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[Eaton Bussmann PV Sicherungen]

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Was ist der Unterschied zwischen einer herkömmlichen Sicherung und einer Photovoltaik-Sicherung?

Sicherungen spielen eine wichtige Rolle für die elektrische Sicherheit. Sie schützen elektrische Stromkreise und Geräte vor Überströmen und Kurzschlüssen. Überschreitet der Strom einen bestimmten Grenzwert, unterbricht die Sicherung den Stromkreis und hilft dadurch, Schäden an elektrischen Anlagen, Überhitzung und mögliche Brandgefahren zu verhindern.

Allerdings ist nicht jede Sicherung für jeden Anwendungsbereich geeignet. Herkömmliche Sicherungen und Photovoltaik-Sicherungen (PV-Sicherungen) erfüllen zwar grundsätzlich dieselbe Schutzfunktion, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Konstruktion, elektrischen Kennwerte, ihres Ausschaltvermögens und ihrer Einsatzbereiche.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Solarenergie gewinnen Photovoltaik-Sicherungen immer mehr an Bedeutung. Sie sind speziell für die Schutzanforderungen von Solaranlagen ausgelegt.

Doch worin genau liegt der Unterschied zwischen einer herkömmlichen Sicherung und einer PV-Sicherung? In diesem Artikel erklären wir die Funktionsweise, technischen Eigenschaften, Einsatzbereiche und wichtigsten Unterschiede, damit Sie die richtige Sicherung für Ihre Anwendung auswählen können.

1. Was ist eine herkömmliche Sicherung?

Eine herkömmliche Sicherung ist eine elektrische Schutzeinrichtung, die Stromkreise vor überhöhten Strömen schützt. Solche Überströme können beispielsweise durch Überlastungen oder Kurzschlüsse entstehen.

Eine Sicherung besteht normalerweise aus einem Schmelzleiter, der sich in einem isolierenden Gehäuse befindet. Überschreitet der Strom über einen bestimmten Zeitraum den zulässigen Wert, erwärmt sich der Schmelzleiter und schmilzt. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen.

Herkömmliche Sicherungen kommen in privaten Haushalten, gewerblichen Gebäuden und industriellen Anlagen zum Einsatz.

Typische Einsatzbereiche herkömmlicher Sicherungen

• Elektrische Haushaltsgeräte

• Beleuchtungsanlagen

• Computer und elektronische Geräte

• Industrielle Steuerungsschränke

• Allgemeine Stromversorgungsanlagen

• Elektrische Anlagen in Fahrzeugen

Wichtige Eigenschaften herkömmlicher Sicherungen

1. Allgemeiner Stromkreisschutz

Herkömmliche Sicherungen schützen elektrische Stromkreise vor Überlastströmen und Kurzschlüssen.

2. Unterschiedliche Spannungs- und Stromwerte

Sie sind mit verschiedenen Bemessungsströmen und Bemessungsspannungen erhältlich. Die Auswahl richtet sich nach den Anforderungen des jeweiligen Stromkreises.

3. Einsatz in AC- und DC-Stromkreisen

Einige herkömmliche Sicherungen sind für Wechselstrom (AC), andere speziell für Gleichstrom (DC) ausgelegt. Ob eine Sicherung geeignet ist, hängt von ihrer angegebenen Spannungsfestigkeit und ihrem Ausschaltvermögen ab.

4. Einfaches Funktionsprinzip

Bei einem ausreichend hohen Strom erwärmt sich der Schmelzleiter und schmilzt. Dadurch wird der Stromfluss unterbrochen und der angeschlossene Stromkreis geschützt.

2. Was ist eine Photovoltaik-Sicherung?

Eine Photovoltaik-Sicherung, auch PV-Sicherung oder Solarsicherung genannt, ist eine spezielle elektrische Schutzeinrichtung für Photovoltaikanlagen.

Solaranlagen besitzen besondere elektrische Eigenschaften. Insbesondere auf der Gleichstromseite (DC-Seite) entstehen spezielle Anforderungen an den Überstromschutz.

Im Gegensatz zu Wechselstrom durchläuft Gleichstrom keinen natürlichen Nulldurchgang. Deshalb ist es schwieriger, einen elektrischen Lichtbogen beim Abschalten des Stromkreises zuverlässig zu löschen.

Photovoltaik-Sicherungen werden speziell für diese anspruchsvollen Betriebsbedingungen entwickelt und geprüft. Sie gewährleisten einen zuverlässigen Schutz der PV-Anlage gegen bestimmte Überstrom- und Kurzschlussfehler.

Typische Einbauorte sind PV-Stringleitungen, Solarkombinationskästen (Combiner Boxen) und andere DC-Schutzvorrichtungen.

Typische Einsatzbereiche von Photovoltaik-Sicherungen

• Photovoltaikmodule und Solaranlagen

• PV-String-Schutzschaltungen

• Solarkombinationskästen

• DC-Verteilersysteme

• Eingangsbereiche von Solarwechselrichtern

• Große Solarparks

• Gewerbliche und private Photovoltaikanlagen

Wichtige Eigenschaften von Photovoltaik-Sicherungen

1. Für hohe DC-Spannungen ausgelegt

Photovoltaik-Sicherungen sind speziell für die hohen Gleichspannungen moderner Solaranlagen konzipiert. Je nach Anwendung sind beispielsweise Bemessungsspannungen von 1.000 V DC oder 1.500 V DC üblich.

2. Spezielle Lichtbogenlöschung

Da Gleichstrom keinen natürlichen Nulldurchgang besitzt, kann ein Lichtbogen beim Abschalten länger bestehen bleiben. PV-Sicherungen verfügen über eine geeignete interne Konstruktion und spezielle Lichtbogenlöschmaterialien, um Gleichstromfehler sicher zu unterbrechen.

3. Hohes Ausschaltvermögen

Photovoltaik-Sicherungen werden für definierte DC-Fehlerströme ausgelegt. Ihr Ausschaltvermögen muss ausreichen, um den möglichen Fehlerstrom bei der angegebenen Gleichspannung sicher zu unterbrechen.

4. Schutz vor Rückströmen

Bei parallel geschalteten PV-Strings können andere Strings im Fehlerfall einen Rückstrom in einen beschädigten String einspeisen. Richtig dimensionierte PV-Sicherungen helfen dabei, überhöhte Rückströme zu unterbrechen und die betroffenen Komponenten zu schützen.

5. Spezielle Betriebskennwerte

PV-Sicherungen erfüllen besondere Anforderungen an ihre elektrischen Kennwerte und ihr Betriebsverhalten, die auf die Eigenschaften von Photovoltaikanlagen abgestimmt sind.

3. Was ist der Unterschied zwischen einer herkömmlichen Sicherung und einer Photovoltaik-Sicherung?

Obwohl beide Sicherungstypen grundsätzlich dieselbe Schutzfunktion erfüllen, unterscheiden sie sich in ihren technischen Anforderungen und Einsatzbereichen.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Unterschiede auf einen Blick:

Im Folgenden betrachten wir die wichtigsten Unterschiede genauer.

3.1 Unterschiedliche Anwendungsbereiche

Der offensichtlichste Unterschied zwischen einer herkömmlichen Sicherung und einer Photovoltaik-Sicherung liegt im jeweiligen Einsatzbereich.

Herkömmliche Sicherungen werden hauptsächlich für allgemeine elektrische Anwendungen verwendet. Dazu gehören Haushaltsgeräte, elektrische Verteileranlagen, industrielle Maschinen und elektronische Geräte.

Photovoltaik-Sicherungen sind dagegen speziell für Solaranlagen entwickelt. Sie werden häufig in PV-Stringkreisen eingesetzt, um Solarmodule, Leitungen und andere Anlagenkomponenten vor überhöhten Fehlerströmen zu schützen.

Da Photovoltaikanlagen andere elektrische Eigenschaften als herkömmliche Stromversorgungssysteme besitzen, benötigen sie entsprechend angepasste Schutzvorrichtungen.

3.2 Unterschiede bei Spannungs- und Stromwerten

Die Bemessungsspannung und der Bemessungsstrom gehören zu den wichtigsten Kriterien bei der Auswahl einer Sicherung.

Herkömmliche Sicherungen sind mit unterschiedlichen elektrischen Bemessungswerten erhältlich. Je nach Ausführung können sie sowohl in Wechselstrom- als auch in Gleichstromkreisen eingesetzt werden.

Photovoltaik-Sicherungen sind speziell für die hohen Gleichspannungen moderner Solaranlagen konzipiert.

Moderne Photovoltaikanlagen arbeiten häufig mit Systemspannungen von 1.000 V DC oder 1.500 V DC. Deshalb müssen die verwendeten Schutzvorrichtungen für die maximal auftretende Systemspannung geeignet sein.

Die Bemessungsspannung der Sicherung muss mindestens der maximal möglichen Spannung des Stromkreises entsprechen.

Auch der Bemessungsstrom muss sorgfältig ausgewählt werden. Dabei sind unter anderem die technischen Daten der PV-Module, die Stringkonfiguration, die Leitungsbelastbarkeit und die geltenden elektrotechnischen Vorschriften zu berücksichtigen.

3.3 Unterschiede beim Ausschaltvermögen

Das Ausschaltvermögen beschreibt den maximalen Fehlerstrom, den eine Sicherung bei einer bestimmten Spannung sicher unterbrechen kann.

Dieser Wert ist besonders wichtig bei Photovoltaikanlagen, da mehrere parallel geschaltete Strings im Fehlerfall einen erheblichen Rückstrom liefern können.

Eine herkömmliche Sicherung kann zwar für einen normalen elektrischen Stromkreis geeignet sein, verfügt aber möglicherweise nicht über das erforderliche Ausschaltvermögen für eine bestimmte Hochspannungs-DC-Anwendung.

Photovoltaik-Sicherungen werden speziell für definierte Gleichstrom-Fehlerbedingungen entwickelt und geprüft.

Bei der Auswahl einer PV-Sicherung müssen deshalb sowohl die Bemessungsspannung als auch das DC-Ausschaltvermögen berücksichtigt werden.

3.4 Unterschiede bei der Lichtbogenlöschung

Die Lichtbogenlöschung ist einer der wichtigsten technischen Unterschiede zwischen AC- und DC-Sicherungen.

Bei Wechselstrom durchläuft der Strom regelmäßig den Nulldurchgang. Dieser natürliche Vorgang erleichtert das Löschen eines elektrischen Lichtbogens beim Abschalten.

Bei Gleichstrom fehlt dieser natürliche Nulldurchgang. Deshalb kann ein einmal entstandener Lichtbogen weiter bestehen und erhebliche Schäden verursachen.

Photovoltaik-Sicherungen verfügen über spezielle interne Konstruktionen und geeignete Lichtbogenlöschmaterialien, um solche DC-Lichtbögen zuverlässig zu unterbrechen.

Dadurch eignen sie sich für die besonderen Abschaltbedingungen in Photovoltaikanlagen.

3.5 Unterschiede bei den Schutzanforderungen

Herkömmliche Sicherungen werden hauptsächlich zum Schutz elektrischer Stromkreise vor Überlastungen und Kurzschlüssen eingesetzt.

Photovoltaik-Sicherungen müssen zusätzliche Anforderungen erfüllen, die sich aus der besonderen Verschaltung von Solarmodulen ergeben.

Werden mehrere PV-Strings parallel geschaltet, kann bei einem Fehler in einem einzelnen String Strom aus den übrigen Strings in den fehlerhaften Stromkreis zurückfließen.

Dieser Rückstrom kann Solarmodule, Leitungen und andere elektrische Komponenten beschädigen.

Eine korrekt dimensionierte PV-Sicherung unterbricht überhöhte Rückströme und trägt dazu bei, die betroffenen Komponenten zu schützen.

3.6 Unterschiede bei Normen und Prüfanforderungen

Herkömmliche Sicherungen und Photovoltaik-Sicherungen unterliegen unterschiedlichen Normen und Prüfanforderungen, abhängig von ihrer jeweiligen Anwendung.

Für Niederspannungssicherungen gilt beispielsweise die Normenreihe IEC 60269.

Für Photovoltaik-Sicherungen sind insbesondere die zusätzlichen Anforderungen der IEC 60269-6 relevant.

In Deutschland ist die entsprechende Norm als DIN EN 60269-6 (VDE 0636-6) bekannt. Die aktuelle deutsche Ausgabe trägt die Bezeichnung DIN EN 60269-6 (VDE 0636-6):2024-12.

Sie definiert zusätzliche Anforderungen an Sicherungseinsätze zum Schutz von PV-Strings und PV-Arrays in Stromkreisen mit Bemessungsspannungen bis 1.500 V DC sowie gegebenenfalls für höhere Spannungen.

Zu den wichtigen Prüf- und Leistungsmerkmalen gehören:

• Bemessungsspannung und Bemessungsstrom

• Ausschaltvermögen

• Zeit-Strom-Kennlinien

• Temperaturverhalten

• Verlustleistung

• Elektrische Sicherheit und Prüfanforderungen

Die Einhaltung der relevanten Normen trägt dazu bei, dass Photovoltaik-Sicherungen zuverlässig funktionieren und für den vorgesehenen Einsatz geeignet sind.

4. Kann eine herkömmliche Sicherung in einer Photovoltaikanlage verwendet werden?

Diese Frage wird häufig bei der Planung und Installation von Solaranlagen gestellt.

Die kurze Antwort lautet: Eine herkömmliche Sicherung ist nicht automatisch als Ersatz für eine Photovoltaik-Sicherung geeignet.

Zwar gibt es herkömmliche Sicherungen mit DC-Bemessungswerten, aber nicht jede dieser Sicherungen wurde für die besonderen Betriebsbedingungen von Photovoltaikanlagen entwickelt und geprüft.

Vor dem Einsatz einer Sicherung in einer Solaranlage müssen mehrere wichtige Faktoren berücksichtigt werden.

1. DC-Bemessungsspannung

Die Sicherung muss für die maximal mögliche Gleichspannung des PV-Systems ausgelegt sein.

2. Ausschaltvermögen

Das Ausschaltvermögen muss ausreichen, um den möglichen Fehlerstrom unter den vorgesehenen DC-Betriebsbedingungen sicher zu unterbrechen.

3. Zeit-Strom-Kennlinie

Die Sicherung muss einen geeigneten Schutz gewährleisten, ohne bei normalen Betriebsbedingungen unnötig auszulösen.

4. Temperaturverhalten

Photovoltaikanlagen sind häufig hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt. Deshalb müssen die Auswirkungen der Temperatur auf die Belastbarkeit und das Betriebsverhalten der Sicherung berücksichtigt werden.

5. Einhaltung relevanter Normen

Die Sicherung sollte die geltenden Anforderungen für Photovoltaikanwendungen erfüllen und mit der gesamten Schutzschaltung kompatibel sein.

Aus diesen Gründen sind speziell für Photovoltaikanlagen entwickelte und entsprechend geprüfte PV-Sicherungen die geeignete Wahl für den PV-Stringschutz.

5. Wie wählt man die richtige Photovoltaik-Sicherung aus?

Die richtige Auswahl einer Photovoltaik-Sicherung ist entscheidend für die Sicherheit und Zuverlässigkeit einer Solaranlage.

Bei der Auswahl sollten die folgenden Faktoren berücksichtigt werden.

5.1 Maximale Systemspannung prüfen

Zunächst muss die maximale Gleichspannung der Photovoltaikanlage ermittelt werden.

Dabei ist zu beachten, dass die Leerlaufspannung der Solarmodule bei niedrigen Temperaturen ansteigen kann.

Die Bemessungsspannung der Sicherung muss deshalb für die maximal mögliche PV-Systemspannung geeignet sein.

Typische Bemessungsspannungen von PV-Sicherungen sind beispielsweise:

• 1.000 V DC

• 1.500 V DC

Die konkrete Auswahl hängt von der Anlagenkonfiguration ab.

5.2 Passenden Bemessungsstrom bestimmen

Der Bemessungsstrom muss anhand der technischen Daten der PV-Module, der Stringkonfiguration, des zu erwartenden Betriebsstroms und der geltenden elektrotechnischen Vorschriften bestimmt werden.

Die Sicherung muss einerseits einen zuverlässigen Schutz bieten und andererseits unnötige Auslösungen während des normalen Anlagenbetriebs vermeiden.

5.3 Ausschaltvermögen berücksichtigen

Prüfen Sie, ob das DC-Ausschaltvermögen der Sicherung für den maximal möglichen Fehlerstrom ausreicht.

Dieser Punkt ist besonders bei großen Photovoltaikanlagen mit mehreren parallel geschalteten Strings wichtig.

5.4 Temperatur und Umgebungsbedingungen beachten

Photovoltaikanlagen sind häufig im Außenbereich installiert und verschiedenen Witterungsbedingungen ausgesetzt.

Hohe Umgebungstemperaturen können das Betriebsverhalten und die Strombelastbarkeit einer Sicherung beeinflussen.

Daher sollten die zulässigen Betriebstemperaturen und mögliche Temperaturkorrekturfaktoren bei der Auswahl berücksichtigt werden.

5.5 Normen und Kompatibilität überprüfen

Wählen Sie PV-Sicherungen, die den relevanten Anforderungen der Photovoltaik-Normen entsprechen.

Achten Sie außerdem darauf, dass die Sicherung mit dem verwendeten Sicherungshalter, dem Combiner Box-System und den übrigen Komponenten der Schutzschaltung kompatibel ist.

Eine fachgerechte Installation und die richtige Abstimmung mit dem gesamten Schutzkonzept sind ebenfalls entscheidend.

6. Warum sind Photovoltaik-Sicherungen für Solaranlagen so wichtig?

Photovoltaik-Sicherungen sind wichtige Bestandteile des elektrischen Schutzkonzepts einer Solaranlage.

Ihre Hauptaufgabe besteht darin, überhöhte Fehlerströme zu unterbrechen, bevor diese erhebliche Schäden an elektrischen Komponenten verursachen.

Die wichtigsten Vorteile sind:

Schutz elektrischer Komponenten: PV-Sicherungen schützen Solarmodule, Leitungen, Steckverbindungen und andere Anlagenkomponenten vor überhöhten Rückströmen und bestimmten Kurzschlussfehlern.

Erhöhung der elektrischen Sicherheit: Ein geeigneter Überstromschutz hilft, Überhitzung, elektrische Brände und andere Gefahren durch Fehlerströme zu reduzieren.

Schutz einzelner PV-Strings: Bei parallel geschalteten Solarmodul-Strings können String-Sicherungen fehlerhafte Stromkreise schützen und überhöhte Rückströme begrenzen.

Verbesserung der Anlagenzuverlässigkeit: Richtig ausgewählte PV-Sicherungen reduzieren die Auswirkungen elektrischer Fehler und unterstützen einen stabilen Anlagenbetrieb.

Unterstützung einer langen Lebensdauer: Geeignete Schutzvorrichtungen verringern das Risiko kostspieliger Komponentenschäden und ungeplanter Wartungsarbeiten.

7. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Frage 1: Was ist der Hauptunterschied zwischen einer herkömmlichen Sicherung und einer Photovoltaik-Sicherung?

Der wichtigste Unterschied liegt im Einsatzbereich und in den technischen Anforderungen. Herkömmliche Sicherungen werden für allgemeine elektrische Stromkreise verwendet. Photovoltaik-Sicherungen sind speziell für die Schutzanforderungen von Solaranlagen und insbesondere für Hochspannungs-Gleichstromkreise entwickelt und geprüft.

Frage 2: Warum benötigen Solaranlagen spezielle Photovoltaik-Sicherungen?

Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Bei parallel geschalteten PV-Strings können im Fehlerfall Rückströme entstehen, die beschädigte Strings und elektrische Komponenten gefährden. Spezielle PV-Sicherungen sind dafür ausgelegt, solche Fehlerströme unter definierten DC-Bedingungen sicher zu unterbrechen.

Frage 3: Kann eine AC-Sicherung in einer Photovoltaikanlage verwendet werden?

Eine ausschließlich für Wechselstrom ausgelegte Sicherung darf nicht in einem DC-Photovoltaikstromkreis verwendet werden. Wechselstrom und Gleichstrom haben unterschiedliche Abschalteigenschaften. Die Sicherung muss über eine geeignete DC-Bemessungsspannung und ein ausreichendes DC-Ausschaltvermögen verfügen.

Frage 4: Welche Spannungswerte gibt es bei Photovoltaik-Sicherungen?

Photovoltaik-Sicherungen sind mit unterschiedlichen Bemessungsspannungen erhältlich. Häufige Werte sind 1.000 V DC und 1.500 V DC. Für spezielle Anwendungen gibt es auch Lösungen für höhere Spannungen.

Frage 5: Wo werden Photovoltaik-Sicherungen installiert?

PV-Sicherungen werden hauptsächlich in Solarkombinationskästen (Combiner Boxen) und PV-Stringkreisen installiert. Dort schützen sie einzelne Strings vor überhöhten Rückströmen und anderen relevanten Überstromfehlern.

Frage 6: Welche Norm gilt für Photovoltaik-Sicherungen?

Die IEC 60269-6 definiert zusätzliche Anforderungen an Sicherungseinsätze zum Schutz von Photovoltaikanlagen. In Deutschland gilt die entsprechende Norm als DIN EN 60269-6 (VDE 0636-6).

Frage 7: Schützen Photovoltaik-Sicherungen auch vor Blitzschlag und Überspannungen?

Nein. Photovoltaik-Sicherungen dienen in erster Linie dem Überstromschutz. Zum Schutz vor Blitzströmen und transienten Überspannungen werden geeignete Überspannungsschutzgeräte benötigt.

Fazit

Herkömmliche Sicherungen und Photovoltaik-Sicherungen besitzen zwar dasselbe grundlegende Funktionsprinzip, sind jedoch für unterschiedliche elektrische Anwendungen konzipiert.

Während herkömmliche Sicherungen hauptsächlich dem allgemeinen Überstromschutz dienen, werden Photovoltaik-Sicherungen speziell für die elektrischen und sicherheitstechnischen Anforderungen moderner Solaranlagen entwickelt.

Ihre geeigneten DC-Bemessungsspannungen, das entsprechende Ausschaltvermögen, die spezielle Lichtbogenlöschung und die zusätzlichen Prüfanforderungen machen sie zu wichtigen Schutzkomponenten in Photovoltaikanlagen.

Bei der Auswahl einer PV-Sicherung müssen insbesondere die maximale Systemspannung, der Bemessungsstrom, das DC-Ausschaltvermögen, die Umgebungstemperatur und die geltenden Normen berücksichtigt werden.

Die richtige Photovoltaik-Sicherung trägt dazu bei, elektrische Komponenten zu schützen, die Betriebssicherheit zu erhöhen und einen zuverlässigen Langzeitbetrieb der Solaranlage zu gewährleisten.