DE102009024516A1 - Electrical socket for electrically connecting photovoltaic solar cell module with housing, has electrically conductive cross connection formed between input sided connection elements by components of safety device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlussdose für den elektrischen Anschluss eines Solarzellenmoduls mit einem Gehäuse, mit zwei eingangsseitigen Anschlusselementen zur Kontaktierung zweier vom Solarzellenmodul kommender Anschlussleitungen und mit zwei ausgangsseitigen Anschlusselementen zum Anschluss externer Leitungen, wobei jeweils ein eingangsseitiges Anschlusselement innerhalb des Gehäuses elektrisch leitend mit jeweils einem ausgangsseitigen Anschlusselement verbunden ist. Daneben betrifft die Erfindung noch eine Sicherheitseinrichtung zum Kurzschließen der Anschlussleitung eines Solarzellenmoduls sowie ein Sicherheitssystem für ein Solarzellenmodul.The The invention relates to an electrical junction box for the electrical connection of a solar cell module with a housing, with two input-side connecting elements for contacting two from the solar cell module coming connection lines and with two output side Connection elements for connecting external lines, each case an input-side connection element within the housing electrically connected to a respective output-side connection element is. In addition, the invention also relates to a safety device for short-circuiting the connecting cable of a solar cell module and a security system for a solar cell module.
Zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht werden zunehmend photovoltaische Solarzellenmodule eingesetzt, die das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandeln. Derartige Solarzellenmodule, die häufig auch als Solarpaneele bezeichnet werden, bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Solarzellen, die nebeneinander liegend zwischen einer gemeinsamen vorderen Abdeckschicht und einer gemeinsamen rückseitigen Abdeckschicht angeordnet und miteinander verschaltet sind. Um höhere Spannungen zu erreichen, werden meist mehrere Solarzellenmodule in Serie geschaltet. Hierzu ist jedem Solarzellenmodul eine Anschlussdose zugeordnet, die auf der der Sonnenseite abgewandten Rückseite des Solarzellenmoduls befestigt ist. Die von den Solarzellen des Solarzellenmoduls kommenden Anschlussleitungen, bei denen es sich in der Regel um Flachbänder handelt, werden in der Anschlussdose mit den eingangsseitigen Anschlusselementen elektrisch leitend verbunden, die innerhalb der Anschlussdose mit ausgangsseitigen Anschlusselementen zum Anschluss externer Leitungen elektrisch verbunden sind. Über an den ausgangsseitigen Anschlusselementen angeschlossene Leitungen können mehrere Solarmodule miteinander und mit einem Wechselrichter der Solaranlage, die üblicherweise aus einer Mehrzahl von Solarzellenmodulen besteht, verbunden werden.to Generation of electricity from sunlight is increasing Photovoltaic solar cell modules are used to control the sunlight convert directly into electrical energy. Such solar cell modules, which are often referred to as solar panels exist from a variety of individual solar cells, side by side lying between a common front cover layer and a common back cover layer arranged and with each other are interconnected. To achieve higher voltages are usually several solar cell modules connected in series. This is for everyone Solar cell module associated with a junction box on the Sun side facing away from the back of the solar cell module is attached. Those coming from the solar cells of the solar cell module Connecting cables, which are usually flat cables are in the junction box with the input-side connection elements electrically connected to the inside of the junction box with Output-side connection elements for connecting external lines are electrically connected. About to the output side Connecting elements connected lines can several Solar modules with each other and with an inverter of the solar system, usually from a plurality of solar cell modules exists to be connected.
Solarzellenmodule haben die Eigenschaft, dass sie bei Lichteinfall auf die Solarzellen elektrische Energie in Form einer Gleichspannung liefern. Selbst bei schwachen Lichtquellen, wie z. B. einer Straßenbeleuchtung oder Mondlicht, kann bereits eine Spannung an dem Solarmodul anliegen, die bei Berührung durch Personen gefährlich ist, da für Personen bereits eine Gleichspannung von 120 V eine Gefahr für Leib und Leben darstellt. Je nach Größe und Verschaltung der Solarzellenmodule untereinander kann die erzeugte Gleichspannung an den Generatorklemmen im Bereich von 1000 V oder mehr liegen. Solange Licht auf die Solarzellenmodule gelangt, besteht für Personen bei Berührung an der Gleichspannungsseite daher die Gefahr eines elektrischen Schlages.solar cell modules have the property of being exposed to light on the solar cells provide electrical energy in the form of a DC voltage. Even in weak light sources, such. B. a street lighting or moonlight, a voltage may already be applied to the solar module, which is dangerous when touched by persons, since for people already a DC voltage of 120 V is a danger represents life and limb. Depending on the size and Interconnection of the solar cell modules with each other, the generated DC voltage at the generator terminals in the range of 1000 V or more lying. As long as light reaches the solar cell modules, there is for people in contact with the DC side hence the risk of electric shock.
Insbesondere
im Fall eines Brandes in einer baulichen Anlage, auf der oder in
deren Nähe eine Solaranlage installiert ist, stellt die
von der Solaranlage erzeugte Gleichspannung eine Personengefährdung
besonders für die Einsatzkräfte dar, da auch das
Löschwasser mit spannungsführenden Leitungen und
Bauteilen in Kontakt kommen kann. Im laufenden Betrieb dürfen
Gleichspannung führende Leitungen jedoch nicht ohne weiteres
unterbrochen werden, da ein durch die Schalthandlung entstehender Lichtbogen
eine zusätzliche Brand- und Verletzungsgefahr darstellt.
Eine beispielsweise in
Derzeit besteht daher keine Möglichkeit, Solaranlagen im Betriebszustand auf der Gleichspannungsseite vor dem Wechselrichter spannungsfrei zu schalten, um so beispielsweise im Brandfall die Sicherheit der Einsatzkräfte gegenüber der Gefahr eines elektrischen Schlages zu erhöhen.Currently There is therefore no possibility of solar systems in operation voltage-free on the DC side in front of the inverter To switch, for example, in case of fire, the safety of Forces against the danger of an electric To increase blows.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Anschlussdose für den elektrischen Anschluss eines Solarzellenmoduls sowie eine Sicherheitseinrichtung für Solarmodule anzugeben, durch die im Schadensfall die Gefahr eines Personenschadens aufgrund eines elektrischen Schlags minimiert werden kann.Of the The present invention is therefore based on the object, an electrical Junction box for the electrical connection of a solar cell module and to provide a safety device for solar modules, in the event of damage the risk of personal injury due to an electric shock can be minimized.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer elektrischen Anschlussdose der eingangs genannten Art gelöst, indem innerhalb des Gehäuses eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, wobei mit Bauelementen der Sicherheitseinrichtung eine elektrisch leitende Querverbindung zwischen den eingangsseitigen Anschlusselementen herstellbar ist, so dass in einem aktiven Zustand der Sicherheitseinrichtung die zwischen den eingangsseitigen Anschlusselementen anliegende Ausgangsspannung des Solarzellenmoduls durch die Querverbindung zu null reduziert ist.The The aforementioned object is achieved in a electrical connection box of the type mentioned, by inside the housing a safety device is provided, with components of the safety device a electrically conductive cross connection between the input side Connecting elements can be produced, so that in an active state the safety device between the input-side connection elements applied output voltage of the solar cell module through the cross connection is reduced to zero.
Die Integration der Sicherheitseinrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den eingangsseitigen Anschlusselementen in die Anschlussdose bietet den Vorteil, dass die Sicherheitseinrichtung unmittelbar mit der Montage der Anschlussdose auf dem Solarzellenmodul in das System integriert wird. Für das Sicherheitssystem ist somit kein zusätzlicher Montageaufwand notwendig. Im aktiven Zustand der Sicherheitseinrichtung wird mit den Bauteilen derselbigen eine elektrisch leitende Querverbindung zwischen den eingangsseitigen Anschlusselementen und damit zwischen den vom Solarzellenmodul kommenden Anschlussleitungen hergestellt, so dass die vom Solarzellenmodul gelieferte Gleichspannung unmittelbar zu null reduziert wird.The integration of the safety device for producing an electrically conductive connection between the input-side connecting elements in the junction box has the advantage that the safety device is integrated directly into the system with the installation of the junction box on the solar cell module. Thus, no additional installation effort is necessary for the security system. In the active state of the safety device is With the components derselbigen an electrically conductive cross-connection between the input-side terminal elements and thus made between the coming from the solar cell module leads, so that the DC voltage supplied by the solar cell module is reduced directly to zero.
Diese Kurzschlussschaltung im aktiven Zustand der Sicherheitseinrichtung stellt bezüglich der auftretenden Kurzschlussströme einen üblichen Betriebspunkt des Solarzellenmoduls dar, so dass das Solarzellenzellenmodul durch den Kurzschluss der Anschlussleitungen nicht beschädigt wird. Vorzugsweise sind alle Solarzellenmodule einer Solaranlage mit einer erfindungsgemäßen Anschlussdose mit Sicherheitseinrichtung ausgestattet, so dass durch im Wesentlichen zeitgleiches Kurzschließen aller Solarzellenmodule – Aktivieren der Sicherheitseinrichtung – in einer Solaranlage, die Ausgangsspannung der Solaranlage auf der Gleichspannungsseite zu null reduziert wird und somit auch vor dem Wechselrichter keine Spannung mehr anliegt. Ein Personenschaden durch einen elektrischen Schlag im Schadensfall kann so weitestgehend ausgeschlossen werden, wenn das gesamte System der Solaranlage spannungsfrei geschaltet ist. Auch für den Fall, dass sich im Brandfall ein einzelnes Solarzellenmodul aus der Solaranlage löst, ist eine Spannungsfreiheit des einzelnen Solarzellenmoduls zuverlässig gewährleistet, da jedes Modul individuell kurzgeschlossen ist und die Sicherheitseinrichtung mit der Anschlussdose zuverlässig an dem Solarzellenmodul befestigt ist.These Short circuit in the active state of the safety device represents with respect to the occurring short-circuit currents a common operating point of the solar cell module, so that the solar cell cell module by the short circuit of the connecting cables not damaged. Preferably, all solar cell modules a solar system with an inventive Junction box equipped with safety device, allowing through essentially simultaneous short-circuiting of all solar cell modules - activate the safety device - in a solar system, the Output voltage of the solar system on the DC side too zero is reduced and thus also before the inverter no Voltage is applied more. A personal injury caused by an electrical Shock in case of damage can be excluded as far as possible, if the entire system of the solar system is de-energized. Even in the event that in case of fire a single Solar cell module dissolves from the solar system is a voltage-free the individual solar cell module reliably ensures because each module is individually shorted and the safety device with the junction box reliably on the solar cell module is attached.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Solarzellenmodule in Kleingruppen – etwa zwei bis drei Solarzellenmodule – kurzgeschlossen werden, um so die Anzahl an Anschlussdosen mit Sicherheitseinrichtungen – ggf. aus Kostengründen – reduzieren zu können. Allerdings ist dabei darauf zu achten, dass die Gesamtspannung der Kleingruppe aus Solarzellenmodulen einen Wert von etwa 120 V nicht überschreitet.alternative It is envisaged that the solar cell modules in small groups - about two to three solar cell modules - short-circuited, so the number of junction boxes with safety devices - if necessary for cost reasons - to be able to reduce. However, it is important to ensure that the total voltage of Small group of solar cell modules does not exceed a value of about 120 V.
Die Sicherheitseinrichtung innerhalb der elektrischen Anschlussdose befindet sich im normalen Betriebszustand der Solaranlage in einem Bereitschaftszustand. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sicherheitseinrichtung durch ein externes Steuersignal aus dem Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand verbringbar ist. Es ist vorgesehen, dass das Steuersignal beispielsweise drahtgebunden übertragen wird, so dass die Sicherheitseinrichtungen aller in einer Solaranlage vorhandenen Solarzellenmodule gleichzeitig oder auch zeitlich versetzt durch das externe Steuersignal aus dem Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand verbracht werden kann. Dafür ist beispielsweise an einem zentralen Ort ein Schalter oder eine Schalt- oder Auslöseeinrichtung vorgesehen, mit der die Sicherheitseinrichtungen, insbesondere in einem Brand oder Schadensfall, aktiviert werden können.The Safety device inside the electrical connection box is in the normal operating state of the solar system in one Standby. It is preferably provided that the safety device by an external control signal from the standby state in the active state is available. It is envisaged that the control signal for example, is transmitted by wire, so that the Safety devices of all existing in a solar system Solar cell modules at the same time or offset by time the external control signal from the standby state to the active one Condition can be spent. This is for example at a central location a switch or a switching or tripping device provided with the safety devices, in particular in a fire or damage, can be activated.
Besonders im Brandfall kann es vorkommen, dass die elektrische Leitung für das Steuersignal aufgrund von Brandeinwirkungen oder durch Brandauswirkungen unterbrochen oder zerstört wird, so dass ein Aktivieren der Sicherheitseinrichtung über eine Leitung nicht mehr oder nur noch eingeschränkt möglich ist. Aus diesem Grund ist bevorzugt vorgesehen, dass das externe Steuersignal drahtlos übertragen wird. Dafür ist beispielsweise in der elektrischen Anschlussdose zusätzlich ein Empfänger für ein Funksignal vorgesehen, der das Signal eines zentralen Senders empfangen kann, durch den die Sicherheitseinrichtung aktiviert wird. Der Sender für das Steuersignal ist beispielsweise im Feuerwehrschlüsselschaltkasten oder an ähnlich zentralen Orten vorgesehen, so dass im Schadensfall ein schneller Zugriff und ein unverzügliches Aktivieren der Sicherheitseinrichtungen in den Solarzellenmodulen möglich ist. Zur Energieversorgung des Empfängers in der elektrischen An schlussdose ist ein Longlife-Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie oder ein solargespeister Hochenergiekondensator vorgesehen.Especially In case of fire, it may happen that the electrical wiring for the control signal due to fire or fire is interrupted or destroyed, so that activating the safety device via a line no longer or only limited possible. For this Reason is preferably provided that the external control signal is transmitted wirelessly. This is for example in the electrical connection box additionally a receiver for a radio signal provided that can receive the signal of a central transmitter, through which the safety device is activated. The transmitter for the control signal is, for example, in the fire department key box or at similarly central locations, so that in the Damage a quick access and an immediate Activating the safety devices in the solar cell modules is possible. To power the receiver in the electrical connection box is a longlife energy storage, For example, a battery or a solar-powered high-energy capacitor intended.
Um die Sicherheitseinrichtung, insbesondere bei Übertragung des Steuersignals per Funk, vor Manipulation oder Vandalismus zu schützen, wird das Steuersignal auf einer geeigneten Übertragungsfrequenz und insbesondere mit einem manipulationsresistenten Codierverfahren übertragen. Vorzugsweise wird der Sender missbrauchssicher an einem Ort installiert, wo der Sender vor unbefugten Zugriff geschützt ist, jedoch im Schadensfall schnell und ohne Gefährdung zu erreichen ist. Sowohl bei drahtgebundener als auch bei drahtloser Übertragung des Steuersignals in die Sicherheitseinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Übertragung des Steuersignals auf die Sicherheitseinrichtung galvanisch oder induktiv gekoppelt erfolgt, um so ein abgeschlossenes Sicherheitssystem zu ermöglichen.Around the safety device, in particular during transmission the control signal by radio, against manipulation or vandalism protect, the control signal is at a suitable transmission frequency and in particular with a tamper-resistant coding method. Preferably, the transmitter is installed in a tamper-proof manner in one place, where the transmitter is protected against unauthorized access, however in case of damage to reach quickly and without danger is. Both wired and wireless the control signal to the safety device is preferably provided that the transmission of the control signal the safety device is galvanically or inductively coupled, so as to allow a completed security system.
Alternativ zu einem externen Steuersignal ist weiterhin vorgesehen, dass die Sicherheitseinrichtung durch ein internes Steuersignal aus dem Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand verbracht werden kann, wobei das Steuersignal insbesondere durch einen Sensor generiert werden kann. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass die Sicherheitseinrichtung aufgrund objektiver Schaltparameter vom Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand versetzt wird und so die Sicherheitseinrichtung aktiviert und die Solarzellenmodule spannungsfrei geschaltet werden. Als internes Steuersignal ist beispielsweise das Ausgangssignal eines Temperatursensors geeignet, der die Temperatur in der Nähe der Solarzellenmodule erfasst und bei einer Grenztemperatur, die oberhalb der maximal im bestimmungsgemäßen Betrieb des Solarmoduls auftretenden Temperatur liegt, die Hitzeeinwirkungen durch einen Brand erkennt, und dann das interne Steuersignal an die Sicherheitseinrichtung sendet und so ein Aktivieren der Sicherheitseinrichtung zuverlässig gewährleistet. Durch eine solche automatisierte Sicherheitsschaltung kann eine Fehlbedienung, aber auch Vandalismus oder Manipulation, weitgehend ausgeschlossen werden. Als weitere Signalquellen für ein internes Steuersignal sind vorzugsweise auch Rauchsensoren oder die Kopplung mit einer Brandmeldeanlage vorgesehen.As an alternative to an external control signal is further provided that the safety device can be moved by an internal control signal from the standby state to the active state, wherein the control signal can be generated in particular by a sensor. This refinement ensures that the safety device is switched from the ready state to the active state on the basis of objective switching parameters and thus the safety device is activated and the solar cell modules are disconnected from the voltage. As an internal control signal, for example, the output signal of a temperature sensor is suitable, which detects the temperature in the vicinity of the solar cell modules and at a limit temperature, which is above the maximum occurring in normal operation of the solar module temperature, detects the effects of heat from a fire, and then sends the internal control signal to the safety device and thus reliably ensures activation of the safety device. By such an automated security circuit, a malfunction, but also vandalism or manipulation, can be largely excluded. As further signal sources for an internal control signal, smoke sensors or the coupling with a fire alarm system are also preferably provided.
Bei Installations- und Montagearbeiten kann ein ungewolltes Auslösen der Sicherheitseinrichtung dadurch verhindert werden, dass eine Auslöseschutzvorrichtung vorgesehen ist, die ein Verbringen der Sicherheitseinrichtung aus dem Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand verhindert. Dafür ist beispielsweise vorgesehen, dass bei einer drahtgebundenen Übertragung des Steuersignals die Steuersignalleitung unterbrochen wird, so dass kein Steuersignal zu der Sicherheitseinrichtung des Solarzellenmoduls gelangen kann. Bei einer drahtlosen Übertragung des Steuersignals ist beispielsweise vorgesehen, dass der Empfänger oder der Sender derart abgeschaltet oder deren Energieversorgung unterbrochen wird, dass kein Steuersignal mehr übertragen werden kann. Um ein Einschalten der Solaranlage bei deaktivierter Sicherheitseinrichtung zu verhindern, ist zusätzlich ein Sperrmechanismus vorgesehen, der ein Einschalten der Solaranlage bei deaktivierter Sicherheitseinrichtung, d. h. bei unterbrochener Steuersignalleitung oder abgeschalteten Sender bzw. Empfänger, zuverlässig verhindert.at Installation and assembly work can trigger an accidental the safety device can be prevented by a Trigger protection device is provided, which is a Spend the Safety device from the ready state to the active one Condition prevented. For example, it is intended that in a wired transmission of the control signal the control signal line is interrupted so that no control signal can get to the safety device of the solar cell module. In a wireless transmission of the control signal is For example, provided that the recipient or the Transmitter switched off or interrupted their power supply is that no control signal can be transmitted. To switch on the solar system with deactivated safety device In addition, a locking mechanism is provided, switching on the solar system with deactivated safety device, d. H. with interrupted control signal line or switched off Transmitter or receiver, reliably prevented.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Anschlussdose ist vorgesehen, dass die Sicherheitseinrichtung ein Kontaktstück, zwei mit je einem eingangsseitigen Anschlusselement elektrisch verbundene Gegenkontaktstücke und einen Antrieb aufweist, wobei das Kontaktstück durch den Antrieb in eine Endposition verbringbar ist, in der die beiden Gegenkontaktstücke über das Kontaktstück elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch die leitende Querverbindung, d. h. der Kurzschluss zwischen den Anschlussleitungen des Solarmoduls hergestellt wird. Das Kontaktstück ist innerhalb der Sicherheitseinrichtung beweglich gelagert und durch den Antrieb aus dem Bereitschaftszustand, bei dem keine Kontaktierung des Kontaktstücks mit den Gegenkontaktstücken erfolgt, in einen aktiven Zustand verbringbar. Der aktive Zustand wird durch Verbringen des Kontaktstücks in die Endposition erreicht, in der durch das Kontaktstück eine elektrisch leitende Querverbindung zwischen den Anschlussleitungen des Solarzellenmoduls hergestellt ist.According to one advantageous embodiment of the electrical junction box is provided that the safety device is a contact piece, two with one input-side connection element electrically connected Counter-contact pieces and having a drive, wherein the Contact piece by the drive in an end position be brought is in which the two mating contact pieces over the contact pieces are electrically connected to each other, whereby the conductive cross-connection, i. H. the short between the connecting cables of the solar module is made. The contact piece is movably mounted within the safety device and by the drive from the standby state, in which no contact the contact piece with the mating contact pieces takes place, can be brought into an active state. The active state is achieved by bringing the contact piece in the final position achieved in the by the contact piece an electrically conductive cross connection between the connection cables of the solar cell module is made.
Der Antrieb ist durch das Steuersignal auslösbar bzw. aktivierbar und gewährleistet das Verbringen des Kontaktstücks in die Endposition. Das Kontaktstück ist derart ausgestaltet und elektrisch ausgelegt, dass der durch den Kurzschluss entstehende Strom sicher übertragen wird und keine thermische Überlastung der Sicherheitseinrichtung oder des Kontaktstücks auftritt. Weiterhin ist das Kontaktstück so ausgelegt, dass die im Kurzschlussfall möglicherweise temporär auftretenden Kurzschlussströme anderer an dem System angeschlossener Solarzellenmodule gleichfalls nicht zu einer thermischen Überlastung führen. Des Weiteren ist die Sicherheitseinrichtung durch Wahl geeigneter Materialien und Dimensionierung der relevanten Luft- und Kriechstrecken so ausgelegt, dass sie unter allen bestimmungsgemäß auftretenden Betriebszuständen die Anforderungen an die Isolations- und Spannungsfestigkeit erfüllt.Of the Drive can be triggered or activated by the control signal and ensures the movement of the contact piece in the final position. The contact piece is designed in this way and electrically designed so that the resulting from the short circuit Power is transmitted safely and no thermal overload the safety device or the contact piece occurs. Furthermore, the contact piece is designed so that the in Short circuit may possibly occur temporarily Short-circuit currents of others connected to the system Solar cell modules also not to a thermal overload to lead. Furthermore, the safety device is through Selection of suitable materials and dimensioning of the relevant air and creepage distances are designed so that they come under all intended Operating conditions, the requirements for the insulation and withstand voltage.
Die Spannungsfreiheit des Solarzellenmoduls muss nach Aktivierung des Sicherheitssystems dauerhaft und zuverlässig gewährleistet sein, weshalb vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Kontaktstück nach einmaligem Verbringen in die Endposition dauerhaft in dieser verbleibt, insbesondere in der Endposition verrastet. Vorzugsweise sind dafür elastische Klemmgabeln aus einem leitfähigen Material als Gegenkontaktstücke vorgesehen, die das Kontaktstück form- und/oder kraftschlüssig umgreifen und das Kontaktstück in der Endposition halten. Die Klemmgabeln haben beispielsweise einen trichterförmigen Eintrittsbereich, so dass das Kontaktstück leicht in den Klemmbereich der Klemmgabeln eintreten, jedoch nur unter erheblich größerem Kraftaufwand wieder aus dem Klemmbereich austreten kann. Alternativ zu den Klemmgabeln ist ein rein formschlüssiges Verrasten der Klemmgabel mit den Gegenkontaktstücken vorgesehen, indem beispielsweise eine Rastnase an dem Kontaktstück in eine Rastausnehmung an den Gegenkontaktstücken eingreift.The De-energize the solar cell module after activating the Security system permanently and reliably ensured be why it is preferably provided that the contact piece after a single move to the end position permanently in this remains locked, in particular in the end position. Preferably are elastic terminal forks made of a conductive Material provided as a counter contact pieces, which is the contact piece positively and / or non-positively engage around and the contact piece hold in the final position. The terminal forks have, for example a funnel-shaped inlet region, so that the contact piece easily enter the clamping area of the terminal forks, but only below much greater effort again from the Clamping area can escape. As an alternative to the terminal forks is a purely positive locking locking the clamping fork with the mating contact pieces provided by, for example, a detent on the contact piece engages in a recess on the mating contact pieces.
Der in der Sicherheitseinrichtung vorgesehene Antrieb muss im Einsatzfall – nach Auslösen des Steuersignals – zunächst nur gewährleisten, dass das Kontaktstück in die Endposition gelangt. Bevorzugt ist deshalb vorgesehen, dass der Antrieb einmalig auslösbar ist, insbesondere eine pyrotechnische Zündkapsel, eine Feder oder einen druckbeaufschlagten Behälter umfasst. Alle beispielhaft genannten Antriebsformen haben gemeinsam, dass sie nach einmaligem Auslösen durch einen Fachmann zurückgesetzt bzw. erneuert werden müssen, allerdings bieten sie den Vorteil, dass ein sehr schnelles und zuverlässiges Wirken des Antriebs gewährleistet ist.Of the in the safety device provided drive must in case of application - after Triggering the control signal - first just ensure that the contact piece in the End position arrives. Preferably, it is therefore provided that the Drive is triggered once, in particular a pyrotechnic primer, comprises a spring or a pressurized container. All exemplified drive forms have in common that reset after a single trip by a specialist or renewed, but they offer the Advantage that a very fast and reliable working the drive is guaranteed.
Für das Beispiel der pyrotechnischen Zündkapsel, ist diese beispielsweise an einem Ende des Kontaktstücks angeordnet und wird durch ein externes oder ein internes Steuersignal gezündet. Durch die Zündung der Zündkapsel wird das Kontaktstück augenblicklich in Richtung der Endposition katapultiert, in der das Kontaktstück die Gegenkontaktstücke kontaktiert und damit die elektrisch leitende Querverbindung zwischen den die Ausgangsspannung aufweisenden Anschlussleitungen des Solarmoduls hergestellt.For example, for the pyrotechnic squib, it is located at one end of the contact piece and is ignited by an external or internal control signal. By igniting the primer, the contact piece is catapulted instantaneously in the direction of the end position, in which the contact piece contacts the counter contact pieces and thus the electrically conductive Querver Bond made between the output voltage having connecting lines of the solar module.
Ein Federantrieb ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass das Kontaktstück unter der Wirkung einer vorgespannten Feder steht, das Entspannen der Feder jedoch mechanisch blockiert ist. Durch ein externes oder ein internes Steuersignal wird nun – bei Aktivierung des Sicherheitssystems – die mechanische Blockade der vorgespannten Feder gelöst, so dass die Feder das Kontaktstück in Richtung der Endposition beschleunigt, in der die Gegenkontaktstücke durch das Kontaktstück elektrisch miteinander verbunden sind.One Spring drive is configured, for example, such that the contact piece under the action of a preloaded spring stands, relaxing the spring is mechanically blocked. By an external or an internal control signal will now - upon activation of the Safety system - the mechanical blockage of prestressed Spring released so that the spring is the contact piece accelerated in the direction of the end position in which the mating contact pieces electrically connected together by the contact piece are.
Als weiters Ausgestaltungsbeispiel für einen Antrieb des Sicherheitssystems ist beispielsweise ein Behälter vorgesehen, der mit einem Medium gefüllt ist, das mit einem Druck beaufschlagt ist. Bei Auslösung des Sicherheitssystems wird das in dem Behälter unter Druck stehende Medium in eine abgeschlossene, ein definiertes Volumen aufweisende Kammer an einem Ende des Kontaktstücks geleitet, so dass das Kontaktstück durch den plötzlichen Druckanstieg in der Kammer in Richtung der Endposition bewegt wird.When further exemplary embodiment for a drive of the safety system For example, a container is provided with a Medium is filled, which is pressurized. When the safety system is triggered, it will be in the container pressurized medium in a closed, a defined Volume having chamber at one end of the contact piece passed, so that the contact piece by the sudden Pressure rise in the chamber is moved in the direction of the end position.
Nach einmaligem Auslösen dieser drei Systeme muss die Zündkapsel ersetzt, die Feder erneut gespannt oder der Behälter mit einem mit Druck beaufschlagten Medium wieder gefüllt werden. Alle drei Systeme sind einfach auszuführen und kostengünstig zu realisieren, so dass sich der Kostenmehraufwand für das Sicherheitssystem insgesamt in Grenzen hält.To once triggering these three systems must be the primer replaced, the spring again cocked or the container with be filled again with a pressurized medium. All three systems are easy to execute and inexpensive realize, so that the cost overhead for the security system overall is limited.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektrischen Anschlussdose sieht vor, dass der Antrieb eine pneumatische oder hydraulische Einrichtung, einen schaltbaren Magneten oder einen elektrischen Motor umfasst.A advantageous development of the electrical connection box sees before that the drive is a pneumatic or hydraulic device, a switchable magnet or an electric motor.
Der pneumatische oder hydraulische Antrieb funktioniert ähnlich dem, der bereits in Form eines druckbeaufschlagten Behälters beschrieben wurde, mit dem Unterschied, dass ein hydraulisches oder pneumatisches System vorgesehen ist, mit dem alle Solarzellenmodule verbunden sind, so dass ein gleichzeitiges Auslösen aller Sicherheitseinrichtungen gewährleistet ist. Ein unter Druck stehendes Medium wird in eine Kammer hinter dem Kontaktstück eingeleitet, wodurch sich der Druck in der Kammer erhöht und das Kontaktstück in Richtung der Endposition bewegt wird. Dieses System hat den Vorteil, dass eine zweite Kammer auf der anderen Seite des Kontaktstücks oder auf der anderen Seite einer Trenneinheit vorgesehen ist, wobei durch Befüllen der zweiten Kammer das Kontaktstück aus der Endposition in die Bereitschaftsposition, beispielsweise bei einem Fehlalarm, zurückgesetzt werden kann. Das pneumatische oder hydraulische System steht bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise unter einem geringen Vordruck, der noch nicht zu einem Auslösen der Sicherheitseinrichtung führt, aber ein Detektieren von Leckagen oder Beschädigungen erleichtert.Of the pneumatic or hydraulic drive works similarly that already in the form of a pressurized container was described, with the difference that a hydraulic or pneumatic System is provided, to which all solar cell modules connected are, allowing a simultaneous triggering of all safety devices is guaranteed. A pressurized medium becomes introduced into a chamber behind the contact piece, whereby the pressure in the chamber increases and the contact piece is moved in the direction of the end position. This system has the advantage that a second chamber on the other side of the contact piece or on the other side of a separation unit, wherein by filling the second chamber, the contact piece from the end position to the standby position, for example in case of a false alarm, can be reset. The pneumatic or hydraulic system is preferably in this embodiment under a low pressure, which has not yet triggered a Safety device performs, but detecting Leakage or damage easier.
Die Ausführungsform mit einem schaltbaren Magneten umfasst vorzugsweise die Beschleunigung des Kontaktstücks durch das Einschalten eines Elektromagneten, der durch ein Magnetfeld das Kontaktstück in den aktiven Zustand, d. h. in die Endposition, verbringt. Auch bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, durch Umpolung des Magneten oder durch Einschalten eines weiteren Magneten das Kontaktstück aus der Endposition zurück in den Bereitschaftszustand zu versetzen und so die Sicherheitseinrichtung zu reaktivieren.The Embodiment comprising a switchable magnet preferably the acceleration of the contact piece Turning on an electromagnet through a magnetic field the contact piece in the active state, d. H. in the final position, spends. Also in this embodiment, it is possible by reversing the polarity of the magnet or by switching on another one Magnet the contact piece from the end position back put in the ready state and so the safety device to reactivate.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Kontaktstück durch einen elektrischen Motor, beispielsweise über ein Zahnrad oder einen Riemen angetrieben wird, so dass die Bewegung des Kontaktstücks durch den Motor hervorgerufen wird. Auch hier kann das Kontaktstück aus der Endposition – nach der Aktivierung der Sicherheitseinrichtung – durch ein Rückstellsignal wieder in den Bereitschaftszustand versetzt werden kann, indem der Motor beispielsweise gegenläufig dreht.One Another embodiment provides that the contact piece by an electric motor, for example via a Gear or a belt is driven so that the movement of the contact piece is caused by the motor. Also Here, the contact piece from the end position - after the activation of the safety device - by a Reset signal back to the standby state can be, for example, by the engine in opposite directions rotates.
Bei Wartungs- und Installationsarbeiten kann es vorkommen, dass insbesondere ein Federantrieb oder der Antrieb mit einem druckbeaufschlagten Behälter unbeabsichtigt auslöst, so dass nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine Auslöseschutzvorrichtung vorhanden ist, die ein Verbringen der Sicherheitseinrichtung vom Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand mechanisch verhindert, indem beispielsweise die Beweglichkeit des Kontaktstückes blockiert wird. Dafür wird beispielsweise bei Installations- und Montagearbeiten ein Blockierstift seitlich in eine Bohrung in dem Kontaktstück eingebracht, so dass das Kontaktstück blockiert und eine Bewegung des Kontaktstücks in die Endposition unmöglich ist. Selbst bei versehentlichem Auslösen des Sicherheitssystems könnte nun keine Querverbindung, d. h. kein Kurzschluss hergestellt werden. Auch bei dieser Ausgestaltung muss sichergestellt sein, dass eine Inbetriebnahme der Solaranlage – nach den Wartungs- oder Installationsarbeiten – bei aktivierter Auslöseschutzvorrichtung nicht möglich ist oder jedenfalls ein deutlicher Hinweis auf die deaktivierte Sicherheitseinrichtung erfolgt.at Maintenance and installation work may happen in particular a spring drive or the drive with a pressurized Container unintentionally triggers, so after a preferred embodiment, a trip protection device is present, which is a movement of the safety device from Standby state mechanically prevented in the active state for example, by blocking the mobility of the contact piece becomes. This is for example in installation and Assembly work a locking pin laterally into a hole in the Contact piece introduced so that the contact piece blocked and movement of the contact piece in the end position is impossible. Even if accidentally triggered of the security system could now no cross-connection, d. H. no short circuit can be made. Also in this embodiment must be ensured that commissioning of the solar system - after the maintenance or installation work - with activated Trigger protection device is not possible or in any case, a clear indication of the deactivated safety device he follows.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Sicherheitseinrichtung einen elektronischen Schalter, insbesondere einen Thyristor umfasst. Im aktiven Zustand stellt der Thyristor die elektrische leitende Querverbindung zwischen den Anschlusselementen her, so dass bei geschaltetem Thyristor die Spannungsfreiheit des Solarzellenmoduls durch Kurzschluss über den Thyristor gewährleistet ist. Um die Spannungsfreiheit des Solarzellenmoduls zuverlässig sicherzustellen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Haltestrom für den Thyristor von einem autarken elektrischen System aufgebracht wird. Das autarke elektrische System besteht beispielsweise aus einem unabhängigen, netzgespeisten Stromkreis oder einer Batterie; jedenfalls muss gewährleistet sein, dass der Thyristor für einen bestimmten Zeitraum leitend und damit das Solarzellenmodul spannungsfrei bleibt.It has proven to be advantageous if the safety device comprises an electronic switch, in particular a thyristor. In the active state of the thyristor establishes the electrical conductive cross-connection between the connecting elements, so that when switched thyristor the Voltage-free of the solar cell module is ensured by short circuit through the thyristor. In order to reliably ensure the absence of voltage of the solar cell module, it is preferably provided that the holding current for the thyristor is applied by a self-sufficient electrical system. The self-sufficient electrical system consists for example of an independent, mains-powered circuit or a battery; In any case, it must be ensured that the thyristor remains conductive for a certain period of time and thus the solar cell module remains de-energized.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird des Weiteren durch eine Sicherheitseinrichtung zum Kurzschließen der Anschlussleitungen eines Solarzellenmoduls gelöst, die ein Bauelement aufweist, mit dem eine elektrisch leitende Querverbindung zwischen den Anschlusselementen zur Kontaktierung zweier vom Solarzellenmodul kommender Anschlussleitungen herstellbar ist, so dass in einem aktiven Zustand des Bauelements die zwischen den Anschlussleitungen anliegende Ausgangsspannung des Solarzellenmoduls durch die Querverbindung zu null reduziert ist. Vorzugsweise ist die Sicherheitseinrichtung zur Verwendung in einer Anschlussdose vorgesehen.The The object of the invention is further characterized a safety device for short-circuiting the connecting cables a solar cell module solved, having a device with an electrically conductive cross-connection between the connection elements for contacting two connecting cables coming from the solar cell module is producible, so that in an active state of the device the output voltage between the connecting cables Solar cell module is reduced by the cross-connection to zero. Preferably, the safety device is for use in a Junction box provided.
Die Sicherheitseinrichtung zum Kurzschließen der Anschlussleitungen eines Solarzellenmoduls ist zur Nachrüstung in eine bestehende Solaranlage, auch unabhängig von der elektrischen Anschlussdose installierbar. Die Nachrüstbarkeit der Sicherheitseinrichtung zum Kurzschließen der Anschlussleitungen eines Solarmoduls ist insbesondere bei bestehenden Solaranlagen eine einfa che Möglichkeit, die Sicherheit von Personen im Schadensfall mit geringem Aufwand wesentlich zu erhöhen.The Safety device for shorting the connecting cables a solar cell module is for retrofitting into an existing Solar system, also independent of the electrical connection box installable. The retrofittability of the safety device for short-circuiting the connecting cables of a solar module Is a simple way, especially in existing solar systems, the safety of persons in case of damage with little effort significantly increase.
Die Installation der Sicherheitseinrichtung ist dafür beispielsweise in einem von der Anschlussdose unabhängigen Gehäuse neben der Anschlussdose oder innerhalb des Gehäuses des Solarzellenmoduls vorgesehen. Die Ansteuerung der Sicherheitseinrichtung erfolgt mit den bereits beschriebenen internen bzw. externen Steuersignalen, die die Sicherheitseinrichtung aktivieren und aus dem Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand verbringen. Die von der Anschlussdose unabhängige Sicherheitseinrichtung ist dabei mit allen vorteilhaften Merkmalen ausstattbar, die bereits für die in die Anschlussdose integrierte Sicherheitseinrichtung beschrieben worden sind.The Installation of the safety device is for example in a housing independent of the junction box next to the junction box or inside the case of the Solar cell module provided. The activation of the safety device takes place with the already described internal or external control signals, which activate the safety device and from the standby state spend in the active state. The independent of the junction box Safety device is with all the advantageous features Equipped, already for those integrated into the junction box Safety device have been described.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch ein Sicherheitssystem für ein Solarzellenmodul gelöst, das einen Antrieb und eine lichtundurchlässige Deckeinrichtung umfasst, wobei die Deckeinrichtung bewegbar an dem Solarzellenmodul befestigt und durch den Antrieb vollflächig auf die Wirkfläche des Solarzellenmoduls aufbringbar ist, so dass mit der Deckeinrichtung eine Einstrahlung von Licht auf das Solarzellenmodul verhinderbar ist.The The object of the invention is further by a Safety system for a solar cell module solved, a drive and an opaque cover device wherein the cover device is movable on the solar cell module attached and by the drive over the entire surface on the effective surface of the Solar cell module can be applied, so that with the cover device an irradiation of light on the solar cell module preventable is.
Im Bereitschaftszustand ist die lichtundurchlässige Deckeinrichtung vorzugsweise im oberen Kopfbereich des Solarzellenmoduls platzsparend angeordnet. Bei Aktivierung des Sicherheitssystems, durch ein externes oder internes Steuersignal, bewirkt der Antrieb, dass die lichtundurchlässige Deckeinrichtung vollflächig auf die Wirkfläche des Solarzellenmoduls gebracht wird, beispielsweise von oben nach unten über das Solarzellenmodul gezogen wird, so dass eine Lichteinstrahlung auf das Solarzellenmodul vollständig verhindert wird. Durch das Ausbleiben der Lichteinstrahlung auf das Solarzellenmodul wird die Spannung an den Anschlussklemmen zu Null reduziert und so – durch Verdunkeln aller Solarzellenmodule – die Gefahr eines elektrischen Schlages für Personen reduziert.in the Standby state is the opaque cover device preferably in the upper head region of the solar cell module saves space arranged. When activating the security system, by an external or internal control signal, the drive causes the opaque Covering device over the entire surface of the active surface of the solar cell module is brought, for example from above is pulled down over the solar cell module, so that a Light irradiation to the solar cell module completely is prevented. Due to the absence of light on the solar cell module will zero the voltage across the terminals reduced and thus - by darkening of all solar cell modules - the Reduced risk of electric shock to persons.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass in wenigstens einem Randbereich des Solarzellenmoduls eine Führungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Führung der Deckeinrichtung gewährleistet. Damit die Deckeinrichtung beim Aufbringen auf die Wirkfläche des Solarzellenmoduls nicht verkan tet, ist eine Führung im Seitenbereich sehr vorteilhaft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn an beiden Seitenbereichen des Solarzellenmoduls eine Führungseinrichtung für die Deckeinrichtung vorgesehen ist, so dass die Deckeinrichtung gleichmäßig, ohne zu Verkanten, über die Wirkfläche des Solarzellenmoduls geführt und zuverlässig gehalten wird. Zusätzlich wird dabei gewährleistet, dass die Deckeinrichtung auch bei Einwirkung von Löschwasser oder Wind nicht von der Wirkfläche entfernt wird.When it has turned out to be particularly advantageous that in at least a peripheral region of the solar cell module, a guide device is provided, which ensures a guidance of the deck device. So that the cover device when applied to the active surface of the solar cell module is not a guide in the side area very beneficial. It is particularly advantageous if at both side portions of the solar cell module, a guide device is provided for the cover device, so that the cover device evenly, without tilting, over led the active surface of the solar cell module and is held reliably. Additionally will be included Ensures that the decking also on exposure of extinguishing water or wind not from the effective area Will get removed.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht weiter vor, dass die Deckeinrichtung flexibel ist, insbesondere im nicht aktivierten Zustand im Kopfbereich des Solarzellenmoduls aufgewickelt ist. Die Deckeinrichtung besteht dabei vorzugsweise aus einer lichtundurchlässigen Folie oder einem Gewebematerial, das im Kopfbereich des Solarzellenmoduls auf eine Wickelachse aufgewickelt ist und bei Aktivierung des Sicherheitssystems von der Wickelachse abgewickelt und so auf die Wirkfläche des Solarzellenmoduls aufgebracht wird. Insbesondere bei einer solchen flexiblen Deckeinrichtung ist eine beidseitige Führung der Deckeinrichtung mittels einer Führungseinrichtung vorteilhaft.A preferred embodiment further provides that the cover device is flexible, especially in the non-activated state in the head area of the solar cell module is wound up. The deck consists preferably made of an opaque film or a tissue material in the head region of the solar cell module is wound on a winding axis and upon activation of the security system unwound from the winding axis and so on the effective surface of the solar cell module is applied. Especially with such flexible deck is a two-sided leadership the deck device by means of a guide device advantageous.
Neben einer flexiblen Deckeinrichtung ist alternativ vorgesehen, dass die Deckeinrichtung aus Decklamellen besteht, die vorzugsweise im nicht aktivierten Zustand im Kopfbereich des Solarzellenmoduls nebeneinander angeordnet sind. Die Decklamellen sind dafür beispielsweise senkrecht nebeneinander aufgestellt und werden bei Aktivierung des Sicherheitssystems derart von dem Antrieb über den Wirkbereich des Solarzellenmoduls verteilt, dass eine vollständige Abdeckung der Wirkfläche des Solarzellenmoduls sichergestellt ist. Die Decklamellen bestehen beispielsweise aus einem lichtundurchlässigen Metall. Auch das Auslösen dieses Sicherheitssystems erfolgt durch ein externes oder ein internes Steuersignal.In addition to a flexible cover device, it is alternatively provided that the cover device consists of cover slats, which are preferably arranged next to one another in the head region of the solar cell module in the non-activated state. For example, the cover slats are placed vertically next to each other and are activated when the Si distributed safety system of the drive over the effective range of the solar cell module, that a complete coverage of the effective area of the solar cell module is ensured. The cover slats are made, for example, of an opaque metal. This safety system is also triggered by an external or an internal control signal.
Insbesondere zur Verwendung des Sicherheitssystems im Brandfall ist wichtig, dass die Deckeinrichtung aus einem feuerfesten Material besteht. Im Brandfall darf die Deckeinrichtung nicht durch Feuer beschädigt werden, da ansonsten die Abschattung der Wirkfläche des Solarzellenmoduls und damit dessen Spannungsfreiheit nicht mehr gewährleistet wäre.Especially to use the security system in case of fire is important that the covering device consists of a refractory material. in the Fire should not damage the deck by fire Otherwise, the shading of the effective area of Solar cell module and thus its lack of voltage no longer would be guaranteed.
Im Einzelnen gibt es mm eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Anschlussdose bzw. die Sicherheitseinrichtung oder das Sicherheitssystem auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1, 12 und 16 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:in the Individual there are a variety of ways the mm inventive junction box or the safety device or to design and develop the security system. This will be both refer to the claims 1, 12 and 16 subordinate claims as well as the following Description of preferred embodiments in conjunction with the drawing. In the drawing show:
Innerhalb
des Gehäuses
In
Durch
den Antrieb
Ein
ungewolltes Auslösen der Sicherheitseinrichtung
Bei
Aktivierung des Sicherheitssystems bewegt der Antrieb
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |