Die 10 häufigsten Fehler beim Anschließen von Gleichstromsicherungen und wie man sie behebt

Ich erhielt einmal einen verzweifelten Anruf von einem Projektleiter eines gerade in Betrieb genommenen 5-Megawatt-Solarparks. Das nagelneue, mehrere Millionen Dollar teure System wurde durch zufällige, kaskadenartige Abschaltungen beeinträchtigt. Schuld daran war nicht etwa ein defekter Wechselrichter oder ein beschädigtes Panel, sondern eine falsch spezifizierte $10-Sicherung, die einen erheblichen Teil der Anlage wochenlang außer Betrieb setzte. Dieses winzige Bauteil kostete den Kunden Zehntausende an Umsatzeinbußen und Notdiensteinsätzen.

Als leitender Anwendungstechniker, der jahrzehntelang in der Entwicklung von Überstromschutzsystemen tätig war, habe ich aus erster Hand erfahren, wie ein scheinbar kleines Versehen bei der Auswahl von Sicherungen zu katastrophalen Ausfällen führen kann. In der Welt der Hochspannungs-Gleichstromsysteme, insbesondere bei Solar- und Erneuerbare-Energien-Projekten, sind Sicherungen nicht nur einfache Gebrauchsgegenstände, sondern die stillen Wächter über die Sicherheit, Zuverlässigkeit und finanzielle Rentabilität Ihres Systems.

Sie richtig zu spezifizieren ist eine nicht verhandelbare technische Disziplin. Leider sehe ich immer wieder, dass die gleichen kritischen Fehler gemacht werden. In diesem Artikel geht es nicht um Theorie, sondern darum, hart erarbeitete Erfahrungen aus der Praxis weiterzugeben. Hier sind die 10 häufigsten Fehler, die Ingenieure und Installateure bei der Spezifikation von Gleichstromsicherungen machen - und wie Sie, der Fachmann, es richtig machen können.

Die 10 größten Fehler

Fehler 1: Verwendung eines AC-geeigneten Sicherung in einem DC-Stromkreis

Der Irrtum: Dies ist die Kardinalsünde des Gleichstromschutzes. Ein Installateur nimmt, vielleicht aus Bequemlichkeit oder aus einem Missverständnis heraus, eine Standard-Wechselstromsicherung (wie sie in Gebäudeverteilertafeln verwendet wird) und installiert sie in einem Gleichstromverteilerkasten.

Warum es ein kritisches Problem ist: Es geht um den Lichtbogen. Wenn eine Sicherung durchbrennt, entsteht ein interner Lichtbogen, der gelöscht werden muss, um den Strom zu unterbrechen. Wechselstrom durchbricht 100 oder 120 Mal pro Sekunde die Nullspannung, was der Sicherung hilft, den Lichtbogen zu löschen. Gleichstrom hingegen ist ein unerbittlicher, kontinuierlicher Strom. Er hat keinen Nulldurchgang. Ein Gleichstrombogen, der einmal entstanden ist, hält sich selbst aufrecht wie ein Plasmabrenner und zieht kontinuierlich Strom aus der Quelle. Eine Wechselstromsicherung in einem Gleichstromkreis verfügt nicht über das spezifische interne Design (längere Lichtbogenpfade, spezieller Füllstoff), um diesen anhaltenden Gleichstromlichtbogen zu unterdrücken. Das Ergebnis? Der Sicherungshalter kann schmelzen, das Gehäuse kann Feuer fangen, und ein einfacher Fehler kann sich zu einem katastrophalen Ausfall auswachsen.

Die Lösung des Profis: Verwenden Sie niemals eine AC-Sicherung in einem DC-Stromkreis. Verwenden Sie immer Sicherungen, die speziell für Gleichstromanwendungen gekennzeichnet und ausgelegt sind. Auf dem Sicherungsgehäuse ist die VDC-Nennleistung (Volts DC) deutlich angegeben. Bei Solaranlagen müssen Sie noch einen Schritt weiter gehen und Sicherungen mit der Bezeichnung “gPV” verwenden, die speziell für die besonderen Anforderungen von Photovoltaikanlagen ausgelegt sind.

Wichtigste Erkenntnis: Der Gleichspannungswert einer Sicherung ist kein Vorschlag, sondern eine grundlegende Voraussetzung für das sichere Löschen eines Gleichstromlichtbogens und die Vermeidung von Bränden.

Fehler 2: Missverständnis Unterbrechende Bewertung (AIC)

Der Irrtum: Ein Techniker oder Installateur wählt eine Sicherung nur auf der Grundlage ihres Dauerstroms und ihrer Spannung aus und ignoriert dabei völlig die Unterbrechungsleistung, auch bekannt als Ampere-Unterbrechungskapazität (AIC) oder Ausschaltleistung.

Warum es ein kritisches Problem ist: Der AIC-Wert ist der maximale Fehlerstrom, den eine Sicherung sicher unterbrechen kann, ohne zu bersten oder zu explodieren. Stellen Sie sich das so vor: Ein Fahrrad mit einer Geschwindigkeit von 10 mph zu stoppen, ist einfach (ein niedriger Fehlerstrom). Das Anhalten eines Güterzuges, der mit der gleichen Geschwindigkeit fährt (hoher Fehlerstrom), erfordert wesentlich mehr Kraft. Wenn der verfügbare Fehlerstrom an einem Ort 15.000 Ampere (15kA) beträgt und Sie eine Sicherung mit einem AIC-Wert von 5kA installieren, haben Sie eine Fahrradbremse gebeten, einen Güterzug anzuhalten. Bei einem schweren Kurzschluss wird die Sicherung katastrophal ausfallen, möglicherweise explodieren und einen Lichtbogen verursachen, der Geräte zerstören und Mitarbeiter gefährden kann.

Die Lösung des Profis: Berechnen Sie immer den verfügbaren Kurzschlussstrom am Installationsort und wählen Sie eine Sicherung mit einem AIC-Wert, der diesem Wert entspricht oder ihn übersteigt. In Solaranlagen stammen die Fehlerströme von den Modulen selbst und, was noch wichtiger ist, von der Rückspeisung aus anderen parallelen Strings oder dem Wechselrichter. Während der Fehlerstrom eines einzelnen Strings gering ist, kann ein Kombinationskasten, in dem 20 Strings zusammenlaufen, einen erheblichen Fehlerstrom aufweisen. Sicherungen für PV-Anwendungen beginnen in der Regel bei 10 kA AIC und können bis zu 50 kA oder höher reichen.

Das Wichtigste zum Mitnehmen: Die Unterbrechungsleistung (AIC) der Sicherung muss höher sein als der verfügbare Fehlerstrom des Systems, um eine katastrophale Explosion während eines Kurzschlusses zu verhindern.

Fehler 3: Verwendung der falschen Sicherungsklasse (gG/gL vs. gPV)

Der Irrtum: Verwendung einer Allzweck-Gleichstromsicherung (oft Klasse gG/gL) anstelle einer speziell für Photovoltaikanlagen konzipierten Sicherung (Klasse gPV). Obwohl beide für Gleichstrom ausgelegt sind, sind sie nicht austauschbar.

Warum es ein kritisches Problem ist: PV-Systeme haben eine einzigartige elektrische Eigenschaft. Anders als eine Batterie oder ein Netzteil ist ein Solarmodul eine strombegrenzte Quelle. Niedrige, anhaltende Überlastungen (z. B. durch Rückströme in einem verschatteten String) treten viel häufiger auf als massive Kurzschlüsse. Eine gG/gL-Sicherung ist für allgemeine industrielle Lasten ausgelegt und löst unter diesen speziellen, in PV-Anlagen üblichen Niedrigstrombedingungen möglicherweise nicht zuverlässig aus. Umgekehrt könnte sie zu träge sein, um das Panel vor bestimmten Fehlertypen zu schützen. Die “gPV”-Klasse (definiert durch Normen wie IEC 60269-6 und UL 2579) bedeutet, dass die Sicherung speziell für den Schutz gegen die gesamte Bandbreite der PV-spezifischen Überströme, einschließlich Rückstrom, getestet und entwickelt wurde.

Die Lösung des Profis: Bestehen Sie bei der Absicherung von Solaranlagen auf String- oder Array-Ebene auf die Verwendung von Sicherungen, die ausdrücklich mit “gPV” gekennzeichnet sind. Diese Kennzeichnung bestätigt, dass die Sicherung für die besonderen Anforderungen der Solarenergie gebaut und getestet wurde, einschließlich ihrer Fähigkeit, gegen Rückströme bei geringer Überlast zu schützen. Das Datenblatt der Sicherung bestätigt die Übereinstimmung mit IEC 60269-6 oder UL 2579.

Das Wichtigste zum Schluss: Nur Sicherungen der gPV-Klasse sind so konzipiert und zertifiziert, dass sie Solarmodule zuverlässig vor den spezifischen Schwachstrom- und Rückstromfehlern schützen, denen sie ausgesetzt sind.

Fehler 4: Vergessen von Temperatur-Derating

Der Irrtum: Bemessung einer Sicherung auf der Grundlage ihres Nennstroms ohne Berücksichtigung der Umgebungstemperatur der Betriebsumgebung. Eine 20-A-Sicherung ist nicht immer eine 20-A-Sicherung.

Warum es ein kritisches Problem ist: Sicherungen sind thermische Geräte; sie funktionieren durch Schmelzen. Ihre Leistung ist für eine Standard-Umgebungstemperatur ausgelegt, in der Regel 25°C (77°F). Ein Solarkombinationskasten auf einem schwarzen Dach in Arizona kann im Inneren leicht Umgebungstemperaturen von 60-70°C (140-158°F) erreichen. Bei diesen hohen Temperaturen benötigt die Sicherung weniger Strom, um ihren Schmelzpunkt zu erreichen. Dies führt zu “Fehlauslösungen”, bei denen die Sicherung auch bei normalen Betriebsströmen auslöst, was zu frustrierenden Systemausfallzeiten führt. Das Material Überhitzung der Solar Combiner Box: Ursachen und Konstruktionslösungen (019ba2a0-4d90-7571-aaeb-19cc388192db) stellt fest, dass dieses Derating ein entscheidender Faktor ist, um ein vorzeitiges Öffnen zu verhindern.

Die Lösung des Profis: Konsultieren Sie immer das Datenblatt des Sicherungsherstellers für seine Temperatur-Derating-Kurve. Diese Kurve zeigt Ihnen, um wie viel Sie die effektive Strombelastbarkeit der Sicherung bei höheren Temperaturen reduzieren müssen.
Berechnungsbeispiel:
Ein Sicherungsdatenblatt gibt einen Derating-Faktor von 0,88 bei 60°C an.
Sie müssen einen Stromkreis mit einem Dauerstrom von 12 A schützen.
Sie können keine 15A-Sicherung verwenden, da deren effektiver Nennwert bei 60°C folgender ist 15A * 0,88 = 13,2A, was dem Betriebsstrom zu nahe kommt.
Sie würden die nächsthöhere Größe wählen, eine 20-A-Sicherung. Ihre effektive Nennleistung wäre: 20A * 0,88 = 17,6A, was einen sicheren Spielraum über die 12A-Last hinaus bietet.

Das Wichtigste zum Schluss: Sicherungen müssen für hohe Umgebungstemperaturen, wie sie in Solaranwendungen vorkommen, herabgesetzt werden, um Fehlauslösungen zu vermeiden und die Systemverfügbarkeit zu gewährleisten.

Fehler 5: Fehlinterpretation der Zeit-Strom-Kurve (TCC)

Der Irrtum: Man geht davon aus, dass sich alle Sicherungen mit demselben Amperewert gleich verhalten. Der Konstrukteur ignoriert die Zeit-Strom-Kurve (TCC) der Sicherung, die angibt, wie schnell sie bei verschiedenen Überstromstärken auslöst.

Warum es ein kritisches Problem ist: Der TCC ist die Persönlichkeit der Sicherung. Eine “flinke” Sicherung kann bei einem kleinen Stromstoß innerhalb von Millisekunden durchbrennen, während eine “zeitverzögerte” Sicherung denselben Stromstoß mehrere Sekunden lang toleriert. In Solarsystemen ist dies aus zwei Gründen wichtig:

1. Lästiges Auslösen: Beim Einschalten des Wechselrichters kann es zu einem kurzzeitigen Einschaltstromstoß kommen. Eine flinke Sicherung könnte dies für einen Fehler halten und unnötigerweise auslösen.
2. Versäumnis, Schutz zu gewähren: Umgekehrt kann eine zu träge Sicherung nicht schnell genug auslösen, um empfindliche elektronische Geräte bei einem echten Fehlerereignis vor Schäden zu schützen. Eine ordnungsgemäße Koordinierung zwischen Seriensicherungen (z. B. einer Strangsicherung und einer Hauptverteilersicherung) erfordert, dass die nachgeschaltete Sicherung (Strang) schneller ist als die vorgeschaltete Sicherung (Haupt), um sicherzustellen, dass nur der fehlerhafte Stromkreis isoliert wird.

Die Lösung des Profis: Prüfen Sie die TCC-Kurven im Sicherungsdatenblatt. Zum Schutz von PV-Strings benötigen Sie eine gPV-Sicherung mit einer Kurve, die normalen Schwankungen standhält, aber bei schädlichen Rückströmen schnell anspricht. Wenn Sie Sicherungen in Reihe schalten, legen Sie deren TCC-Kurven übereinander, um eine korrekte “selektive Koordination” sicherzustellen, d. h. die Sicherung, die dem Fehler am nächsten ist, öffnet zuerst.

Wichtigste Erkenntnis: Die Zeit-Strom-Kurve (TCC) ist ein wichtiges Instrument, um sicherzustellen, dass eine Sicherung schnell genug ist, um Geräte zu schützen, aber langsam genug, um Fehlauslösungen zu vermeiden.

Fehler 6: Vernachlässigung der Zeitkonstante des Systems (L/R-Verhältnis)

Der Irrtum: Der Spezifizierer geht davon aus, dass alle Gleichstromkreise gleich sind und ignoriert die Zeitkonstante (L/R), die das Verhältnis von Induktivität (L) zu Widerstand (R) im Stromkreis beschreibt.

Warum es ein kritisches Problem ist: Die Zeitkonstante ist wie ein elektrischer Impuls. Ein Stromkreis mit hoher Induktivität (lange Kabelwege, große Induktivitäten in Wechselrichtern) hat eine hohe Eigendynamik. Wenn in einem solchen Stromkreis ein Fehler auftritt, geht der Strom nicht sofort auf Null zurück; die Induktivität lässt ihn weiter fließen. Dadurch ist der Gleichstromlichtbogen noch schwieriger zu löschen. Die DC-Unterbrechungsleistung einer Sicherung wird für eine bestimmte Zeitkonstante geprüft und zertifiziert, wie im Material angegeben gPV-Sicherungstechnik(019ba2a0-0281-75f3-bbcd-26c1a0acf148). Wenn Sie eine Sicherung in einem Stromkreis mit einem höheren L/R-Verhältnis als dem, für das sie getestet wurde, verwenden, kann sie den Fehler nicht sicher unterbrechen. Dies ist besonders kritisch bei Batteriestromkreisen, die sehr hohe L/R-Verhältnisse aufweisen können.

Die Lösung des Profis: Achten Sie auf die Induktivität des Systems. Bei PV-String-Stromkreisen ist die Zeitkonstante in der Regel gering (1-3 ms), und die Standard-GPV-Sicherungen sind dafür ausgelegt. Bei Stromkreisen, die mit großen Wechselrichtern, DC-DC-Wandlern oder Batteriebänken verbunden sind, müssen Sie jedoch die geprüfte L/R-Bewertung der Sicherung auf dem Datenblatt überprüfen und sicherstellen, dass sie für die Anwendung geeignet ist. Im Zweifelsfall sollten Sie eine Sicherung wählen, die speziell für Gleichstromkreise mit hoher Induktivität ausgelegt ist.

Wichtigste Erkenntnis: Die Fähigkeit einer Sicherung, einen Gleichstromfehler zu unterbrechen, hängt von der Zeitkonstante (L/R) des Stromkreises ab; unangepasste Nennwerte können zu einem Unterbrechungsfehler führen.

Fehler 7: Falsche Dimensionierung für den Schutz von PV-Strings

Der Irrtum: Die Verwendung einer Faustregel oder die einfache Anpassung der Sicherungsbemessung an die maximale Serien-Sicherungsbemessung der Schalttafel, ohne die erforderliche Berechnung auf der Grundlage des Kurzschlussstroms (Isc) der Schalttafel durchzuführen.

Warum es ein kritisches Problem ist: NEC Artikel 690 und die IEC-Normen haben sehr spezifische Regeln für die Dimensionierung von PV-Stringsicherungen. Diese Regeln sind so ausgelegt, dass sie Zeiten erhöhter Bestrahlungsstärke (z. B. “Edge-of-Cloud”-Effekt) berücksichtigen, in denen die Module vorübergehend mehr als ihren Nennstrom erzeugen können. Eine Unterdimensionierung der Sicherung führt zu unerwünschten Auslösungen. Eine Überdimensionierung bedeutet, dass die Sicherung das PV-Modul möglicherweise nicht vor schädlichen Rückströmen schützt, da der maximale Sicherungswert des Moduls überschritten werden könnte. Die Solarmodul-Sicherungen: Vollständiger Leitfaden zur Dimensionierung und Auswahl(019ba2a0-0280-7962-9d75-130a784ec25c) wird diese Berechnung ausdrücklich erläutert.

Die Lösung des Profis: Befolgen Sie die Vorschriften. In Nordamerika schreibt der NEC vor, dass die Sicherung mindestens das 1,56-fache des Kurzschlussstroms (Isc) der Schalttafel betragen muss. Dies ergibt sich aus zwei 1,25-Faktoren: einem für Dauerlast und einem für Überstrahlungsbedingungen (1,25 x 1,25 = 1,56).
Kalkulation:
Schalttafel Isc = 9,8A
Mindestabsicherung = 9,8A * 1,56 = 15,288A
Sie müssen dann die nächsthöhere Standardgröße, was eine 20A gPV-Sicherung wäre. Vergewissern Sie sich abschließend, dass diese 20A-Nennleistung die auf der Rückseite des Solarmoduls aufgedruckte “Maximum Series Fuse”-Nennleistung nicht überschreitet (die oft 20A oder 25A beträgt).

Wichtigste Erkenntnis: Bemessen Sie PV-String-Sicherungen immer nach der folgenden Formel 1,56 x Isc (gemäß NEC) und wählen Sie dann die nächsthöhere Standardsicherungsgröße, wobei Sie darauf achten müssen, dass sie die maximale Sicherungsleistung des Moduls nicht überschreitet.

Fehler 8: Falsche Dimensionierung von Sicherungen für Batterie-Energiespeichersysteme (BESS)

Der Irrtum: Anwendung der Regeln für die Absicherung von PV-Strings auf ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS). Ein Ingenieur könnte eine standardmäßige gPV-Sicherung verwenden und sie auf der Grundlage des Dauerentladestroms der Batterie dimensionieren.

Warum es ein kritisches Problem ist: Batterien sind keine Sonnenkollektoren. Eine Solaranlage ist eine strombegrenzte Quelle. Eine Batterie ist eine nahezu unbegrenzte Stromquelle von kurzer Dauer. Der verfügbare Fehlerstrom aus einer großen Batteriebank kann immens sein - 50kA oder sogar 100kA - und wird fast sofort geliefert. Außerdem haben BESS-Stromkreise oft hohe Zeitkonstanten (L/R). Eine gPV-Sicherung ist in der Regel weder für den extremen Fehlerstrom noch für das hohe L/R-Verhältnis eines größeren Batteriefehlers ausgelegt. Sie kann den Strom nicht unterbrechen, was zu einem katastrophalen Brand oder einer Explosion führen kann.

Die Lösung des Profis: Verwenden Sie Sicherungen, die speziell für den Batterieschutz konzipiert und ausgelegt sind. Diese werden oft als Sicherungen der Klasse “aR” oder “gR” bezeichnet und haben sehr hohe AIC-Werte (50kA bis 200kA) und eine Zeit-Strom-Kurve, die für den Schutz der Leistungselektronik (wie Batteriewechselrichter) vor der massiven Durchlassenergie eines Batteriekurzschlusses optimiert ist. Erkundigen Sie sich immer beim Batteriehersteller und beim Hersteller des Wechselrichters nach den spezifischen Sicherungsanforderungen.

Das Wichtigste zum Schluss: Der Batterieschutz erfordert spezielle flinke Sicherungen mit extrem hohen Unterbrechungswerten (AIC), die für Gleichstromkreise mit hohen Fehlerströmen und hoher Induktivität ausgelegt sind.

Fehler 9: Schlechte physische Installation

Der Irrtum: Es wurde die richtige Sicherung ausgewählt, aber sie wurde nicht richtig installiert. Dazu gehört die Verwendung des falschen Sicherungshalters, das Nichtfestziehen der Klemmenanschlüsse mit dem vorgeschriebenen Anzugsmoment oder das Versäumnis, die Baugruppe vor Umwelteinflüssen zu schützen.

Warum es ein kritisches Problem ist: Ein Wackelkontakt ist ein Punkt mit hohem Widerstand. Wenn Strom durch sie fließt, erzeugt dieser Widerstand Wärme (P = I²R). Diese Wärme kann die Sicherung, den Halter und die umgebende Verdrahtung beschädigen, was schließlich zu einem Fehler oder sogar zu einem Brand führen kann. Dies ist eine häufige Fehlerart, die in Fehlersuchanleitungen wie Fehlersuche bei Solar-Kombinatorboxen (019ba2a0-4aa8-7529-a894-c685d19b76e2). Die Verwendung eines Sicherungshalters, der nicht für dieselbe Spannung oder denselben Strom wie die Sicherung selbst ausgelegt ist, stellt ebenfalls eine gefährliche Schwachstelle im System dar.

Die Lösung des Profis: Behandeln Sie die Sicherung und den Halter als ein einziges technisches System.

1. Nominierte Halterungen verwenden: Stellen Sie sicher, dass die Spannungs- und Stromwerte des Sicherungshalters mit denen der Sicherung übereinstimmen oder diese übertreffen.
2. Torque-Verbindungen: Verwenden Sie einen kalibrierten Drehmomentschraubendreher oder -schlüssel, um alle elektrischen Verbindungen auf den vom Hersteller angegebenen Wert anzuziehen. Dies ist einer der wichtigsten Schritte, um einen Hitzestau zu verhindern.
3. Sicherstellung des Umweltschutzes: Installieren Sie die Sicherungsbaugruppe in einem ordnungsgemäß bemessenen Gehäuse (z. B. NEMA 4X), um sie vor Feuchtigkeit, Staub und UV-Strahlung zu schützen, die die Verbindungen im Laufe der Zeit beeinträchtigen können.

Das Wichtigste zum Schluss: Eine hochwertige Sicherung ist ohne eine hochwertige Installation nutzlos; ein angemessenes Drehmoment und ein korrekt bemessener Halter sind für die Sicherheit und Zuverlässigkeit unerlässlich.

Fehler 10: Übersehen von UL- und IEC-Normen

Der Irrtum: Ein Konstrukteur für ein nordamerikanisches Projekt spezifiziert eine Sicherung, die nur eine IEC-Zertifizierung hat, oder umgekehrt für ein Projekt in Europa, vorausgesetzt, die Normen sind gleichwertig.

Warum es ein kritisches Problem ist: Obwohl sowohl UL (Underwriters Laboratories, für Nordamerika) als auch IEC (International Electrotechnical Commission, für Europa und andere Regionen) strenge Normen für gPV-Sicherungen haben (UL 2579 bzw. IEC 60269-6), unterscheiden sie sich in ihren Prüfphilosophien und Anforderungen. Ein Elektroinspektor in den USA oder Kanada wird auf das UL-Zeichen achten. Eine reine IEC-Sicherung, auch wenn sie technisch hervorragend ist, wird möglicherweise von der zuständigen Behörde nicht akzeptiert, was zu nicht bestandenen Inspektionen, Projektverzögerungen und kostspieligen Nacharbeiten führt. Da die gPV-Sicherungstechnik Material (019ba2a0-0281-75f3-bbcd-26c1a0acf148) weist darauf hin, dass die UL-Normen häufig eine Prüfung der Sicherungshalter vorsehen, während die IEC-Normen diese getrennt behandeln.

Die Lösung des Profis: Informieren Sie sich über die Zuständigkeit für Ihr Projekt. Für Projekte in den Vereinigten Staaten und Kanada müssen Sie Sicherungen angeben, die “UL-gelistet” sind. Für Projekte in Europa oder anderen Regionen, die IEC-Normen folgen, ist eine IEC-zertifizierte Sicherung erforderlich. Viele globale Hersteller bieten Sicherungen an, die sowohl UL- als auch IEC-zertifiziert sind, was die ideale Lösung für internationale Unternehmen darstellt. Informieren Sie sich immer im Datenblatt über die spezifischen Zertifizierungen des Produkts.

Wichtigste Erkenntnis: Vergewissern Sie sich, dass Ihre Sicherung die richtige Zertifizierung trägt (UL für Nordamerika, IEC für Europa/International), die von den örtlichen Elektrovorschriften und Inspektoren gefordert wird, um Projektverzögerungen zu vermeiden.

Das Fuse Selection Framework: Eine 5-stufige Checkliste

Um diese Erkenntnisse zusammenzufassen, habe ich einen einfachen 5-Schritte-Rahmen entwickelt, den jeder Ingenieur bei der Spezifikation einer Gleichstromsicherung befolgen sollte. Dieser disziplinierte Prozess hilft sicherzustellen, dass alle kritischen Parameter berücksichtigt werden, um die oben beschriebenen häufigen Fehler zu vermeiden.

1. Schritt 1: Ermitteln der Systemvitalität. Bestimmen Sie zunächst die grundlegenden elektrischen Parameter am Standort der Sicherung.
   • Maximale Systemspannung (Voc): Berechnet bei der niedrigsten zu erwartenden Umgebungstemperatur. Der Nennwert der Sicherung VDC muss höher sein.
   • Verfügbarer Fehlerstrom (Isc): Der maximale Strom, den das System bei einem Kurzschluss liefern kann. Der AIC-Wert der Sicherung muss höher sein.
2. Schritt 2: Definieren Sie das Lastprofil. Verstehen Sie die Art dessen, was Sie schützen wollen.
   • Kontinuierlicher Strom: Der normale Betriebsstrom des Stromkreises.
   • Lasttyp: Handelt es sich um einen PV-Strang, eine Batteriebank, einen Gleichstrommotor oder einen Wechselrichterausgang? Dies bestimmt die erforderliche Sicherungsklasse (gPV, aR usw.) und die TCC-Eigenschaften.
3. Schritt 3: Berücksichtigung von Umweltfaktoren. Berücksichtigen Sie die realen Betriebsbedingungen.
   • Umgebungstemperatur: Bestimmen Sie die maximale Umgebungstemperatur im Inneren des Gehäuses. Verwenden Sie dies, um den korrekten Temperatur-Derating-Faktor aus dem Datenblatt zu ermitteln.
   • Zeitkonstante (L/R): Bei induktiven Stromkreisen (Batterien, große Wechselrichter) muss die Sicherung für das L/R-Verhältnis des Stromkreises ausgelegt sein.
4. Schritt 4: Wählen Sie die richtige Sicherung. Jetzt können Sie die Berechnungen durchführen und eine bestimmte Teilenummer auswählen.
   • Berechnen Sie die Mindeststromstärke: Wenden Sie die erforderlichen Multiplikatoren an (z. B. 1,56 x Isc für PV-Strings).
   • Derating anwenden: Teilen Sie die berechnete Mindestleistung durch den Temperatur-Derating-Faktor.
   • Wählen Sie die Standardgröße: Wählen Sie die nächste Standard-Sicherungsgröße auf von Ihrem berechneten Endwert.
   • Endgültige Verifizierung: Vergewissern Sie sich, dass die gewählte Sicherungsklasse, der Spannungswert und der AIC-Wert den Anforderungen aus Schritt 1 und 2 entsprechen.
5. Schritt 5: Überprüfung der Konformität und Installation. Die Arbeit ist erst dann getan, wenn die Sicherung korrekt installiert ist.
   • Zertifizierung: Vergewissern Sie sich, dass die Sicherung über die erforderliche Zulassung verfügt (UL oder IEC).
   • Halterung & Drehmoment: Geben Sie einen korrekt bemessenen Sicherungshalter an und geben Sie in Ihren Konstruktionsunterlagen ausdrücklich die erforderlichen Anzugsmomente an.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Kann ich einen Stromkreisunterbrecher anstelle einer Sicherung verwenden?
Ja, aber mit kritischen Vorbehalten. Für Gleichstrom ausgelegte Schutzschalter können verwendet werden und bieten den Vorteil, dass sie rückstellbar sind. Wie jedoch der Artikel DC-Leitungsschutzschalter vs. DC-Sicherung (019ba2a0-4dcc-7b76-8752-9f79b2036b4a) erklärt, haben sie in der Regel ein viel geringeres Unterbrechungsvermögen (AIC) bei gleichen Kosten. An einem Ort mit sehr hohem verfügbaren Fehlerstrom (z. B. in der Nähe einer Batteriebank) ist eine Schmelzsicherung oft die sicherere und wirtschaftlichere Wahl. Für den Schutz auf Strangebene, wo die Fehlerströme geringer sind, sind Unterbrecher eine praktikable Option. Verwenden Sie immer einen Unterbrecher, der speziell für Gleichstrom und die Systemspannung ausgelegt ist.

Was bedeutet ‘aR’ bei einer Sicherung?
“aR” ist eine IEC-Sicherungsklassenbezeichnung, die für den “Teilbereichsschutz” von Halbleitern steht. Es handelt sich um extrem flinke Sicherungen, die speziell zum Schutz von Leistungselektronik wie Wechselrichtern, Halbleiterrelais und Frequenzumrichtern vor Kurzschlüssen entwickelt wurden. Sie sind keine Vollbereichssicherungen, d. h. sie sind nicht für den Schutz vor Überlast ausgelegt und müssen in Kombination mit einem anderen Gerät (z. B. einem Unterbrecher) für den Überlastschutz verwendet werden.

Wie oft sollte ich Solarsicherungen ersetzen?
Für Sicherungen gibt es kein festgelegtes Austauschintervall. Sie sind “Fit and Forget”-Geräte. Eine Sicherung sollte nur ersetzt werden, wenn sie durchgebrannt ist. Wenn eine Sicherung immer wieder an der gleichen Stelle durchbrennt, ist dies ein Zeichen für ein grundlegendes Problem im System (z. B. ein intermittierender Erdschluss, ein Wackelkontakt oder ein Konstruktionsfehler), das untersucht und behoben werden muss. Ein einfaches Auswechseln der Sicherung ist keine Lösung.

Ist es in Ordnung, eine 1000-V-Sicherung in einem 600-V-System zu verwenden?
Ja, das ist absolut sicher und wird oft empfohlen. Der Spannungswert einer Sicherung ist ein maximal Nennwert. Die Verwendung einer Sicherung mit einem höheren Spannungswert als die Systemspannung bietet eine zusätzliche Sicherheitsmarge für das Löschen von Lichtbögen. Sie können jedoch niemals Umgekehrt ist die Verwendung einer 600-V-Sicherung in einem 1000-V-Netz äußerst gefährlich und wird wahrscheinlich dazu führen, dass ein Fehler nicht unterbrochen wird.

Schlussfolgerung

Bei einem komplexen Solarprojekt ist es einfach, sich auf die großen Posten zu konzentrieren - die Module, die Wechselrichter, die Gestelle. Doch wie dieser verzweifelte Projektleiter feststellte, hängt die Zuverlässigkeit des Systems oft von den kleinsten, meist übersehenen Komponenten ab. Eine Sicherung ist nicht nur ein Stück Draht in einer Röhre, sondern ein hochentwickeltes Sicherheitsgerät, das zum Schutz Ihrer Anlagen und Mitarbeiter das ultimative Opfer bringt.

Der Unterschied zwischen einer zuverlässigen, rentablen Solaranlage und einer gefährlichen, Geld verlierenden Anlage kann auf das Verständnis der Nuancen von Spannungswerten, Unterbrechungskapazität, Temperaturderating und ordnungsgemäßer Installation zurückzuführen sein. Sorgfalt bei der Spezifikation von Sicherungen ist nicht verhandelbar. Wenn Sie diese zehn häufigen Fehler vermeiden und einen disziplinierten Auswahlprozess befolgen, können Sie nicht nur einfach ein Teil auswählen, sondern ein sicheres und widerstandsfähiges System entwickeln.

Ziehen Sie immer die neuesten Datenblätter zu Rate und zögern Sie nicht, sich im Zweifelsfall an einen qualifizierten Anwendungstechniker zu wenden. Dieses zehnminütige Gespräch könnte Ihnen später zehntausend Dollar sparen.