SMA Wechselrichter und FI-Schalter – Anforderungen an den Fehlerstromschutz

SMA Wechselrichter in Photovoltaikanlagen

SMA Solar Technology gehört zu den bekanntesten Herstellern von Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen. Die Geräte des Unternehmens werden weltweit in privaten, gewerblichen und industriellen PV-Anlagen eingesetzt.

Typische Produktreihen von SMA sind beispielsweise:

• Sunny Boy (für kleinere PV-Anlagen)
• Sunny Tripower (für größere Anlagen)
• Sunny Boy Storage (für Batteriespeicherlösungen)

Diese Wechselrichter übernehmen eine zentrale Aufgabe innerhalb der Photovoltaikanlage: Sie wandeln den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der im Gebäude genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Durch diese Energieumwandlung entsteht jedoch auch komplexe Leistungselektronik innerhalb des Geräts, die bei der Planung des elektrischen Schutzes berücksichtigt werden muss.

Fehlerstromschutz in elektrischen Anlagen

Der Fehlerstromschutz gehört zu den wichtigsten Sicherheitsmaßnahmen in elektrischen Installationen. Fehlerstromschutzschalter überwachen kontinuierlich den Stromfluss innerhalb eines Stromkreises.

In einem fehlerfreien Stromkreis fließt der Strom über die Phase zum Verbraucher und über den Neutralleiter wieder zurück.

Wenn jedoch ein Teil des Stroms über einen anderen Weg abfließt, beispielsweise über den Schutzleiter oder über geerdete Bauteile, entsteht eine Differenz zwischen Hin- und Rückstrom.

Der Fehlerstromschutzschalter erkennt diese Differenz und unterbricht den Stromkreis automatisch.

Diese Schutzmaßnahme reduziert das Risiko von Stromunfällen und elektrischen Bränden erheblich.

Leistungselektronik in SMA Wechselrichtern

Wechselrichter enthalten komplexe elektronische Schaltungen zur Energieumwandlung.

Zu den wichtigsten Bauteilen gehören:

• Leistungshalbleiter
• Gleichrichterstufen
• elektronische Schalttransistoren
• Filterelemente

Diese Bauteile ermöglichen eine sehr effiziente Umwandlung der elektrischen Energie.

Gleichzeitig können durch diese elektronischen Prozesse auch verschiedene Fehlerstromformen entstehen.

Neben klassischen Wechselstromfehlern können in solchen Anlagen auch Gleichstromanteile auftreten.

Gleichfehlerströme in Photovoltaikanlagen

Gleichfehlerströme können unter bestimmten Bedingungen entstehen.

Mögliche Ursachen sind:

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

Im Gegensatz zu Wechselstrom fließt Gleichstrom dauerhaft in eine Richtung.

Diese Eigenschaft kann das Verhalten von Fehlerstromschutzschaltern beeinflussen.

DC-Vormagnetisierung

Ein wichtiger Effekt im Zusammenhang mit Gleichfehlerströmen ist die sogenannte DC-Vormagnetisierung.

Fehlerstromschutzschalter arbeiten mit einem Summenstromwandler, der einen magnetischen Kern enthält.

Wenn Gleichstrom durch diesen Kern fließt, kann er magnetisch gesättigt werden.

Diese Vormagnetisierung 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 werden nach den Fehlerstromarten unterschieden, 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 SMA Wechselrichter

Viele moderne SMA-Wechselrichter verfügen über integrierte Schutzmechanismen zur Überwachung von Fehlerströmen.

Dazu gehört häufig eine integrierte Gleichstrom-Fehlerstromüberwachung.

Diese Funktion erkennt Gleichstromanteile im Fehlerstrom und kann den Wechselrichter automatisch abschalten.

Dadurch wird verhindert, dass gefährliche Gleichfehlerströme in das Hausnetz 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 Herstellerdokumentation

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 Angaben 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 SMA-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

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

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