Detta inlägg kommer ta upp överspänningsskydd, förklara hur de fungerar samt hur de installeras. Överspänningsskydd är en produkt som ökar säkerheten på en solcellsanläggning och, precis som namnet antyder, ett skydd mot överspänning. En överspänning är en oönskad spänning som är en impuls mot växelriktaren som kan skada dess elektronik. Detta skall inte förväxlas med blixtnedslag, som i princip ingen elektronik kan stå emot. Ett tips till de installatörer där ute som installerar solcellsanläggningar där befintliga blixtavledningssystem finns installerade: ta hjälp av proffs för att alltid se till att befintliga system inte sätts ut funktion.

Vad säger installationsreglerna (om DC-skydd)?

  • 443.101 Skydd mot transienta överspänningar
    Där skydd mot transienta överspänningar fordras enligt avsnitt 443 ska skyddet också omfatta solcellsinstallationens likströmssida. Beroende på avståndet mellan omriktaren och elinstallationens anslutningspunkt kan ytterligare skydd mot transienta överspänningar fordras på växelströmssidan.
  • 534.102 Val och montering av överspänningsskydd på likströmssidan
    Överspänningsskydd som installeras på solcellsinstallationens likströmssida ska uppfylla fordringarna i SS-EN 50539-11.
  • 534.102.1 Val av överspänningsskyddets provningsklass

I allmänhet ska överspänningsskydd vara provade enligt klass II. Om skydd mot direktträffar av åska erfordras och separationsavståndet S enligt SS-EN 62305-3 inte uppfylls ska överspänningsskydd som är provade enligt klass I användas (i allmänhet i kombination med överspänningsskydd som är provade enligt klass II).

Riskanalys

I Elinstallatörsreglerna avsnitt 712.443.101 står det hur en riskanalys skall genomföras för att bedöma om ett överspänningsskydd måste användas eller ej. Detta blogginlägg tar ej upp riskbedömningen utan lämnar detta till läsaren

Vad säger Länsförsäkringars Faktablad 27?

”Åskskydd ska monteras enligt elinstallationsreglerna. Där skydd mot transienta överspänningar fodras ska skyddet också omfatta solcellsinstallationens likströmssida och samordnas med övriga överspänningsskydd. På företag och lantbruk ska åskskydd alltid installeras”

Grundläggande Fakta

Det finns två sorters överspänningar som en solcellsanläggning kan utsättas för. Dels är det överspänning på likströmssidan (DC) och på växelspänningssidan (AC). Överspänning från AC sidan riskerar komma in via växelströmsnätet, vanligas via blixtnedslag i luftledningar eller annan elektrisk utrustning som sedan fortplantar sig i elnätet, till växelriktare. Bor du ute på landsbygden eller har luftledning till din fastighet ökar risken för överspänning på AC-sidan. Dessutom kan fel på elnätet orsaka för hög spänning. Det gäller att då ha skydd på sina apparater, speciellt om de kostar tio tusentals kronor, och det gäller inte bara växelriktare för din solcellsanläggning!

Figur 1. Överspänning från likspänning- och växelspänningssidan.

 

Överspänning kan också induceras till växelriktaren via DC-sidan. Då är det plus och minuskablarna som förlagts för långt ifrån varandra, vilket inducerar ett magnetfält i strängkablarna när åska finns i närheten av solcellsanläggningen. Detta benämns som EMC-problematik. För att råda bot på detta skall strängkablarna förläggas tätt uppe på taket. Rent praktiskt låter man kabeln från sista solpanelen löpa tillbaka längs strängen. Detta minimerar arean (se grön och röd area på bilden nedan) och detta minimerar möjligheten för solcellanläggningen att ta upp överspänning.

Figur 2. Felaktigt dragna kablar på taket gör att magnetfält från åskmoln
induceras in i solcellsanläggningen.

Restspänning

Om överspänning sker, exempelvis via ett blixtnedslag i en närliggande luftledning kan spänningen kan bli mycket hög och skada elektrisk utrustning. Om ett överspänningsskydd finns installerat ser skyddet till att minska överspänningen, men beroende på styrkan i åsknedslaget kan spänningen efter ett överspänningsskydd fortfarande vara så hög att den kan skada den elektriska utrustningen. Denna överspänning kallas kallas residual voltage eller restspänning. För att man skall ha ett än bättre skydd installeras ofta flera överspänningsskydd för att skydda ex. en växelriktare. Man designar då skyddssystemet så att det yttersta skyddet är det grövsta skyddet (skyddar mot kraftigast impuls) för att sedan använda finkänsligare skydd närmare sin(a) apparater.

Figur 3. Överspänningsskydd i olika nivåer, starkast först.

För att erhålla ett komplett skydd på AC-sidan måste minst 2st separata skydd användas. Det finns inga skydd som inte släpper igenom en tillräckligt låg restspänning för att klassas som helt säkert. En fråga man som beställare skall ställa sig är: ”vill jag vara säker på pappret eller i verkligheten?”. Detta blir extra angeläget på exempelvis lantbruksinstallationer, där överspänningsskydd på både DC- och AC-sidan är obligatoriskt. Ett ensamt skydd på AC-sidan kanske håller försäkringshandläggaren nöjd, men kanske inte elingenjören som projekterat solcellsanläggningen!

Kort om provningsklasser

Observera att vissa skydd uppfyller testkraven för flera klasser, det betyder inte att man har dubbelt skydd, utan snarare att skyddet är flexibelt i sina användningsområden. Ett klass 2/3 kan aldrig ersätta ett klass 2 skydd och ett klass 3 skydd!

En medeltida liknelse

Man skulle kunna se sättet att designa sina överspänningsskydd som man designade borgar på medeltiden. Där hade man en yttre mur (och vallgrav) för att skydda sig. Därefter hade man en inre mur som gjorde att även om fienden tog sig igenom första muren fanns skydd att gömma sig bakom och försvara sig.

  • Vallgraven och yttre mur – Grovskydd klass 1
  • Inre muren – Mellanskydd klass 2
  • Borgen – Finskydd klass 

Figur 4. Koncentrisk borg med flera murar och försvarsnivåer.

Tillverkarspecifik information

Fronius

Fronius växelriktare har inget inbyggt överspänningsskydd, vare sig på likstömssidan eller växelströmssidan. Dock kan växelriktarna enkelt kompletteras med skydd för solpanelssträngarna.

 

Symo upp till 8,2kW

För samtliga Fronius växelriktare upp till 8,2kW kan en kompletteringssats användas. Denna skruvas fast inne i växelriktaren likt ett kretskort med endast 3 skruvar. Kitet har en signalkontakt ut från överspänningsskyddet vilket gör att användaren får ett larm via Solar Web i händelse av att överspänningsskyddet löser ut. Video: Länk

Figur 5. Fronius kompleteringssats för växelriktare upp till 8,2kW.
artikelnummer: 30408866

Fronius 10-20kW

För Fronius växelriktare mellan 10-20kW (samt ECO-versionen) kan överspänningsskydd installeras på den externa DIN-skenan som sitter under växelriktarens kåpa. Det finns plats för dubbla skydd för att skydda respektive MPPT. Observera också att överspänningsskydd med signalkontakt rekommenderas för att ansluta överspänningsskydden till en ingång på växelriktaren så att användaren får larm via Solar Web. Video: Länk

SMA

Tripower 3-10kW

För SMAs tripowerserie från 3-10kW finns inget överspänningsskydd installerat. Ett externt skall i så fall installeras i en egen kapsling.

Tripower 15-25kW

För SMA Tripower 15000-25000 kan kasetter köpas till, dessa har artikelnummer: DC_SPD_KIT3-10

Core 1

SMAs Core One har kit som köpt till för både AC- och DC-skydd. Dessa är kassetter som skjuts in i hållare.

Figur 6. Överspänningsskyddets kassetter skjuts in i hållarna som är förmonterade i SMA Core 1.

Ferroamp

Ferroamp skriver själva i sitt whitepaper att EnergyHub är konturerat och testat enligt IEC 62109-1 och IEC 62109-2 och därmed klarar nätanslutningen överspänningskategori III och likspänningsanslutningen överspänningskategori klass II, vilket motsvarar en testspänning på 4kV impuls och kan därmed närmast liknas med ett överspänningsskydd klass III. De interna skydden i EnergyHub klarar dock inte samma strömmar och pulsenergier, därför kan systemet kompletteras med både DC och AC-skydd klass II.

Figur 7. Skiss över rekommenderade och icke-rekommenderade överspänningsskydd i Ferroamps system.

Skall man ha överspänningsskydd till SSO:er?

Det rekommenderas inte att man installerar DC-överspänningsskydd till Ferroamps SSO:er. Detta då de tillför kostnad och är en potentiell felkälla i installationer. På grund av mängden SSO:er som används vid installationer, dess placering och relativt ringa kostnad överväger nackdelarna med överspänningsskyddd. SSO:n är designad med ett dubbleisolerat utförande och tål 4kV impuls relativt jord, varför behovet av externa överspänningsskydd minskar.

Huawei

Samtliga av Huaweis modeller har inbyggda överspänningsskydd på DC och AC-sidan. Inga externa skydd behövs. Dock har är nackdelen att om ett skydd löser ut måste växelriktaren repareras vid en auktoriserad verkstad. Det är därför inte helt ovanligt vid mindre installationer att externa överspänningsskydd installeras då dessa är lättare att byta. Dock är det ingen garanti på att växelriktaren klarar sig vid ett eventuellt överslag.

Senergias Erbjudande DC-skydd

Senergia erbjuder hela Mersens sortiment och kan på beställning ta hem samtliga produkter. Hör av dig till din lokala säljare om du har specifika önskemål

DC-skydd

AC-skydd

Vid Huvudcentral

Vid Undercentral

Vid växelriktare

I praktiken

Om växelriktaren har ett inbyggt klass 3 eller klass 2/3-skydd sätts ett klass 1/2 -skydd vid inkommande serviceledning.

Om växelriktaren inte har inbyggt AC överspänningsskydd används ett klass 1/2 eller ett rent klass 2 -skydd vid inkommande serviceledning och ett klass 2/3 vid växelriktaren

Om installationen sker vid ett lantbruk eller till en fastighet som ansluts med luftledning rekommenderas ett klass 1 skydd (83010100) vid inkommande serviceledning, ett klass II skydd i undercentral och ett klass II/III-skydd innan växelriktaren.

Sammanfattning

Överspänningsskydd är ett enkelt sätt att sova bättre om natten och ökar säkerheten i din solcellsanläggning. Överspänningsskydden kan ses som en halvförsäkring, då de är förbrukade då de löser ut. Dvs du betalar din försäkringspremie direkt. Se alltid till att skydda din anläggning, det räcker med ett överslag för att investeringen i överspänningsskydd skall betala sig tiofalt!

Det är viktigt att skydda din anläggning från både DC- och AC-sidan samt se till att det är rätt antal skydd och rätt klass för att rätt funktion skall erhållas.

Ta också en noggrann titt på de tillverkaren av växelriktare erbjuder, det finns smarta lösningar som gör livet som anläggningsägare enklare!