FI-Schalter löst bei Photovoltaikanlagen aus – Ursachen und Lösungen

Fehlerstromschutz in Photovoltaikanlagen

Fehlerstromschutzschalter gehören zu den wichtigsten Sicherheitskomponenten in elektrischen Anlagen. Sie überwachen den Stromfluss innerhalb eines Stromkreises und erkennen, wenn ein Teil des Stroms über einen unerwünschten Weg abfließt.

Solche Fehler können beispielsweise auftreten durch:

• Isolationsfehler
• beschädigte Leitungen
• defekte elektrische Geräte
• Feuchtigkeit in elektrischen Komponenten

Sobald ein Fehlerstrom erkannt wird, unterbricht der Fehlerstromschutzschalter den Stromkreis innerhalb weniger Millisekunden. Dadurch wird das Risiko eines elektrischen Schlags oder eines Brandes erheblich reduziert.

Auch Photovoltaikanlagen sind Teil der elektrischen Gebäudeinstallation und müssen daher mit geeigneten Schutzmaßnahmen ausgestattet werden.

In der Praxis berichten Installateure jedoch häufig davon, dass der FI-Schalter bei Photovoltaikanlagen auslöst, obwohl kein offensichtlicher Fehler vorliegt.

Aufbau einer Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren elektrischen Komponenten, die miteinander verbunden sind.

Typische Bestandteile sind:

• PV-Module
• DC-Strings
• Wechselrichter
• AC-Verkabelung
• Einspeisepunkt im Hausnetz

Die PV-Module erzeugen Gleichstrom, der über die DC-Leitungen zum Wechselrichter geführt wird. Der Wechselrichter wandelt diese Energie anschließend in Wechselstrom um, der im Gebäude genutzt oder in das öffentliche Netz eingespeist werden kann.

Durch diese Kombination aus Gleichstromerzeugung und elektronischer Umwandlung entstehen besondere elektrische Bedingungen.

Typische Ursachen für das Auslösen eines FI-Schalters

Wenn ein FI-Schalter auslöst, bedeutet dies zunächst nur, dass ein Fehlerstrom erkannt wurde.

Die Ursache kann jedoch sehr unterschiedlich sein.

Isolationsfehler in der Anlage

Beschädigte Kabel oder fehlerhafte Isolationen können dazu führen, dass Strom gegen Erde abfließt.

Besonders im Außenbereich können solche Probleme auftreten, beispielsweise durch:

• mechanische Beschädigungen
• Witterungseinflüsse
• Feuchtigkeit

Defekte Komponenten

Auch defekte Geräte können Fehlerströme verursachen.

Mögliche Ursachen sind:

• beschädigte Wechselrichter
• fehlerhafte Steckverbindungen
• defekte Netzfilter

Solche Defekte sollten durch eine fachgerechte Prüfung der Anlage identifiziert werden.

Feuchtigkeit in elektrischen Bauteilen

Feuchtigkeit kann den Isolationswiderstand von elektrischen Bauteilen verringern.

Dies kann dazu führen, dass kleine Ableitströme entstehen, die vom Fehlerstromschutzschalter erkannt werden.

Gerade bei Außeninstallationen kann dies eine Rolle spielen.

Ableitströme durch Leistungselektronik

Neben klassischen Fehlern können auch elektronische Geräte Ableitströme erzeugen.

Dies ist insbesondere bei Geräten mit Leistungselektronik der Fall, wie zum Beispiel bei Wechselrichtern.

Durch interne elektronische Bauteile können kleine Ströme über das Gehäuse oder den Schutzleiter abfließen.

Diese Ableitströme sind normalerweise sehr gering. Wenn jedoch mehrere Geräte gleichzeitig Ableitströme erzeugen, kann die Summe dieser Ströme den Auslösestrom eines Fehlerstromschutzschalters erreichen.

In solchen Fällen liegt kein tatsächlicher Fehler vor.

Gleichfehlerströme in Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen arbeiten mit Gleichstrom, der durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird.

Unter bestimmten Bedingungen können dabei Gleichstromanteile im Fehlerstrom auftreten.

Diese können entstehen durch:

• Fehler in der Leistungselektronik
• defekte Halbleiterbauteile
• besondere Betriebszustände des Wechselrichters

Gleichstrom unterscheidet sich von Wechselstrom dadurch, dass er dauerhaft in eine Richtung fließt.

Diese Eigenschaft kann das Verhalten von Fehlerstromschutzschaltern beeinflussen.

DC-Vormagnetisierung

Wenn Gleichstrom durch den Summenstromwandler eines Fehlerstromschutzschalters fließt, kann der magnetische Kern beeinflusst werden.

Dieser Effekt wird als DC-Vormagnetisierung bezeichnet.

Der magnetische Kern kann dabei teilweise gesättigt werden.

Dies kann dazu führen, dass der Fehlerstromschutzschalter empfindlicher reagiert oder in bestimmten Situationen unerwartet auslöst.

Unterschiedliche FI-Schaltertypen

Fehlerstromschutzschalter unterscheiden sich hinsichtlich der Fehlerstromarten, die sie erkennen können.

Ein FI Typ A erkennt:

• Wechselstromfehlerströme
• pulsierende Gleichfehlerströme

Ein FI Typ B erkennt zusätzlich:

• glatte Gleichfehlerströme
• hochfrequente Fehlerstromanteile

In Anlagen mit Leistungselektronik kann daher der Einsatz eines FI Typ B sinnvoll sein.

Wechselrichter mit integrierter Fehlerstromüberwachung

Viele moderne Wechselrichter verfügen über integrierte Schutzfunktionen.

Dazu gehört häufig eine Gleichstrom-Fehlerstromüberwachung.

Diese Systeme erkennen Gleichfehlerströme innerhalb des Geräts und können den Wechselrichter automatisch abschalten.

Dadurch wird verhindert, dass gefährliche Fehlerströme in das Hausnetz gelangen.

Wenn eine solche Überwachung vorhanden ist, kann unter Umständen ein FI-Schalter vom Typ A eingesetzt werden.

Vorgehen bei wiederholtem Auslösen des FI-Schalters

Wenn der FI-Schalter bei einer Photovoltaikanlage wiederholt auslöst, sollte die Anlage durch eine Elektrofachkraft überprüft werden.

Dabei können unter anderem folgende Prüfungen durchgeführt werden:

• Isolationsmessung der Leitungen
• Prüfung der Steckverbindungen
• Überprüfung des Wechselrichters
• Messung von Ableitströmen

Diese Prüfungen helfen dabei, die Ursache des Problems zu identifizieren.

Bedeutung einer fachgerechten Installation

Viele Probleme lassen sich bereits durch eine sorgfältige Planung und Installation vermeiden.

Dazu gehören beispielsweise:

• korrekte Dimensionierung der Leitungen
• hochwertige Steckverbindungen
• sorgfältige Montage der Komponenten
• Beachtung der Herstellerangaben

Eine fachgerechte Installation trägt wesentlich zur Betriebssicherheit der Anlage bei.

Normative Anforderungen

Die Installation von Photovoltaikanlagen erfolgt auf Grundlage verschiedener elektrotechnischer Normen.

Zu den wichtigsten gehören:

DIN VDE 0100-410
Schutz gegen elektrischen Schlag.

DIN VDE 0100-530
Auswahl und Errichtung von Schalt- und Schutzgeräten.

DIN VDE 0100-712
Elektrische Anlagen von Photovoltaik-Stromversorgungssystemen.

Diese Normen definieren grundlegende Anforderungen an Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen.

Fazit

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

Neben klassischen Isolationsfehlern können auch Ableitströme oder Gleichfehlerströme aus der Leistungselektronik eine Rolle spielen.

Eine fachgerechte Prüfung der Anlage hilft dabei, die Ursache zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

Der Fehlerstromschutz bleibt eine zentrale Sicherheitsmaßnahme für den sicheren Betrieb von Photovoltaikanlagen.

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 löst bei Photovoltaik-Anlagen aus – Ursachen und Lösungen
• FI-Schalter löst bei Sonneneinstrahlung aus – Ursachen in Photovoltaikanlagen
• FI-Schalter löst bei Einspeisung aus – Ursachen bei Photovoltaikanlagen