar Technology AG 8/12

9 Anforderungen an die Anlage 4 Anforderungen an die Anlage Im Folgenden werden die Anforderungen an die Anlage beschrieben, die für den Betrieb mit einem GFDI nötig sind: Der PV-Generator ist zentral im Sunny Central geerdet. Die zusätzliche Erdung in der Anlage ist nicht zulässig. Beide Pole müssen kurzschluss- und erdschlusssicher verlegt werden. Nur im nicht geerdeten Pol sollten sich Sicherungen für den Leitungsschutz befinden. Der geerdete Pol sollte über Trennklemmen oder Trennmesser im lastfreien Zustand für Messungen trennbar sein. Beide Pole sind berührungsgefährliche Potenziale und müssen gegen direktes Berühren geschützt werden. 5 Änderungen zum Standardwechselrichter Im Folgenden werden die durchgeführten Änderungen der Sunny Centrals mit der Option GFDI im Vergleich zu Standardwechselrichtern beschrieben. Isolationsüberwachung im Wechselrichter ist nicht mehr vorhanden. Der PV-Generator ist zentral im Sunny Central über den GFDI geerdet. Der geerdete Pol ist auf eine isolierte Sammelschienen geführt. Nur im nicht geerdeten Pol befinden sich Sicherungen für den Leitungsschutz. Der geerdete Pol ist über Trennmesser im lastfreien Zustand für Arbeiten am Gerät, oder für Messungen trennbar. Der Momentanwert "R-Iso" steht als Messwert nicht mehr zur Verfügung, wird aber weiterhin im Menü "Sonstige" angezeigt. SMA Solar Technology AG 9/12

10 Änderungen zum Standardwechselrichter 5.1 GFDI im Sunny Central 500 / 560HE Im Sunny Central 500 / 560HE ist der GFDI, aufgrund der zwei DC-Eingänge, hinter dem Hauptschalter angeordnet. D.h. im Status Stop, einigen Störungen oder bei Netzausfall wird die Erdung des PV-Generators durch die Hauptschalter unterbrochen. Abbildung 4: Anordnung des GFDI im Sunny Central 500 / 560HE Durch das Abschalten der DC-Hauptschalter wird der PV-Generator zum IT-Netz. In diesem Zustand wird ein evtl. auftretender Erdschluss nicht signalisiert. Die Signalisierung und Auslösung des GFDI erfolgt erst, wenn der Sunny Central eingeschaltet wird und in den Status Warten geht. SMA Solar Technology AG 10/12

11 Änderungen zum Standardwechselrichter 5.2 Teambetrieb Durch das Teamschütz werden zwei PV-Generatoren parallel geschaltet. D.h. im Teambetrieb sind zwei GFDI parallel geschaltet (siehe Abbildung 4). Im Fehlerfall wird sich im ungünstigsten Zustand der Fehlerstrom auf beide GFDI aufteilen. Kommt es zur Auslösung wird das Teamschütz abgeschaltet. Bei ausgelösten GFDI wird ein Teambetrieb unterbunden. Im Fehlerfall kann es im Teambetrieb zur Auslösung beider GFDI kommen. Dies hat den Stillstand beider Sunny Centrals zur Folge! 5.3 Signalisierung GFDI Das Auslösen des GFDI hat das Abschalten des Sunny Central zur Folge. Der Sunny Central geht in den Zustand Störung. Der Schnellstop des Leistungsteils wird aktiviert und der DC-Schalter, das Team-Schütz und das AC-Netzschütz werden abgeschaltet. Die Signalisierung erfolgt über den Sunny Central Control und den Leuchtmelder Störung am Sunny Central. Die Signalisierung erfolgt zusammen mit der Störung Übtemperatur Schaltschrank Störung 201, Erdschl. Alarm2, oder zu hohe Anlagentemperat. Es erfolgt die Signalisierung Erdschl. und nicht GFDI in der Störmeldung. SMA Solar Technology AG 11/12

12 Instandhaltung und Wartung 6 Instandhaltung und Wartung Ergänzende Anweisungen für Instandhaltung und Wartung Um eine hohe Betriebssicherheit des Sunny Central zu gewährleisten, ist es erforderlich, die in der Sunny Central Bedienungsanleitung und dem Wartungshandbuch aufgeführten Wartungsarbeiten in regelmäßigen Zeitabständen durchzuführen. Dies ermöglicht das frühzeitige Erkennen schadhafter Systemkomponenten und deren Austausch, bevor es zu einem Ausfall kommt. Außerdem wird die Funktion von sicherheitsrelevanten Komponenten gewährleistet. Der GFDI unterliegt einer Alterung die durch die Abnutzung der Kontakte, bei jeder Auslösung, entsteht. Dadurch wird die Empfindlichkeit herabgesetzt. Es wird deshalb empfohlen den GFDI nach ca. 100 Auslösungen auszutauschen. Folgende zusätzliche Wartungsarbeiten sind an Wechselrichtern für den geerdeten Betrieb durchzuführen: Wartungsarbeiten Schalten des GFDI Im ausgeschalteten Zustand des Wechselrichters, zur mechanischen Überprüfung der Funktion und zur Überprüfung der Signalisierung. Optische Kontrolle des GFDI. Austausch des GFDI Wenn die mechanische, oder optische Überprüfung nicht erfüllt wird. Isolationsprüfung der PV-Generators und des angeschlossenen Sunny Central. Wartungsintervall jährlich Spätestens nach 100 Erdschlüssen, die zur Auslösung des GFDI geführt haben. Vom Anlagenbetreiber festzulegen. SMA Solar Technology AG 12/12