Installationstipp: Vermeiden Sie Gleichstromfehler durch ordnungsgemäße Verkabelung

Von SPW | 12. März 2018

Dieser Installationstipp stammt von Richard Baldinger, Marketingleiter Fronius USA

Ein elektrischer Fehler einer PV-Anlage ist oft auf eine unsachgemäße Verkabelung zurückzuführen. Insbesondere Verbindungs-, Spannungs- und Reibungsstellen gelten als besonders berüchtigte Fehlerquellen. Durch die richtige Planung, Materialien und Installation wird das Risiko von seriellen und parallelen Lichtbögen, Kurzschlüssen und Erdschlüssen entlang des gesamten PV-Stromkreises verringert.

Der PV-Systemplaner und das Materialbeschaffungsteam müssen die entsprechende Verkabelung und die entsprechenden Materialien für den Auftrag bereitstellen. Das Installationsteam sollte die Installationsanweisungen für die Ausrüstung lesen und ungewöhnliche Verbindungen, erforderliche Kabelschuhe, Anschlussmethoden und Crimpwerkzeuge notieren. Informieren Sie sich in den Gerätehandbüchern über zulässige Drahtgrößen, Verseilungen, Leitermetalle und Temperaturwerte.

Leiterverbindungen sollten in einem Kabelkanal, einem Übergangskasten, einem Gehäuse oder einem für den Kabeltyp und die Umgebung zugelassenen Anschlussgerät erfolgen. Die Verbindungen müssen solide sein, um Risiken für Leistung, Rentabilität und Eigentum zu vermeiden. Eine Minderproduktion enttäuscht die Endkunden, während Fehler durch die Notwendigkeit zusätzlicher LKW-Fahrten die Profitabilität des Installateurs verringern. Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr von Strom- oder Brandschäden am Eigentum des Kunden.

PV-Quellenkreis Die heutigen modularen Steck- und Verriegelungssteckverbinder wie Multi-Contact MC4 und Amphenol Helios H4 sind einfach und schnell. PV-Quellenkreise können mit hergestellten Verlängerungskabeln (durchgehend oder Y-Stecker) erweitert und/oder kombiniert werden. Wenn Sie jedoch eigene Verlängerungskabel herstellen, verwenden Sie OEM-Verbindungsteile und zugelassene Crimpwerkzeuge, -methoden und, falls erforderlich, Zertifizierungen. Auch hier stellen schlechte Verbindungen eine Gefahr dar. Stellen Sie daher sicher, dass die Verbindungskabel einrasten und nicht auseinandergezogen werden können. Dies gilt insbesondere für MLPE-Geräte (Optimierer und Mikrowechselrichter), da dort viele Verbindungen vorhanden sind.

Sorgen Sie mit Kabelklemmen dafür, dass die Drähte des PV-Quellenstromkreises nicht herunterhängen. Das sieht nicht nur schöner aus, sondern eliminiert auch das Erdschluss- und Stromschlagrisiko aufgrund von Drahtabrieb. Außerdem verbirgt es den Draht vor scharfzahnigen Nagetieren, die auf der Suche nach etwas zum Kauen sind. Wenn Sie Kabelbinder aus Metall verwenden, achten Sie darauf, diese nicht zu fest anzuziehen, da sonst die Gefahr einer Beschädigung der Isolierung besteht. Biegen Sie die Verkabelung auch nicht zu stark, um eine straffe Spule zu erhalten.

Übergang zum PV-Ausgangskreis Wenn der Übergang in einer leeren Anschlussdose mit Drehverbindern (Drahtmuttern) erfolgt, sollten Sie wasserbeständige Drahtmuttern in Betracht ziehen. Verwenden Sie Drehverbinder, die für die Kabelgrößen geeignet sind, und verwenden Sie solche mit integrierter Sicherungsfeder für besseren Halt und bessere Leitfähigkeit des Kabels. Bei losen Verbindungen besteht die Gefahr von seriellen Lichtbögen. Stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse ordnungsgemäß ausgelegt sind, um die Gefahr paralleler Lichtbögen zu vermeiden (bei denen die 300-V-Anschlussisolierung vom 470-V-Quellenstromkreiskabel abschmilzt). Verwenden Sie keine Drahtmuttern zum Verbinden der Erdungsleiter von Geräten. Für eine ordnungsgemäße Verbindung verwenden Sie eine der aufgeführten Methoden. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Kupferhülsen-Crimpverbindung und ein entsprechendes Werkzeug oder um geerdete Anschlüsse in einem Gehäuse.

Für AHJs, die eine sicherere Stromleiterverbindung benötigen, sollten Sie anstelle von Drahtmuttern wasserdichte Druckanschlüsse (isolierte Abzweiganschlüsse) in Betracht ziehen. Durch die Abschirmung gegen Wasser wird die Korrosionsgefahr verringert, was die Widerstandsfähigkeit erhöht. Zu den gängigen Marken gehören Polaris, Ilsco und PennUnion.

Für Durchgangs- und Combiner-Übergangskästen, die Leiteranschlusspunkte (Klemmen) bieten, sind diejenigen mit Federspannung am einfachsten. Verwenden Sie bei Schraub-Kompressionsklemmen einen Drehmomentschlüssel und befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers zum Festziehen. Bei zu geringem Drehmoment besteht die Gefahr, dass es aufgrund thermischer Zyklen und Vibrationen zu einem Verlust kommt. Auch hier lässt sich das Risiko einer lockeren Verbindung leicht vermeiden. Bei zu hohem Drehmoment besteht die Gefahr, dass sich der Kabelstecker aufspreizt und das Anschlussgehäuse bricht.

Unabhängig davon, ob es sich um einen einfachen Durchgangskasten oder einen abgesicherten Sammelkasten mit AFCI und Schnellabschaltung handelt, sollte der Kasten über Kabelverschraubungen und regendichte Leitungsanschlüsse verfügen, um das Eindringen von Wasser (z. B. Kurzschlüsse) zu verhindern. Die Kabelverschraubungen sorgen außerdem für eine Zugentlastung der Anschlüsse im Inneren, um serielle Lichtbögen und Erdschlüsse zu vermeiden.

PV-Ausgangskreis Vermeiden Sie eine Beschädigung der Nylonummantelung der Leitungsleiter beim Ausrollen, Hantieren und Ziehen von Gleichstrom-Homeruns. Stellen Sie ausreichend Zugkästen bereit, wenn es viele Biegungen oder eine hohe Leitungsfüllung gibt. Nehmen Sie sich die Zeit, glatte Metallrohrschnitte sauber aufzureiben und vor dem Ziehen eine sichere Verbindung mit dem Fischband herzustellen. Reduzierter Abrieb bedeutet geringeres Risiko eines Erdschlusses oder Kurzschlusses. Ziehen Sie nicht an beschädigten oder abgenutzten Kabeln.

DC-Trenn-/Wechselrichter-Eingangskreis Für den Anschluss an einen String-Wechselrichter ist in der Regel zusätzlich zum Wechselrichter selbst die Installation eines Anschlusskastens erforderlich. Es müssen also eigentlich zwei Arten von Verbindungen hergestellt werden. Eine Ausnahme bildet der Fronius SnapINverter, bei dem der Klemmenanschlussblock in der Wechselrichter-Montagehalterung enthalten ist.

Lesen Sie vor der ersten Installation die Installationsanweisungen. Die Anschlussräume der Wechselrichter sind nicht alle gleich. Die Anschlussarten der Terminals sind unterschiedlich. Beachten Sie Folgendes:

Je weniger Verbindungen vorhanden sind, desto besser. Verwenden Sie die für die Anwendung aufgeführten Geräte. Erwägen Sie Geräte mit einfachen Anschlüssen (Modulstecker oder Federklemmen). Während Gleichstrom-Homeruns am Wechselrichter oder Anschlusskasten enden, ist zu beachten, dass der Erdungsleiter des Geräts weiterhin mit dem Erdungssystem verbunden sein muss. Schließlich sind Sie mit der richtigen persönlichen Schutzkleidung sicher unterwegs. Betrachten Sie Gleichstromkabel als stromführend, es sei denn, die Spannung wird gemessen (sowohl untereinander als auch zur Erde), da der Strom von den Solarmodulen und möglicherweise Gleichstromkondensatoren stammt. Jetzt geht’s los mit der Verkabelung!