Reed-Relais zur Überwachung der PV-Effizienz und Fehlererkennung

Die groß angelegte Stromgewinnung durch Photovoltaikzellen (PV/Solarzellen) erfreut sich im Bereich der erneuerbaren Energien großer Beliebtheit und verringert weiterhin unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Allerdings heißt es in einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2022, dass die Kosten für neue erneuerbare Anlagen (PV- und Windparks) gestiegen sind, was, wie die Organisation es ausdrückt, „... einen jahrzehntelangen Trend zur Kostensenkung“ umkehrt.

Um einen guten ROI zu erzielen, muss der Wirkungsgrad eines Solarparks hoch sein, und die häufigste Bedrohung für diesen Wirkungsgrad ist das Abfließen von elektrischem Strom zur Erde. Undichtigkeiten können das Ergebnis einer mangelhaften Installation sein, häufiger entstehen sie jedoch im Laufe der Zeit in den PV-Modulen und in den Kabeln, die die Gleichspannung zu den Wechselrichtern transportieren, um sie für den Anschluss an das Netz in Wechselspannung umzuwandeln.

Die Überwachung auf Erdlecks ist unerlässlich, um Sicherheit, effiziente Produktivität und die Planung von Wartungsarbeiten zu gewährleisten. Darüber hinaus verlangen Branchenvorschriften, dass PV-Anlagen über Mechanismen zur Erdschlusserkennung und -isolierung verfügen.

Bei dem Leck handelt es sich im Wesentlichen um einen Teil der von den PV-Zellen erzeugten Energie, die einen Weg zur Erde findet, wenn der Isolationswiderstand (RISO) zwischen Gerät und Erde auf weniger als 40 MΩ gesunken ist. Zwischen 20 und 40 MΩ kann der RISO immer noch als gesund angesehen werden. Bei weniger als 20 MΩ besteht Grund zur Sorge, da die Isolierung nachlässt. Ein RISO von weniger als 1 MΩ führt mit ziemlicher Sicherheit zu einem Stromausfall und möglicherweise zu dauerhaften Schäden und sogar zu einem Brand.

Außerdem treten einige Fehler nur sporadisch auf. Beispielsweise kann die Ansammlung von Feuchtigkeit/Kondensation in einem Panel über Nacht dazu führen, dass der RISO während der ersten Betriebsstunden im Sonnenlicht niedrig ist.

Leckströme zur Erde können erkannt werden, indem vorübergehend eine Strommessschaltung zwischen den Anschlüssen der PV-Zellen und der Erde platziert wird, wie in Diagramm 1 dargestellt.

Um den Strommesskreis zu aktivieren, muss eine Hochspannung angeschlossen werden. Bezogen auf die Erde betragen die negativen und positiven Ausgänge des Solarmoduls bei direkter Sonneneinstrahlung typischerweise etwa 600 V.

"Hier bei Pickering verfügen wir über interne technische Fachkenntnisse im Hochspannungsbereich. Erzählen Sie uns also von Ihrer Anwendung und wir empfehlen Ihnen nicht nur das am besten geeignete Gerät, sondern geben Ihnen auch einen Hinweis auf die realistische Lebensdauer des Geräts." sagt Kevin Mallett, technischer Spezialist bei Pickering.

Pickering Electronics verfügt über ein umfangreiches Sortiment an leistungsstarken Reed-Relais mit Hochspannungsisolierung, die sich ideal für den Einsatz in PV-Leckstrom-Überwachungsanwendungen eignen. Darüber hinaus können bei Gerätegrundflächen ab nur 46 mm² viele Relais auf einer einzigen Leiterplatte untergebracht werden.

Die Serie 104 verfügt über Schaltspannungen bis zu 1 kV und minimale Abstandsspannungen bis zu 4 kV. Der maximale Schaltstrom beträgt 1 A (bis zu 25 W) und der maximale Haltestrom beträgt 1,5 A.

Die Serie 119 verfügt über Schaltspannungen bis zu 1 kV und minimale Abstandsspannungen bis zu 3 kV. Der maximale Schaltstrom beträgt 0,7 A (bis zu 10 W) und der maximale Haltestrom beträgt 1,25 A.

Die Serie 131 verfügt über Schaltspannungen bis zu 1 kV und minimale Abstandsspannungen bis zu 1,5 kV. Der maximale Schaltstrom beträgt 0,7 A (bis zu 10 W) und der maximale Haltestrom beträgt 1,25 A.

Pickering stellt seit 1968 Reed-Relais her. Dies ist ihr Kerngeschäft und hat den Grundstein für die schaltbasierten Lösungen unseres Schwesterunternehmens Pickering Interfaces gelegt.

Die in diesem Artikel empfohlenen Relais sind alle für die Instrumentierung geeignet und die Reed-Kontakte werden entweder mit Rhodium (galvanisiert) oder Ruthenium (vakuumverdampft) plattiert, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten – typischerweise bis zu 5x109 Schaltspiele. Wie bereits erwähnt, können RISO-Fehler sporadisch auftreten, daher sollten aktuelle Lecksuchtests mehrmals täglich durchgeführt werden.

Sie verfügen über eine spulenlose Konstruktion, die das Spulenwicklungsvolumen vergrößert, den magnetischen Wirkungsgrad maximiert und die Verwendung weniger empfindlicher Reed-Schalter ermöglicht, was zu einer optimalen Schaltwirkung und einer längeren Lebensdauer bei extremen Betriebsbedingungen führt.

Die interne magnetische Abschirmung aus Mu-Metall ermöglicht extrem hohe Packungsdichten nebeneinander auf Leiterplatten bei minimaler magnetischer Wechselwirkung, wodurch erhebliche Kosten und Platz gespart werden. Unser magnetischer Bildschirm reduziert die EM-Wechselwirkung auf etwa 5 %. Relais geringer Qualität weisen typischerweise eine EM-Wechselwirkung von 30 % auf.

Die SoftCenter^TM -Technologie bietet maximalen, gepolsterten Schutz des Reed-Schalters, minimiert interne Belastungen während der Lebensdauer und verlängert die Lebensdauer und Kontaktstabilität.

Inspektion in jeder Phase der Herstellung zur Gewährleistung eines hohen Qualitätsniveaus. Außerdem 100 % Tests für alle Betriebsparameter, einschließlich dynamischer Kontaktwellenformanalyse mit vollständiger Datenprüfung zur Wahrung der Konsistenz. Stresstest der Herstellungsprozesse, von -20°C bis +85°C bis -20°C, 3-mal wiederholt.