Messtechnik für mehr Sicherheit Die drei grössten Sicherheitsrisiken bei Solaranlagen

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Das weltweit erste CAT-III-1500-V-True-RMS-Solarzangenmessgerät schafft deutlich mehr Sicherheit bei der Inbetriebnahme und Installation von Solarmodulen.

Mit dem Ziel, die Sicherheit von Technikern zu gewährleisten, informiert Fluke, ein weltweit führender Hersteller kompakter, professioneller elektronischer Test- und Messgeräte und entsprechender Software, über die drei grössten elektrischen Gefahren, die man bei der Installation und Wartung von Solaranlagen vermeiden sollte. Erneuerbare Energien zählen zu den am schnellsten wachsenden Märkten der Welt – der deutsche Solar­energiemarkt soll zwischen 2022 und 2027 um 7% wachsen und bis 2030 nahezu 80% des Stroms aus erneuerbaren Energien liefern.

Diese rasante Expansion beschleunigt die Suche nach Möglichkeiten zur Reduzierung der Risiken, die mit der Inbetriebnahme und Installation von Solar-/Photovoltaik-Anlagen (PV) verbunden sind. Daraus folgt ein Bedarf an hochpräzisen Handmessgeräten, die in diesen Anwendungen sichere und zuverlässige Messungen durchführen können. Mit Einführung des weltweit ersten CAT-III-1500-V-​True-RMS-Solarzangenmessgeräts – des Fluke 393 FC – deckt das Unternehmen diesen Bedarf.

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Bei PV-Anwendungen ist der Strom «ausser Kontrolle» und wird nicht durch die Elektronik begrenzt. Die Wahl eines geeigneten Solarprüfgeräts ist daher von entscheidender Bedeutung, will man Mitarbeiter – und die PV-Anlage selbst – vor einer Reihe potenzieller elektrischer Gefahren schützen.

1. Stromschlag

Das Fluke 393 FC schützt vor den drei wichtigsten elektrischen Gefahren – Stromschlag durch spannungsführende Leiter; Überschläge, die Brände auslösen; und Lichtbögen, die Explosionen verursachen können. Kontrollmassnahmen und bewährte Praktiken zur Minderung dieser Risiken unterscheiden sich bei der Arbeit mit Photovoltaikanlagen von der Arbeit mit allen anderen Arten von Energieerzeugungsanlagen. Es ist daher wichtig, dass Multimeter, Messleitungen und Sicherungen für die Anwendung geeignet sind, an der gearbeitet wird.

Ein Stromschlag durch spannungsführende Leiter kann auftreten, wenn der Strom einen unerwünschten Weg durch den menschlichen Körper nimmt; dabei können schon 50 mA tödliche Folgen haben, wenn sie durch das Herz fliessen. Ursachen für Stromschläge sind meist mangelhafte Isolierung von Kabeln und Leitungen, beschädigte Isolierung von Sicherheitsabdeckungen oder unsachgemässe Erdung. Die wichtigsten Stellen, an denen solche Bedingungen in einer PV-Anlage herrschen, sind der Schaltschrank, der Erdungsleiter der Anlage sowie die Leiter der PV-Quelle und des Ausgangsstromkreises.

2. Unerwünschte Überschläge und Lichtbögen

Lichtbögen, die Brände auslösen, sind elektrische Hochspannungsentladungen zwischen zwei oder mehr Leitern. Diese Entladungen verursachen Hitze, die zu einer Schädigung oder sogar zum Abbrand der Kabel­isolierung führen kann. PV-Anlagen sind besonders anfällig für Überschläge, die durch Leitungsunterbrechungen oder un­erwartete Ströme zwischen zwei Leitern verursacht werden, oft als Folge eines Erdschlusses.

Überschläge sind ein Phänomen grosser PV-Anlagen mit mittleren bis hohen Spannungen. Erst seit Einführung grosser Solar­energiesysteme sind Überschläge im Gleichstrombereich ein Thema. Daher empfiehlt es sich, bei Gleichstromsystemen mit mehr als 120 V eine Risikoanalyse durchzuführen. Besonders häufig tritt das Problem bei der Fehlersuche in stromführenden Verteilerkästen auf, in denen PV-Quellstromkreise zur Erhöhung des Stroms parallelgeschaltet sind, oder bei der Prüfung von Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen und Transformatoren. Lichtbögen entstehen, wenn eine erhebliche Energiemenge für einen Lichtbogenfehler in Gleich- und Wechselstromleitern zur Verfügung steht. Dabei werden heisse Gase und Strahlungsenergie mit Temperaturen von bis zu 19 500 °C freigesetzt (viermal so heiss wie die Sonnenoberfläche). Am stärksten gefährdet sind Wechselrichter für Wohngebäude mit einer Eingangsspannung von bis zu 500 V und Grosswechselrichter mit bis zu 1500 V. Man sollte daher unbedingt ein Messgerät verwenden, das für die entsprechende Messkategorie oder CAT-Einstufung sowie für das Spannungsniveau der Anwendung ausgelegt ist. So kann das Gerät nicht nur durchschnittliche Spannungen messen, sondern auch hohe Spannungsspitzen und Transienten, die Stromschläge oder einen Lichtbogen auslösen können.

3. Umstellung auf 1500 Volt

Die meisten grossen Hersteller von Wechselrichtern und Solarmodulen stellen von 1000- auf 1500-V-Systeme um, um höhere Wirkungsgrade zu erzielen. Bei Solaranlagen kommen vermehrt Systeme der Überspannungskategorie CAT III 1500 V zum Einsatz, und CAT-III- sowie CAT-IV-Geräte sind für PV-Anlagen in grossen Höhen unerlässlich. Das Fluke-393-FC-True-RMS-Solarzangenmessgerät erfüllt als einziges die Isolationsanforderungen solcher CAT-III-Umgebungen.

Das Messgerät wurde speziell für PV-Installationstechniker und Wartungsspezialisten entwickelt, die in Hochspannungs-Gleichstromumgebungen arbeiten. Die Zange kann bis zu 1500 V Gleichstrom, 1000 V Wechselstrom, DC-Leistung und -Strom bis zu 999,9 A Gleich- oder Wechselstrom über die dünne Klemmbacke messen – ideal für die beengten Platzverhältnisse in Verteilerkästen oder Wechselrichtern. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Klemme, auf die eine dreijährige Garantie gewährt wird und die der Schutzart IP54 entspricht (wodurch sie sich gut für den Einsatz im Freien eignet), ist eine akustische Polaritätsanzeige. Sie hilft, versehentliche Fehlverdrahtungen zu vermeiden, und stellt sicher, dass die PV-Paneele korrekt installiert sind.

Polaritätsfunktionen sowie akustische und visuelle Polaritätsprüfungen sind bei der Inbetriebnahme einer neuen Anlage von entscheidender Bedeutung, sei es auf der Ebene des Verteilerkastens oder auf der Ebene des Wechselrichters. Mit einer DC-Polaritätsprüfung kann man leicht feststellen, ob die Polari­tät von Strängen versehentlich vertauscht wurde, und so das Risiko von Bränden am Schaltkasten sowie von Schäden an der Anlage und Gefahren für das Personal vermeiden.

Sicher, zuverlässig und widerstandsfähig

Sämtliche Prüfergebnisse werden über die Fluke-Connect-Software, die zum Liefer­umfang des Fluke 393 FC True-RMS Solar Clamp Meters gehört, aufgezeichnet und gemeldet. Techniker können mit einem Smartphone schnell Messungen durchführen und speichern, wobei 10 Minuten aufgezeichnet und die Messwerte an Kollegen weitergeleitet werden. Das sichere, zuverlässige und robus­te Messgerät kann Messungen und Aufzeichnungen von bis zu zwei Wochen Dauer vornehmen; es wird ausserdem mit einer flexiblen 18-Zoll-iFlex-Stromsonde für erweiter­te Wechselstrommessungen bis zu 2500 A geliefert. Die Messleitungen sind ausserdem für CAT III 1500 V DC ausgelegt.

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