Wie man eine PV Combiner Box auslegt: Inklusive Schaltpläne

Einführung: Die entscheidende Rolle der korrekten Auslegung der PV Combiner Box

In Photovoltaikanlagen dient der Sammelkasten als kritischer Knotenpunkt, an dem mehrere Solarmodulstränge zusammenlaufen, bevor sie an den Wechselrichter angeschlossen werden. Ein schlecht konstruierter oder unsachgemäß verdrahteter Sammelkasten kann zu Leistungsverlusten, Sicherheitsrisiken, Verstößen gegen die Vorschriften und Systemausfällen führen. Unabhängig davon, ob Sie eine Aufdachanlage für Privathaushalte oder einen kommerziellen Solarpark installieren, ist das Verständnis der korrekten Auslegung und Verdrahtung eines PV-Verbindungskastens für eine optimale Systemleistung und langfristige Zuverlässigkeit unerlässlich.

Dieser umfassende Leitfaden führt Sie durch alle Aspekte der PV-Kombinationskasten Design, von der Komponentenauswahl bis zur NEC-Konformität, komplett mit detaillierten Verdrahtungsplänen und professionellen Installationsverfahren, die von Branchenexperten verwendet werden.

Was ist ein PV-Kombinator-Box?

Ein PV-Kombinationskasten (auch Solar-Kombinationskasten oder DC-Kombinationskasten genannt) ist ein elektrisches Gehäuse, das die Leistung mehrerer Photovoltaik-Stränge zu einem einzigen Gleichstromkreis zusammenfasst. Diese konsolidierte Leistung wird dann in den Wechselrichter oder Laderegler eingespeist.

Primäre Funktionen

Die Combiner Box erfüllt mehrere wichtige Funktionen in einer Solaranlage:

• String-Konsolidierung: Kombiniert mehrere DC-Strings in weniger Leitern und reduziert so die Kabelwege zum Wechselrichter
• Überstromschutz: Unterbringung von Sicherungen oder Leistungsschaltern für jeden Strang, um Rückstrom- und Überstrombedingungen zu verhindern
• Isolierung und Sicherheit: Bietet einen zentralen Abschaltpunkt für Wartung und Notabschaltung
• Überspannungsschutz: Geeignet für SPD (Surge Protective Devices) zum Schutz vor Blitzschlag und Spannungsspitzen
• Überwachung der Integration: Ermöglicht die Überwachung auf String-Ebene zur Leistungsoptimierung

Wichtige Komponenten und Materialien

Das Verständnis der Komponenten, aus denen ein ordnungsgemäßer Verteilerkasten besteht, ist für die korrekte Installation und Auslegung von grundlegender Bedeutung.

Wesentliche Komponenten

Material-Spezifikationen

Materialien des Gehäuses:

• Glasfaser (FRP): UV-beständig, nicht leitend, hervorragend geeignet für den Einsatz in Küstengebieten
• Aluminium: Leicht, korrosionsbeständig mit Pulverbeschichtung
• Rostfreier Stahl: Überragende Haltbarkeit für raue Industrieumgebungen
• Polycarbonat: Kostengünstig, gute UV-Beständigkeit für Anwendungen im Wohnbereich

Leitende Materialien:

• USE-2 oder PV-Draht, ausgelegt für 90°C, mindestens 600V (1000V für Systeme >600V)
• Kupferleiter für geringeren Widerstand bevorzugt
• UV-beständige Jacke für exponierte Läufe

Leitfaden zur Gehäuseauswahl

Die Auswahl des richtigen Gehäuses ist entscheidend für die Langlebigkeit des Systems und die Einhaltung der Vorschriften.

Vergleich der Gehäusedaten

Überlegungen zur Dimensionierung

Mindest-Innenabmessungen Formel:

Erforderliches Volumen = (Anzahl der Komponenten × Volumen der Komponenten) × 1,5 (Arbeitsraumfaktor)

Typische Dimensionierung:

• 6-saitiger Kombinierer: 16″ × 12″ × 8″ Minimum
• 12-saitiger Kombinierer: 20″ × 16″ × 10″ Minimum
• 24-saitiger Kombinierer: 24″ × 20″ × 12″ Minimum

Drahtdimensionierung und Spezifikationen

Die richtige Dimensionierung von Kabeln ist entscheidend für die Sicherheit, die Effizienz und die Einhaltung von Vorschriften.

Drahtdimensionierungstabelle (basierend auf NEC Artikel 690)

Wichtige Berechnung:

Mindeststrombelastbarkeit des Drahtes = Isc × 1,56 (125% × 125% gemäß NEC 690.8)

Temperatur-Derating

Combiner-Boxen in direktem Sonnenlicht können Umgebungstemperaturen von 60-70°C aufweisen. Wenden Sie die Korrekturfaktoren der NEC-Tabelle 310.15(B)(2)(a) an:

• 40°C Umgebung: 0,91 Korrekturfaktor
• 50°C Umgebung: 0,82 Korrekturfaktor
• 60°C Umgebung: 0,71 Korrekturfaktor

PV-Systemarchitektur mit Combiner Box Platzierung

Diagramm TB
    Teilgraph "Sonnenkollektor"
        S1[Zeichenfolge 1<br>10 × 400W-Paneele]
        S2[String 2<br>10 × 400W-Paneele]
        S3[String 3<br>10 × 400W-Paneele]
        S4[String 4<br>10 × 400W-Paneele]
        S5[String 5<br>10 × 400W-Paneele]
        S6[String 6<br>10 × 400W-Paneele]
    Ende

    S1 --&gt;|+/- DC| CB
    S2 --&gt;|+/- DC| CB
    S3 --&gt;|+/- DC| CB
    S4 --&gt;|+/- DC| CB
    S5 --&gt;|+/- DC| CB
    S6 --&gt;|+/- DC| CB

    CB[PV Combiner Box<br>6-saitig, 1000VDC<br>Mit Sicherungen &amp; SPD]

    CB --&gt;|Positiver Bus| DC1[DC-Trennschalter]
    CB --&gt;|Negativer Bus| DC1

    DC1 --&gt;|DC-Haupteinspeiser INV[Solarwechselrichter<br>String/Zentraltyp]

    INV --&gt;|AC Output| ACP[AC Panel]

    ACP --&gt;|Netzanschluss| GRID[Versorgungsnetz]

    Stil CB Füllung:#f9f,Strich:#333,Strich-Breite:3px
    style S1 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    Stil S2 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    Stil S3 Füllung:#9f9,Strich:#333,Strich-Breite:1px
    Stil S4 Füllung:#9f9,Strich:#333,Strich-Breite:1px
    Stil S5 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    Stil S6 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px

Schaltplan für interne Combiner Box

Graph LR
    Teilgraph "Zeichenketten-Eingaben"
        S1P[Zeichenfolge 1 +]
        S1N[Zeichenkette 1 -]
        S2P[Zeichenkette 2 +]
        S2N[Zeichenkette 2 -]
        S3P[String 3 +]
        S3N[Zeichenkette 3 -]
    Ende

    Teilgraph "Absicherung"
        F1[Sicherung 15A]
        F2[Sicherung 15A]
        F3[Sicherung 15A]
    Ende

    Teilgraph "Sammelschienensystem"
        PBUS[Positive Sammelschiene]
        NBUS[Negative Sammelschiene]
    Ende

    S1P --> F1
    S2P --> F2
    S3P --> F3

    F1 --> PBUS
    F2 --> PBUS
    F3 --> PBUS

    S1N --> NBUS
    S2N --> NBUS
    S3N --> NBUS

    PBUS --> SPD[SPD-Modul]
    SPD --> NBUS

    PBUS --&gt; OUT_P[Ausgang +<br>Zum Wechselrichter]
    NBUS --&gt; OUT_N[Ausgang -<br>Zum Wechselrichter]

    NBUS --&gt; GND[Geräteerde]

    style PBUS fill:#f66,stroke:#333,stroke-width:2px
    style NBUS fill:#66f,stroke:#333,stroke-width:2px
    Stil SPD Füllung:#ff9,stroke:#333,stroke-width:2px

Gestaltungsprinzipien für das Layout

Strategie der Komponentenplatzierung

Optimales internes Layout (Ansicht von oben nach unten):

1. Oberer Abschnitt: Kabeleinführungsstutzen (3″ Mindestabstand einhalten)
2. Oberes Mittelmaß: Fadensicherungshalter (vertikale oder horizontale Montage)
3. Mitte: Plus- und Minus-Sammelschienen (deutlich beschriftet, mit ausreichendem Abstand)
4. Unteres Mittelfeld: SPD-Modul (kürzester Weg zur Erde)
5. Unten: Hauptausgangsklemmen und Erdungslasche

Kritische Abstandsanforderungen:

• Mindestens 6″ Abstand von stromführenden Teilen zu den Gehäusewänden (NEC 690.34)
• Mindestens 3″ zwischen den Sicherungshaltern zur Wärmeableitung
• Positive und negative Sammelschienen durch mindestens 2″ oder isolierte Barrieren getrennt
• Arbeitsraum: mindestens 30″ Breite, 36″ Tiefe vor der Box (NEC 110.26)

Komponenten-Layout-Diagramm

Graph TD
    Teilgraph "Combiner Box Internal Layout"
        Richtung TB

        TOP[Kabeleinführungsstutzen<br>IP67 Nennwert]

        SICHERUNGEN[Sicherungsbank<br>Strang 1-6<br>Je 15A]

        PBUS[Positive Stromschiene<br>Verzinntes Kupfer]
        NBUS[Negative Stromschiene<br>Kupfer verzinnt]

        SPD[SPD-Modul<br>Typ 2, 1000VDC]

        OUTPUT[Hauptausgang<br>Endgeräte]

        GROUND[Erdungsöse<br>Ausrüstung Boden]
    Ende

    OBEN --&gt; SICHERUNGEN
    SICHERUNGEN --&gt; PBUS
    SICHERUNGEN -.-&gt; NBUS
    PBUS --&gt; SPD
    SPD --&gt; NBUS
    PBUS --&gt; AUSGANG
    NBUS --&gt; AUSGANG
    NBUS --&gt; MASSE

    Stil TOP fill:#cce,stroke:#333,stroke-width:2px
    style PBUS fill:#faa,stroke:#333,stroke-width:2px
    Stil NBUS Füllung:#aaf,Schlaganfall:#333,Schlaganfall-Breite:2px
    Stil SPD Füllung:#ffa,Schlaganfall:#333,Schlaganfall-Breite:2px

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Verdrahtung

Checkliste für die Vorinstallation

• [Überprüfen Sie, ob alle Komponenten für die Systemspannung ausgelegt sind (mindestens 1,25 × Voc).
• [ ] Bestätigen Sie die Berechnung der Strombelastbarkeit der Leitungen mit Temperaturkorrektur
• [ ] Prüfen Sie, ob die NEMA-Einstufung des Gehäuses der Installationsumgebung entspricht.
• [ ] Sicherstellen, dass alle Werkzeuge isoliert und für Gleichspannung ausgelegt sind
• [ ] Überprüfung des Einleitungsdiagramms und der Spezifikationen des Systems
• [ ] Prüfen Sie die örtlichen AHJ-Anforderungen (Authority Having Jurisdiction)

Installationsverfahren

Schritt 1: Gehäusemontage

1. Wählen Sie einen Standort mit ausreichender Belüftung und Wartungszugang
2. Möglichst in Augenhöhe montieren (48-60″ zur Mitte)
3. Verwenden Sie korrosionsbeständige Befestigungselemente
4. Sicherstellen, dass das Gehäuse eben und lotrecht ist
5. Überprüfen Sie die Anforderungen an den Arbeitsabstand (NEC 110.26)

Schritt 2: Installation der Stromschiene

1. Positive Stromschiene auf der rechten Seite installieren (Industriestandard, rote Markierung)
2. Negative Stromschiene auf der linken Seite einbauen (schwarze Markierung)
3. Verwenden Sie isolierte Abstandshalter, die für die Systemspannung ausgelegt sind.
4. Halten Sie die Mindestkriech- und Luftstrecken ein:

• 600VDC: mindestens 12mm
• 1000VDC: mindestens 20mm

1. Antioxidationsmittel auf alle Kupferverbindungen auftragen

Schritt 3: Montage des Sicherungshalters

1. Sicherungshalter in zugänglicher Anordnung montieren
2. Achten Sie auf einen ausreichenden Abstand (mindestens 3″) für die Wärmeableitung.
3. Verwenden Sie vibrationsfestes Befestigungsmaterial
4. Prüfen Sie, ob die Sicherungshalter für Gleichspannung ausgelegt sind.
5. Beschriften Sie jede Sicherungsposition mit der entsprechenden Stringnummer

Schritt 4: Anschluss des Saitendrahts

1. Abisolieren der Drähte gemäß den Herstellerangaben (normalerweise 0,5-0,75″)
2. Anbringen von Aderendhülsen an Litzenleitern
3. Ziehen Sie die Verbindungen gemäß den Herstellerangaben an:

• Typisch: 7-9 lb-ft für 10-6 AWG
• Kalibrierten Drehmomentschraubendreher/-schlüssel verwenden

1. Plusleitungen durch Sicherungshalter führen
2. Negative Leiter direkt an die negative Stromschiene anschließen

Schritt 5: SPD-Installation

1. Montieren Sie das SPD-Modul gemäß den Anweisungen des Herstellers.
2. Pluspol an Plus-Sammelschiene anschließen
3. Minuspol an Minus-Sammelschiene anschließen
4. Prüfen Sie, ob das SPD-Anzeigefenster für die Inspektion sichtbar ist.
5. Halten Sie die SPD-Kabel so kurz wie möglich (< 12″ ideal)

Schritt 6: Ausgangsverdrahtung

1. Bemessen Sie die Hauptausgangsleiter für den kombinierten Strangstrom:

   Hauptleiter = Summe aller Stränge Isc × 1,56

2. Positive Stromschiene an positive Ausgangsklemme anschließen
3. Minus-Sammelschiene an Minus-Ausgangsklemme anschließen
4. Installieren Sie Kabelkennzeichnungsschilder
5. Zugentlastung für Ausgangskabel anbringen

Schritt 7: Erdung

1. Installieren Sie einen Geräteerdungsleiter (EGC) gemäß NEC Tabelle 250.122
2. EGC an einen speziellen Erdungsanschluss anschließen
3. Gehäuse mit Erdungsanlage verbinden
4. Überprüfen Sie die Kontinuität des Erdungspfades
5. Korrosionsschutzmittel auf Masseverbindungen auftragen

Schritt 8: Kabeleinführung

1. Für jeden Strang geeignete Kabelverschraubungen anbringen
2. Beibehaltung der Schutzart IP67/IP68 bei ordnungsgemäßer Abdichtung
3. Verwenden Sie eine Kabelzugentlastung, um Spannungen an den Klemmen zu vermeiden.
4. Unbenutzte Ausbrüche mit Stopfen verschließen
5. An exponierten Stellen UV-beständigen Kabelschutz anbringen

Flussdiagramm der Verbindungsreihenfolge

Flussdiagramm TD
    START([Installation starten])

    MOUNT[Gehäuse montieren<br>&amp; Pegel überprüfen]
    BUSBAR[Stromschienen installieren<br>Positiv/Negativ]
    FUSE [Montage von Sicherungshaltern<br>Richtige Abstände]

    STRING_POS[Zeichenfolge abschließen<br>Positive Drähte]
    STRING_NEG[Terminate String<br>Negative Drähte]

    SPD_INST[SPD-Modul installieren<br>Kurze Leads]

    OUTPUT[Hauptanschluss<br>Output Conductors]

    ERDUNG[Geräte installieren<br>Boden]

    LABEL[Alle Etiketten anwenden<br>&amp; Markierungen]

    TEST[Durchgangsprüfung<br>&amp; Inspektion]

    VERIFY{Alle Tests<br>Passen?}

    COMPLETE([Installation abgeschlossen])
    CORRECT[Probleme korrigieren]

    STARTEN --&gt; MOUNTEN
    MONTIEREN --&gt; SAMMELSCHIENE
    BUSBAR --&gt; FUSE
    FUSE --&gt; STRING_POS
    ZEICHENKETTE_POS --&gt; ZEICHENKETTE_NEG
    ZEICHENKETTE_NEG --&gt; SPD_INST
    SPD_INST --&gt; AUSGANG
    AUSGANG --&gt; MASSE
    MASSE --&gt; ETIKETT
    LABEL --&gt; TEST
    TEST --&gt; VERIFY
    VERIFY --&gt;|Ja| VOLLSTÄNDIG
    VERIFY --&gt;|Nein --&gt; RICHTIG
    RICHTIG --&gt; TEST

    style START fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:2px
    style COMPLETE fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:2px
    style VERIFY fill:#ff9,stroke:#333,stroke-width:2px

Checkliste zur NEC-Einhaltung

Artikel 690 Anforderungen für PV-Anlagen

NEC 690.9 - Überstromschutz:

• [ ] Jeder Strang hat einen individuellen Überstromschutz
• [ ] Nennwert der Sicherung/des Unterbrechers ≥ 1,56 × String Isc
• [ ] Überstromeinrichtungen für den Gleichstrombetrieb
• [ ] Gelistet für PV-Anwendung

NEC 690.13 - Unterbrechungseinrichtungen:

• [ ] Leicht zugängliche Unterbrechung der Verbindung vorgesehen
• [ ] Lasttrennschalter, ausgelegt für Gleichspannung und -strom
• [ ] Abschließbar in geöffneter Stellung
• [ ] Deutlich als PV-Trennung gekennzeichnet

NEC 690.31 - Erlaubte Methoden:

• [ ] verwendetes PV-Kabel oder USE-2-Kabel
• [ ] Kabel für Feuchträume geeignet
• [ ] UV-beständiger Mantel für freiliegende Strecken
• [ ] Ordnungsgemäße Befestigung und Schutz der Kabel

NEC 690.35 - Nicht geerdete Systeme (falls zutreffend):

• [ ] Erdschlussschutz vorhanden
• [ ] SPD installiert, falls erforderlich
• [ ] Ordnungsgemäßes Erdungselektrodensystem

NEC 690.43 - Geräteerdung:

• [ ] Alle nicht stromführenden Metallteile verklebt
• [ ] EGC-Größe gemäß Tabelle 250.122
• [ ] Durchgehender Erdungspfad geprüft

NEC 690.47 - Erdungselektrodensystem:

• [ ] Entspricht Artikel 250
• [ ] Alle Elektroden miteinander verklebt
• [ ] Widerstand geprüft, falls erforderlich

NEC 110.14 - Elektrische Verbindungen:

• [ ] Alle Klemmen mit den vorgeschriebenen Drehmomenten versehen
• [ ] Kupfer-zu-Kupfer-Verbindungen (oder gelistete Geräte)
• [ ] Keine gemischten Drahtstärken unter einer Klemme

NEC 110.26 - Arbeitsraum:

• [ ] Mindestens 30″ breite Arbeitsfläche
• [ ] Mindestens 36″ tiefer freier Raum
• [ ] Ausreichende Beleuchtungsstärke

Anforderungen an die Kennzeichnung

Erforderliche Etiketten gemäß NEC 690.53 und 690.56:

1. PV-System-Warnschild: “WARNUNG - STROMSCHLAGGEFAHR - PHOTOVOLTAIKANLAGE”
2. Maximale Stromkreisspannung: Deutlich gekennzeichnetes System Voc
3. Maximaler Schaltkreisstrom: Kombinierter String Isc × 1,25
4. String-Identifikation: Jeder Eingang ist mit der Quelle beschriftet
5. Warnung vor Störlichtbögen: Gemäß NFPA 70E, falls zutreffend
6. Bewertung der Ausrüstung: Gehäuse NEMA-Bewertung und Spannungsklasse

Häufig zu vermeidende Fehler

Kritische Fehler und ihre Folgen

1. Unterdimensionierte Leiter

• Irrtum: Verwendung von Drähten, die nur für Imp und nicht für 1,56 × Isc ausgelegt sind
• Konsequenz: Überhitzung, Spannungsabfall, Verletzung der Vorschriften, Brandgefahr
• Lösung: Immer NEC 690.8 Multiplikationsfaktoren anwenden

2. AC-bewertete Komponenten in DC-Anwendungen

• Irrtum: Verwendung von wechselstromtauglichen Sicherungen, Unterbrechern oder Trennschaltern
• Konsequenz: Unfähigkeit zur Unterbrechung des Gleichstromlichtbogens, Geräteausfall
• Lösung: Prüfen Sie, ob alle Komponenten für Gleichstrom geeignet und für die Verwendung in PV-Anlagen zugelassen sind.

3. Unzureichende Sammelschienenabstände

• Irrtum: Positive und negative Stromschienen zu nahe beieinander platziert
• Konsequenz: Lichtbogenüberschlagsgefahr, reduzierter Sicherheitsabstand
• Lösung: Mindestabstand entsprechend der Nennspannung einhalten (2″ für 1000VDC)

4. Fehlende oder unsachgemäße SPD-Installation

• Irrtum: Verzicht auf SPD oder Verwendung überlanger Leitungen
• Konsequenz: Beschädigung von Geräten durch Überspannungen, Erlöschen von Garantien
• Lösung: Installieren Sie Typ 1 oder 2 SPD mit Leitungen < 12″.

5. Schlechtes Kabelmanagement

• Irrtum: Lose Kabel, unzureichende Zugentlastung, Verlegung mit unterschiedlicher Polarität
• Konsequenz: Physische Schäden, Identifikationsfehler, Wartungsschwierigkeiten
• Lösung: Kabelbinder verwenden, Farbcodierung beibehalten, Zugentlastung vorsehen

6. Falsche Dimensionierung der Sicherungen

• Irrtum: Überdimensionierung von Sicherungen “als Sicherheitsreserve”
• Konsequenz: Unzureichender Schutz der Leitungen, erhöhte Brandgefahr
• Lösung: Größe nach NEC 690.9: Sicherungswert zwischen 1,0-1,56 × Isc

7. Vernachlässigung des Temperaturderatings

• Irrtum: Ohne Anwendung von Korrekturfaktoren für die Umgebungstemperatur
• Konsequenz: Überlastete Leiter in heißen Umgebungen
• Lösung: Anwendung der Korrekturfaktoren der NEC-Tabelle 310.15(B)(2)(a)

8. Fehlende oder unzureichende Etiketten

• Irrtum: Unvollständige Kennzeichnung von Spannungen, Strömen und Warnhinweisen
• Konsequenz: Verstoß gegen das Gesetz, Sicherheitsrisiko, nicht bestandene Inspektion
• Lösung: Befolgen Sie die NEC 690.53 Kennzeichnungsanforderungen vollständig

Tipps zu Wartung und Sicherheit

Routinemäßiger Wartungsplan

Monatlich (während der Hochsaison der Produktion):

• Sichtprüfung auf physische Schäden, lose Verbindungen
• Siehe SPD Indikatorstatus
• Prüfen Sie, ob Gehäusedichtungen und Dichtungen intakt sind.
• Achten Sie auf Anzeichen von Überhitzung (Verfärbung, Schmelzen)

Vierteljährlich:

• Infrarot-Scan der Verbindungen (falls vorhanden)
• Überprüfen Sie die Dichtigkeit aller Schraubverbindungen
• Prüfung auf Korrosion oder Oxidation
• Testen der SPD-Funktionalität (falls mit Testfunktion ausgestattet)

Jährlich:

• Vollständige visuelle und mechanische Inspektion
• Überprüfen Sie die Durchgängigkeit der Sicherungen (bei getrennten Strings)
• Prüfung des Isolationswiderstands (Megger-Test)
• Innenraum von angesammeltem Staub/Schmutz reinigen
• Überprüfen, ob der Arbeitsabstand eingehalten wird
• Aktualisierung der Beschriftung nach Bedarf

Sicherheitsprotokolle

Vor dem Öffnen der Combiner Box:

1. Abschaltung überprüfen: Bestätigen Sie, dass der PV-Trennschalter geöffnet und verriegelt ist.
2. Prüfung auf Spannung: Verwenden Sie ein geeignetes Voltmeter, um zu überprüfen, dass keine Spannung vorhanden ist.
3. Warten auf Dissipation: Entladung der Kapazität zulassen (mindestens 5 Minuten warten)
4. PSA verwenden: Tragen Sie lichtbogenfeste Kleidung und isolierte Handschuhe, die für die Spannung
5. Werkzeuge bereithalten: Isolierte Werkzeuge, Spannungsprüfer, Taschenlampe

Während der Wartung:

• Arbeiten Sie niemals allein an stromführenden Gleichstromkreisen
• Gehen Sie immer davon aus, dass die Stromkreise unter Spannung stehen, bis das Gegenteil bewiesen ist.
• Verwenden Sie die Einhandregel, wenn möglich, um den Stoßweg zu verringern.
• Halten Sie brennbare Materialien von den DC-Anschlüssen fern.
• Niemals Sicherheitsvorrichtungen umgehen oder entfernen

DC-spezifische Gefährdungen:

• Gleichstrom-Blitzlichtbögen können hartnäckiger sein als Wechselstrom.
• Kein Nulldurchgang bedeutet, dass die Lichtbogenunterbrechung schwieriger ist
• Höhere Spannungen (600-1000 VDC) erhöhen das Risiko von Stromschlägen und Lichtbogenüberschlägen
• Die kapazitive Speicherung kann die Spannung nach der Abschaltung aufrechterhalten

Erweiterte Überlegungen

Überwachung der Integration

Moderne Combinerboxen können eine Überwachung auf Stringebene integrieren:

• Aktuelle Sensoren: Hall-Effekt oder Shunt-basiert pro String
• Überwachung der Spannung: Einzelne Strangspannungsmessung
• Kommunikationsprotokolle: RS485, Modbus, oder proprietäre Systeme
• Alarmausgänge: Störungsmeldung an die zentrale Überwachung

Zukunftssicheres Design

Berücksichtigen Sie diese Faktoren für eine langfristige Flexibilität:

• Überdimensioniertes Gehäuse20-30%: Zusätzlicher Platz für zukünftige Erweiterungen
• Ausgelegt für höhere Spannung: Verwenden Sie 1500VDC-Komponenten für 1000VDC-Systeme
• Modularer Aufbau der Sammelschiene: Leichteres Hinzufügen von Strings zu einem späteren Zeitpunkt
• Standardisierte Komponenten: Leichtere Beschaffung und Austausch von Teilen

Optimierung der Umwelt

Installationen an der Küste:

• Verwendung von NEMA 4X-Edelstahlgehäusen
• Aufbringen von korrosionsbeständigen Beschichtungen auf Stromschienen
• Verwenden Sie marinetaugliche Kabelverschraubungen
• Erhöhung der Inspektionshäufigkeit

Wüste/Hoch-UV Standorte:

• Wählen Sie UV-stabilisierte Gehäuse
• Verwendung von Komponenten, die für hohe Temperaturen ausgelegt sind (105°C)
• Wenn möglich, eine Schattenstruktur vorsehen
• Temperatur-Derating-Faktoren erhöhen

Überlegungen zum kalten Klima:

• Überprüfen Sie, ob die Komponenten bei Mindesttemperaturen arbeiten.
• Erwägen Sie beheizte Gehäuse für extreme Kälte
• Sicherstellen, dass das Kabel bei niedrigen Temperaturen flexibel bleibt
• Berücksichtigung von Wärmeausdehnung/Kontraktion

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen einer Combiner-Box und einer Recombiner-Box?

A: Ein Kombinationskasten fasst mehrere PV-Strings zu einem einzigen Ausgang zusammen, der an einen Wechselrichter angeschlossen wird. Ein Rekombiniererkasten fasst die Ausgänge mehrerer Wechselrichter oder Kombinierer zu einer einzigen Haupteinspeisung zusammen und wird in der Regel in großen kommerziellen Anlagen oder Anlagen von Versorgungsunternehmen verwendet. Kombinierer arbeiten mit Gleichspannung (vor dem Wechselrichter), während Rekombinierer in der Regel mit Wechselspannung (nach dem Wechselrichter) arbeiten.

F2: Benötige ich für eine Solaranlage in einem Wohnhaus einen Verteilerkasten?

A: Nicht immer. Hausanlagen mit 2-3 Strings können oft direkt an die Eingänge der String-Wechselrichter angeschlossen werden. Sie sollten jedoch eine Combiner-Box verwenden, wenn:

• Sie haben 4+ Strings
• String Home Runs überschreiten 50 Fuß
• Sie benötigen eine zentralisierte Trennung/Überwachung
• Lokaler Code erfordert zugängliche Isolierung auf String-Ebene
• Verwendung eines Zentralwechselrichters anstelle von Mikro-Wechselrichtern

F3: Kann ich AC-Sicherungen in einem DC-Kombinationskasten verwenden?

A: Nein. Wechselstromsicherungen sind dafür ausgelegt, den Strom im Nulldurchgang (60 Hz) zu unterbrechen, was in Gleichstromkreisen nicht der Fall ist. Gleichstromsicherungen müssen einen angemessenen Spannungswert haben (mindestens 1,25 × Voc) und für den Gleichstrombetrieb zugelassen sein. Die Verwendung von Wechselstromsicherungen in Gleichstromanwendungen birgt ernsthafte Sicherheitsrisiken und verstößt gegen NEC 690.9.

F4: Wie bemesse ich die Hauptausgangsleiter der Combiner Box?

A: Befolgen Sie diese Berechnung gemäß NEC 690.8:

Strombelastbarkeit des Hauptleiters = (Summe aller Strang-Isc) × 1,25 × 1,25 = Gesamt-Isc × 1,56

Wählen Sie dann die Leitergröße aus der NEC-Tabelle 310.16 (oder 310.15 für andere Bedingungen) aus, die diese Strombelastbarkeit erfüllt oder übersteigt, und wenden Sie alle anwendbaren Temperaturkorrekturfaktoren an.

F5: Was ist der Unterschied zwischen Typ 1 und Typ 2? SPDs für PV-Anwendungen?

A:

• Typ 1 SPD: Geprüft, um direkten Blitzeinschlägen (höhere Energie) standzuhalten, wird normalerweise an der Hauseinführung oder Hauptverteilung installiert. Teurer, größerer Formfaktor.
• Typ 2 SPD: Entwickelt für indirekte Überspannungen und Schalttransienten. Am häufigsten in PV-Kombikästen zu finden. Wirtschaftlicheres, kompaktes Design.

Für typische Aufdach-PV-Anlagen mit ordnungsgemäßer Blitzschutzerdung sind SPDs vom Typ 2 im Verteilerkasten in der Regel ausreichend.

F6: Sollte der Verteilerkasten geerdet oder ungeerdet sein?

A: Dies hängt von Ihrem Systemdesign ab:

• Geerdete Systeme (ein Leiter ist mit der Erde verbunden): Eher traditionell, für einige ältere Wechselrichtertypen erforderlich, bietet einen einfacheren Fehlerschutz
• Nicht geerdete Systeme (kein Leiter geerdet): Zunehmend üblich bei modernen transformatorlosen Wechselrichtern, erfordert Erdschlussschutz gemäß NEC 690.35, ermöglicht den Weiterbetrieb bei einem einzelnen Erdschluss

Beachten Sie die Angaben des Wechselrichterherstellers. Die meisten modernen String-Wechselrichter verwenden nicht geerdete PV-Anlagen.

F7: Wie oft sollte ich die Sicherungen in einem Verteilerkasten ersetzen?

A: Sicherungen sollten nur ausgetauscht werden:

• Nachdem sie durchgebrannt sind (was auf einen Fehler oder Überstromzustand hinweist)
• Während der Fehlersuche, wenn die Integrität der Sicherung fraglich ist
• Wenn die Sichtprüfung Schäden oder Korrosion zeigt

Ersetzen Sie die Sicherungen NICHT regelmäßig - sie sind für die Lebensdauer des Systems bei normalem Betrieb ausgelegt. Überprüfen Sie jedoch jährlich die Kontakte des Sicherungshalters und reinigen Sie sie, wenn sie oxidiert sind.

F8: Kann ich den Kombinationskasten in direktem Sonnenlicht installieren?

A: Ja, aber mit Überlegungen:

• Verwenden Sie ein geeignetes Gehäuse (mindestens NEMA 3R, besser 4 oder 4X)
• Temperatur-Derating bei der Leiterdimensionierung anwenden (kann 70°C+ Umgebungstemperatur erreichen)
• Wählen Sie Komponenten, die für hohe Betriebstemperaturen ausgelegt sind
• Montage an einer nach Norden ausgerichteten Wand oder Beschattung in Betracht ziehen
• Verwenden Sie helle Gehäuse, um die Wärme zu reflektieren.
• Für ausreichende Belüftung sorgen (Lüftungsöffnungen nicht abdichten)

Das Gehäuse wird heiß - dies wirkt sich auf die Strombelastbarkeit der Kabel und die Lebensdauer der Komponenten aus.

F9: Was sind die häufigsten Verstöße gegen die Vorschriften, die bei einer Inspektion festgestellt werden?

A: Die Erfahrung vor Ort hat gezeigt, dass es häufig zu Verstößen kommt:

1. Unterdimensionierte Leiter (Nichtanwendung des Faktors 1,56)
2. Fehlende oder unzureichende Kennzeichnung (NEC 690.53)
3. AC-Bauteile in DC-Anwendungen
4. Unzureichender Arbeitsabstand (NEC 110.26)
5. Fehlender oder falsch bemessener Geräteerdungsleiter
6. Unzureichende Identifizierung/Markierung der Drähte
7. Gemischte Kabelgrößen unter einer Klemme
8. Fehlende oder beschädigte Gehäusedichtungen / Dichtungen

F10: Wie behebe ich ein Problem mit der geringen Leistung einer Saite?

A: Folgen Sie diesem systematischen Ansatz:

1. Kontrollieren Sie das Kombinationsfeld:

• Überprüfen Sie den Durchgang der Sicherung für diesen Strang.
• Auf lose Verbindungen an den Klemmen prüfen
• Strangspannung messen (sollte ohne Last nahe Voc sein)
• Stringstrom messen (sollte bei Kurzschluss nahe Isc liegen)

1. Prüfen Sie das Array:

• Suchen Sie nach Schattierungsproblemen
• Prüfen Sie die Platten auf Verschmutzungen/Schmutzablagerungen
• Auf physische Schäden untersuchen
• Prüfen Sie, ob die Anschlüsse der Schalttafel dicht sind.

1. Isolieren Sie das Problem:

• Vergleich mit benachbarten Strings (ähnliche Produktion erwartet)
• Einsatz von Wärmebildern zur Identifizierung heißer Stellen
• Prüfen Sie die Spannungen der einzelnen Panels, um schwache/defekte Panels zu finden.

1. Häufige Ursachen:

• Durchgebrannte Sicherung (am häufigsten, am einfachsten zu beheben)
• Lose Verbindung verursacht hohen Widerstand
• Fehlgeschlagenes Panel im String
• Beschädigtes Kabel zwischen Array und Combiner
• Korrodierte Klemmen

Schlussfolgerung

Die ordnungsgemäße Auslegung und Verdrahtung eines PV-Sammelkastens ist eine wesentliche Voraussetzung für sichere, effiziente und gesetzeskonforme Solaranlagen. Wenn Sie die in diesem Leitfaden dargelegten Grundsätze befolgen - von der Auswahl der Komponenten und der Dimensionierung der Kabel bis hin zur Einhaltung der NEC-Vorschriften und professionellen Installationsverfahren - können Sie eine optimale Systemleistung und langfristige Zuverlässigkeit gewährleisten.

Erinnern Sie sich an diese wichtigen Erkenntnisse:

• Bemessung aller Leiter auf 156% Kurzschlussstrom (Isc × 1,56)
• Verwenden Sie nur DC-zertifizierte Komponenten, die für PV-Anwendungen aufgelistet sind.
• Ordnungsgemäße Abstände und Abstände gemäß NEC-Anforderungen einhalten
• Beschriften Sie alles deutlich und vollständig
• Berücksichtigung von Umweltfaktoren bei der Komponentenauswahl
• Beachten Sie die Drehmomentangaben des Herstellers für alle Verbindungen.
• Regelmäßige Wartung und Inspektionen durchführen

Ganz gleich, ob Sie ein Solarinstallateur, ein Elektroinstallateur oder ein Systemdesigner sind, die Beherrschung der Auslegung von Verteilerkästen ist eine wesentliche Fähigkeit, die sich direkt auf die Sicherheit, Leistung und Konformität des Systems auswirkt. Verwenden Sie die Diagramme und Spezifikationen in diesem Leitfaden als Referenz für Ihre nächste Installation.

Weitere technische Ressourcen und Produktspezifikationen für Solaranlagen finden Sie unter cnkuangya.COM für branchenführende elektrische Komponenten und fachkundige Beratung.