Fronius Wechselrichter und FI-Schalter – Anforderungen an den Fehlerstromschutz

Fronius Wechselrichter in Photovoltaikanlagen

Fronius gehört zu den etablierten Herstellern von Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen. Die Geräte des österreichischen Unternehmens werden weltweit in privaten, gewerblichen und industriellen Solaranlagen eingesetzt.

Zu den bekannten Produktreihen gehören beispielsweise:

• Fronius Primo
• Fronius Symo
• Fronius GEN24

Diese Wechselrichter übernehmen die zentrale Aufgabe, den von den Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umzuwandeln.

Neben dieser Energieumwandlung verfügen moderne Fronius-Wechselrichter über zahlreiche zusätzliche Funktionen:

• Kommunikation mit Energiemanagementsystemen
• Integration von Batteriespeichern
• Netzüberwachung
• Leistungsoptimierung

Durch diese Vielzahl elektronischer Funktionen enthält der Wechselrichter komplexe Leistungselektronik, die bei der Planung des Fehlerstromschutzes berücksichtigt werden muss.

Bedeutung des Fehlerstromschutzes

Der Fehlerstromschutz gehört zu den grundlegenden Schutzmaßnahmen in elektrischen Anlagen. Fehlerstromschutzschalter überwachen den Stromfluss in einem Stromkreis und erkennen, wenn Strom über einen unerwünschten Weg abfließt.

Ein solcher Fehler kann beispielsweise entstehen durch:

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

Wenn ein Fehlerstrom erkannt wird, unterbricht der Fehlerstromschutzschalter den Stromkreis automatisch.

Dadurch werden sowohl Personen vor elektrischen Gefahren geschützt als auch mögliche Brandrisiken reduziert.

Leistungselektronik im Wechselrichter

Die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom erfolgt im Wechselrichter durch elektronische Schaltungen.

Zu den wichtigsten Bauteilen gehören:

• Leistungshalbleiter
• Gleichrichterstufen
• elektronische Schalter
• Filterelemente

Diese Bauteile ermöglichen eine effiziente Energieumwandlung.

Gleichzeitig können durch diese elektronischen Prozesse unterschiedliche Stromformen entstehen, die sich von klassischen Netzströmen unterscheiden.

Neben Wechselstromanteilen können unter bestimmten Bedingungen auch Gleichstromanteile auftreten.

Gleichfehlerströme in Photovoltaikanlagen

Gleichfehlerströme können entstehen, wenn Strom dauerhaft in eine Richtung fließt und über einen unerwünschten Weg abgeleitet wird.

Mögliche Ursachen sind:

• Fehler in der Leistungselektronik
• defekte Halbleiterbauteile
• beschädigte Leitungen
• Isolationsprobleme

Im Gegensatz zu Wechselstrom ändert Gleichstrom seine Richtung nicht regelmäßig.

Diese Eigenschaft kann das Verhalten von Fehlerstromschutzschaltern beeinflussen.

DC-Vormagnetisierung

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

Dieser Effekt wird als DC-Vormagnetisierung bezeichnet.

Der magnetische Kern kann dabei teilweise gesättigt werden.

Dies kann dazu führen, dass der Fehlerstromschutzschalter weniger empfindlich auf Wechselstromfehler reagiert.

In bestimmten Situationen kann ein Fehlerstrom auftreten, ohne dass der Schutzschalter sofort auslöst.

Unterschiede zwischen FI Typ A und FI Typ B

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

Der FI Typ B kann daher auch Fehlerstromformen erkennen, die in Anlagen mit moderner Leistungselektronik auftreten können.

Integrierte Schutzfunktionen moderner Fronius Wechselrichter

Viele moderne Fronius-Wechselrichter verfügen über integrierte Schutzmechanismen.

Dazu gehört häufig eine integrierte Gleichstrom-Fehlerstromüberwachung.

Diese Funktion erkennt mögliche Gleichfehlerströme und kann den Wechselrichter automatisch abschalten.

Dadurch wird verhindert, dass gefährliche Gleichstromanteile in das angeschlossene Stromnetz gelangen.

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

Die konkrete Auslegung hängt jedoch immer von den Herstellerangaben ab.

Bedeutung der Herstellerangaben

Bei der Installation eines Wechselrichters sollten immer die Angaben des Herstellers berücksichtigt werden.

Die Installationsanleitungen enthalten häufig konkrete Hinweise zur Auswahl geeigneter Schutzgeräte.

Installateure sollten daher prüfen:

• welche Fehlerstromarten auftreten können
• ob eine Gleichstromüberwachung integriert ist
• welche Schutzgeräte empfohlen werden

Diese Informationen sind eine wichtige Grundlage für eine sichere Installation.

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.

Planung des Fehlerstromschutzes

Bei der Planung einer Photovoltaikanlage mit Fronius-Wechselrichter sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden.

Dazu gehören:

• Wechselrichtertechnologie
• mögliche Gleichfehlerströme
• Herstellerangaben
• Aufbau der elektrischen Installation

Eine sorgfältige Planung trägt wesentlich zur elektrischen Sicherheit der Anlage bei.

Fazit

Fronius-Wechselrichter werden weltweit in Photovoltaikanlagen eingesetzt und bieten eine hohe Effizienz sowie umfangreiche Funktionen für Energiemanagement und Netzbetrieb.

Durch die integrierte Leistungselektronik können jedoch unterschiedliche Fehlerstromformen auftreten, die bei der Planung des Fehlerstromschutzes berücksichtigt werden müssen.

Die Auswahl geeigneter Schutzgeräte sollte daher immer auf Grundlage der Herstellerangaben sowie der geltenden elektrotechnischen Normen erfolgen.

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
• Huawei Wechselrichter und FI-Schalter – Anforderungen an den Fehlerstromschutz
• SMA Wechselrichter und FI-Schalter – Anforderungen an den Fehlerstromschutz
• SolarEdge Wechselrichter und FI-Schalter – Anforderungen an den Fehlerstromschutz