Überspannungsschutz - ich kapier's nicht!

Das, was die Halbleiter killt, das ist immer die Abwärme. Die TVS-Dioden werden in sehr kurzer Zeit (aber frag mich nicht, wie lange) heiß und dann haben sie bei einer Zerstörung nach meinem Kenntnisstand "irgendeinen" Widerstand zwischen 0 bis unendlich Ω. An den Rändern (also 0 und irgendwas großem) werden sie im wesentlichen außen am Gehäuse kalt bleiben, aber im niedrigen Bereich könnt's schon schmoren. Bei der Sicherung ist das so eine Sache. Sie muß so viel Strom abkönnen und träge sein, daß sie die Überspannung komplett auf die TVS-Diode durchleiten kann, aber so wenig Strom abkönnen und flink sein, daß sie auch irgendwann noch durchbrennt. Deswegen wollte ich da auch eine Temperaturüberwachung einbauen, damit, wenn da irgendwas plötzlich warm wird, die ganze Geschichte einfach mal prophylaktisch abgeschaltet wird.

Wieviel Leistung die Bypassdioden in den Modulen aufnehmen können, das weiß ich nicht. Aber die sind schon eher für höhere Leistungen gefertigt und so ein ESD-Ereignis ist ja in der Regel auch kurz genug, daß ich mir vom Bauchgefühl her erst einmal nicht allzuviele Sorgen machen würde. Aber ich bin da kein Spezialist. Die Idee, jedes Modul mit einer eigenen TVS-Diode zu sichern, ist sicherlich interessant und durchaus eine Überlegung wert. Wenn da aber zu viel Strom durch eine defekte TVS-Diode fließt, kann das erst recht zu einem Totalschaden führen. Da sollte man also nochmal drüber nachdenken, ob und wie man so etwas am besten umsetzt.

Es ist halt auch immer die Frage, wie das EMP-Ereignis aussieht. Ist der Blitz 500 m entfernt und nicht allzu stark, wird es Deine Anlage überleben. Ist er nur 50 m entfernt und stark, wird sie kaputt gehen. Und alles andere sind irgendwelche Wahrscheinlichkeiten, die man kaum berechnen kann.

Daniel

Veröffentlicht von: @voltmeter

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die diode soll den string dann kurzschließen um die module zu schützen

weiß jetzt nicht genau  wieviel energie in so ein 20m langes pv kabel induziert werden kann aber es ist möglich die bypassdioden dadurch zu killen dann sind die module nutzlos.

Verstehe nicht so recht, was du da vor hast. Kannst du es nochmal genauer erklären? Eine Suppressor-Diode kann zumindest nicht im eigentlichen Sinne kurzschließen. Die kann nur die Stringspannung auf eine Maximalspannung limitieren und da auch nur für wenige ms, bis die Sicherung durchbrennt, was dann der eigentliche Schutz ist.

Veröffentlicht von: @win

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Eine Suppressor-Diode kann zumindest nicht im eigentlichen Sinne kurzschließen. Die kann nur die Stringspannung auf eine Maximalspannung limitieren und da auch nur für wenige ms, bis die Sicherung durchbrennt, was dann der eigentliche Schutz ist.

Außerdem muß ein Defekt ja auch bemerkt werden. Man stelle sich vor, die TVS-Diode in den Strängen würde niederohmig, es wird aber nicht bemerkt und der Betreiber wundert sich dann nur noch, warum die PV-Anlage bestenfalls noch die Leistung bringt, um das Handy mit Ach und Krach aufzuladen.

Daniel

Veröffentlicht von: @win

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Verstehe nicht so recht, was du da vor hast. Kannst du es nochmal genauer erklären? Eine Suppressor-Diode kann zumindest nicht im eigentlichen Sinne kurzschließen.

das war auch nur laienhaft ausgedrückt natürlich erst bei überspannung

ein paar ms reichen mir, besser als garnichts.

Veröffentlicht von: @voltmeter

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ein paar ms reichen mir, besser als garnichts.

Daniel

Veröffentlicht von: @docemmettbrown

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Jetzt kombinierst Du die TVS-Diode noch mit einem MOV

wenn ich den für meinen spannungsbereich finde

ich bin mir aber unsicher über die umsetzung die mov brauchen ja wie du schon gesagt hast irgend ne thermsiche sicherung.

in den kauf ableitern sind die federgelagert mit ner lötfahne verbunden wird die heiß löst sich das und trennt den mov, auch bei fehlfunktion.

dann gibt es die dc ableiter mit zwei mov und in der mitte einen pe abgang, wozu ist das gut? warum sind das zwei?

warum sollte man dc überspannung im haus auf dem schutzleiter haben wollen?

warum werden die nicht einfach zwischen + und - geschaltet? dann müste ja statt zwei mov ja auch nur einer reichen?

Veröffentlicht von: @voltmeter

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warum sollte man dc überspannung im haus auf dem schutzleiter haben wollen?

warum werden die nicht einfach zwischen + und - geschaltet? dann müste ja statt zwei mov ja auch nur einer reichen?

Du willst ja nicht nur die Potenzialdifferenz zwischen + und - limitieren, sondern auch den Potenzialunterschied zwischen + oder - und Erde. Stell dir vor, + würde 20.000 V über Erde liegen. Damit kannst du heftige Lichtbögen zwischen allem erzeugen, was irgendwo mit Erde verbunden ist. Und jeder Wechselrichter ist ja irgendwo auch auf Erdpotenzial.

Veröffentlicht von: @voltmeter

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Veröffentlicht von: @docemmettbrown

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Jetzt kombinierst Du die TVS-Diode noch mit einem MOV

wenn ich den für meinen spannungsbereich finde

ich bin mir aber unsicher über die umsetzung die mov brauchen ja wie du schon gesagt hast irgend ne thermsiche sicherung.

in den kauf ableitern sind die federgelagert mit ner lötfahne verbunden wird die heiß löst sich das und trennt den mov, auch bei fehlfunktion.

dann gibt es die dc ableiter mit zwei mov und in der mitte einen pe abgang, wozu ist das gut? warum sind das zwei?

Bei einem EMP-Ereignis wird, wenn Du die Kabel für + und - zusammen verlegt hast, das ESD-Potential bei beiden Kabel näherungsweise gleich sein. Da kann also auf einem vielleicht 1 kV sein und auf dem anderen 900 V oder so, aber schon recht ähnlich. Das willst Du natürlich nicht, deswegen muß die Spannung weg, also muß das gegen PE abgeleitet werden, egal ob mit TVS-Diode, MOV oder GDT. Deswegen gehen die bei den kommerziellen MOVs beide auf PE, das ist schon richtig so. Und je nach Hersteller geht man von einem Defekt aus, dadurch erhitzen sich die Dinger bis zum Schmelzen des Lötzinns und den Rest kennst Du bereits.

Saublöd in Deinem Fall ist, daß PhoenixContact zwar eine Lösung für einen SPD Typ-2 hat, aber seltsamerweise nicht für Typ-3, und beides gehört bei einem Blitzschutzkonzept zusammen. Außerdem sollte man immer die komplette Lösung von einem einzigen Hersteller kaufen, egal ob der nun Dehn, PhoenixContact, Leutron, Pröpster oder wie auch immer heißt, weil die Hersteller die ÜSS-Produkte aufeinander abstimmen. Evtl. suchst Du nochmal bei den üblichen Verdächtigen OBO Bettermann, ABB, Hager, Eaton, Schneider electric, Siemens und wie sie alle heißen, ob die nicht doch was passendes haben. Man kann die Hersteller auch anmailen (sogar anrufen), das ist überhaupt kein Problem. Ich hatte bisher immer eine Antwort erhalten.

Die richtige Dimensionierung der Sicherung ist nochmal eine völlig andere Baustelle und natürlich wird die Sicherung im Betrieb warm, was Du mit Leistungsverlust zähneknirschend bezahlen mußt. Aber laut DIN-VDE sind die Dinger vorgeschrieben und Du weißt ja: Versicherungen! (Ich bin bei dem Thema selber noch dran und habe mir dabei erst vorhin für OpenOffice/LibreOffice eine Tabelle gebastelt.)

Daniel

ich kapiers immer noch nicht

habe hier so eine schaltung gefunden

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/circuit-protection

warum ist hier nur ein mov statt zwei mit der erdung verbunden?

die tvs diode und der mov werden hier auch nur einfach mit plus und minus verbunden

Veröffentlicht von: @voltmeter

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warum ist hier nur ein mov statt zwei mit der erdung verbunden?

Da ist doch gar kein MOV mit Erde verbunden. Mit dieser Schaltung sorgst du lediglich dafür, dass das Potenzial zwischen + und - begrenzt wird. Du könntest aber beide Leitungen auf beliebig hohes Potenzial gegenüber Erde anheben, ohne das die Schutzschaltung irgendwas bewirkt. 

Sowas kann man sich so gut vorstellen: Plus und Minus sind 2 Kugeln, zwischen denen ein 50cm langer Faden angebunden ist. Ziehst du Plus jetzt nach oben, wird dir das nur bis 50cm gelingen, dann wird Minus mitgerissen. Der Faden ist die Begrenzung durch MOV bzw. Diode im obigen Schaltplan. Du kannst mit Plus und Minuskugel in der Hand aber eine Leiter hochgehen, ohne irgendwie gehindert zu werden. Bindest du Plus und Minus aber mit dem Fußboden noch mit 2 Stück 50cm Fäden an, kommst du nicht mehr auf die Leiter. Beide Pole werden auf eine Maximalspannung gegenüber Erde limitiert. 

Reißt du zu stark am Faden (=hohe Energie des Einschlages), dann reißt er und beliebig hohe Potenziale können wieder rein ins System. Du kannst also z.B. wieder auf die Leiter klettern, mit beiden Polen, wenn der Faden zur Erde gerissen ist, oder nur mit Plus oder Minus, wenn der Faden zwischen diesen beiden Kugeln nicht mehr vorhanden ist.

ok es wird langsam klarer

habe noch diese schaltung gefunden

müsste die auch für tvs dioden gelten oder gilt die nur für mov?

dann würde ich dafür ein extra 16mm² an meinen fundamenterder legen um eine negative auswirkung auf den rest meiner installation zu vermeiden

Veröffentlicht von: @voltmeter

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müsste die auch für tvs dioden gelten oder gilt die nur für mov?

Daniel

ich habe mir gedacht die mov in ein gehäuse zu packen mit den anschlüssen nach oben und anzulöten

wenn die heiß werden löst sich die lötverbindung und der mov fällt duch die schwerkraft nach unten.

man könnte auch eine feder oder ein zusätzliches gewicht am mov anbringen

das muss ich leider so machen da es keine fertgen ableiter für meinen spannungsbereich gibt

kaufen würde ich die hier

https://www.alibaba.com/product-detail/34S471-34S511-Varistor-34S561-MOV-40KA_1600367309268.html

und die tvs dioden

https://www.alibaba.com/product-detail/AK15-430C-TVS-Diode-AK15-430C_1600360365220.html

bei den tvs schalte ich 2 in reihe mit ground abgriff und bei den mov dann 3 stück im dreieck

Wenn "live" = Plus und "neutral" = Minus von deinem String ist, dann kann man das so machen. Separate 16mm² vom Fundamenterder ist auch eine gute Idee. Und diesen nicht über längere Strecken parallel zu anderen Kabeln legen, sonst hast du eine kapazitive Kopplung, was ungünstig ist, wenn mal was einschlägt. Überträgt sich darüber.

Veröffentlicht von: @win

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sonst hast du eine kapazitive Kopplung

Daniel