FI löst bei Photovoltaik-Anlagen aus – Ursachen und Lösungen

Fehlerstromschutz in Photovoltaikanlagen

Fehlerstromschutzschalter gehören zu den wichtigsten Schutzmaßnahmen in elektrischen Installationen. Sie überwachen kontinuierlich die Ströme eines Stromkreises und schalten die Anlage ab, sobald ein gefährlicher Fehlerstrom erkannt wird.

Auch Photovoltaikanlagen sind Teil der elektrischen Installation eines Gebäudes und unterliegen daher denselben Schutzanforderungen. Fehlerstromschutzschalter sollen Personen vor elektrischen Gefahren schützen und gleichzeitig Schäden an der elektrischen Anlage verhindern.

In der Praxis kommt es jedoch gelegentlich vor, dass ein FI-Schalter im Zusammenhang mit einer Photovoltaikanlage auslöst. Dies kann unmittelbar nach der Installation auftreten oder auch während des Betriebs der Anlage.

Ein ausgelöster FI-Schalter bedeutet nicht zwangsläufig, dass ein schwerer Fehler vorliegt. Dennoch sollte die Ursache immer sorgfältig untersucht werden.

Wie ein FI-Schalter funktioniert

Ein Fehlerstromschutzschalter überwacht den Stromfluss in einem Stromkreis. Dazu werden alle aktiven Leiter – in der Regel Außenleiter und Neutralleiter – gemeinsam durch einen Summenstromwandler geführt.

Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Summe der Ströme gleich null. Der Strom, der über den Außenleiter fließt, kehrt über den Neutralleiter wieder zurück.

Wenn jedoch ein Fehlerstrom entsteht, beispielsweise durch einen Isolationsfehler oder durch Kontakt mit einem leitfähigen Gehäuse, fließt ein Teil des Stroms über einen anderen Weg ab.

Diese Differenz zwischen Hin- und Rückstrom erkennt der Fehlerstromschutzschalter. Sobald ein bestimmter Grenzwert überschritten wird, schaltet das Gerät den Stromkreis automatisch ab.

In vielen Installationen liegt dieser Grenzwert bei 30 mA, um einen wirksamen Personenschutz zu gewährleisten.

Typische Ursachen für das Auslösen eines FI-Schalters

Wenn ein FI-Schalter im Zusammenhang mit einer Photovoltaikanlage auslöst, können verschiedene Ursachen vorliegen.

Zu den häufigsten Gründen gehören:

• Isolationsfehler in der elektrischen Installation
• Fehler in elektrischen Geräten
• Feuchtigkeit oder Verschmutzung
• Ableitströme durch elektronische Geräte
• Fehler in der Photovoltaikanlage

Nicht immer liegt die Ursache direkt in der PV-Anlage selbst. Auch andere Geräte im selben Stromkreis können Fehlerströme verursachen.

Ableitströme durch Wechselrichter

Der Wechselrichter ist die zentrale Komponente einer Photovoltaikanlage. Er wandelt den von den PV-Modulen erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um.

Moderne Wechselrichter arbeiten mit Leistungselektronik. Diese kann im Betrieb sogenannte Ableitströme erzeugen.

Ableitströme entstehen durch kapazitive Kopplungen innerhalb der elektrischen Komponenten. Sie sind in vielen elektronischen Geräten vorhanden und stellen normalerweise kein Problem dar.

Wenn jedoch mehrere Geräte gleichzeitig Ableitströme erzeugen, kann die Summe dieser Ströme den Auslösestrom des FI-Schalters erreichen.

In solchen Fällen kann der FI-Schalter auslösen, obwohl kein tatsächlicher Fehler vorliegt.

Fehler auf der DC-Seite der Anlage

Photovoltaikanlagen bestehen aus einer Gleichstromseite und einer Wechselstromseite.

Die DC-Seite umfasst die PV-Module, die Stringleitungen und die Verbindungen zum Wechselrichter.

Beschädigte Leitungen, defekte Steckverbinder oder Isolationsfehler können dazu führen, dass Strom gegen Erde abfließt.

Dieser Strom kann letztlich auch über den Wechselrichter in die AC-Seite gelangen und dort vom Fehlerstromschutzschalter erkannt werden.

Solche Fehler können beispielsweise entstehen durch:

• beschädigte Kabelisolierung
• mechanische Belastung von Leitungen
• fehlerhafte Steckverbindungen
• Feuchtigkeit in Verbindungsstellen

DC-Vormagnetisierung als mögliche Ursache

In Anlagen mit Leistungselektronik kann ein weiterer Effekt auftreten: DC-Vormagnetisierung.

Dabei handelt es sich um Gleichstromanteile im Fehlerstrom, die den magnetischen Kern eines Fehlerstromschutzschalters beeinflussen können.

Dieser Effekt kann dazu führen, dass ein FI-Schalter vom Typ A nicht mehr korrekt arbeitet oder unerwartet auslöst.

In Anlagen mit möglichen Gleichfehlerströmen wird deshalb häufig ein FI-Schalter vom Typ B eingesetzt. Diese Geräte sind in der Lage, auch glatte Gleichfehlerströme zuverlässig zu erkennen.

Einfluss von Hybrid-Wechselrichtern und Batteriespeichern

Immer mehr Photovoltaikanlagen werden mit Batteriespeichern kombiniert.

Diese Systeme verwenden häufig sogenannte Hybrid-Wechselrichter, die mehrere Funktionen in einem Gerät vereinen.

Sie steuern sowohl die Energieerzeugung der PV-Anlage als auch die Lade- und Entladevorgänge der Batterie.

Durch die zusätzliche Leistungselektronik können neue Betriebszustände entstehen, beispielsweise:

• Umschaltung zwischen Netz- und Inselbetrieb
• Batterieladebetrieb
• Einspeisung ins öffentliche Netz

Diese Betriebszustände können das Fehlerstromverhalten der Anlage beeinflussen.

Fehlerhafte Installation

Auch Installationsfehler können dazu führen, dass ein FI-Schalter auslöst.

Typische Beispiele sind:

• falsche Verdrahtung von Neutralleitern
• gemeinsame Nutzung von Neutralleitern verschiedener Stromkreise
• falsche Aufteilung von Stromkreisen hinter einem FI-Schalter

Solche Fehler können dazu führen, dass Ströme außerhalb des überwachten Stromkreises zurückfließen.

Der Fehlerstromschutzschalter erkennt diese Differenz und löst aus.

Vorgehensweise bei der Fehlersuche

Wenn ein FI-Schalter im Zusammenhang mit einer Photovoltaikanlage auslöst, sollte die Ursache systematisch untersucht werden.

Mögliche Schritte sind:

• Überprüfung der elektrischen Installation
• Trennung einzelner Stromkreise
• Kontrolle der DC-Seite der PV-Anlage
• Prüfung des Wechselrichters
• Messung möglicher Ableitströme

Die Fehlersuche sollte immer von einer qualifizierten Elektrofachkraft durchgeführt werden.

Bedeutung der richtigen Schutzgeräte

Die Auswahl geeigneter Schutzgeräte ist ein wichtiger Bestandteil der Planung elektrischer Anlagen.

Bei Photovoltaikanlagen muss insbesondere geprüft werden, ob Gleichfehlerströme auftreten können.

Wenn solche Ströme möglich sind, kann ein FI Typ B erforderlich sein.

Die konkrete Auslegung hängt von mehreren Faktoren ab:

• Wechselrichtertechnologie
• Herstellerangaben
• Aufbau der Anlage
• geltende Normen

Fazit

Wenn ein FI-Schalter bei einer Photovoltaikanlage auslöst, kann dies verschiedene Ursachen haben.

Häufig sind Ableitströme oder Installationsfehler verantwortlich. Auch Fehler auf der DC-Seite der Anlage oder besondere Effekte der Leistungselektronik können eine Rolle spielen.

Eine sorgfältige Analyse der Anlage ist daher wichtig, um die tatsächliche Ursache zu identifizieren.

Die Auswahl geeigneter Schutzgeräte und eine normgerechte Installation tragen wesentlich dazu bei, unerwartete Abschaltungen zu vermeiden.

Weiterführende Informationen

Wenn Sie sich intensiver mit der Auswahl und Installation eines FI Typ B für Photovoltaik-Anlagen beschäftigen möchten, finden Sie hier weiterführende technische Informationen:

• FI Typ B bei PV-Anlagen – Normen, Wechselrichter und richtige Auswahl
• FI Typ B in PV-Anlagen – Schutzmaßnahmen nach DIN VDE 0100-712
• FI-Schalter löst bei Photovoltaikanlagen aus – Ursachen und Lösungen
• FI-Schalter löst bei Sonneneinstrahlung aus – Ursachen in Photovoltaikanlagen
• FI-Schalter löst bei Einspeisung aus – Ursachen bei Photovoltaikanlagen