A Solargenerator-Anschlusskasten sammelt die Ausgänge mehrerer Photovoltaik-Strings oder Wechselrichter und führt sie über einen oder mehrere größere Abzweige zusammen. Bei einem DC-Array bündelt er String-Sicherungen, Überspannungsschutz, Trennvorrichtungen und eine optionale Überwachung. Auf der AC-Seite fasst ein Generatoranschlusskasten die Wechselrichterausgänge mit AC-Schutzschaltern und Sammelschienen zusammen. Dieser Leitfaden erläutert die Funktionen, die Dimensionierung, die Komponenten, die Gehäuseanforderungen und die Projektspezifikation von PV-Anschlusskästen.
Neutraler technischer Video
Further viewing: The Engineering Mindset — How Three Phase Electricity works – The basics explained. This video provides background principles; it does not specify LBAJI equipment ratings or replace a project design.
Was ist ein Generatoranschlusskasten in einer Solaranlage?
Großkraftwerks- und gewerbliche Solaranlagen enthalten viele parallele Stränge. Wenn jeder Strang direkt zu einem Zentralinverter geführt wird, kann dies zu übermäßiger Verkabelung führen. Ein DC-Anschlusskasten (Generatoranschlusskasten) schaltet mehrere Strangpaare zusammen, bietet Schutz und fasst sie auf einem gemeinsamen positiven und negativen Ausgang zusammen. Der Ausgang speist dann einen Inverter oder eine DC-Sammelstufe.
Ein Combiner erhöht nicht die Energieproduktion und sollte nicht ohne Zweck hinzugefügt werden. Kleine Wohnanlagen mit wenigen Strings und einem Wechselrichter mit integriertem Schutz benötigen möglicherweise keinen separaten Kasten. Die Anlagentopologie und die geltenden Vorschriften bestimmen die Anforderung.
DC-Kombinierer-Kasten vs. AC-Kombinierer-Kasten
DC-PV-Kombinierer
Ein DC-Kombinator verarbeitet den Photovoltaik-Gleichstrom vor dem Wechselrichter. Komponenten müssen für die maximale PV-Spannung, Dauerstrom, Rückstrom, Polarität und DC-Lichtbogenunterbrechung ausgelegt sein. Das Schalten von Gleichstrom ist anspruchsvoller als das Schalten von vergleichbarem Wechselstrom, da der Strom keinen natürlichen Nulldurchgang hat.
Wechselrichter-Kombinierer
Ein AC-Kombinierer bündelt die Ausgänge von Strangwechselrichtern oder anderen AC-Quellen. Er verwendet AC-Leitungsschutzschalter oder Lasttrennschalter, Sammelschienen, Messeinrichtungen und einen Überspannungsschutz, die auf Spannung, Frequenz und Fehlerpegel abgestimmt sind. Es darf nicht angenommen werden, dass ein Gerät mit einer AC-Nennleistung für die DC-Seite geeignet ist.
LBAJI bietet die LHLX-PV24/Z/D Photovoltaik-DC-Anschlusskasten für die Gleichstromsammlung und die LHLX-AC Photovoltaik-AC-Anschlusskasten zur AC-Aggregation.
Schnellvergleichs- und Auswahltabelle
Verwenden Sie diese Tabelle als kurze Zusammenfassung der wichtigsten im Artikel erklärten Ingenieur- und Beschaffungsentscheidungen.
| Entscheidungsbereich | Praktische Bedeutung | Was zu überprüfen ist |
|---|---|---|
| Was ist ein Generatoranschlusskasten in einer Solaranlage? | Groß- und Gewerbeanlagen enthalten viele parallele Stränge. | Das direkte Führen jedes Strangs zu einem zentralen Wechselrichter kann zu übermäßiger Verkabelung führen. |
| DC-Kombinierer-Kasten vs. AC-Kombinierer-Kasten | Ein DC-Kombinierer verarbeitet den Gleichstrom von Photovoltaikanlagen vor dem Wechselrichter. | Komponenten müssen für die maximale PV-Spannung, den Dauerstrom, den Rückstrom, die Polarität und die Gleichstrom-Löschung ausgelegt sein. |
| Hauptkomponenten des DC-PV-Generatoranschlusskastens | Strangsicherungen schützen Module und Leitungen vor Rückströmen aus parallelen Strängen. | Ihre Bemessungsspannung, ihr Bemessungsstrom, ihre DC-Ausschaltvermögen und ihre Photovoltaik-Sicherungsklasse müssen zum System passen. |
| 16-String-DC-Kombinierer | Gehen Sie von 16 parallelen Strängen aus, von denen jeder einen Kurzschlussstrom von 14 A aufweist. | Vor der Anwendung projektspezifischer Korrekturfaktoren beträgt der Gesamtkurzschlussstrom 224 A. |
| Gehäuse- und Umgebungsbedingungen | Kombinatorboxen für den Außenbereich sind Sonneneinstrahlung, UV-Strahlen, Regen, Staub, Kondensation, Salz und großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. | Geben Sie ggf. eine geeignete IP- oder NEMA-Schutzart, UV-beständige Materialien, eine Korrosionsklasse, ein Dichtungssystem sowie eine atmungsaktive Entwässerung oder einen Antikondensationsansatz an. |
Hauptkomponenten des DC-PV-Generatoranschlusskastens
Strang-Sicherungen
Strangsicherungen schützen Module und Leiter vor Rückströmen aus parallelen Strängen. Ihre Nennspannung, Nennstromstärke, DC-Ausschaltvermögen und Photovoltaik-Sicherungsklasse müssen zum System passen. Die Dimensionierung der Sicherungen berücksichtigt die maximale Vorsicherung der Module, den Kurzschlussstrom des Strangs, Korrekturfaktoren und lokale Vorschriften.
DC-Überspannungsschutzgerät
Überspannungsableiter (SPD) begrenzen transiente Überspannungen durch Blitzschlag und Schalthandlungen. Wählen Sie Typ 1, Typ 2 oder einen kombinierten Schutz basierend auf dem Blitzschutzkonzept und dem Montageort. Die maximale Dauerspannung muss die ungünstigste Leerlaufspannung des PV-Generators einschließlich der Tieftemperaturkorrektur überschreiten.
DC-Trennschalter
Ein Lasttrennschalter dient der Trennung zu Wartungszwecken. Er muss für die Systemspannung, den Strom, die Pole und die Nutzungskategorie für Gleichstrom (DC) ausgelegt sein. Die Schalterverriegelung und die sichtbare Schaltstellungsanzeige helfen dabei, einen klaren Betriebszustand herzustellen.
Überwachung
Strangstromsensoren, Spannungsmessung, ÜSए-Status (Überspannungsschutz-Status), Schaltstellung, Temperatur und Kommunikation können leistungsschwache Stränge oder ausgefallene Schutzeinrichtungen identifizieren. Die Überwachung verbessert die Diagnostik, ersetzt jedoch nicht den elektrischen Schutz.
Wie man einen Solar-Kombinationskasten dimensioniert
- Bestätigen Sie die maximale Anzahl paralleler Stränge und die elektrischen Moduldaten.
- Berechnen Sie die maximale Systemspannung anhand der Leerlaufspannung des Moduls und der minimalen Standorttemperatur.
- Berechnung des Strang- und Gesamtstroms unter Verwendung des Kurzschlussstroms und der erforderlichen Korrekturfaktoren.
- Überprüfen Sie den maximalen Rückstrom und die Nennleistung der Modul-Sicherung.
- Wählen Sie flinke Sicherungen, Sicherungshalter und Trenner mit verifizierten DC-Nennwerten aus.
- Bemessung von Stromschienen und Kabeln für Dauerstrom und Erwärmung.
- Überprüfen Sie den verfügbaren Gleichstrom-Fehlerstrom und die Abschaltleistung der Komponenten.
- Überwachungskanäle, Kommunikation und Hilfsstrom definieren.
16-String-DC-Kombinierer
Unter Annahme von 16 parallelen Strängen mit jeweils 14 A Kurzschlussstrom beträgt der Gesamtkurzschlussstrom vor Anwendung projektspezifischer Korrekturfaktoren 224 A. Der dauerhafte Bemessungsstrom, die Sicherungsnennleistung, der Ausgangsschalter und das Kabel können nicht allein anhand von 224 A ausgewählt werden; wenden Sie die geltenden PV-Regeln, Temperaturderating, Leiterbündelung und Komponentenlimits an. Die maximale Gleichspannung muss bei der niedrigsten zu erwartenden Modultemperatur berechnet werden.
Gehäuse- und Umgebungsbedingungen
Gefasste Anschlusskästen für den Außenbereich sind Sonnenhitze, UV-Strahlung, Regen, Staub, Kondensation, Salz und großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Spezifizieren Sie eine geeignete IP- oder NEMA-Schutzart, UV-beständige Materialien, eine Korrosionsklasse, ein Dichtungssystem sowie bei Bedarf eine atmungsaktive Entwässerung oder einen Ansatz gegen Kondensation. Eine hohe IP-Zahl gleicht schlecht konstruierte Kabelverschraubungen oder eine während des Regens öffnete Tür nicht aus.
Thermisches Design ist wichtig, da Sicherungen, Klemmen und ÜSS (Überspannungsableiter) Wärme erzeugen, während Sonneneinstrahlung die Gehäusetemperatur erhöht. Komponenten sollten für die Wärmeableitung mit Abständen angeordnet und für die innere Temperatur ausgelegt sein. Edelstahl, beschichteter Stahl und technische Kunststoffe haben jeweils unterschiedliche Korrosions-, Wärme- und mechanische Eigenschaften.
Verdrahtung, Polarität und Erdung
Verwenden Sie PV-zertifizierte Kabel, Stecker und Verschraubungen mit der erforderlichen Spannungs-, Temperatur- und UV-Beständigkeit. Achten Sie auf die Einhaltung der Polung vom Strang bis zum Ausgang und verlegen Sie positive und negative Leiter getrennt. Ziehen Sie die Klemmen mit kalibrierten Werkzeugen mit dem vorgeschriebenen Drehmoment an und sorgen Sie für eine Zugentlastung. Der Schutzpotentialausgleich von Metallgehäusen und die Ableiterpfade von Überspannungsschutzgeräten (SPD) sollten kurz und direkt sein. Die Erdung der Systemleiter hängt von der Wechselrichtertopologie und den örtlichen Vorschriften ab.
AC-Koppler-Design
Ein AC-Solargeneratoranschlusskasten nimmt mehrere Wechselrichter-Einspeisungen auf und versorgt einen Transformator oder Hauptverteiler. Sein Sammelschienenstrom richtet sich nach der Wechselrichterleistung und der Gleichzeitigkeit, während der Fehlerstrom Beiträge des Netzes und anderer Quellen umfasst. Leistungsschalter, Sammelschienen, Stromwandler, Überspannungsschutz und Gehäuse sind für den AC-Betrieb auszulegen und mit dem Wechselrichterschutz und der vorgelagerten Schaltanlage zu koordinieren.
Im Versorgungsmaßstab kann der gesammelte AC-Ausgang eingespeist werden in 35-kV-Kompaktorstation für erneuerbare Energien zur Spannungsumwandlung und Netzankopplung. Die Auslegungen von Combiner, Wechselrichter, Trafo und MS-Schaltanlage sollten aus einer Netzstudie abgeleitet werden.
Werks- und Vor-Ort-Prüfungen
- Sicht- und Verdrahtungsprüfung anhand genehmigter Zeichnungen.
- Überprüfung des Anzugsdrehmoments der Klemmen und des Leiterzugs.
- Isolationswiderstands- und dielektrische Prüfungen, sofern anwendbar.
- Polung und Durchgangsprüfung.
- Funktionsprüfungen von Sicherungen, Überspannungsschutzgeräten (SPD), Schaltern und Überwachungseinrichtungen.
- Kommunikations-Mapping und Alarmsimulation.
- Gehäuse- und Dichtungsprüfung.
- Thermografische Inspektion nach dem Betrieb bei repräsentativer Last.
Häufige Fehler bei der Auswahl
- Die Verwendung von AC-Schutzschaltern oder -Schaltern in einem DC-Stromkreis ohne verifizierte DC-Nennleistung.
- Ignorieren des durch tiefe Temperaturen bedingten Anstiegs der Modul-Leerlaufspannung.
- Auswahl von Sicherungen nur anhand des normalen Betriebsstroms.
- Die Verwendung einer Gehäuseschutzart, die Kabeldurchführungen und die Installation nicht berücksichtigt.
- Herstellung langer, induktiver SPD-Erdungsleitungen.
- Mischen von Steckverbindermarken oder -typen ohne Kompatibilitätsfreigabe.
- Weglassen von Reserveadern, Überwachungskanälen oder zukünftiger Kapazität aus dem Design.
Mehrfach-Ausgang und überwachte Generatoranschlusskästen
Große Arrays können mehrere kombinierte Ausgänge oder Strangstromüberwachungen nutzen, um minderleistende und fehlerhafte Stränge zu lokalisieren. Überwachungskanäle, Kommunikation und Hilfsversorgung müssen dieselbe Outdoor- und Überspannungsumgebung wie der Leistungskreis tolerieren. Die bloße Anzahl der Eingänge definiert nicht die nutzbare Kapazität.
Erforderliche Informationen zur Auswahl eines PV-Kombiners
Geben Sie Modul-Voc, -Isc und Temperaturkoeffizienten, parallele Stränge, minimale Standorttemperatur, maximale Systemspannung, Wechselrichtereingänge, Leiterquerschnitte, Erdungsanordnung und Gehäuseumgebung an. Diese Eingänge bestimmen die Auslegung von DC-Sicherung, Trennschalter, SPD, Sammelschiene, Verschraubung und Ausgangsklemme.
Technische Referenzen und weiterführende Literatur
Die folgenden unabhängigen Quellen unterstützen die in diesem Leitfaden behandelten Standards, die Terminologie, die Berechnungen und den Sicherheitskontext:
- Solarphotovoltaik-Ressourcen des US-Energieministeriums — Behördliche Übersicht über die Photovoltaotechnologie und wie PV-Systeme Solarenergie in elektrischen Strom umwandeln.
- IEC 62548-1 Planungsanforderungen für Photovoltaikanlagen — Planungsanforderungen für PV-Modulverkabelung, Schaltung, Erdung, elektrischen Schutz, Trennung und Sicherheit.
- OSHA-Anforderungen für die elektrische Sicherheit — Sicherheitskontext für elektrische Errichtungs- und Verteilungsanlagen im Zusammenhang mit Energiesystemen.
