Normgerechte Komponenten für Photovoltaik-Anlagen - Sicherer und wirtschaftlicher Aufbau und Betrieb
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Photovoltaik Normgerechte Komponenten für Photovoltaik-Anlagen Sicherer und wirtschaftlicher Aufbau und Betrieb Answers for infrastructure.
Inhalt Perspektiven in der Energieversorgung 04 Photovoltaik-Anlagen im Fokus 05 Einsatzgebiete der Photovoltaik 06 Aus Sonnenlicht wird Strom 07 Sicher getrennt und zuverlässig geschützt 08 Schutz auf der AC-Seite 09 Schutz auf der DC-Seite 10 Für jede Anwendung die richtige Lösung 12 Umfassendes Portfolio für höchste Betriebssicherheit 15 Noch Fragen offen? Ein Klick – rundum informiert 23
Normgerecht und sicher Ob Blitzeinschlag, Rückströme, Überlast oder einfach Wartungsarbeiten – das um fassende und aufeinander abgestimmte Spektrum an SENTRON Schutz-, Schalt-, Mess- und Überwachungsgeräten aus einer Hand bietet alle Komponenten, die für den sicheren Aufbau u nd Betrieb einer Photovoltaik-Anlage notwendig sind – vom DC-Überspannungsschutz bis zum allstromsensitiven F I-Schutzschalter.
Perspektiven in der Energieversorgung Fossile Ressourcen werden knapper, Energie Richtlinie 2001 / 77 / EG „Förderung der wird immer teuerer, die globale Erwärmung Elektrizität aus erneuerbaren Quellen“ nimmt aufgrund der stetig steigenden ratifiziert. In Verbindung mit den Zielen des Menge an Treibhausgas-Emissionen drama Kyoto-Protokolls hinsichtlich der weltweiten tisch zu: Das alles zwingt zu einem radikalen Reduktion v on CO2-Emissionen soll gemäß Umdenken in der Energiepolitik. Schon vor der Richtlinie der Anteil erneuerbarer Ener mehr als einer Dekade, im September 2001, gien am gesamten Energiemix bis zum Jahr wurde durch das Europäische Parlament die 2020 auf 20% erhöht werden. 4
Photovoltaik-Anlagen im Fokus Photovoltaik im Energiemix Normen fordern Sicherheit Highlights Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) rücken Nach den Errichternormen DIN VDE immer mehr in den Fokus – nicht nur in 0100-712, E DIN IEC 60269-6 und Photovoltaik gewinnt zuneh mend an Bedeutung im Ener ökologischer, sondern auch in ökonomi VDE 0636-6 muss eine PV-Anlage giemix weltweit scher Hinsicht. Sie rechnen sich nicht sicher aufgebaut und betrieben werden. zuletzt aufgrund der gesetzlich garantier Nur so kann die Sicherheit von Personen Garantierte Einspeisevergütun ten Einspeisevergütung (z. B. Erneuerbare- und Gebäuden und letztendlich auch gen erhöhen die Wirtschaft lichkeit von PV-Anlagen Energien-Gesetz – EEG in Deutschland) ein langfristig wirtschaftlicher Erfolg auch betriebswirtschaftlich. derAnlage gewährleistet werden. Zahlreiche Normen regeln den Um die Anforderungen der Normen zu sicheren Aufbau der PV-Anlage Laut der jüngsten Untersuchung der fünf erfüllen, müssen verschiedene Schutz SENTRON Schutz-, Schalt-, führenden Strommärkte Europas (Deutsch maßnahmen ergriffen werden. Unsere Mess- und Überwachungsge land, Frankreich, Großbritannien, Italien räte garantieren den normkon aufeinander abgestimmten SENTRON und Spanien) durch die EPIA (European formen Aufbau und Betrieb Schutz-, Schalt-, Mess- und Überwa Photovoltaic Industry Association) wird einer PV-Anlage chungsgeräte ermöglichen den norm- Strom aus PV-Anlagen bis 2013 in einigen konformen, sicheren und wirtschaftlichen Ländern bereits zu wettbewerbsfähigen Aufbau und Betrieb von PV-Anlagen. Kosten eingespeist werden können und sich bis 2020 zunehmend in den ver- schiedenen Marktsegmenten Europas durchsetzen. PV-Energie ist damit auf dem besten Weg, sich als wettbewerbsfähige Technologie für den Strommarkt innerhalb der Euro- QR-Code mit päischen Union (EU) durchzusetzen und Ihrem QR-Code ein zunehmend wichtiger Teil des welt- Reader auslesen. weiten Energiemixes zu werden. Ob in industriellen Anwendungen, der Infrastruktur oder in Gebäuden – unser durchgängiges Portfolio an Produkten und Systemen bietet sichere, wirtschaftliche und flexi ble Anwendungsmöglichkeiten für die Niederspannungs-Energiever teilung und elektrische Installa tionstechnik. Dieses Portfolio ermöglicht Ihnen auch den siche ren, wirtschaftlichen Aufbau und Betrieb von PV-Anlagen. 5
Einsatzgebiete Photovoltaik Highlights Anlagentypen On-Grid-Anlagen Der Markt für PV-Anlagen unterteilt Bei On-Grid-Anlagen wird die Energie Autarke Stromversorgung sich in Off-Grid- (< 1 kW) und On-Grid- in das öffentliche Stromnetz eingespeist. durch Off-Grid-Anlagen Anlagen. On-Grid wird unterschieden in Dabei muss die von den PV-Modulen Netzkonforme Energieein Residential- (1 – 10 kW) und Commercial erzeugte Gleichspannung zunächst von speisung bei On-Grid-Anlagen Anlagen (10 – 500 kW) sowie in Power einem Inverter in Wechselspannung Breiter Einsatzbereich mit Plants (> 500 kW). umgewandelt werden. Leistungsspannen bis in den Off-Grid-Anlagen Zu den Hauptelementen eines On-Grid- Megawattbereich Systems gehört der PV-Generator, der Off-Grid nennt man die Anlagen, die keine das Licht in elektrische Energie (DC- Verbindung zum öffentlichen Stromnetz Strom) umsetzt. Das „Herz“ der Anlage haben und zumeist die alleinige Stromver stellt der Inverter dar. Er sorgt nicht nur sorgung in Inselsystemen darstellen. Um für die Umwandlung der Gleichspannung hier kontinuierlich Energie zur Verfügung (DC) in Wechselspannung (AC), sondern zu stellen, muss die Energie gespeichert steuert das gesamte PV-System. Zur werden, z. B. in einem Akkumulator. Ein Messung der Menge der in das öffentliche Beispiel für akkumulatorgepufferte Insel Stromnetz eingespeisten Elektrizität in systeme sind Parkscheinautomaten. Der kWh dient der Einspeisezähler. PV-Generator muss so dimensioniert wer den, dass er in der produktiven Phase, d.h. bei Sonneneinstrahlung, sowohl die elektrischen Verbraucher speisen als auch die Batterie laden kann. PV-Anlagentypen Off-Grid On-Grid Residential Commercial Power Plant < 1 kW 1 – 10 kW 10 – 500 kW > 500 kW - Straßenschilder Dachanlagen von Dachanlagen von - Offene Flächen - Parkscheinautomaten - Wohngebäuden - Industriegebäuden - Garagen - Schulen - Scheunen - Einkaufszentren 6
Aus Sonnenlicht wird Strom Funktionsprinzip Die drei Arten unterscheiden sich nicht Highlights Photovoltaik beschreibt die direkte nur im Hinblick auf den Herstellungs Umwandlung von Strahlungsenergie, prozess, auf die Kosten und auf den PV-Anlagen wandeln die unbe grenzt vorhandene Sonnen z. B. Sonnenenergie, in elektrische Energieaufwand in der Fertigung, son energie in e lektrische Energie Energie. Die Umwandlung findet mit dern auch bei der Auswahl der Schutz um hilfe von PV-Zellen in PV-Anlagen statt. geräte – abhängig von Nennstrom und Die erzeugte Elektrizität kann entweder maximal zulässigem Rückstrom des Umfassendes Portfolio der SENTRON Schutzgeräte für alle vor Ort genutzt, in Akkumulatoren jeweiligen Modultyps. Unser umfassen PV-Modultypen gespeichert oder in Stromnetze einge des Produktportfolio bietet die ent speist werden. sprechenden SENTRON Schutzgeräte Das SENTRON Portfolio ermög licht einen sicheren Betrieb für den jeweiligen Modultyp. auch bei hohen DC-Spannun Aufbau des PV-Generators gen bis 1.000 V Mehrere PV-Zellen werden in einem Üblicherweise werden PV-Module in PV-Modul zusammengefasst. Die Modul Reihe geschaltet und zu einem PV-Strang spannung erreicht typischerweise bis zu (englisch: string) zusammengefasst. 40 V. Die Gesamtheit aller PV-Module für Je nach Topologie werden mehrere eine PV-Anlage nennt man PV-Generator. PV-Stränge parallel verdrahtet und in einer Stringbox zusammengefasst. Die PV-Module gibt es in drei Varianten: Spannung beträgt maximal 1.000 V DC. -m onokristalline Module mit einem Die SENTRON Schutz-, Schalt-, Mess- und Wirkungsgrad von ca. 15 bis 18% Überwachungsgeräte ermöglichen auch - polykristalline Module mit einem in diesem Spannungsbereich einen Wirkungsgrad von ca. 12 bis 16% sicheren Betrieb. - Dünnschicht-Module mit einem Wirkungsgrad von ca. 6 bis 10%. Funktionsprinzip der Photovoltaik 1 n-dotiertes Silizium mit überschüssi gen positiven Ladungsträgern (Löchern) 4 2 p-dotiertes Silizium mit überschüssi gen negativen Ladungsträgern Frontkontakt (Elektronen) (negativ) 3 Grenzschicht, in der sich das elek trische Feld aufbaut Strom- kreis 3 4 Einfallendes Photon 1 2 3 1 Durch das auftreffende Photon wird 2 das Elektron in einen höheren Ener 1 giezustand versetzt und kann seine Position im Kristallgitter verlassen 2 Das freigesetzte Elektron wird durch Rückseitenkontakt die Grenzschicht in das n-Gebiet (positiv) gezogen 3 Der Frontkontakt an der Oberseite der Solarzelle nimmt die freien Elek tronen auf; dadurch fließt Strom 7
Sicher getrennt und zuverlässig geschützt Highlights Sicherer Aufbau und Betrieb unbedingt eine Abschalteinrichtung vorzu Von entscheidender Bedeutung, nicht sehen. DC-Freischalter, die mit einem ent International approbierte zuletzt für den langfristig wirtschaftlichen sprechenden Schaltvermögen für Gleich Produkte zum Aufbau norm Erfolg einer PV-Anlage, sind ihr sicherer ströme ausgelegt sind, ermöglichen z. B. konformer PV-Anlagen Aufbau und Betrieb. Die Richtlinien für die sichere, allpolige Trennung unter Last. Sichere, allpolige Trennung die Installation und den Betrieb von Der DC-Freischalter ist oft bereits in den des PV-Generators und der PV-Anlagen sind in den Errichternormen Inverter integriert. Er wird aber auch in Anlage vom Netz , z. B. bei DIN VDE 0100-712 und IEC 60364-7-712 Anschlussboxen empfohlen, um ein selek Wartungsarbeiten verankert. tives Trennen eines PV-Strangs zu ermög Schutz gegen Blitzschlag und lichen. Damit kann der übrige Teil der Überspannungen sowohl auf Sicheres Trennen im Fehlerfall Anlage weiterhin Strom produzieren. der DC- wie auch der AC-Seite Beim Betrieb einer PV-Anlage mit Einspei Auch für die AC-Seite ist gemäß Norm sung ins örtliche Netz ist die Netzsicherheit eine Freischalteinrichtung vorzusehen. ein wesentlicher Punkt. Es muss sicherge Der AC-Hauptschalter muss den AC-Kreis stellt sein, dass die PV-Module im Fehler- unter Last sicher allpolig trennen können. fall an der Einspeisestelle von der Anlage Hierfür empfiehlt sich der Einsatz von getrennt sind. Zudem muss verhindert wer Lasttrennschaltern mit einem entspre den, dass bei Netz- und Anlagenstörungen chenden AC-Schaltvermögen. der PV-Generator weiter ins Netz einspeist. Nach den Normen müssen auf beiden Schutz gegen Überspannungen Seiten des Inverters Trennvorrichtungen PV-Module und Inverter sind hochwertige vorgesehen werden. Diese müssen elektronische Komponenten, die teilweise sowohl auf der DC- als auch auf der sehr empfindlich auf Überspannungen AC-Seite ein entsprechendes Lastschalt reagieren, die durch Blitzschlag oder vermögen aufweisen. netzseitige Überspannungen entstehen können. Überspannungsschutzgeräte für Sicheres Trennen bei Wartungsarbeiten die DC- und AC-Seite begrenzen auf- Da z. B. bei Wartungsarbeiten PV-Steckver tretende Spannungsspitzen und gewähr bindungssysteme im Allgemeinen nicht leisten damit die Sicherheit und dauer unter Last getrennt werden dürfen, ist hafte Verfügbarkeit der Anlage. Gewitter machen auch vor PV-Anlagen nicht Halt. Aufgrund ihrer exponierten Lage auf Dächern oder Freiflächen sind diese durch direkte oder indirekte Blitzeinschläge ganz besonders gefährdet. Überspannungsschutz- geräte schützen die Anlage, indem sie die durch Blitzeinschläge a uftretenden Spannungs spitzen begrenzen. Sie gewährleisten damit ihre dauerhafte Sicherheit und Verfügbarkeit. 8
Schutz auf der AC-Seite Schutz gegen Fehlerströme Ein zusätzlicher Wandler sorgt für die Highlights Ist zwischen der Wechsel- und der Gewährleistung der angestrebten Schutz Gleichstromseite nicht mindestens eine funktion. Der Typ B+ bietet zudem einen Allstromsensitive Fehlerstrom- Schutzschalter der Typen B und einfache Trennung realisiert, ist eine gehobenen, vorbeugenden Brandschutz B+ bieten bei glatten Gleich Fehlerstrom-Schutzeinrichtung Typ B not durch Begrenzung des Auslösewertes auf fehlerströmen optimalen wendig. Bei trafolosen Invertern können 420 mA. Schutz aufgrund der fehlenden einfachen (gal Überstromschutzeinrichtung Typ B+ bietet einen vanischen) Trennung zwischen der DC- gehobenen, vorbeugenden Eingangsseite und der AC-Ausgangsseite Die Versorgungsleitung zum Inverter Brandschutz glatte Gleichfehlerströme auf die AC-Seite ist im Zählerbereich gegen Überlast und Leitungsschutzschalter gelangen, die weitere Schutzmaßnahmen Kurzschluss zu schützen. Leitungsschutz schützen zuverlässig die für den Personen- und Brandschutz erfor schalter der Serien 5SL/5SY bieten hierfür Versorgungsleitungen derlich machen. Fehlerstrom-Schutzein einen zuverlässigen Schutz. richtungen des Typs A können diese glat ten Gleichfehlerströme nicht erfassen. Zählerplatz, Messeinrichtung Daher erfolgt im Fehlerfall keine Abschal Zur Erfassung der eingespeisten Energie tung und die angestrebte Schutzfunktion menge dienen Messgeräte, die in geeich ist nicht sichergestellt. Allstromsensitive ter Ausführung auch als Abrechnungs Fehlerstrom-Schutzschalter der Typen B grundlage verwendet werden können. und B+ bieten hingegen bei glatten Gleichfehlerströmen optimalen Schutz. Inverter ohne einfache Trennung: Hier ist eine Fehlerstrom- Eigenverbrauch der erzeugten Energie Schutzeinrichtung Typ B erforderlich, z. B. SIQUENCE Die stetig steigende Zahl von PV-Anlagen kann zu einer Überlastung der öffentlichen Stromnetze führen. Daher wird der Eigenverbrauch des in PV-Anlagen produzier ten Stroms mit einer attraktiven, erhöhten Einspeisever Rückstrom gütung gefördert. Dies gilt für Anlagen bis zu 500 kWp, die bis zum 01.12.2012 ans Netz gehen. Auch wegen der stetig steigenden Strompreise wird der Eigenver brauch zunehmend interessant. Zur Messung des er zeugten und bezogenen Stroms – die Differenz ist der + Eigenverbrauch – dienen sowohl auf der AC-Seite des FI Inverters als auch auf der Netzseite Messgeräte, die in Typ B geeichter Ausführung zudem als Abrechnungsgrundlage Kurzschluss gegen Erde verwendet werden können. Die eingesetzten Messgerä Gleichfehler- te sind grundsätzlich Zähler mit Rücklaufsperre oder strom elektronische Zähler, die beide Energieflussrichtungen getrennt erfassen. Diese Anforderungen werden durch unsere Messgeräte 7KT PAC1500 erfüllt. Eine Fernab frage der Messwerte über das Internet ist mit dem optionalen LAN-Koppler 7KT1 möglich. 9
Schutz auf der DC-Seite Highlights DC-Freischaltung aus der Ferne V-Strangkabel und -leitungen je nach P Im Falle eines Brandes geht von einer Bedarf Sperrdioden, PV-Sicherungen und Erhöhte Anlagenverfügbarkeit PV-Anlage eine besondere Gefahr aus. Überspannungsschutzkomponenten. Die und selektives, dezentrales Auch nach Freischaltung des Inverters Strangströme werden gemeinsam über Freischalten der PV-Stränge bzw. PV-Generatoren liegt die volle Generatorspannung (bis die Hauptstromleitung (auf der DC-Seite) 1.000 V DC) an den PV-Modulen und zum PV-Inverter weitergeleitet. Mehr Sicherheit im Brandfall Leitungen an. durch Freischalten der DC- Achtung: Der Querschnitt der Leitung Leitung aus der Ferne zwischen Beim Löschen mit Wasser besteht für die muss für die Summe der Strangströme PV-Modulen und Inverter Rettungskräfte Lebensgefahr, falls Mindest bemessen sein. PV-Sicherungen zum Schutz für abstände unterschritten werden. Die Stringbox kann auch entsprechende PV-Module – auch bei defekten Bypassdioden Die Lösung ist der DC-Freischalter 5TE2, Trenn- und Messklemmen zur späteren der in einer Stringbox unmittelbar in der Überprüfung und Messung der Strang- Nähe der PV-Module installiert wird. Mit ströme enthalten. Die Gleichspannungs tels eines Unterspannungsauslösers kann seite ist generell kurz- und erdschluss dieser aus der Ferne über einen entspre sicher auszuführen. Das bedeutet, dass chenden NOT-AUS-Taster oder durch die DC-Klemmen innerhalb der String- das Abschalten der netzseitigen Strom box und die Plus- und Minus-Leitungen versorgung ausgelöst werden. Sofern (Einzeladern) getrennt auszuführen und ein Wiedereinschalten aus der Ferne räumlich voneinander zu trennen oder gewünscht ist, kann hierfür ein Fernan- anderweitig abzuschotten sind. trieb verwendet werden. Werden mehrere Stringboxen in einer Generatoranschlussbox Generatoranschlussbox zusammenge fasst und auf den Inverter geschaltet, Wenn mehrere PV-Stränge zusammen kommen sogenannte PV-Summen- geschaltet werden, wird häufig eine sicherungen zum Einsatz. Stringbox genutzt. Diese enthält neben den Anschlussklemmen für die Aufbau einer PV-Anlage mit fernbedienbarem DC-Freischalter Generatoranschlussbox zur sicheren Trennung einzelner PV-Strings 1 3 2 1 Licht PV-Generatoren 2 1 Wechselrichter 3 U< LS-Schalter FI-Schutzschalter Überspannungsschutz AC kWh Verbrauchszähler kWh Einspeisezähler Hauptleitungs- Hauptleitungsschalter SHU S S schalter SHU 1 PV Sicherung 2 DC-Freischalter 3 Überspannungsschutz DC 10
Hot-Spot-Effekt Schutz gegen Rückströme Schmutzablagerungen oder (Teil-)Abschat PV-Module und Anschlussleitungen tungen des PV-Generators führen dazu, müssen vor Überlast, Kurzschluss und dass die PV-Zelle deutlich weniger oder gar gefährlichen Rückströmen geschützt keinen Strom erzeugt. Dies führt in jedem werden. Rückströme können auf der Fall zu Leistungseinbußen des gesamten DC-Seite bei der Parallelschaltung meh PV-Moduls und des betroffenen Strings. Da rerer PV-Stränge (Strings) entstehen – die PV-Zellen in einem PV-Modul in Reihe z. B. durch Kurz- oder Erdschluss, aber geschaltet werden, fließt der von den auch durch Abschattung von PV-Modu anderen PV-Zellen erzeugte Strom auch len. Dadurch kann es zu einem Span durch die nicht (voll) funktionsfähige nungseinbruch in einem PV-Strang kom PV-Zelle. Diese kann sich dabei sehr stark men, der dazu führt, dass PV-Module erhitzen – bis hin zu ihrer Zerstörung durch den Stromdurchfluss in Rückwärts (Hot-Spot-Effekt). Um einzelne PV-Zellen richtung thermisch zerstört werden. Hier bzw. das PV-Modul vor diesem Effekt zu empfiehlt sich der Einsatz von PV-Siche schützen, wird eine Bypassdiode in die rungen, die bei unzulässig hohem Rück Schaltung integriert. Diese leitet den strom den PV-Strang abschalten. Rück Modulstrom an der betroffenen PV-Zelle ströme können auch zu Kabelschäden vorbei und schützt sie dadurch vor der Zer und Bränden führen. Daher dürfen nur störung. Die Anzahl der in einem PV-Modul Sicherungen mit der speziell für Photo vorhandenen Bypassdioden kann je nach voltaik entwickelten Auslösecharakteristik den in dem Modul vorhandenen PV-Zellen gPV entsprechend E DIN IEC 60269-6 und variieren. Die größte Verschattungstole VDE 0636-6 eingesetzt werden. In groß ranz wird erreicht, wenn über jede Zelle flächigen Anlagen stehen zum Schutz Bypassdioden geschaltet werden. In den der Summenleitungen und weiterer meisten Modulen sind jedoch maximal Systemkomponenten PV-Sicherungen NH vier vorhanden. Im Falle defekter Bypass mit Bemessungsströmen bis zu einigen dioden bieten auch hier PV-Sicherungen 100 A zur Verfügung. den nötigen Schutz für die PV-Module. Hot-Spot-Effekt Schutz gegen Rückströme Normalbetrieb: Bei leitenden defekten Iph der jeweils parallelen Bypassdioden: iph Zellen reicht nicht für die Das Modul ist kurz id Strom- Durchbruchspannung der geschlossen und die Strang- quelle 1 Diode aus => id = 0 Spannung im betroffenen Sicherung Strang verringert. Der Bei einzelnen Modul 1 Summenstrom der beschatteten Zellen: anderen Stränge kann Die beschatteten Zellen Modul 2 das PV-Modul in Brand Bypass- diode wirken als Widerstand und setzen! Ab drei parallelen (anti- werden heiß (Hot-Spots). Strängen ist daher eine parallel) Zur Vermeidung von Hot- Strangabsicherung zwin Spots werden Bypassdioden gend zu empfehlen! eingesetzt, der Strom wird dadurch um die PV-Zellen herumgeleitet. Strom- Modul n quelle n 11
Für jede Anwendung die richtige Lösung Unser umfangreiches Produktportfolio bietet für nahezu unterschiedlichsten Toplogien bis hin zum zentralen jede PV-Anwendung die richtige Lösung. Dies umfasst Kuppelschalter, der seit 1.1.2012 seitens der Norm den Schutz von Zentralinvertern, Schutz von Anlagen in VDE-AR-N4105 gefordert wird. Aufbau eines Zentralinverters Der Zentralinverter muss umfassend ge schützt werden. Auf der Eingangsseite Datenleitung schützen PV-Sicherungen NH gegen 13 Überlast und Kurzschluss. Obligatorisch 16 4 2 Messen ist zudem ein Überspannungsschutz. Leitungsschutzschalter oder sicherungs- = behaftete Schutzgeräte sichern den ~ Steuerstromkreis ab. 65 7 Offene Leistungsschalter oder 5 12 Hauptstromkreis Kompaktleistungsschalter mit einem hohen Schaltvermögen sorgen für die Steuerstromkreis Absicherung zur AC-Netzeinspeisung. 10 Zur Erfassung der erzeugten Strommenge und -qualität kommen entsprechende 17 RCM Messgeräte zum Einsatz. 11 8 8 8 USV Residential-/Commercial-Anlagen mit Eigenverbrauchsmessung Residential- oder Commercial-Anlagen, die aus mehr als drei Strings bestehen, sollten auf der DC-Seite mit PV-Sicherungen gegen Rückströme gesichert werden. Außerdem ist ein DC-seitiger Überspan nungsschutz vorzusehen. 3 Für eine erhöhte Sicherheit in Gefahren 1 situationen, z. B. im Brandfall, ist darüber 12 hinaus ein DC-Freischalter mit Fernauslö 5 sung zu empfehlen, der die Strings sicher = abschaltet. Wh ~ 8 14 Auf der AC-Seite ist ebenfalls ein Schutz 15 gegen Kurzschluss, Überlast und Überspan 12 nungen vorzusehen. 15 9 10 Zu Abrechnungszwecken, insbesondere im Rahmen der Eigenverbrauchsförderung, Wh Consumer 8 14 werden entsprechende Messgeräte in geeichter Ausführung eingesetzt. 12
Power Plant: Zentralinverter mit zweistufigem Konzept (DCSeite) Bei der ZentralinverterTopologie mit zwei stufigem Konzept werden die Strings zu nächst in der 1. Stufe in Stringboxen zu sammengefasst und dann in der 2. Stufe über die Generatoranschlussbox (siehe Seite 10) zum Inverter geführt. Bei diesem Konzept entstehen schon auf 3 der DCSeite Spannungen von bis zu 1.000 V bei gleichzeitig hohen Strömen. Dies erfordert besondere Schutzmaßnah men. 5 4 2 1 = ~ Power Plant: Multiinverter mit zweistufigem Konzept (ACSeite) Bei der MultiinverterTopologie mit zwei stufigem Konzept werden mehrere Strings jeweils direkt zu einem Inverter geführt. Auf der ACSeite wird der Strom mehrerer Inverter in ACSammelboxen (1. Stufe) ge sammelt. Der Strom der einzelnen Sam melboxen wird in einer weiteren ACSam = = = = = = = = = = = = = = = = = = ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ melbox (2. Stufe) zusammengefasst und schließlich ins Netz eingespeist. = = = = = = ~ ~ ~ ~ ~ ~ 8 12 11 6 7 Legende: 1 DCFreischalter 5TE2 8 ACLeitungsschutzschalter 5SL/5SY 14 FehlerstromSchutzschalter 5SM3 2 Kompaktleistungsschalter 3VL für DC 9 Selektiver Hauptleitungsschutzschalter 15 Messgerät 7KT PAC1500 SHU 5SP3 3 PVZylindersicherungssystem 3NW 16 Messgerät 7KM PAC 10 Sicherungssystem NEOZED 5SG7/5SE 4 PVSicherungssystem NH 3NH7/3NE1 17 FehlerstromÜberwachungsgerät 5SV8 11 Sicherungslastrennschalter 3NP1 5 DCÜberspannungsschutz 5SD7 18 SIRIUS Schütze 3RT 12 ACÜberspannungsschutz 5SD7 6 Offener Leistungsschalter 3WL bis 6.300 A 13 Überspannungsableiter 5SD7 für die Mess, 7 Kompaktleistungsschalter 3VL bis 1.600 A Steuer und Regelungstechnik 13
Zentraler Kuppelschalter nach VDE AR-N 4105 (Anlagen bis 100 kVA) Seit dem 1.1.2012 wird in der Norm VDE AR-N 4105 für Erzeugungsanlagen = = = > 30 kVA der Einsatzeines zentralen, ~ ~ ~ redundant aufgebauten Kuppelschalters gefordert. Die Ansteuerung erfolgt durch 10 einen zentralen NA-Schutz. Bis zu einer Anlagenleistung von 100 kVA 11 lässt die Norm den Einsatz von Schützen für diese Funktion zu. Die SIRIUS Schütze 3RT sind hier eine optimale Lösung. 18 Siemens bietet typgeprüfte Kombina tionen aus SIRIUS Schützen 3RT und Siche NA- Schutz rungen 3NA und 5SE aus dem SENTRON 18 Portfolio sowie 5SE zur Erreichung von Zu ordnungsart 2. Die Sicherungslasttrennschalter 3NP1 Wh und 5SG7 stellen eine kostengünstige und benutzerfreundliche Lösung zur Aufnahme der Sicherungen dar. Zentraler Kuppelschalter nach VDE AR-N 4105 (Anlagen > 100 kVA) Für Anlagen > 100 kVA fordert die Norm VDE AR-N 4105 den Einsatz von motorbe triebenen Schaltern für die Funktion des = = = = = = = zentralen Kuppelschalters. Auch hier be ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ steht die Forderung nach redundantem Aufbau. Die Kompaktleistungsschalter 3VL und Kompaktleistungstrennschalter mit Motor 7 antrieb und entsprechendem Hilfsauslöser sind für den Einsatz als Kuppelschalter bei NA- Schutz Anlagen > 100 kVA vorgesehen. 7 Wh Legende: 1 DC-Freischalter 5TE2 8 AC-Leitungsschutzschalter 5SL/5SY 14 Fehlerstrom-Schutzschalter 5SM3 2 Kompaktleistungsschalter 3VL für DC 9 Selektiver Hauptleitungsschutzschalter 15 Messgerät 7KT PAC1500 SHU 5SP3 3 PV-Zylindersicherungssystem 3NW 16 Messgerät 7KM PAC 10 Sicherungssystem NEOZED 5SG7/5SE 4 PV-Sicherungssystem NH 3NH7/3NE1 17 Fehlerstrom-Überwachungsgerät 5SV8 11 Sicherungslastrennschalter 3NP1 5 DC-Überspannungsschutz 5SD7 18 SIRIUS Schütze 3RT 12 AC-Überspannungsschutz 5SD 7 6 Offener Leistungsschalter 3WL bis 6.300 A 13 Überspannungsableiter 5SD7 für die Mess-, 7 Kompaktleistungsschalter 3VL bis 1.600 A Steuer- und Regelungstechnik 14
Umfassendes Portfolio für höchste Betriebssicherheit Zum Aufbau einer PV-Anlage steht ein umfassendes, auf len die grundlegenden Anforderungen an die Errichtung einander abgestimmtes Produktportfolio für alle Anlagen und die Funktionalität von PV-Anlagen nach den Normen größen und Einsatzgebiete zur Verfügung. Hierzu gehören DIN VDE 0100-712, DIN VDE 0126 und IEC 60269-1, -6. Eine bewährte, qualitativ hochwertige SENTRON Schutz-, einfache Planung und Bedienung zeichnet die Komponen Schalt-, Mess- und Überwachungsgeräte sowie SIVACON- ten aus. Zudem ermöglicht die Hutschienenmontage eine ALPHA Verteiler- und Schranksysteme. Die Produkte erfül schnelle Errichtung der Anlage. SENTRON Produkte für die DC-Seite (Auszug) 1 DC-Freischalter 5TE2 -- Lasttrennschalter zum Freischalten von PV-Modulen in PV-Anlagen nach DIN VDE 0100-712 -- Freischalten unter Last von PV-Strings möglich, für z. B. Wartungsarbeiten oder für den Schutz der Rettungskräfte im Brandfall -- Abschalteinrichtung sollte möglichst nahe am PV-Generator platziert sein; es empfiehlt sich der Einsatz in Stringboxen -- Zusatzkomponenten der Baureihe 5SY wie Hilfsstromschalter, Fehlersignalschalter, Arbeitsstromauslöser, Unterspannungsauslöser und Fernantrieb, kombinierbar -- Mit optionalem Zubehör auch aus der Ferne schaltbar -- Getrennte Schaltstellungsanzeige zum eindeutigen Erkennen des Schaltzustands -- Kompaktes Hutschienengerät für Anwendungen bis zu 1.000 V DC Normen: DIN EN 60947-3 (VDE 0660-107) Allstrom-Leitungsschutzschalter 5SY5 -- Zuverlässiger Schutz der DC-Leitungen gegen Kurzschluss und Überlast -- Nach Auslösung wieder einschaltbar (Schaltstellungsanzeige) -- Kombinierbar mit Zusatzkomponenten wie Hilfsstromschalter, Fehlersignalschalter, Arbeitsstromauslöser, Unterspannungsauslöser und Fernantrieb -- Einsetzbar für 250 / 440 V AC und bis max. 250 V DC pro Pol -- Vierpolige Ausführung 5SY5 bis max. 1.000 V DC -- Verfügbar von 0,3 bis 125 A Normen: DIN EN 60898-2 (VDE 0641-12) 15
SENTRON Produkte für die DC-Seite (Fortsetzung) 2 Kompaktleistungschalter 3VL für DC -- Kompaktleistungsschalter zum Schutz der DC-Leitungen gegen Kurzschluss und Überlast -- Als Leistungsschalter und Leistungstrennschalter verfügbar -- Einsatz in Generatoranschlusskästen sowie in Zentralinvertereingängen -- Mit Zusatzkomponenten für Fernwirken wie Motorantrieb, Unterspannungsauslöser, Spannungsauslöser ausrüstbar -- In Kombination mit optionalem Türkupplungsdrehantrieb optimal geeignet zum sicheren Freischalten bei geschlossenem Generatoranschlusskasten / Zentralinverter -- Vierpolige Ausführung von 25A bis 160A verfügbar für Maximalspannungen bis 1.000 V DC Normen: DIN EN 60947-2 (VDE 0660-101) 3 PV-Zylindersicherungssystem 3NW -- Schützt DC-Stränge und PV-Module zuverlässig gegen Kurzschluss und Überlast – insbesondere im Falle von Rückströmen -- Sichere Abschaltung bei Fehlerströmen reduziert die Brandgefahr durch DC-Lichtbögen -- Sichere Trennung bei geöffnetem Sicherungshalter -- Kompakte Bauform (1TE) -- Blinkende LED am Sicherungshalter signalisiert Abschalten des Sicherungseinsatzes -- Betriebsklasse gPV Normen: DIN EN 60269-6 (VDE 0636-6) 4 PV-Sicherungssystem NH 3NH7/3NE1 -- Schutz der Elemente großer PV-Anlagen als Gruppen- oder Summensicherung, Einsatz vor dem Inverter -- In Baugröße 1 und 2L verfügbar -- Für Baugröße 2L steht ein spezielles Sicherungsunterteil mit einer Einschwenk vorrichtung zur Verfügung, das einen umfassenden Berührschutz bietet. Hierdurch ist der Sicherungswechsel gefahrlos und ohne Sicherungshandgriff möglich -- Blinkende LED am Sicherungshalter signalisiert Abschalten des Sicherungseinsatzes -- Betriebsklasse gPV Normen: DIN EN 60269-6 (VDE 0636-6) 16
SENTRON Produkte für die DC-Seite (Fortsetzung) 5 DC-Überspannungsschutz 5SD7 -- Schutz des PV-Generators und Inverters gegen Überspannungen, z. B. ausgelöst durch Blitzschlag oder Schalthandlungen aus dem Netz -- Für Anlagen mit erhöhten Anforderungen an Leckstromfreiheit sind auch leckstromfreie Ausführungen verfügbar -- Fernmeldung bei Ausfall des Geräts (optional) -- Hohe Bemessungsbetriebsspannung von 1.000 V DC -- Nennableitstrom 15 kA -- Max. Ableitstrom 30 kA Normen: DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11) SENTRON Produkte für die AC-Seite (Auszug) 6 Offener Leistungsschalter / Leistungstrennschalter 3WL -- Schalten und Schützen des AC-Ausgangs von Zentralinvertern großer PV-Power Plants -- Optionale Komponenten wie z. B. Hilfsauslöser, Motorantrieb, Überstromauslöser, Stromsensoren, Hilfsstrommeldeschalter, automatische Rücksetzeinrichtung, Verriegelungen oder Einfahrantrieb verfügbar -- Modularität durch spezielle LCDs, Erdschluss-, Bemessungsstrom- und Kommunikationsmodule -- Schnelle und einfache Nachrüstung sowie Anpassung an unterschiedliche Anforderungen 7 Kompaktleistungsschalter 3VL bis 1.600 A -- Einsatz auf der AC-Seite als Sammelschalter von parallelen Invertern oder im Ausgangskreis von Zentralinvertern -- Optimaler Schutz für jede Anforderung -- Modularer Aufbau verringert Variantenvielfalt -- Durchgängiges Zubehör über mehrere Baugrößen -- Keine Leistungsreduzierung bis 50 °C Umgebungstemperatur -- Komplettes Spektrum mit Bemessungsstrom bis 1.600 A -- Konfigurierbare Alarme für einige elektrische Messgrößen (Spannungen, Ströme, Leistungen, Oberwellen, usw.) -- Fernbedienbar -- Kommunikationsoptionen: Modbus RTU, PROFIBUS -- Sowohl in thermisch-magnetischer (16 A bis 630 A) als auch in elektronischer Ausführung (63 A bis 1.600 A) erhältlich Normen: DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100); DIN EN 60947-2 (VDE 0660-101) 17
SENTRON Produkte für die AC-Seite (Fortsetzung) 8 AC-Leitungsschutzschalter 5SL/5SY -- Zuverlässiger Schutz vor Überlast und Kurzschluss -- Umfassender Leitungs- und Anlagenschutz -- Schutz der Steuerstromkreise im Inverter, z. B. Hilfsspannung von Schützen, Messkreisen, und zur Absicherung von Lüftermotoren bzw. für Schrank- oder Containerbeleuchtung -- Auslösecharakteristiken: Leitungsschutzschalter 5SL (B,C); Leitungsschutzschalter 5SY (A,B,C,D) -- Bemessungsschaltvermögen: Leitungsschutzschalter 5SL: 6 kA; Leitungsschutzschalter 5SY: 10 kA -- Umfangreiches Zubehör, z. B. Fernantrieb Normen: DIN EN 60898-1 (VDE 0641-11); DIN EN 60947-2 (VDE 0660-101) 9 Hauptleitungsschutzschalter SHU 5SP3 -- Sicheres Trennen der PV-Anlage vom AC-Netz und Wiedereinschalten -- Optimale Verfügbarkeit der Anlage durch Vermeidung von Überlast und Kurzschluss -- Einfache und zeitsparende Montage durch direktes Aufstecken auf Sammelschienen -- Platzsparender Feldaufbau durch verringerte Baubreite -- Werkzeugloser Anschluss der Zählerleitung -- Sichere und hohe Selektivität -- SHU-Schalter arbeitet spannungsunabhängig -- Praxisgerechte Absperrmöglichkeiten -- Erfüllung der TAB 2007; Bedienung von Laien erlaubt Normen: DIN VDE 0641-21 10 Sicherungssysteme NEOZED 5SG7/5SE -- Lastrennschalter mit Sicherungen und Sicherungs-Lastrennschalter zur Absicherung der Einspeisung der Steuerstromkreise sowie zur Absicherung von Messkreisen des Inverters -- Zum Schalten von Lasten und sicherem Schalten, auch auf Kurzschlüsse -- Hoher Schutz durch NEOZED Sicherungseinsätze -- Kompakte Bauform für optimalen Einbau in Invertern -- Vielfältiges Zubehör, wie z. B. Sammelschienen für ein-, zwei- oder dreiphasige Verdrahtung Normen: DIN EN 60947-3 (VDE 0660-107); DIN VDE 0638 18
SENTRON Produkte für die AC-Seite (Fortsetzung) 11 Sicherungslasttrennschalter 3NP1 bis 630 A -- Sicheres Trennen der PV-Anlage vom AC-Netz und Wiedereinschalten -- Erhöhter Personen- und Anlagenschutz -- Höchst flexibel durch modularen Aufbau und durchgängiges Zubehör -- Einfache und schnelle Montage -- Reduzierter Kosten- und Platzaufwand durch kompakte Baugröße -- Schneller und sicherer Umbau für Kabelabgang oben / unten -- Schalten unter Last möglich -- Einsatz im Inverter, z. B. als Vorsicherung des Überspannungsschutzes, zur Absicherung der Kompensationsanlage oder in AC-seitigen Sammelboxen bei Multiinverteranlagen -- Flexible Schaltzeitpunkte des Hilfsschalters möglich (gleichzeitig oder voreilend) -- Umfangreiches Sortiment in verschiedenen Baugrößen und Leistungsklassen Normen: DIN EN 60947-1 (VDE 0660-100); DIN EN 60947-3 (VDE 0660-101) 12 AC-Überspannungsschutz 5SD7 -- Schutz auf der AC-Seite gegen Überspannungen, die durch Blitzschlag oder Schalthandlungen aus dem Netz ausgelöst werden -- Schutz der Steuerstromkreise des Inverters gegen Überspannungen und hohe Stoßströme durch Blitzstromableiter Typ 1 und Überspannungsableiter Typ 2 -- Fernmeldung bei Ausfall des Geräts (optional) -- Nennspannung 240 / 415 V AC -- Nennableitstoßstrom 20 – 100 kA -- Maximaler Ableitstoßstrom 40 kA -- Kombination Typ1 / 2 verfügbar Normen: DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11) 13 Überspannungsableiter 5SD7 für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik -- Schutz der Signalleitungen wie z. B. PROFIBUS, Telecom, Sensorleitungen im Inverter oder im PV-Feld Normen: DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11) 19
SENTRON Produkte für die AC-Seite (Fortsetzung) 14 FI-Schutzschalter 5SM3 -- Schnelles Schalten bei Fehlerströmen zum besonderen Schutz von Personen und Vermögenswerten -- Schutz bei direktem Berühren (zusätzlicher Schutz) mit IΔn ≤ 30 mA -- Schutz bei indirektem Berühren (Fehlerschutz) auch mit IΔn > 30 mA -- Schutz vor elektrisch gezündeten Bränden mit IΔn ≤ 300 mA -- Allstromsensitiver FI-Schutzschalter (Typ B; B+) mit zusätzlichem Wandler für die sichere Erkennung von glatten Gleichfehlerströmen, die durch den Inverter auf die AC-Seite gelangen -- Angestrebte Schutzfunktion bei allen Fehlerstromarten gesichert -- Angepasste Auslösekennlinie des Typs B für erhöhte Betriebssicherheit -- Gehobener vorbeugender Brandschutz bei Typ B+ -- Reduzierter Verdrahtungs- und Montageaufwand bei Verwendung von FI / LS-Schaltern Normen: DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10); DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664-11); DIN EN 62423 (VDE 06641-40) SENTRON Mess- und Überwachungsgeräte (Auszug) 15 Messgerät 7KT PAC1500 -- Einsatz in Verteilerschränken -- Abrechnung der bezogenen oder erzeugten Energie durch digitale Messgeräte für Wirk- und Blindenergie – mit Anzeige der aktuellen Wirk- und Blindleistung -- Über den optionalen LAN-Koppler lassen sich die Messwerte auch über Internet abfragen -- Geeichte Ausführungen nach der neuen Messgeräte-Richtlinie 2004 / 22 / EG (MID) – neben dem Summenregister werden auch die Werte für die einzelnen Phasen in getrennten Registern gespeichert Normen: D IN EN 50470-1 (VDE 0418-0-1); DIN 50470-3 (VDE0418-0-3); DIN EN 62053-23 (VDE 0418-3-23); DIN EN 62053-31 (VDE 0418-3-31) 16 Messgeräte 7KM PAC -- Einsatz im Inverter zur Messung von Strom, Spannung, Leistung, Power Quality usw. -- Anzeige und Überwachung elektrischer Messgrößen innerhalb des Leistungskreises des Inverters. So lassen sich die Einspeisequalität ins Netz der EVUs, aber auch kritische Messgrößen erfassen, die auf Betriebsstörungen oder Überlastungen hinweisen -- Kommunikationsfähigkeit über PROFIBUS, PROFINET, Modbus RTU bis hin zu Ethernet mit Modbus TCP Normen: D IN EN 61557-12 (VDE 0413-12); DIN EN 62053-31 (VDE 0418-3-31); Messgenauigkeit für Energie nach DIN EN 62053 17 Fehlerstrom-Überwachungsgerät 5SV8 -- Höhere Anlagenverfügbarkeit und Betriebssicherheit durch permanente Überwachung von Differenzströmen -- Durch die einstellbaren Grenzwerte für Differenzstrom und Ansprechzeit ist ein frühzeitiges Erkennen und Melden möglich – die Anlagenabschaltung kann oft vermieden werden -- Geräte für jede Anwendung: Die Summenstromwandler sind in verschiedenen Baugrößen verfügbar, die RCMs können wahlweise zum Melden und/oder Schalten eingesetzt werden -- Durch die Überwachung kann ein zusätzlicher Brandschutz realisiert werden. Normen: D IN EN 62020 (VDE0663) 20
SIRIUS Produkte für die AC-Seite (Auszug) 18 SIRIUS Schütze 3RT -- Einsatz als zentraler Kuppelschalter für Erzeugungsanlagen bis 100kVA entsprechend VDE AR-N 4105 -- Typgeprüfte Kombinationen (Zuordnungsart 2) aus 3RT Schützen und Sicherungen der Produktfamilien 3NA sowie 5SE -- 4-polige Ausführung für den Einsatz in TN-S und TT Netzsystemen -- 3-polige Ausführung für den Einsatz in TN-C Netzsystemen Normen: DIN EN 60947-1(VDE 0660-10); DIN EN 60947-4-1 (VDE 0660-102) SIVACON-ALPHA Verteiler- und Schranksysteme (Auszug) Kleinverteiler ALPHA SIMBOX WP -- Für die richtige Unterbringung der Geräte auf der AC- und DC-Seite, z.B. Generatoranschlusskasten -- Bemessungsisolationsspannung AC/DC 1000V -- Schutzart IP65 -- Temperatureinsatzbereich -25°C bis +60°C -- UV-beständig -- 1-reihige bis 4-reihige Ausführung -- 8 Gehäusegrössen von 1 × 4 TE bis 4 × 18 TE Normen: DIN EN 60439-3 (VDE 0660-504) Isolierstoff-Verteilersystem ALPHA 8HP -- Für die richtige Unterbringung der Geräte auf der AC- und DC-Seite, z. B. Generatoranschlussbox -- Modulares Verteilersystem, nahezu beliebig kombinier- und erweiterbar -- Einsetzbar als Stringbox oder Generatoranschlussbox zur Verschaltung und Aufnahme der DC-Schutzkomponenten -- Einsetzbar auch als Sammelbox auf der AC-Seite (siehe Multiinverter-Topologie) -- Extrem robust durch glasfaserverstärktes Polyester -- UV- und temperaturbeständig -- Temperatureinsatzbereich -40°C bis +55°C -- Bemessungsisolationsspannung DC 1.200 V -- Schutzklasse II -- Schutzart IP65 -- Fünf Gehäusegrößen (Grundmaß von 307 x 135,5 mm) -- Werkzeugloses Verschließen Normen: DIN EN 60439-1 (VDE 0660-500) 21
SIVACON-ALPHA Verteiler- und Schranksysteme (Fortsetzung) Systemschränke SIVACON 8MF, 8MC -- Einsatz als Gehäuse für Inverter oder als Systemschränke in PV-Containern -- Für den Einbau von Geräten und Einrichtungen der elektronischen und konventionellen Steuerungs- und Regelungstechnik sowie für Niederspannungs- Schaltanlagen -- Vielzahl von spezifischen Varianten auf Anfrage erhältlich -- Schutzarten: IP40 und IP54 für Systemschrank unbelüftet, IP30 und IP40 für Systemschrank belüftet -- Lieferbare Größen: Höhe: von 400 mm bis 2.400 mm Breite: von 300 mm bis 1.800 mm Tiefe: von 300 mm bis 1.400 mm ALPHA Reihenklemmen (Auszug) ALPHA FIX Reihenklemmen -- Zur Verdrahtung der Systemkomponenten in Stringboxen, Generatoranschlusskästen und Invertern -- Komplette Reihe über alle Anschlusstechniken -- Mit Spannungsfestigkeit 1.000 V DC verfügbar -- Kompakte Bauform und optimale Handhabung Normen: DIN EN 60664-1 (VDE 0110-1); DIN EN 60999; DIN EN 60947-7-1 (VDE 0611-1); DIN EN 60947-7-2 (VDE 0611-3) Die dargestellten Produkte stellen einen Auszug aus den Gesamtkatalogen dar. Weitere Ausführungen und Produkte für unterschiedliche Leistungen finden Sie in den Katalogen - LV 11 2012 - LV 10.1 2012 - LV 10.2 2012 - IC 10. 22
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