SMA Wechselrichter und N/PE-Brücke...

[Gugu]

Hager hat schon reagiert:

Screenshot 2024-03-12 140831.jpg

Ich hab mal bei Hager an der technischen Hotline nachgefragt.
Das Thema mit den Lastumschalter und der Sternpunkverschiebung ist laut denen erst seit 4 Wochen present. Laut denen ist ein HIxxxR zu verwenden der laut deren Aussage geprüft ist und alle 4 Kontakte gleichzeitig öffen bzw. schließen. Einen vor- bzw. nacheilenden N-Kontakt hat der aber auch nicht.
Der HIMxxx ist nicht mehr als Lastumschalter geeignet und nur noch Spannungsfrei umzuschalten.

[gbglace]

Naja dann kaufst halt einen Sontheimer oder einen von den Ösis Kraus & Naimer. Die haben beide vorauseilenden N und den Kraus&Naimer gibt es auch mit optionalen Meldekontakten.

[tsb2001]

Müssen die beiden gelb markierten LS unten 3-polig oder 4-polig (mit vor-/nacheilendem N) ausgeführt sein?

Nö, die sind nicht Bestandteil der Netzumschaltung, sondern sichern nur die Leitung und das angeschlossene Gerät gegen Überlast und Kurzschluss ab. Ob das ein Wechselrichter oder ein Drehstrom-Irgendwas ist, spielt keine Rolle.
Die sichere Netztrennung für den Inselbetrieb erfolgt durch das Schütz; und das muss die Bedingungen erfüllen. Machst du das mit einem 250kVA-Netzersatz-Diesel, passiert das mit Leistungsschaltern. Die Vorgabe zur sicheren Trennung ist unabhängig von der Energiequelle und der Leistungsgrösse. Wichtig ist das Schutzziel, dass eine sichere Trennung erfolgt und keine Rückspeisung ins öffentliche Netz erfolgt.

da bei einem nicht starren Netz die 120° Phasenverschiebung nicht sichergestellt sind und dadurch eine N-Überlastung

Warum ist die Phasenverschiebung bei Inselbetrieb mit 120 Grad nicht sichergestellt? Oder wie habe ich das Wort „starr“ zu verstehen? Das Netz hinter einem Wechselrichter ist nicht dynamisch und auch nicht schwebend…
Die wird genauso sichergestellt werden, wie auch im Inselnetz nicht 648 Volt zwischen den Aussenleitern generiert werden, nur weil die PV-Strings grade 685 Volt liefern oder die Ausgangsfrequenz auf einmal 79,417 Hertz beträgt.
Egal, ob du ein TN-Netz generierst, weil du den Neutralleiters im Notstrom erdest oder ein IT-Netz mit isoliertem Sternpunkt baust. Der Bezug auf den Neutralleiter oder den gemeinsamen Rückleiter im IT-Netz ist hinsichtlich Phasenverschiebung und Spannung der Aussenleiter statisch.

Die Wahrscheinlichkeit, dass der WR fehlerhaft ist und unsinnige Spannung herausgibt ist genauso wahrscheinlich, wie eine lose Neutralleiterklemme, die dir mit Sicherheit die gleichen Probleme generiert…

Und ist am WR-Eingang nicht auch ein RCD vorgeschrieben?

Pauschal nicht zu bewerten. Liegt am Hersteller, ob der das vorschreibt oder das eventuell selbst integriert hat.

[dreamy1]

Danke Dir!

Warum ist die Phasenverschiebung bei Inselbetrieb mit 120 Grad nicht sichergestellt? Oder wie habe ich das Wort „starr“ zu verstehen? Das Netz hinter einem Wechselrichter ist nicht dynamisch und auch nicht schwebend…

Da hänge ich gedanklich: dass der WR statt 120° wegen einem defekten oder driftenden Halbleiter z.B. 110, 90 oder im worst drei phasengleiche Sinus mit 0° Versatz ausgibt, obliegt dann ja dem "fail safe" Design der Herstellers. Komischerweise ist es z.B. bei Sungrow so, dass dort 4-polige LS im Schema sind (nicht am "other countries stören, das Bild unten ist für alle Länder außer Australien und Neuseeland).

Bei einem Defekt des WR und 0° Phasenverschiebung zwischen L1-L3 fließen dann bspw. 3x10A und über den N eben 30A und raucht ab, dem Herd ist das ja egal...

Anmerkung: das Schütz für die Netztrennung ist nicht dargestellt, die ist links im Inverter integriert.

Screenshot 2024-04-05 213623.jpg

[tsb2001]

Bei einem Defekt des WR und 0° Phasenverschiebung zwischen L1-L3 fließen dann bspw. 3x10A und über den N eben 30A und raucht ab, dem Herd ist das ja egal...

Das Jahr hat 8760 Stunden, in dem der Wechselrichter mit seinen Halbleitern parallel am Netz liegt (zumindest wenn du einen Speicher hast), worauf das Netz dem Wechselrichter wegen der wesentlich größeren Kurzschlussleistung die Parameter „aufdrückt“.
Laut BNetzA betrug die Netzausfallzeit von Letztverbrauchern 12 Minuten im Jahr 2022.
8760 Stunden entsprechen 525.600 Minuten.

Rechenexempel:
Wie groß ist Wahrscheinlichkeit, dass der Halbleiter im Wechselrichter ausgerechnet in den 12 Minuten Inselbetrieb während des statistischen Stromausfalls der 525.600 Minuten Gesamtjahresbetriebsdauer sein technisches Ableben feiert und auf 3 Phasen mit 0 Grad Phasenverschiebung den Neutralleiter abfackeln lässt?
Und das selbst der (unabhängig wirkende) integrierte Netz- und Anlagenschutz diese unplausiblen Messwerte nicht mitbekommen würde und mechanisch trennt?
Statistisch würde ich dir daher eher zu einem Blitzableiter raten - die Gefahr direkten Einschlags und Abbrennen deines Neutralleiters wegen einem brennenden Dachstuhl durch Blitzeinschlag ist wahrscheinlicher

In den verbleibenden 525.588 Minuten gewinnt das Netz durch seine Dominanz hinsichtlich Kurzschlussleistung und würde den Halbleitern dampfend und qualmend den Weg in die ewigen Jagdgründe aufzeigen…

[dreamy1]

Naja, statistisch betrachtet gebe ich Dir Recht. Das ist so ähnlich wie beim sekundären 24V-Leitungsschutz, ob eine Foldback-Kennlinie als alleiniger Leitungsschutz ausreicht oder ob da eine (Fein-)Sicherung reingehört. Bei einem RCD genauso: der wird vielleicht 1x in 10 Jahren was zu tun haben, aber dann muss er funktionieren - und zudem entsprechende Normen erfüllen.

Die Frage ist, warum fordert Sungrow 4-polige LS wie im Bild oben?

Ich würde bei mir zumindest am Backup-Ausgang einen 4-poligen LS verbauen, spricht da (außer dem Preis) etwas dagegen?

[mom]

Ich würde den Lastumschalter verbauen, um dauerhaft die "Backupverbraucher" am Netz zu halten und nur bei Stromausfall umschalten. Die Backup-Linie ist nicht ganz so smart wie beworben. So wird bei Updates die Versorgung geöffnet. DH das Backup ist stromlos. Nicht schön wenn man dort was dran hat was eigentlich versorgt werden soll.

Die Lösung kann ein externes Schütz sein, das von Grid gespeist kurzzeitig die Backup- und Haus-Lasten genau wie intern im Wechselrichter zusammenschalten kann. Dann kann man für die geplanten Updates nahtlos umschalten.

Und ist am WR-Eingang nicht auch ein RCD vorgeschrieben?

Ist eine Festinstallation ohne Endstromkreise, also nein. Der 300mA RCD ist lediglich empfohlen. Ich hab ihn mir gespart.

wäre dann halt blöd, wenn der WR schneller aussteigt als man den Lastabwurf realisieren kann

Das wird er ziemlich sicher, wenn die Abschaltzeiten ähnlich wie beim Sungrow sind.
Das passiert schneller als ein LS fällt.

Die Frage ist, warum fordert Sungrow 4-polige LS wie im Bild oben?

Weil der Backup Betrieb generell nicht funktioniert, wenn der N nicht getrennt wird.

[dreamy1]

Die Lösung kann ein externes Schütz sein, das von Grid gespeist kurzzeitig die Backup- und Haus-Lasten genau wie intern im Wechselrichter zusammenschalten kann. Dann kann man für die geplanten Updates nahtlos umschalten.

Hmmm...ist das so erlaubt? Um nahtlos zu schalten, müsste ja (kurzfristig) GRID und LOAD(Backup) kurzgeschlossen werden, während der LOAD noch aktiv ist.

Der 300mA RCD ist lediglich empfohlen. Ich hab ihn mir gespart.

Danke für die Info!

Das passiert schneller als ein LS fällt.

Oha, danke...ich habs befürchtet. Werde aber vorauss. die neue Sungrow SHxxT Serie einsetzen, da sollte das kein Problem darstellen.

Weil der Backup Betrieb generell nicht funktioniert, wenn der N nicht getrennt wird.

Das verstehe ich nicht. Was hat der LS (egal ob 3- oder 4-polig) mit der internen Umschaltung zu tun? Siehe Bild oben die beiden LS links - der interne Umschalter im WR ist da nicht dargestellt, der macht die vierpolige Trennung.

[mom]

Hmmm...ist das so erlaubt? Um nahtlos zu schalten, müsste ja (kurzfristig) GRID und LOAD(Backup) kurzgeschlossen werden, während der LOAD noch aktiv ist.

Ich weiß leider wirklich nicht mehr wo ich das her hatte.
Aber die beiden Ausgänge sind ja in diesem Moment auch intern im Wechselrichter noch zusammengeschalten, wenn das Schaltbild von Sungrow richtig ist.
Es kommt also kein neuer Strompfad dazu, der externe Bypass würde nur die Umschaltung der Backup Lasten über die Nullstellung des Umschalters überbrücken.

Das verstehe ich nicht. Was hat der LS (egal ob 3- oder 4-polig) mit der internen Umschaltung zu tun? Siehe Bild oben die beiden LS links - der interne Umschalter im WR ist da nicht dargestellt, der macht die vierpolige Trennung.

Hmm, jetzt wo du das sagst hab ich keine Ahnung wo das herkommt. In AU/NZ ist sogar dreipolig vorgeschrieben, N darf dort nicht getrennt werden.
Eventuell um eine manuelle Backup Situation zu simulieren.

[dreamy1]

Es kommt also kein neuer Strompfad dazu, der externe Bypass würde nur die Umschaltung der Backup Lasten über die Nullstellung des Umschalters überbrücken.

Das stimmt, ich bin mir da nur nicht so sicher ob das stoßfrei geht - beim Umschalten fließen da sicher Ausgleichsströme durch die internen Spannungsabfälle des WR. Habs mir noch nicht im Detail überlegt, aber hier könnte es unter ungünstigen Konstellationen auch wieder das Thema N-Verschiebung geben oder eine unzulässige Verbindung des N zwischen Grid und Backup, je nachdem ob dieses Schütz auch den N schaltet.

Eventuell um eine manuelle Backup Situation zu simulieren.

Hmmm...wir reden wohl aneinander vorbei. Ich meine z.B. den LS links unten im Bild - das ist der Pfad vom WR zu den Verbrauchern. Für Simulationen macht der ja keinen Sinn, da beim Abschalten die Verbraucher auch keinen Saft mehr bekommen...für eine Simulation eines Netzausfalls gibts einganggseitig ja auch den RCD oder halt den SLS, dafür braucht es auch keinen 4-poligen LS.

[mom]

Das stimmt, ich bin mir da nur nicht so sicher ob das stoßfrei geht - beim Umschalten fließen da sicher Ausgleichsströme durch die internen Spannungsabfälle des WR. Habs mir noch nicht im Detail überlegt, aber hier könnte es unter ungünstigen Konstellationen auch wieder das Thema N-Verschiebung geben oder eine unzulässige Verbindung des N zwischen Grid und Backup, je nachdem ob dieses Schütz auch den N schaltet.

Den N müsste das dann zwingend mitschalten. Eine N-Verschiebung gibt es im sicheren Betriebszustand (interner Bypass geschlossen) nicht und die Ausgleichsstöme dürften sich in Grenzen halten - mit fällt aber gerade ehrlich gesagt kein Weg ein, diesen sicheren Zustand irgendwie definitiv zu erzwingen.
Wobei, wenn man das Schütz von L1 Grid speist und damit über ein weiteres von L1 Backup gespeistes Relais geht... dann hat man irgendwie auch nur den Umschaltweg von Backup zu Grid, aber nicht in die andere Richtung.
Müsste man direkt am jeweiligen Wechselrichter Ausgang noch vor dem ersten LS abgreifen, dann sollte es eigentlich in beide Richtungen klappen.
Sobald der WR auf einem Ausgang nichts mehr liefert, funktioniert der externe Bypass nicht mehr.

Hmmm...wir reden wohl aneinander vorbei. Ich meine z.B. den LS links unten im Bild - das ist der Pfad vom WR zu den Verbrauchern. Für Simulationen macht der ja keinen Sinn, da beim Abschalten die Verbraucher auch keinen Saft mehr bekommen...für eine Simulation eines Netzausfalls gibts einganggseitig ja auch den RCD oder halt den SLS, dafür braucht es auch keinen 4-poligen LS.

Wir meinen schon den gleichen LS - eventuell nationale Normen außerhalb von DE (AT vielleicht?) oder um auch das TT-Netz mit abzudecken?

[dreamy1]

Mit etwas Aufwand könnte man das mit der unterbrechungsfreien Umschaltung sicher hinbekommen...aber das wird mir dann doch zuviel. Ich habe wirklich essentielle Verbraucher an der USV und es betrifft ja wirklich nur Updates, wo der Backup stromlos ist...das kann ich dann planen. Und hoffen, dass da nicht zuviel neue Firmware kommt bzw. notwendig ist :-)

eventuell nationale Normen außerhalb von DE

Das könnte natürlich gut sein, auch das Thema TT. Aber da ich eh nur einmal da dran gehe, würde ich am Backup tatsächlich einen 4-poligen LS setzen (3+N, die haben auch vor-/nacheilende Kontakte am N). Kostet ja nicht die Welt und ist dann hinsichtlich Leitungsschutz auch bei einem Problem des WR wirksam. Nachteile sehe ich da keine.

Danke Dir für die Einschätzung!

[tsb2001]

Das könnte natürlich gut sein, auch das Thema TT

Definitiv nicht.
LS sichern gegen Überlast und Kurzschluss; und der Stromfluss in vorgenannten Fehlerbedingungen ist im TN- ebenso wie im TT-Netz völlig identisch.
Lediglich bei Erd- oder Körperschluss ist ist bedingt durch den höheren Widerstand des Rückleiters „Erde“ eine Fehlerstromschutzeinrichtung vonnöten; da der resultierende Strom zum Auslösen bei diesen Fehlern nicht ausreicht, um einen Leitungsschutzschalter sicher abschalten zu lassen. Dann hilft der RCD; nicht aber der 4-polige LS.

Daher ist im TT-Netz grundsätzlich gegen Überlast und Kurzschluss die drei Aussenleiter passend abzusichern - eben genau wie im TN-Netz. Denn auch im TT-Netz sorgt die Phasenverschiebung dafür, dass im Neutralleiter im keine höheren Ströme als in den Aussenleitern zum fließen kommen.

Sonst wären nämlich in Deutschland quer übers Land verteilt in manchen Regionen die Verteilungen doppelt so groß, weil der Schutz in jedem Stromkreis 2- oder gar 4-polig ausgeführt sein müsste.Das ergibt folglich gar keinen Sinn - egal ob der Wechselrichter die Last Netzgekoppelt oder im Backup-Betrieb betreibt; Netzform bleibt Netzform.

Zu dem Bild:
Das ist ein Schaltschema, wo doch überhaupt nicht draus hervorgeht, welche Schutzorgane eingesetzt werden müssen. Das orientiert sich in keiner Weise an gültigen Normen.

Selbst vor dem „Main Meter“ sitzt eine vierpolige Trenneinrichtung; die nach VDE AR-N ein selektiver Hauptleitungsschutzschalter sein muss; mir ist aber nicht bekannt, dass dieses Gerät vierpolig ausgeführt sein muss, wenn in der Anschlussnutzeranlage irgendwo eine PV-Anlage mit Wechselrichtern von diesem Hersteller verbaut sind.
Dann ist grundsätzlich für die „normal Loads“ ein RCD in Gesamtheit vorgeschaltet; ohne dass das überhaupt den Wechselrichter tangiert; oder das an der Netzform „TT“ festgemacht wird. Genauso Unfug, denn es gibt auch Anwendungsfälle wo ein RCD im TN-Netz weder vorgeschrieben noch hilfreich ist.

Die ganze Zeichnung ist schematisch; die Auslegung der Schutzmaßnahmen gegen Überlast und Kurzschluss sowie gegen elektrischen Schlag sind von der verantwortlichen Elektrofachkraft nach den gültigen anerkannten Regeln der Technik im Hinblick auf die Netzform auszulegen - das wird kein Wechselrichterhersteller pauschal aussagen können. Dafür ist das Thema - auch länderspezifisch - viel zu komplex.

[dreamy1]

Das ist ein Schaltschema, wo doch überhaupt nicht draus hervorgeht, welche Schutzorgane eingesetzt werden müssen. Das orientiert sich in keiner Weise an gültigen Normen.

Ja, das ist in dem Fall wohl so und etwas unglücklich dargestellt, da mehr Details abgebildet sind als in der Praxis notwendig sind bzw. je nach Norm wohl zutreffen.

[dreamy1]

Wollte Euch das Ergebnis nicht vorenthalten...neue UV gebaut, die PV und WP ans Netz bringt...es ist ein Sungrow SH20T geworden, 22,5kWp Trina Vertex S+ 450W in Ost/Süd/West und als Wärmepumpe eine Wolf CHA 07...läuft alles perfekt. Einspeisung vom Zählerschrank und Rückverteilung an HV und zwei UVs erfolgt über 5x16mm² Ölflex. Speicher kommt auch noch dazu :-)

Ein paar kosmetische Dinge sind noch zu machen, aber sieht schon recht vernünftig aus (Innenbild der UV zeige ich nur nach Bestechung :-)):

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