DE102012022919A1 - Overvoltage protective wiring structure for photovoltaic plants, has wires of same polarity that are connected on common varistor, and wires of same polarity with different input channels that are decoupled thought spark gap - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzbeschaltung für photovoltaische Anlagen mit Wechselrichtern, welche mehrere Eingangskanäle aufweisen, wobei im elektrischen Verbindungsbereich zwischen den photovoltaischen Modulen und der Gleichspannungseingangsseite des Wechselrichters an jeder Polleitungsader mindestens ein Varistor gegen Erdpotential angeschlossen ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an overvoltage protection circuit for photovoltaic systems with inverters, which have a plurality of input channels, wherein in the electrical connection region between the photovoltaic modules and the DC input side of the inverter at least one varistor is connected to ground potential at each pole core, according to the preamble of claim 1.
Mehrpolige Photovoltaik-Überspannungsableiter, auch mit DC-Schaltvorrichtungen für Anlagen zwischen 600 V und 1200 V gehören zum Stand der Technik. Derartige Überspannungsschutzgeräte weisen eine fehlerresistente Y-Schutzbeschaltung von Varistoren und zuzüglich eine Abtrenn- und Kurzschließvorrichtung auf. Die vorerwähnte fehlerresistente Y-Beschaltung besteht aus drei Varistorschutzphasen und ermöglicht es, Photovoltaikanlagen mit Gleichspannungen im oben genannten Bereich vor Überspannungen zu schützen. Da immer zwei Module in Reihe geschaltet werden, ist die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung eines der Schutzmodule deutlich reduziert und es ist eine derart geschützte Anlage resistent gegen Erdfehler.Multi-pole photovoltaic surge arresters, even with DC switching devices for systems between 600 V and 1200 V are state of the art. Such overvoltage protection devices have a fault-resistant Y-protective circuit of varistors and plus a disconnecting and short-circuiting device. The aforementioned fault-resistant Y-circuit consists of three varistor protection phases and makes it possible to protect photovoltaic systems with DC voltages in the above-mentioned range from overvoltages. Since two modules are always connected in series, the probability of overloading one of the protection modules is significantly reduced and it is such a protected system resistant to earth faults.
Da die Gefahr der Überlastung eines Schutzmoduls nicht vollständig ausgeschlossen werden kann und die Möglichkeit besteht, dass eine Überlastung der Varistoren im Überspannungsschutzgerät einen Brand auslöst, sind thermisch wirkende Abschaltvorrichtungen bekannt, die den Varistor im thermischen Überlastfall vom Stromkreis trennen.Since the risk of overloading a protection module can not be completely ruled out and there is a possibility that an overload of the varistors in the surge protection device triggers a fire, thermally acting shutdown devices are known, which disconnect the varistor in the thermal overload case of the circuit.
Durch die getrennte Führung verschiedener Eingangskanäle bei Wechselrichtern zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrads ist es erforderlich, für jeden Kanal eine eigene Überspannungsschutzbeschaltung zu realisieren.Due to the separate guidance of different input channels for inverters to optimize the overall efficiency, it is necessary to realize for each channel its own surge protection circuit.
Die Beschaltung entsprechender Kanäle eines Wechselrichters geht beispielsweise aus der Installationsanleitung zum Produkt DS50PV der Firma CITEL, herunterladbar unter www.citel.de, hervor.The wiring of corresponding channels of an inverter can be found, for example, in the installation instructions for the product DS50PV from CITEL, downloadable from www.citel.de.
Da bereits Photovoltaik-Wechselrichter auch kleinerer und mittlerer Leistung über mehrere mpp-Eingänge verfügen, ist der Aufwand für den Überspannungsschutz, sowohl vom Platzbedarf als auch von der Kostenseite her betrachtet, sehr hoch.Since photovoltaic inverters of smaller and medium power already have several mpp inputs, the expense of overvoltage protection, both in terms of space and cost, is very high.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Überspannungsschutzbeschaltung für photovoltaische Anlagen mit Wechselrichtern, welche mehrere Eingangskanäle umfassen, anzugeben, welche mit minimiertem Aufwand für die erforderlichen Überspannungsschutzgeräte einen ausreichenden und sicheren Geräteschutz bietet, ohne dass eine Beeinflussung der Leitungsadern im Normalbetrieb der Photovoltaikanlage eintritt.It is therefore an object of the invention to provide a further developed overvoltage protection circuit for photovoltaic systems with inverters, which comprise a plurality of input channels, which provides sufficient protection for the required overvoltage protection devices with minimal effort, without influencing the line conductors during normal operation of the photovoltaic system.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Überspannungsschutzbeschaltung für photovoltaische Anlagen gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by an overvoltage protection circuit for photovoltaic systems according to the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims comprise at least expedient refinements and developments.
Es wird demnach von einer Überspannungsschutzbeschaltung für photovoltaische Anlagen mit Wechselrichtern ausgegangen, welche mehrere Eingangskanäle, sogenannte mpp-Kanäle, aufweisen, wobei im elektrischen Verbindungsbereich zwischen den photovoltaischen Modulen der photovoltaischen Anlage und der Gleichspannungseingangsseite des jeweiligen Wechselrichters an jeder Polleitungsader mindestens ein Varistor gegen Erdpotential angeschlossen ist, um einen Überspannungsschutz zu erreichen.It is therefore assumed that an overvoltage protection circuit for photovoltaic systems with inverters having a plurality of input channels, so-called mpp channels, wherein connected in the electrical connection region between the photovoltaic modules of the photovoltaic system and the DC input side of the respective inverter at each pole core at least one varistor against ground potential is to achieve surge protection.
Erfindungsgemäß sind alle Leitungsadern gleicher Polarität auf einen gemeinsamen Varistor geschaltet, wobei die Leitungsadern gleicher Polarität, jedoch unterschiedlicher Eingangskanäle über mindestens eine Funkenstrecke entkoppelt sind.According to the invention, all the lines of the same polarity are connected to a common varistor, wherein the line wires of the same polarity, but different input channels are decoupled via at least one spark gap.
Mit Blick auf die vorstehend beschriebene Lehre ist es also möglich, eine Varistorschutzbeschaltung, z. B. in Y-Schaltungsanordnung für mehrere Eingangskanäle zu nutzen, ohne dass die Schutzwirkung beeinträchtigt ist, wodurch die Zahl der notwendigen Überspannungsableiter reduziert werden kann.In view of the teaching described above, it is possible, a Varistorschutzbeschaltung, z. B. in Y-circuit arrangement for multiple input channels, without the protective effect is impaired, whereby the number of necessary surge arresters can be reduced.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Überspannungsschutzbeschaltung mindestens drei Varistoren in Y-Schaltung auf, wobei zwei Varistoren parallel angeordnet sind und zu dieser Parallelschaltung der dritte Varistor in Serie liegend zum Erdpotential führt. Einer der parallel geschalteten Varistoren steht über eine Funkenstrecke mit der Pluspolleitungsader sowie der weitere der parallel geschalteten Varistoren über eine weitere Funkenstrecke mit der Minuspolleitungsader in Verbindung.In one embodiment of the invention, the overvoltage protection circuit has at least three Y-connected varistors, wherein two varistors are arranged in parallel and, for this parallel connection, the third varistor leads in series to the ground potential. One of the parallel-connected varistors is connected via a spark gap with the Pluspolleitungsader and the other of the parallel-connected varistors via a further spark gap with the Minuspolleitungsader in combination.
Eine derartige Y-Schaltung der Varistoren kann als zentrale Schutzbeschaltung für alle Eingangskanäle eines jeweiligen Wechselrichters ausgebildet sein.Such a Y-circuit of the varistors can be designed as a central protection circuit for all input channels of a respective inverter.
Bevorzugt sind die Funkenstrecken als Gasentladungsableiter ausgebildet.The spark gaps are preferably designed as gas discharge arresters.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie einer Figur näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and a figure.
Die Figur zeigt hierbei ein Prinzip-Schaltbild einer Überspannungsschutzbeschaltung für photovoltaische Anlagen mit einem Wechselrichter, welcher im gezeigten Beispiel zwei mpp-Eingangskanäle aufweist.The figure shows a schematic circuit diagram of an overvoltage protection circuit for photovoltaic systems with an inverter, which has two mpp input channels in the example shown.
Die eigentliche Überspannungsschutzbeschaltung ist aus den Varistoren
Die Photovoltaikmodule
Die Leitungsadern gleicher Polarität sind gemeinsam auf den Varistor
Die Entkopplung der Minuspolleitungsadern der Photovoltaikmodule
Aus der Prinzipschaltung ist ersichtlich, dass jeweils der Varistor
Die Funkenstrecken
Bei einer Ausführungsform sind die Funkenstrecken Gasentladungsableiter.In one embodiment, the spark gaps are gas discharge tubes.
Grundsätzlich ist es ebenso möglich, die Anzahl der Funkenstrecken pro Varistoranschluss auf n – 1 zu reduzieren, wobei n die Anzahl der schutzzubeschaltenden Gleichstromleitungen darstellt.In principle, it is also possible to reduce the number of spark gaps per varistor connection to n-1, where n represents the number of DC lines to be protected.
Das vorgestellte Prinzip der Entkopplung über Funkenstrecken kann auch Verwendung finden, wenn anstelle der dargestellten Y-Beschaltung der Varistoren ähnliche Konfigurationen genutzt werden.The presented principle of decoupling via spark gaps can also be used if similar configurations are used instead of the illustrated Y circuit of the varistors.
Durch die spezielle Beschaltung unter Nutzung einer zentralen Überspannungsableiteinrichtung können gemäß der Aufgabenstellung Kosten gespart und kompakte Bauformen realisiert werden.Due to the special wiring using a central surge arrester, costs can be saved and compact designs realized in accordance with the task.
Claims (4)
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DE201210022919 DE102012022919A1 (en) | 2012-11-23 | 2012-11-23 | Overvoltage protective wiring structure for photovoltaic plants, has wires of same polarity that are connected on common varistor, and wires of same polarity with different input channels that are decoupled thought spark gap |
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EP3261207A1 (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-27 | ABB Schweiz AG | Safety device for photovoltaic installations |
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2012
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CN107546712A (en) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | Abb瑞士股份有限公司 | Safety means for photovoltaic devices |
US10523012B2 (en) | 2016-06-24 | 2019-12-31 | Abb Schweiz Ag | Safety device for photovoltaic installations |
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