Überspannungsschutz (SPD) DC für Smartsolar Ladegeräte 250/60 - 150/35 etc

@Flensi
Hallo,
die Lieferung ist angekommen, ohne Probleme, exakt nach Bestellung und Beratung, Top.
Geliefert wurden die o.a. Artikel -und noch so einiges mehr. Macht alles einen hochwertigen Eindruck.
Datenblätter sind auch dabei, CE Kennzeichung scheint ok.

Ich komme z.Zt. aber nicht zu dem Projekt, im bDaZ beschäftige ich mich jeden Tag stundenlang mit der Abwehr deutscher Verwaltungsvorgänge, die mind. mittel- & langfristig die Existenz vernichten und daher Vorrang haben -sofern meine Fam. in D verbleibt.

Aber zurück zum Thema: ich hoffe bis zum Herbst das Dach fertig gedeckt zu haben, so daß die Ständerung der Photovoltaikmodule und diese selbst samt Verkabelung noch vor dem Winter montiert werden können.
Vorher muss noch im Dachbereich der Verteiler samt Schutzeinrichtung und Funktionserdung verlegt sein…
Da kommen dann die SPDs (SLPs) zum Einsatz. Da ich noch nicht sicher bin, wieviel Module letztendlich an einen Strang kommen -es werden einige Stränge- habe ich alle in Frage kommenden SLPs geordert.

Elektriker für den DC Bereich suche ich nun schon seit Jahren, angeboten hat sich ein Betrieb für die Isolationsmessung. Victron kennt hier im weiten Umkreis keiner…

Montieren will die Anlage auch keiner, also weitestgehend Self-Service

Hi zusammen,
da ich mir derzeit auch die Frage stelle, wie die Victron MPPT Laderegler gegen Überspannung zu schützen sind, bin ich auf diesen Beitrag gestoßen.
Die Fragen sind:
Was/wogegen soll überhaupt geschützt werden?
Was ist in den Ladereglern bzw. -geräten schon vorhanden?
Wie muss der passende Schutz aussehen?

Die üblicherweise verwendeten SPDs (oder GAK) und deren Verschaltung schützen den jeweiligen Eingang (Plus oder Minus) gegen Erde/PE. D.h. die Überspannung wird nicht direkt zwischen dem Plus- und Minus-Anschluss verhindert. Zwischen Plus und Minus muss dann die doppelte SPD-Spannung anliegen, damit dieser überhaupt wirkt.

Oder übersehe ich hier etwas?

hallo,

das siehst du richtig. es gibt kaum eine moeglichkeit, den mppt gegen ueberspannung zu schuetzen, ausser du hast nur maximal ca. 100V am 150V mppt!

man koennte es zwar mit einem halbleiterschutz probieren, aber der muss den anschluss dann schon kurzschliessen, dann so hohe leistung kann der nicht lange ableiten!

und gegen einen direkten blitzeinschlag gibt es sowieso keinen schutz!

gegen induzierte ueberspannung kann man degegen einen schutz einbauen, auch gegen ueberspannung durch die module, nur gibt es sowas nicht fertig zu kaufen, da muss man selbst etwas zusammenbauen!

aber egal, was man macht, wenn die spannung schneller ansteigt, als die schutzschaltung reagiert, kann es den mppt killen!

tschuess

Hallo sra!

Es muss/sollte ein Überspannungsschutz am PV-Eingang eines MPPT Ladereglers gewährleistet werden, damit die interne Verschaltung keinen Schaden nimmt.

Im MPPT sind elektrische/elektronische Bauteile wie MOSFETs, Elkos und Spulen verbaut, die für eine bestimme Spannung bestimmt und ausgelegt sind. Übersteigt die Spannung bestimmte Werte, dann können die Bauteile kaputt gehen weil die Strukturen darin unwiederbringlich zerstört werden.

D.h. man sollte so eine Überspannung verhindern. Bei einem MPPT 150/xx Laderegler heißt das, man muss dafür sorgen, dass die anliegende Spannung zu jeder Zeit max. 150V nicht überschreitet.

Zum einen muss man seine PV Module so verschalten, dass die reguläre PV Betriebsspannung zu keiner Zeit (z.B. auch nicht bei tiefen Temperaturen, wo die PV Spannung am höchsten ist) diese 150V überschreitet.

Aber man sollte (aus Eigeninteresse oder weil es Vorschrift ist) auch mögliche auftretende Überspannungen entsprechend dämpfen bzw. ableiten, sodass es zu keinem Schaden kommt. Verhindern kann man sie i.d.R. nicht, da es sich meist um nicht selbstverschuldete Überspannungen handelt.

Viele solcher Überspannungs-Events treten durch Blitze auf, dabei ist aber nicht immer gleich der direkte Einschlag gemeint, sondern durch Einschläge “in der Nähe” auftretende hohe elektrische Felder, die zu Induktionsspannungen führen können. Das sind dann kurze und hohe Peaks, die es zu verhindern gilt.

Einen direkten Einschlag zu überstehen, bedarf es noch weit aus mehr als nur einen “einfachen” SPD, ist aber auch nochmal um ein Vielfaches unwahrscheinlicher.

Ein Überspannungsschutz leitet dann die entsprechende Überspannung (im obigen Beispiel) von mehr als 150V gegen das Erdpotential ab. Das macht er sowohl in der (+) als auch in der (-) Leitung. Darum hat jeder DC-SPD auch immer min. drei Anschlüsse.

Da du eh beide Leitungen einzeln absichern musst, kann es somit zwischen (+) und (-) ja nicht zu einer höheren Spannung kommen. Und man muss die Energie ja irgendwohin ableiten, daher gegen Erde. Theoretisch würde ein solcher Schutz auch direkt zwischen den beiden Leitungen reichen, denn die Spannungen würde ja einfach nur oberhalb von 150V kurzgeschlossen, doch die Energie könnte nicht weg. und es würde sich ein Potential aufbauen, dass dann an der schwächsten Stelle im System zu einem Durchschlag o.ä. führt. Daher ableiten und gut ist.

Jetzt spielt aber die korrekte Auswahl des Überspannungsschutzes eine entscheidende Rolle. Eine SPD für 1000V DC, wie man ihn oft vor einem Stringwechselrichter installiert, bringt bei einem 150V MPPT nicht die nötige und gewünschte Sicherheit. Er kann funktionieren, aber gut möglich ist der MPPT bei einer Überspannung trotzdem hinüber.

Bzgl. der Victron MPPT Laderegler, - hierzu habe ich noch keine Angaben gefunden. Klar ist, dass durch den internen Aufbau eines solchen DC/DC Wandlers die internen Bauteile gewisse Überspannungen auch ohne Schaden “schlucken” können. Aber spezifiziert ist es, so weit ich weiß, eben nicht.

Der passende Schutz muss/sollte so aussehen, dass du einen passenden SPD für deine Anwendung aussuchst. Die Angabe U(c) sollte immer min. so groß sein wie die höchste auftretenden Betriebsspannung. Wurde hier aber schon im Detail beschrieben.

Ich hatte darüber mal mit einem Blitzschutzprofi gesprochen. Seine Aussage war etwa:

Den MPPT zu schützen ist nahezu unmöglich und auch garnicht das Ziel des Überspannungsschutzes. Man sollte möglichst an der Stelle wo die Kabel in das Haus verlaufen den Ü-Schutz anbringen um sich den Blitz-Strom nicht in die Nähe der Hausinstallation zu bringen. Ein Überspannungsschutz direkt vor den MPPT im Keller ist völlig überflüssig aber nunmal gefordert.

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Kann ich aus elektrotechnischer Sicht nicht nachvollziehen. Wie gesagt, viele reden immer vom direkten Einschlag. Da mag das sein, aber es gibt auch andere Ereignisse, wo es durchaus einen Schutz bietet. Auf der AC-Seite vor allem noch mehr als auf der DC-Seite.

hallo,

der ueberspannungsschutz hat nur einen einzigen zweck, naemlich DICH vor einer ueberspannung zu schuetzen, aber er wird nicht eingebaut, um irgendwelche technik zu schuetzen, die kann man leicht ersetzen, DICH aber nicht!

man kann zwar auch einen ueberspannungsschutz einbauen, um geraete zu schuetzen, aber das geht nur, wenn dort normalerweise weder hohe spannungen, nich hohe stroeme fliessen!

ich hatte deshalb in meinen ISDN-anschluessen zum schluss einen 2-stufigen ueberspannungsschutz, nachdem ich 2 mal ueberspannung ueber den telefonanschluss mit schaeden hatte!

tschuess

Hallo zusammen,

ich habe leider zu spät dieses Thread entdeckt, trotzdem möchte ich euch meine Lösung teilen. Vielleicht kann sie einem oder anderem helfen.

Ich bin kein Vorschriftexperte, aber einige Jahrzehnte der Ingenieurerfahrung sind vorhanden :slight_smile: . Ich habe eure Texte kurz überflogen, um genau zu lesen fehlt mir die Zeit. Einigen Aussagen stimme ich nicht zu:

Allerdings gehe ich davon aus, daß die SmartSolarladegeräte auch zu Tagesbeginn (oder öfter) eine Isolationsprüfung der DC seite, also zu den Solarmodulen hin, vornehmen.

Galvanische Trennung und Isolationsüberwachung ist nach DIN gefordert.

SmartSolar hat keine galvanische Trennung und deswegen ist eine Isolationsprüfung nicht möglich. Zwischen PV Minus und Batterie Minus ist ein Stromsensor, also praktisch Kurzschluß. Nachdem ich diesen mit Multimeter gemessen habe, habe ich Victron Sales genervt bis sie mir die Sache mit dem Stromsensor verraten haben. Das brauchte ich wissen für die Auslegung meines Überspannungsschutzes.

Indirekter Blitzeinschag erzeugt starke elektrische Felder.

Stimmt gar nicht. Ein Blitz ist eine fast perfekte Puls-Stromquelle mit (normierter) t(rise) von 10µs und t(fall) von 350µs. Die unerwünschte Interaktion erfolgt über magnetische Induktion. Die resultierende Ströme in beeinträchtigten Kreisen haben dann (normierte) Pulsform 8µs/20µs. Die beste Abhilfe gegen magnetische Kopplung ist schleifen zu vermeiden, also Leiter parallel zu verlegen und keine Angriffsfläche dem Magnetimpuls zur Verfügung zu stellen.
Die Elektrische Felder sind ein Thema wenn eine Wolke über kapazitive Kopplung nicht geerdete leitende Gegenstände auflädt.

Der Überspannungsschutz muss nur Personen schützen / muss, bzw. soll die Elektronik schützen.

Den Personenschutz im Sinne gefährlicher Spannung ist schwierig nachzuvollziehen denn die PV DC Spannung schon sowieso fürs Anfassen höchstens ungeeignet ist :slight_smile: . Außerdem bei einem direkten Blitzeinschlag die Brennspannung des Ableiters mehrere kV beträgt. Die angegebene Durchbruchspannung gilt für sehr kleinen Strom, also wenn das Schutzelement gerade fängt an den Strom zu leiten. Was um den Schutz der Elektronik geht, eher soll als muss. Denn Blitzschutz ist nie 100% sicher. Deswegen gibt es auch 4 Blitzschutzklassen, je nach Anforderung ob nur Brand verhindert werden soll, oder auch die Elektronik soll effektiv geschützt werden. Alles mit bestimmter Wahrscheinlichkeit. Also für unsere Anlagen ist das wichtigste, dass das Haus nicht ausbrennt, der Elektronikschutz ist nice to have.

Jetzt zurück zum Thema. Weiter folgt wie ich meinen Blitzschutz ausgelegt habe. Ob der Smartsolar einen direkten Einschlag überleben würde, weiß ich nicht, ist weder garantiert noch ausgeschlossen. Aber einige Blitze in der Nähe haben keine Störung verursacht.

  1. Um die magnetische Einkopplung aus den Blitzen in der Nähe zu minimieren, sollten die DC Leitungen auf dem Dach so verlegt werden, dass sie keine große Schleife bilden. Denn die Schleifen sind magnetische Antennen. Wo es möglich ist, + und - nebeneinander führen. Wo nicht, Leitungen kreuzen, also die Induktion in zwei benachbarte Schleifen hebt sich auf.

  2. Die Leitungen vom Dach ins Haus in einem Schirm, z.B. Metallrohr führen. Ein Ende des Rohres mit dem Rahmen der PV, das andere mit dem Anschluss des Fundamenterders verbinden. Sollte ein Blitz einschlagen, fließt der Strom über den Schirm und sein Magnetfeld induziert eine Gleichtaktspannung auf den Leitungen. Diese kompensiert die Potentialdifferenz zwischen Dach und Keller und im Idealfall kein Strom durch die Leitungen fließen muss. Im Realfall (der Schirm ist nicht perfekt) muss der Überspannungsschutz die Restarbeit übernehmen.

  3. Wie oben geschrieben, Minus Pol ist über den Stromsensor zusammen mit dem Minus Pol der Batterie geerdet. Da bringt der beste Überspannungsableiter nichts denn die Spannung an dem Punkt wird ihn nie auslösen. Stattdessen der induzierte Strom fließt durch den Sensor und kann ihn zerstören. Ich habe zwei 100A Dioden anti-parallel gegen den Erder geschaltet. Diese beginnen bei ca. 0.6V zu leiten. Bei hohem Strom steigt die Spannung und ein Teil des Stromes fließt immer noch durch den Sensor. Die Induktanz des Leiters zwischen den Dioden und dem Smartsolar verlangsamt den Stromanstieg und dient als zusätzlicher Schutz. Bi mir ist die Länge ca. 3/4m.

  4. Für Schutz der Plus Leitung (bis 250V nominal) habe ich DehnGuard DG MOD275 VA eingebaut. Dieser enthält eine Reihenschaltung von Funkenstrecke und Varistor. Der Kasten mit Dioden, DehnGuard und Trennschalter befindet sich bei mir direkt über der Erderfahne, wo der Hauptverteiler, Multis und Batterien geerdet sind.

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Danke für die Infos. Muss ich mir mal genauer anschauen.

Der Tipp mit den Dioden ist interessant. Ich kenne sowas mit Suppressordioden, dann aber mit höheren Durchbruchsspannungen.

Die Suppressordioden (TVS = Transient Voltage Suppressor) ableiten durch nicht destruktiven Lawinendurchbruch (Kathode +, Anode -, 3. Quadrant der VI-Charakteristik). Die Durchbruchspannung wäre für die Anwendung zu hoch, genauso wie mit Varistor. Die antiparallel geschaltete Gleichrichterdioden schützen im Leitbereich (Anode +, Kathode -, 1. Quadrant), je nach Richtung des Stromimpulses öffnet eine oder andere. Es ist eine typische Schaltung in Elektronik wenn die Schaltschwelle ein Wenig über oder unter 0V liegen soll. Für Blitzschutz braucht mas selbstverständlich fette Dioden. Meine sind für ca. 100A kontinuierlich, also ein paar kA Impuls können sie gut behandeln.

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