Blitzschlag und Überspannung — Wie schütze ich eine Photovoltaik-Anlage

Für einen ganzheitlichen Schutz einer baulichen Anlage vor den Auswirkungen von Blitzeinschlägen und Überspannungen sind mehrere, aufeinander abgestimmte Schutzmassnahmen notwendig. Diese können grob in folgende Bereiche unterteilt werden:

• Äusserer Blitzschutz
• Innerer Blitzschutz
• Erdung und Potenzialausgleich
• Koordiniertes SPD-System

Die Normenreihe IEC 61643 kategorisiert die Anwendungsgebiete für Überspannungsschutzgeräte in Niederspannungsanlagen, Telekommunikations- und Signalnetze sowie Photovoltaikinstallationen. Es gibt sehr unterschiedliche Systemvoraussetzungen, und dementsprechend variieren auch die Lösungen. Es lohnt sich, diese Anwendungen genauer zu betrachten.

Wichtige Aspekte für die Installation von SPDs in Photovoltaikanlagen

Bei der Auslegung und Installation von SPDs zum Schutz von PV­Anlagen ist grundlegend zwischen baulichen Anlagen (Gebäuden) und Freiflächenanlagen zu unterscheiden. Bei baulichen Anlagen ist die PV­Anlage Teil der Gebäudestruktur und mit der Elektroinstallation verbunden. Für die korrekte Auslegung und Installation von SPDs in diesen Anlagen sind folgende Aspekte relevant:

• Versorgungssystem-Kennwerte: Netzform, Nennspannung und Kurzschlussstrom
• Zu erreichende Blitzschutzklasse (LPL)
• Vorhandensein einer äusseren Blitzschutzanlage sowie die Anzahl der Ableitungen des äusseren Blitzschutzsystems
• Einhaltung des Trennungsabstands
• Einbauort des Wechselrichters
• Leitungslängen zwischen den zu schützenden Geräten

Empfehlungen laut IEC 61643-32

Basierend auf dem Eigenschaftsprofil der zu schützenden PV-Anlage werden in IEC 61643-32 Empfehlungen für die Einbauorte von SPDs und Anforderungen an deren Leistungsfähigkeit getroffen. Hierbei wird zwischen Gebäuden mit und ohne äusseres Blitzschutzsystem unterschieden.

Für einen effektiven Anlagenschutz gibt IEC 61643-32 Hinweise zur Anzahl der zu installierenden SPDs und zu deren optimalem Installationsort. Zum Schutz des Wechselrichters wird empfohlen, die SPDs möglichst nahe am Wechselrichter zu installieren. Überschreitet die Leitungslänge zwischen PV-Modul und Wechselrichter 10 Meter, sollte ein zusätzliches Schutzgerät am anderen Leitungsende im Bereich des PV-Moduls installiert werden, um auch dieses effektiv zu schützen.

In Anlagen mit äusseren Blitzschutzsystemen, bei denen der Trennungsabstand nicht eingehalten werden kann, müssen die metallischen Rahmen und Trägersysteme der PV-Module blitzstromtragfähig mit dem Blitzschutzsystem verbunden werden. In diesem Fall muss unabhängig von der Leitungslänge an jedem Einbauort ein SPD-Typ 1 installiert werden, da alle Leitungen der PV-Anlage als parallele Pfade zu den Potenzialausgleichsleitungen und den Gebäudeableitungen betrachtet werden und Blitzteilströme tragen müssen.

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