BKW mit US3000C und 150/35 Laderegler - Überspannung - interner Kurzschluss?

Hallo liebes Forum,
auch wenn ich mich erst kürzlich angemeldet habe, bin ich schon lange stiller Leser. Vielen Dank für das von euch zusammengetragene Wissen!
Zu dem jetzigen Problem mit meinem Balkonsolar und den 150/35 Smartsolar konnte ich allerdings mit der Suche keine Informationen finden. Deshalb das neue Thema.

Das Problem mit den 150/35 Ladereglern ist bereits vorletzte Woche aufgetreten und seitdem befinde ich mich auf der Suche nach einer Erklärung bzw. Lösung.
Neben dem Überprüfen des Aufbaues, vieler Messungen und sehr viel Lesen in diversen Foren, komme ich aber leider nicht weiter und hoffe auf das Schwarmwissen. Kontakt mit dem Verkäufer habe ich ebenfalls aufgenommen und werde Infos natürlich hierher zurückmelden.

Der Aufbau:
Es handelt sich um ein Balkonsolarkraftwerk (BKW) mit einem auf 800W gedrosselten Hoymiles Wechselrichter, einem Pylontech US3000C Akku und zwei Victron Ladereglern an welchen jeweils in Reihe zwei TrinaSolar TSM-450NEG9R.28 (Voc 52,9V / 450W / Isc 10,74A) Module hängen. Seit Mai ist dieses Setup mit 100/20 Smartsolar Ladereglern von Victron aktiv gewesen. Lediglich das zu erwartende Problem mit Überspannung trat immer wieder auf, so dass die logische Entscheidung getroffen wurde, gegen die nächst größere Variante der Smartsolar Serie zu tauschen. Zwischen allen Komponenten sind entsprechend dimensionierte Trennschalter verbaut. Der Pylontech hat ein integriertes BMS und bietet die Funktion des Sanftanlaufes (Strom wird langsam gesteigert und nicht hart auf die Kondensatoren geschaltet)

Umbau/Inbetriebnahme
Der Austausch der Laderegler war einfach und schnell gemacht. Auch die Batteriespannung wurde in den 150/35 sofort korrekt erkannt, Updates konnten bei allen Ladereglern durchgeführt werden und die Einstellungen für Batterietyp etc. über die VictronConnect App erfolgen. Austausch ist Abends erfolgt, so dass keine PV Spannung / PV Leistung angelegen hat.

Beobachtung nächster Tag.
Beide Laderegler zeigen in der VictronConnect App ähnliche und erwartbare Leistungen an. Trüber Novembertag dementsprechend keine Spitzenleistungen zu erwarten. Aufzeichnung und Darstellung der Leistungs- und Spannungsverläufe bei beiden Ladereglern unauffällig. 560Wh bzw. 590Wh bei den beiden Ladereglern für den ersten Tag dokumentiert.

Eine Woche auf Dienstreise - Auffälligkeiten bei Rückkehr
Der Laderegler (Nr 1) mit der Seriennummer HQ2428TFCDF zeigt in der Übersicht und im Datenbild 0W an. Die parallel danebenhängenden Module an Laderegler (Nr 2) HQ2428RD9CX liefern 660W.

Der Blick in die Spannungsverläufe bei Laderegler 1 zeigt das die PV Spannung bei 104V liegt und alle paar Sekunden runtergezogen wird. Dabei in zwei Schritten auf ca 70V einbricht und sofort wieder auf 104V hochgeht. Bulk LED blinkt in großen Abständen. Die Tagessummendarstellung offenbart, dass dieser Zustand schon ein paar Tage anzuhalten scheint.

Der 30. November ist der erste etwas sonnigere Tag seit dem Austausch der Laderegler. Während dem Mittagessen sendet der WR eine Überspannungsmittteilung und ist kurze Zeit später aus.
Der Blick aufs System zeigt, dass das BMS des Pylontech angesprochen hat und den Akku vom System getrennt hat.

Wiederinbetriebnahme und Auffälligkeiten
WR über Trennschalter zunächst abgeklemmt gelassen.
Pylontech über Softstartknopf wieder aktiviert.
Blick in die VictronConnect App.
Laderegler 1 (HQ2428TFCDF)
→ Leistung 0W / PV Spannung 51,4V / Akkuspannung 50,41V
siehe Screenshot 30-11-2024-12:30Uhr
Laderegler 2 (HQ2428RD9CX)
→ Leistung 600W / PV Spannung 88,57V / Akkuspannung 50,61V
siehe Screenshot 30.11.2024-12:29Uhr
Auffällig direkt, dass die PV Spannung bei Laderegler 1 knapp oberhalb der Akkuspannung liegt und nicht bei der erwartbaren PV-Spannungshöhe.
Mit einem Multimeter die Spannungen nachgemessen. Spannungen an allen Stellen entsprechen den angezeigten Werten.


Erster Blick hier im Victron Forum, ob so ein Problem bekannt ist.
Es löst wieder das BMS des Pylontech aus.
Seit diesem Zeitpunkt ist Laderegler 2 gar nicht mehr erreichbar. Wird auf der Akkuseite die Spannung (48V) angelegt löst das BMS sofort aus. Wird auf der PV Seite der Trennschalter geschlossen gibt es keinerlei Reaktion des Ladereglers.

Nach bis dahin erfolgloser Recherche, der nächster Versuch nur Laderegler 1 in Betrieb zu nehmen:
-PV Spannung zunächst abgetrennt gelassen.
-Start über Pylontech Softstart. Spannung im Laderegler 1 wird korrekt mit 47,3V angezeigt. Mit Multimeter nachgemessen.
-PV Spannung wird mit 0,02V angezeigt.
-PV Spannung zugeschaltet. Die PV Spannung springt direkt auf 48,31V. Also 1V höher als die Akkuspannung. Keine Anzeige von Leistungsübertragung. Anzeige der Spannungsverläufe im Laderegler entsprechend der angezeigten Werte aus der Übersicht.
-Werden die PV Module wieder abgetrennt, sinkt die PV Spannung direkt wieder Richtung 0V.
-Laderegler von Akku trennen bei zugeschalteter PV. PV-Spannung springt auf über 100V. Akkuspannung springt auf 86,47V! und Laderegler meldet auch direkt, dass die Batteriespannung zu hoch ist, schaltet selbst aber auch nicht ab…


Nach diesem Test habe ich keine weiteren Versuche unternommen, dass System zu starten.
Leider hat die Recherche in den Foren bisher keine ähnlichen Probleme dokumentiert, weshalb ich heute den eigenen Beitrag dazu aufmache.

Meine Einschätzung ist, dass Laderegler 1 HQ2428TFCDF ein internes Problem hat und eine Art Kurzschluss erzeugt, deshalb keine Leistungserfassung erfolgt und auch keine Regelung der Spannung. Diese Überspannung hat dann zum Auslösen des BMS geführt und in der weiteren Folge zum Sterben des Laderegler 2.

Zwei weitere Laderegler sind bei einem Bekannten im identischen Aufbau des BKW aktiv.
Mit einer Woche Versatz dort eingebaut und ebenfalls nach einigen Tagen ein Auslösen des BMS gesehen. Seitdem ist das dortige System komplett an allen Stellen getrennt und die Laderegler (HQ24283Q2F4 und HQ24287XNCM) warten auf weitere Erkenntnisse.

Eine grundsätzlich falsche Konfiguration des BKW halte ich für nicht gegeben, da es mit den 100/20 Smartsolarladereglern zuverlässig funktioniert hat. (Überspannung für diese Baugröße war erwartbar, haben aber alle vier Laderegler überlebt und resultierte aus einer kurzfristigen Änderung bei der Auswahl der PV-Module)

Ich hoffe, dass jemand eine Idee hat, wo ich noch ansetzen könnte.
Bei Rückfragen stehe ich natürlich gerne zur Verfügung und werde natürlich auch die Infos des Verkäufers bzw. von Victron mit euch teilen.

Mit freundlichen Grüßen
Sebastian Ueberschär

@Ludo Nur eines der Module anschließen wird schwierig, da die diese an der Fassade befestigt sind und jeweils die Enden der Strings ins Haus geführt sind.
Aber ich werde ausprobieren, den PV Strang von Laderegler 2 auf Laderegler 1 zu legen, um die Kontaktprobleme auf der PV Seite auszuschließen.

Eine PV-Spannung von 51V ist zu klein … so weit ich weiß, muß die mind. 5 V über der Akkuspannung sein…
Ich vermute auch … defekte Sicherung, oder Steckerfehler.

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@HolgerBle Hallo Holger,
dass die PV Spannung mit 51V zu klein ist um den Ladevorgang zu starten ist mir auch klar. Wie beschrieben springt diese Spannung aber auf größer 100V, sobald auf der Akkuseite die Komponenten vom Laderegler abgetrennt werden…
Auf der Batterieseite sind dann allerdings auch 86V… statt den maximal eingestellten 53V für Absorptionsspannung…

Deshalb vermute ich ein internes Problem des Ladereglers.

@Ludo
ich habe deinen Vorschlag direkt mal ausprobiert und den anderen String an den Laderegler 1 angeklemmt.
Als PV-Spannung wurden 93V angezeigt, welche bei dem trüben Wetter erwartbar sind und mit dem Multimeter an den Klemmen des Ladereglers verifiziert wurden.
Auf der Batterieseite wurden direkt 86,47V angezeigt. Laderegler erkennt dies auch und gibt eine entsprechende Meldung. Ändert aber auch nichts an der durch ihn verursachten zu hohen Spannung. Kabel in Richtung des Akkus am Laderegler zu diesem Zeitpunkt demontiert. Ebenfalls mit Multimeter nachgemessen und bestätigt.

Dann nochmals die Einstellungen in der App überprüft.
An den Spannungen auf der PV und Batterieseite hat der Stringwechsel nichts geändert.

Leider keine Auffälligkeiten, welche mir irgendwelche Hinweise auf das Problem geben :frowning:




Du hast natürlich recht, dass der normale Betrieb nicht ohne angeschlossenen Akku sein sollte.

Deshalb den Akku angeschlossen, Trennschalter zum Akku geschlossen, Trennschalter zu PV zunächst geöffnet gelassen, PylonTech hochgefahren, einen Moment gewartet und dann PV über den Trennschalter dazugeschaltet.

Erkenntnis:
-Akkuspannung wird im Laderegler korrekt angezeigt.
-PV Spannung sobald dazugeschaltet nur knapp über Akkuspannung
-Keine Anzeige von übertragener Leistung

Bulk LED leuchtet ca. alle 4 Sekunden kurz auf.

Mein nächster Schritt wäre, entsprechend dem Handbuch Kapitel 8 den Laderegler auf Werkseinstellungen zurückzusetzen und neu zu konfigurieren.

Vor dem Zuschalten der PV Seite:

Nach dem Zuschalten der PV Seite:

Spannungsverlauf in der Übersicht:

Hmm Unterbrechung bei der zwar Spannung gemessen wird, aber kein Stromfluss?
Wie soll die Unterbrechung aussehen?

Wenn etwas unterbrochen ist, dann ist doch auch die Spannung PV seitig weg oder wo ist mein Denkfehler?

Ich spinne das ganze jetzt mal ein bisschen übertrieben weiter in Richtung Gewährleistung seitens Effekta/Pylontech … da das ganze ohne DVCC oder sonst irgendeinen Ladesteuerung betrieben wird. Klar kann man direkt einen MPPT an einen Pylontech Akku hängen aber es gibt ja keine Kommunikation mit dem BMS … Muss man selber wissen ob man da jetzt ein Gx dazunimmt und noch eine grafischer Auswertung dazubekommt.

Miss mal die Spannungen am Eingang MPPT und an Eingang + Ausgang von Deiner Sicherung…
wenn möglich unter (geringer) Last.
Dann wirst Du sicherlich merken, daß da etwas nicht stimmt ;O)))

Wenn die Leitung von den PV Modulen unterbrochen ist, wie kann dann der MPPT dann eine Spannung sehen ?
Wenn ich die Leitung mal gedanklich durchschneide, kann der MPPT doch keine Spannung mehr messen…

Mag sein dass ich einen Denkfehler habe oder dich falsch verstehe, aber bei einer Unterbrechung kommt auch keine Spannung an.

Ich lass das mal so stehen.
Unterbrechung bedeutete in meinen über 35 Jahren Elektronikentwicklung (und ich habe auch mal Umrichter im Bereich 500KW gebaut) bisher immer: keine Verbindung, unendlich Ohm…und dann war da auch keine Spannung mehr.

Beim Aufbau des Systems habe ich mich an das OpenDTU on Battery Projekt gehalten. Dort ist der Aufbau aus Hoymiles, Smartsolar und Pylontech mehrfach so umgesetzt worden.
Der Hoymiles wird Softwareseitig beim unterschreiten einer definierten Akkuspannung abgeschaltet. Sollte das wegen Verbindungsausfall oder ähnlichen nicht funktionieren ist auf der AC Seite ein Relais vorhanden, welches als 2. Instanz den WR komplett wegschaltet. Gesteuert über einen Batteriewächter. Dritte Instanz wäre dann das BMS, welches natürlich nie ansprechen sollte.

Die Absorptionsspannung im Victron ist auf 53V gestellt. Der Pylontech hat einen Ladebereich bis 53,5V.

Grundlast des Hauses sind 150W. Dementsprechend wird auch nach einem sehr sonnigen Tag und vollem Akku, nach Sonnenuntergang direkt wieder entladen.

Die CANBus Verbindung von Pylontech zur OpenDTU und auch die Ve.direct Verbindung von OpenDTU zu den Ladereglern steht noch als ToDo aus…

Was kannst du mir als Last empfehlen?
Für Gleichstrom sind die vorhandenen Komponenten in der Werkstatt doch eher im Bereich 12v statt der rund 100V von den PV Modulen…

Auf der 48V Seite könnten der Akku oder der WR mit nochmals reduzierter Leistung die Last bilden.

Als Messungen würde ich für morgen Nachmittag folgende Punkte vorsehen.

–>Messung des Widerstandes von PylonTech bis Anschlussklemme Laderegler für + und - Leitung über die Trennschalter etc.

–>Kurzschlussstrom des PV String. Gemessen an den abgeklemmten Kabeln des Ladereglers. Bei der Spezifikation der Module und 10A im Multimeter dürfte das kein Problem sein, sofern keine direkte Sonne mehr auf den Modulen steht.

–>Spannung an folgenden Stellen:

  1. Vor und nach dem Trennschalter PV
  2. Am Mppt Eingang des Laderegler
  3. Am Ausgang des Laderegler
  4. Vor und Nach der Sicherung zum Akku
  5. Übergangswiderstände bei geringer Last

Wie ich die von Holger vorgeschlage Messung unter geringer Last realisiere, muss ich noch drüber nachdenken. Auch welche Messpunkte dann genau die Abweichungen erkennen lassen. Es wird ja über einen möglichen Übergangswiderstand dann durch den Stromfluss eine Spannung abfallen. Diese muss ich mit den Polen des Multimeter ja entsprechend abgreifen. Also eigentlich gemessen von Eingang PV Trennschalter zu Klemme Laderegler und das für beide Leitungen. Spannungswert sollte möglichst gering sein, hängt aber natürlich proportional am Strom…

Weitere Messungen/Messpunkte relevant bzw. sinnvoll?

Danke schon mal für die heutigen Rückmeldungen und euren Gedanken zu dem Thema.

Deine “Unterbrechung” wird nicht wirklich unterbrochen sein, sondern hochohmig, deswegen kannst Du die Spannung messen, wird diese belastet, bricht die Spannung ein, weil sich die Spannung synchron zu den Widerständen verhalten (U = R * I) (Spannung ist Widerstand * Strom)

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Geringe Last … heist “kleinen” Hausverbrauch… du speist doch ein ins Hausnetz, oder?
bzw. geringe Ladung des Akkus.
Und es wäre nicht das erste Mal, das eine Sicherung defekt ist … noch Spannung “durchläßt”, aber bei Belastung eben nicht.

Hallo,
nachdem ich gestern leider Arbeitsbedingt die hellen Stunden des Tages verpasst habe, heute Vormittag direkt bei sehr trüben Wetter die Messungen durchgeführt.

Kurzschlussstrom des PV String vor dem Trennschalter bei geöffnetem Trennschalter gemessen 0,6A

In der OpenDTU den Wechselrichter auf 50W eingestellt, entsprechende Trennschalter geschlossen und Meldungen beobachtet. Wechselrichter geht schon mal an und sendet Daten, dass heißt er muss Strom aus dem PV System bekommen. Wenn nur AC anliegt macht der Hoymiles keinerlei Blinkzeichen und Datenübertragungen.

Wechselrichter zeigt direkt eine Überspannung von 67,9V an. Mit Multimeter gemessen sind es sogar 86V! WR fängt mit dieser Störung nicht an, etwas ins Hausnetz einzuspeisen. Es wird aber ein DC Bezug von 40W angezeigt. Gleichmäßig verteilt über alle vier Eingänge.

Auf der PV Seite liegen am Laderegler zu diesem Zeitpunkt 95V an. In App und Multimeter identisch.
Laderegler zeigt Batterieüberspannung an. Leistung 0W.
Die grüne und gelbe LED blinken schnell. Laut Handbuch: “Überspannung am Ladegerät
oder dem Solarmodul”

Weitere gemessene Spannungen bei 40W DC des WR (keine Hauseinspeisung):
Vom Eingang PV String in Trennschalter zu PV Eingang Laderegler 0V auf beiden Kabeln.
Vom Ausgang Laderegler Batterieseite über beide Trennschalter zu Eingang WR 0V auf beiden Kabeln.

Leider bin ich mit diesen Ergebnissen fast so schlau wie vorher… lediglich die Erkenntnis, dass ein Strom fließt ist jetzt klar, sonst hätte der WR gar nichts gemacht.

@Ludo
Die PV Spannung war immer niedrig, sobald der Akku eingeschaltet war. Der Akku war bei den heutigen Messungen über den Trennschalter von Laderegler und WR getrennt.

Solange der Akku nicht dran war, hatte ich auch bisher auf der PV Seite immer hohe Werte um die 100V…

Der WR zeigt Überspannung an und der Laderegler zeigt zu hohe Spannung auf der Batterieseite an. Also das ist schon stimmig, was beide Geräte separat voneinander anzeigen.

Und es gibt natürlich keine Kabelverbindung von der PV Seite zur Batterieseite irgendwie am Laderegler vorbei.
Hier eine kleine Skizze des Aufbau.

P.s. PV und Batterie sind natürlich auch nicht vertauscht… und die Trennschalter sind für die Laderegler und den WR jeweils 32A und für den Akku 63A zweipolige DC Sicherungen

Ich glaube nicht, dass ein MPPT ohne Akku betrieben werden kann/darf.

Der Regler am MPPT Ausgang versucht die Energie, die er über PV bekommt, als Stromquelle aus dem Ausgang zu treiben und es stellt sich eine Spannung ein.
Dass der MPPT eine Spannung anlegt ist leider Irrglaube…aufgrund des dynamischen Zellwiderstandes der Batterie stellt sich bei einem fließenden Strom eine Spannung ein.

Da aber wiederum der WR nun versucht, über den MPPT Tracker am Eingang einen Arbeitspunkt zu finden kommt es zur Überspannung.
Hintergrund:
Da der MPPT den Strom am Eingang langsam versucht hochzufahren um den Punkt der maximalen Leistung zu ermitteln, ist der Eingangswiderstand des WR am Anfang sehr hoch, deshalb bereits bei kleinem Strom seitens des/der MPPT hohe Spannung…

So ist zumindest mein Verständnis vom WR und MPPT.

S.

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