Weiterhin auf Erfolgskurs

Relais in der Photovoltaik


Solaranlagen in Deutschland erzeugten 2015 rund 38 Mrd. kWh Strom und deckten damit rechnerisch den Jahresbedarf von ca. 10,8 Millionen Haushalten.
Damit liegt der Anteil am Gesamtverbrauch Deutschlands bei über 6%.

Ein Herzstück jeder Solaranlage (Photovoltaikanlage) ist der Wechselrichter. Er wandelt den Gleichstrom aus den Solarmodulen in Wechselstrom um, damit er ins öffentliche Netz eingespeist werden kann. Dabei sind sicherheitstechnische Aspekte zu beachten. Arbeiter, die an einer vom Netz getrennten Anlage tätig sind, müssen ausreichend vor Spannung, die aus der Solaranlage stammt, geschützt werden. Die EN 62109-2:2011 sieht vor, dass der Wechselrichter der Photovoltaikanlage wechselstromseitig durch Schaltelemente mit entsprechend großer Luftstrecke vom Netz abtrennt.
Es ist nicht möglich, diese Forderung mit Halbleiter Bauelementen zu erfüllen. Aber durch je zwei in Serie angeordnete Relais in der Phase und im Nullleiter wird die Trennung vom Netz mit hinreichender Sicherheit dargestellt.



Serie 67 von Finder


Allerdings sind dazu gerennte Relaisansteuerungen erforderlich, wobei je eine Kombination aus Nullleiter- und Phasenrelais von einer Steuerung bedient werden soll. Dies ist erforderlich, da die Trennung auch bei jedem möglichen Einfehlerszenario gewährleis-tet sein muss.
Bei einer Solaranalge mit einer DC Nennspannung von 1000 Volt ist bei den zwei in Serie liegenden Schaltern ein Kontaktöffnungsweg von jeweils > 1,8 mm erforderlich. Diese Werte gelten für die Überspannungskategorie 2 bis zu einer Höhe bis 2000 Meter. Unter Berücksichtigung des Höhenkorrekturfaktors nach IEC60664-1 ermöglichen Relais mit einem Öffnungsweg von > 3 mm den Betrieb in bis zu 5500 Metern Höhe.
5,2 mm reichen demnach für 9000 Meter Höhe aus. Die Relais, welche diese Trennfunktion übernehmen, sind in den meisten Fällen direkt im Solarwechselrichter integriert. Deshalb werden Relais verlangt, die möglichst wenig Wärme erzeugen. Dies kann mit Relais, die eine große magnetische Hysterese aufweisen dargestellt werden.

Am Markt sind Relais verfügbar, deren Halteleistung ca.10% der Spulennennleistung beträgt. Ein Betrieb mit derart reduzierter Spulenleistung verbessert nicht nur die thermischen Eigenschaften des Wechselrichters, sondern auch seinen Wirkungsgrad.
Die im Relais durch die Übergangswiderstände und die Spulenleistung entstehende Wärme wird im Wesentlichen über die Kupferbahnen der Leiterplatte abgeführt. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit durch den Aufbau der Relaispins einen Spalt zwischen der Relaisunterseite und der Platine zu schaffen. Bei geschickter Anordnung kann durch diesen Spalt strömende Luft erheblich zur Kühlung des Relais beitragen.

Es zeigt sich, dass ein wichtiges Gerät wie ein Wechselrichter nur mit gut durchdachter, optimierter Relaistechnik die Sicherheitsanforderungen erfüllen kann.
Mit seiner Serie 67 hat Finder ein Relais auf den Markt gebracht, dass für die aufgezeigte Anwendung hervorragend geeignet ist.



Manfred Cloot, FINDER GmbH



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In dieser Ausgabe:
Fit in die Zukunft!
Relais in Höchstform
Editorial:
Was lange währt...
Weiterhin auf Erfolgskurs
Relais in der Photovoltaik
Mit Sonnenkraft voraus!
Relais für zukünftige Gleichstromnetze
Einbruch? Nein Danke!
Relais in der Gebäudeautomatisierung
Plug-in Hybrid im Schaltschrank

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Update 04/11/2016