Messung der Kurzschluss-Schleifenimpedanz an Photovoltaikanlagen

Aufgrund der rasanten Entwicklung von Photovoltaikanlagen besteht ein wachsender Bedarf an korrekten Messungen der Kurzschluss-Schleifenimpedanz im Niederspannungs-/Mittelspannungs-Wechselrichter-Transformator-Bereich. Sonel bietet mit dem MZC-340-PV das weltweit erste Messgerät zur Messung der Kurzschluss-Schleifenimpedanz in Netzen mit Spannungen bis 900 V AC an, mit einer Messkategorie von CAT IV 1000 V.

Auf der ganzen Welt werden immer mehr Photovoltaikanlagen gebaut. Ihre Eigentümer kündigen an, sie zyklisch um Dutzende oder Hunderte von Megawatt zu erweitern. Um die Kosten für solche Großanlagen zu senken, verwenden Bauherren und Planer Wechselrichter mit einer Nennwirkleistung von P ≈ 185 kW. Diese Geräte wandeln 1.500 V DC in 800 V AC um. Nach Verlassen des Wechselrichters fließt die Energie über eine 0,8 kV / 20 kV Trafostation in das Mittelspannungsnetz. In Betrieben mit einer Leistung von 1 MW und mehr wird eine solche Lösung zum Standard.

 

Abb. 1. Messung der Kurzschluss-Schleifenimpedanz im Arbeitskreis (L1-L2) eines IT-Netzes am Beispiel eines Photovoltaik-Parks mit einem 800 V AC IT-Netz

Foto 1. Betrieb mit Wechselrichter mit P ≈ 185 kW. Messungen mit dem Sonel MZC-340-PV-Messgerät

Leitlinien für den Bau von Solarparks

Für die Inbetriebnahme, Prüfung, regelmäßige Wartung und Überwachung einer derart umfangreichen Anlage sollten die Richtlinien der EN 62446-1 „Photovoltaik (PV)-Anlagen – Anforderungen an Prüfung, Dokumentation und Wartung“ beachtet werden. In dem Dokument wird darauf hingewiesen, dass die Inspektion einer Photovoltaikanlage zum Schutz vor Stromschlägen gemäß der in der Europäischen Union anerkannten Hauptnorm EN 60364-6 und der darin genannten Norm EN 60364-4-41 durchgeführt werden sollte.

Beim Bau der Anlage müssen Protokolle für die durchgeführten Messungen erstellt werden, u. a. für die Messung der Kurzschluss-Schleifenimpedanz, deren angemessener Wert eine der grundlegenden Maßnahmen zum Schutz gegen Stromschlag ist.

Sonel MZC-340-PV – das erste Messgerät dieser Art auf der Welt

Bislang gibt es auf dem Markt keine geeigneten Geräte, um Messungen in dem genannten Bereich durchzuführen. Diese Lücke füllt Sonel mit einem bahnbrechenden neuen Produkt, dem Messgerät Sonel MZC-340-PV, das für die Messung der Kurzschluss-Schleifenimpedanz und die Bestimmung des Kurzschlussstroms entwickelt wurde. Mit dem Gerät können Prüfungen an Netzen mit Spannungen bis zu 900 V AC durchgeführt werden. 

Messungen bei solch hohen Spannungen und mit hohen Energiequellen, zu denen auch die in großen PV-Anlagen verwendeten Wechselrichter und Transformatoren gehören, sind möglich, weil das Hochstrom-Kurzschlussschleifenimpedanz-Messgerät MZC-340-PV von Sonel in der Messkategorie CAT IV 1000 V entwickelt und hergestellt wurde. Nur diese Kategorie garantiert die Betriebssicherheit des Personals, das unter solchen Bedingungen Messungen durchführt. Die besondere Art der durchgeführten Tests bedeutet, dass in der kontrollierten Einrichtung während der Tests Spannungen von über 800 Volt gegen Erde auftreten können, obwohl wir über ein IT-Netz und damit über ein isoliertes Netz verfügen. Messungen, die mit einem Messgerät einer niedrigeren Kategorie durchgeführt werden, sind verboten, da sie die Sicherheit des Messteams gefährden und von einem sachkundigen Bauinspektor mit Sicherheit angefochten werden.

Foto 2. Messungen mit dem Sonel MZC-340-PV-Messgerät

Fernmessung für maximale Sicherheit

Das neue Messgerät verfügt über kein Display und kann von jedem mobilen Gerät mit integrierter Wi-Fi-Kommunikation (Telefon, Tablet, Laptop usw.) und mit einem Webbrowser aus der Ferne gesteuert und die Ergebnisse abgerufen werden. Es können bis zu fünf Geräte gleichzeitig mit dem Sonel MZC-340-PV kommunizieren. Für die Grundfunktionen ist keine Internetverbindung erforderlich. Um die Software des Geräts zu aktualisieren, ist jedoch bereits ein Netzzugang erforderlich – die Dateien werden von den Servern des Herstellers heruntergeladen.

Das Sonel MZC-340-PV Messgerät kann gesteuert werden mit:

• einem Telefon oder Tablet – es spielt keine Rolle, auf welchem System es basiert (Android, IOS, Windows...). Volle Funktionalität zum Starten von Messungen, Auslesen von Ergebnissen und Speicherverwaltung,
• einem Touchscreen im Fahrzeug – Funktionen zum Starten von Messungen, Ablesen von Ergebnissen und Speicherverwaltung,
• einer Smartwatch – eher zur Überwachung als zum Abnehmen von Messungen.

 

Foto 3. Steuerung über ein Telefon oder Tablet

 

Foto 4. Die Verwendung der Smartwatch

Umfangreiche Funktionalität und breite Anwendungspalette

Eine leistungsstarke Funktion des Sonel MZC-340-PV ist die Messung sehr kleiner Kurzschluss-Schleifenimpedanzen, praktisch ab 7,2 mΩ mit einer Auflösung von 0,1 mΩ:

• bei 230 V AC beträgt der Messstrom 130 A,
• bei 550 V AC beträgt der Messstrom 305 A,
• bei 900 V AC beträgt der Messstrom 250 A.

Das Gerät kann an Netzen mit 220/380 V, 230/400 V, 240/415 V, 290/500 V, 400/690 V, 460/800 V (bis maximal 900 V) im Frequenzbereich 45...65 Hz betrieben werden. Das Messgerät Sonel MZC-340-PV verwendet bei seinen Messungen die Vierleitermethode (4P), bei der die Messleitungen keinen Einfluss auf den Wert der gemessenen Impedanz haben. Die Krokodilklemmen und Kelvin-Sonden, die - wie das Messgerät – in der Messkategorie CAT IV 1000 V ausgeführt sind, können zum Testen verwendet werden.

Das Sonel MZC-340-PV ist zwar in erster Linie für Photovoltaikanlagen gedacht, eignet sich aber auch hervorragend für Messungen in Windparks, Niederspannungs-Umspannwerken oder in der Schwerindustrie und im Steinbruch. Es ist eine ausgezeichnete Wahl für einen jahrelangen, zuverlässigen und sicheren Betrieb.

Sonel S.A.