Ein Lichtblick beim Testen von Solarwechselrichtern ...

In PV-Anlagen kommt es aufgrund von Kontaktproblemen, z. B. fehlerhaften Lötstellen im Modul oder in der DC-Verkabelung des Wechselrichters, zu seriellen Lichtbögen. Im schlimmsten Fall können die hohen Temperaturen an fehlerhaften Kontaktstellen dazu führen, dass das System in Brand gerät.

Störlichtbogendetektoren (AFD) in Wechselrichtern machen sich die Tatsache zunutze, dass der Lichtbogen zu einem Stromsprung im Wechselrichter oder einem charakteristischen Breitbandrauschen führt: Sie erkennen den Lichtbogen und schalten ab, bevor eine kritische Energie erreicht wird. Diese Detektoren sind in den USA seit 2011 für neu installierte PV-Anlagen Pflicht. „Nationale und internationale Studien haben gezeigt, dass es bei PV-Anlagen mit einer hochwertigen Installation nur sehr selten zu Lichtbögen kommt.“ Dennoch bieten Hersteller auf dem europäischen Markt Lichtbogendetektoren an „Das ist eine freiwillige Basis. Einige Gebäudeversicherer haben aus Brandschutzgründen auf diese Melder bestanden“, erklärt Felix Kulenkampff vom Fraunhofer ISE, der in einem Normungsgremium gemeinsam mit Vertretern aus Industrie, Prüfunternehmen und Forschung die neue IEC-Norm entwickelt hat. Der neue IEC-Standard beseitigt einige Schwächen des alten US-Standards, der den realen Betrieb nicht ausreichend simulierte. Dies führte dazu, dass viele Lichtbögen unentdeckt blieben, weil sie die Alarmschwellenwerte nicht erreichten oder es zu Fehlalarmen kam.

„Ein realitätsnaher Testaufbau kann das Risiko von unerkannten Lichtbögen und Fehlauslösungen deutlich reduzieren. Im Test sollte es möglich sein, den Lichtbogen möglichst realitätsnah und unter wiederholbaren Bedingungen zu zünden“, erklärt Felix Kulenkampff. Für die Prüfung nach IEC-Norm 63027 (deren Grundparameter der überarbeiteten US-Norm UL 1699B entsprechen) wird anstelle realer PV-Module eine elektronische Gleichstromquelle als PV-Simulator verwendet. Der Stromfluss vom PV-Simulator in den Wechselrichter erfolgt über einen präzise trennbaren Verbindungspunkt. Der Verbindungspunkt ist ein Kugelgelenk aus zwei Wolframelektroden, die mit einer definierten Geschwindigkeit auseinandergezogen werden und so einen charakteristischen Lichtbogen zünden. Feste Prüfparameter (Elektrodenabstand und Geschwindigkeit) können gespeichert und für den Prüfablauf ausgewählt werden. Um sicherzustellen, dass das Messergebnis nicht durch den PV-Simulator beeinflusst wird, ist zwischen dem Wechselrichter und der simulierten PV-Anlage ein Filternetzwerk geschaltet.