Welche Sicherheitssysteme verhindern dass Netzverbund-Wechselrichter während eines Stromausfalls Energie ins Netz einspeisen

Sicherheitssysteme zur Verhinderung der Energieversorgung von Netzverbundenen Wechselrichtern während Netzausfällen

Um zu verhindern, dass netzverbundene Wechselrichter während Netzausfällen weiterhin Energie ins Netz einspeisen, werden in der Regel mehrere Sicherheitssysteme und Mechanismen eingesetzt. Diese Maßnahmen schützen nicht nur die Stabilität und Sicherheit des Netzes, sondern gewährleisten auch die Sicherheit des Wartungspersonals und anderer Nutzer. Hier sind einige gängige Sicherheitssysteme und Mechanismen:

1. Inselbetriebsschutz

Der Inselbetriebsschutz ist eine entscheidende Technologie, um zu verhindern, dass netzverbundene Wechselrichter bei einem Netzausfall weiterhin Energie liefern.

Funktionsprinzip: Wenn das Netz ausfällt, erkennt der Inselbetriebsschutz Änderungen an der Netzspannung oder -frequenz und trennt den Wechselrichter schnell vom Netz, um die Fortsetzung der Energieversorgung zu verhindern.

Implementierungsmethoden:

Aktive Erkennungsverfahren: Durch Einspeisung kleiner Störungssignale (wie Frequenz- oder Spannungsstörungen) ins Netz werden diese Störungen aufgenommen, wenn das Netz normal arbeitet. Wenn jedoch das Netz ausfällt, führen die Störungssignale zu bemerkbaren Spannungs- oder Frequenzänderungen, was den Wechselrichter zum Trennen bewegt.

Passive Erkennungsverfahren: Überwachung von Parametern wie Netzspannung und -frequenz und sofortiges Trennen des Wechselrichters, wenn die Werte vordefinierte Grenzen überschreiten (z.B. Überspannung, Unterspannung, ungewöhnliche Frequenz).

2. Relais-Schutzeinrichtungen

Relais-Schutzeinrichtungen überwachen den Status des Netzes und trennen den Wechselrichter schnell vom Netz, sobald Anomalien erkannt werden.

• Spannungsrelais: Überwachen die Netzspannung und trennen den Wechselrichter automatisch, wenn die Spannung außerhalb des Normalbereichs liegt (zu hoch oder zu niedrig).

• Frequenzrelais: Überwachen die Netzfrequenz und trennen den Wechselrichter automatisch, wenn die Frequenz außerhalb des zulässigen Bereichs liegt (zu hoch oder zu niedrig).

• Phasendetektionsrelais: Überwachen Phasenänderungen im Netz, um sicherzustellen, dass der Wechselrichter mit dem Netz synchronisiert bleibt. Wenn die Phasensynchronisation verloren geht, wird der Wechselrichter sofort getrennt.

3. Schnellwirkende Schaltgeräte

Schnellwirkende Schaltgeräte sind Geräte, die innerhalb von Millisekunden auf Änderungen des Netzstatus reagieren können.

• Funktionsprinzip: Bei einem Netzfault oder -ausfall können schnellwirkende Schaltgeräte schnell die elektrische Verbindung zwischen dem Wechselrichter und dem Netz trennen, um die Fortsetzung der Energieversorgung durch den Wechselrichter zu verhindern.

• Anwendungsbereiche: Wird weit verbreitet in großen Photovoltaik-Kraftwerken, Windparks und anderen dezentralen Energieerzeugungssystemen eingesetzt, um eine schnelle Isolierung der Energiequellen bei Netzfaults zu gewährleisten.

4. Gleichstromseite-Sicherungen

Gleichstromseite-Sicherungen steuern die Gleichstrom-Eingabe zum Wechselrichter.

• Funktion: Neben der Trennung der Wechselstromseite kann die Trennung der Gleichstromquelle den Betrieb des Wechselrichters vollständig stoppen, wenn das Netz ausfällt.

• Anwendungsbereiche: Wird hauptsächlich in Photovoltaik-Systemwechselrichtern eingesetzt, um sicherzustellen, dass die von Solarmodulen erzeugte Gleichstromenergie nicht weiterhin an den Wechselrichter geliefert wird, wenn das Netz ausfällt.

5. Intelligente Überwachungssysteme

Intelligente Überwachungssysteme bieten automatische Steuer- und Warnfunktionen durch die Echtzeitüberwachung des Netzstatus und des Wechselrichterbetriebs.

• Fernüberwachung: Mit Sensoren und Kommunikationsmodulen werden Parameter wie Netzspannung, Frequenz und Leistung überwacht und Daten an ein zentrales Steuersystem zur Analyse übertragen.

• Automatische Trennung: Sobald Netzausfälle oder andere Anomalien erkannt werden, können intelligente Überwachungssysteme automatisch Befehle zur Trennung des Wechselrichters vom Netz geben.

• Datenprotokollierung und -analyse: Historische Daten des Netz- und Wechselrichterbetriebs werden für nachfolgende Analysen und Optimierungen der Systembetriebsstrategien aufgezeichnet.

6. Erdfehlerschutz

Erdfehlerschutz erkennt Erdungsfehler im System von netzverbundenen Wechselrichtern, um gefährliche Stromlecks während Netzausfällen zu verhindern.

• Funktionsprinzip: Durch die Überwachung von Erdströmen im System wird der Wechselrichter sofort vom Netz getrennt, sobald abnorme Erdströme (wie Kurzschlüsse oder Lecks) erkannt werden.

• Anwendungsbereiche: Anwendbar auf verschiedene Arten von netzverbundenen Wechselrichtersystemen, insbesondere in Umgebungen, die anfällig für Feuchtigkeit oder Blitzschlag sind.

7. Bidirektionales Energiesystemmanagement

Bidirektionale Energiesystemmanagementsysteme koordinieren den Energiestrom zwischen netzverbundenen Wechselrichtern und Energiespeichersystemen.

• Funktionsprinzip: Bei Netzausfällen kann das System automatisch in den Off-Grid-Betrieb wechseln und überschüssige Energie in Batterien oder anderen Energiespeichern speichern, anstatt sie weiterhin ins Netz einzuspeisen.

• Anwendungsbereiche: Wird weit verbreitet in hybriden Energiesystemen (wie PV + Speichersystemen) eingesetzt, um autonomen Betrieb ohne Beeinträchtigung des Netzes während Ausfällen zu gewährleisten.

8. Manuelle Trennschalter

Manuelle Trennschalter sind physische Schalter, die es Bedienern ermöglichen, den Wechselrichter manuell vom Netz zu trennen, wenn Notfälle auftreten.

Anwendungsbereiche: Obwohl moderne Wechselrichter in der Regel mit automatischen Trennfunktionen ausgestattet sind, bieten manuelle Trennschalter zusätzliche Sicherheit in bestimmten besonderen Situationen (wie Wartung oder Notfälle).

Zusammenfassung

Um zu verhindern, dass netzverbundene Wechselrichter während Netzausfällen weiterhin Energie ins Netz einspeisen, werden oft mehrere Sicherheitssysteme und Mechanismen kombiniert, darunter Inselbetriebsschutz, Relais-Schutzeinrichtungen, schnellwirkende Schaltgeräte, Gleichstromseite-Sicherungen, intelligente Überwachungssysteme, Erdfehlerschutz, bidirektionales Energiesystemmanagement und manuelle Trennschalter. Diese Maßnahmen arbeiten zusammen, um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Stabilität des Netzes zu gewährleisten.