So testen Sie stromlose PV-Stromkreise auf Erdschlüsse

Von Will White, Fluke Senior Application Specialist, DER

Nicht alle Erdschlüsse treten in stromführenden Stromkreisen auf. Bei Photovoltaikanlagen können Fehler in langen Rückleitungen, AC- und DC-Schaltanlagen oder auf der Wechselstromseite entstehen, wo die Anlage zur Wartung oder Isolierung abgeschaltet werden kann. In diesen Fällen muss der Techniker stromlose Stromkreise mit sicheren, bewährten Methoden auf Erdschlüsse testen.

In dieser Schritt-für-Schritt-Anleitung wird erläutert, wie Fehler in stromlosen PV-Stromkreisen isoliert, getestet und identifiziert werden können, ohne beim Schutz von Geräten und Personal Abstriche zu machen.

Wann sollten Sie stromlose Stromkreise testen?

Ein stromloser Test ist unter folgenden Bedingungen verfügbar:

• Es wird ein Erdschluss in der Verkabelung zwischen dem Combiner und dem Wechselrichter vermutet
• Sie führen Tests auf der Wechselstromseite der Anlage durch, z. B. zwischen Wechselrichterausgang und Übergabestelle
• Die Elektronik auf Modulebene ist vorhanden, und die Stromkreise können vor den Tests getrennt werden

In diesen Fällen wird der Test des Isolationswiderstands zur vorrangigen Methode für die Fehlererkennung.

Erfahren Sie mehr über Tests unter Spannung: So testen Sie PV-Stränge auf intermittierende Erdschlüsse

Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Testen von stromlosen PV-Stromkreisen auf Erdschlüsse

Schritt 1. Stromkreis isolieren und absperren

Bevor Sie mit dem Test beginnen, müssen Sie sicherstellen, dass die Leiter vollständig stromlos sind und nicht versehentlich wieder eingeschaltet werden können.

• Öffnen Sie alle Lasttrennschalter an beiden Enden des Stromkreises.
• Bringen Sie an jedem Trennschalter Wartungssicherungen zur Verriegelung/Kennzeichnung (LOTO) an.
• Beschriften Sie jede LOTO mit:
  • Name des Technikers
  • Telefonnummer
  • Datum und Uhrzeit
  • Durchgeführte Arbeiten

Gehen Sie nie davon aus, dass ein Leiter stromlos ist, bevor Sie ihn entsprechend überprüft haben.

Schritt 2. „Live-Dead-Live“-Test durchführen

Mit diesem grundlegenden Sicherheitsschritt wird bestätigt, dass der Stromkreis wirklich ausgeschaltet ist und Ihre Messgeräte ordnungsgemäß funktionieren.

1. Live (stromführend): Testen Sie das Mess- oder Prüfgerät an einer bekannten stromführenden Quelle (z. B. Prüfgerät Fluke PRV240).
2. Dead (stromlos): Testen Sie den PV-Stromkreis. Er sollte 0 Volt anzeigen.
3. Live (stromführend): Testen Sie die bekannte Quelle erneut, um die Genauigkeit des Messgeräts zu überprüfen.

Wenn Sie diesen Test überspringen, setzen Sie sich möglicherweise einem folgenschweren Lichtbogen aus, falls der Stromkreis noch unter Spannung steht.

Schritt 3. Leiter freilegen und isolieren

Trennen Sie die Leiter an beiden Enden des Stromkreises von ihren Klemmen. Dadurch isolieren Sie:

• Alle Leiter voneinander
• Alle Leiter von elektronischen Geräten, Überspannungsschutzvorrichtungen oder Innenwiderständen
• Leiter, die über die Sammelschiene mit Erde verbunden sind (z. B. AC-Neutralleiter)

Wichtig:

• Testen Sie den Isolationswiderstand nicht mithilfe der Elektronik oder einer Überspannungsschutzvorrichtung. Trennen Sie sie zunächst, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.
• Schützen Sie die freiliegenden Enden während der Tests mit Lüsterklemmen oder Isolierband (Ende des Leiters gegenüber der Stelle, an der die Messleitung angebracht wird).

Schritt 4. Sichtprüfung von dem Test

Achten Sie auf sichtbare Anzeichen von Schäden, die auf einen Erdschluss hinweisen könnten:

• Brandflecken, Blasenbildung in der Isolierung oder Verfärbungen
• Drahtabrieb an Stellen, wo die Leiter in den Kabelkanal gelangen
• Anzeichen von Korrosion oder Feuchtigkeit in den Anschlusskästen
• Lockere oder ungenügend terminierte Anschlüsse

Die frühzeitige Behebung sichtbarer Schäden kann die Testdauer verkürzen.

Schritt 5. Isolationswiderstandstest durchführen

Testen Sie nun jeden Leiter auf Isolationsschäden, indem Sie eine hohe Prüfspannung anlegen und den Widerstand gegen Erde messen.

Empfohlenes Werkzeug: Isolations-Multimeter Fluke 1587 FC, Isolationswiderstandsmessgerät 1537 oder PV-Tester SMFT-1000

1. Stellen Sie das Prüfgerät auf eine geeignete Prüfspannung ein (bei PV meist 500 V, 1.000 V oder 1.500 V DC).
2. Verbinden Sie:
   • Die rote Messleitung an ein Ende des Leiters
     1. Das andere Ende des Leiters muss mit einer Lüsterklemme oder Isolierband isoliert werden, wenn es nicht an der Klemme einer Trennstelle angeschlossen ist.
   • Die schwarze Messleitung mit Erde (Metallgehäuse, Anschluss des Erders oder Rahmen)
3. Notieren Sie den Isolationswiderstand (gemessen in Megaohm).

Kriterien zum Bestehen des Prüfverfahrens (typische Werte, aber immer den Hersteller oder erforderliche Normen wie NFPA 70B oder ANSI/NETA MTS zu Rate ziehen):

• 1.000 MΩ = ausgezeichnete Isolierung
• < 20 MΩ = weiter prüfen
• < 1 MΩ = wahrscheinlicher Erdschluss

Führen Sie diesen Test niemals an einem geerdeten Leiter (z. B. AC-Neutralleiter) durch, ohne ihn vom Erdungsanschluss zu trennen.

Schritt 6. Ergebnisse vergleichen und Ausreißer identifizieren

Prüfen Sie jeden Leiter im Stromkreis einzeln. Achten Sie auf Folgendes:

• Widerstandswerte, die deutlich niedriger sind als andere
• Ein Wert, der stabil und wiederholbar ist (keine Streuspannung)
• Einheitlichkeit über mehrere Tests hinweg

Der Leiter mit dem niedrigsten Erdungswiderstand ist der wahrscheinliche Fehlerpfad.

Zur Bestätigung:

• Vertauschen Sie die Kabel und wiederholen Sie den Test.
• Überprüfen Sie den gesamten Leiterverlauf auf sichtbare Fehler.

Wenn möglich, teilen Sie den Leiter in Abschnitte auf, und wiederholen Sie den Vorgang, um den Ort einzugrenzen.

Schritt 7. Zwischen Leitern testen (optional)

Neben den Tests von Leiter zur Erdung können Sie auch zwischen den Leitern testen:

• Plus zu Minus
• L1 zu L2, L2 zu L3, L1 zu L3
• Neutral zu L1, L2 und L3

Obwohl dies für die meisten Fehler nicht erforderlich ist, kann es dabei helfen, parallele Lichtbögen zwischen Leitern oder Spannungsdurchschläge zu erkennen, die noch nicht die Erdung erreicht haben.

Schritt 8. Alle Ergebnisse dokumentieren

Notieren Sie Folgendes, bevor Sie Reparaturen durchführen:

• Die Prüfspannung und die Ergebnisse für jeden Leiter
• Die Bedingungen während der Prüfung (z. B. trocken, nass, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit)
• Visuelle Befunde
• LOTO-Aufzeichnungen

Diese Dokumentation hilft bei der Validierung von Garantieansprüchen, bei zukünftigen Wartungsarbeiten und bei Versicherungsaudits.

Wiederholen Sie nach der Reparaturdie Isolationswiderstandsprüfung, um zu bestätigen, dass der Fehler behoben wurde.

Was, wenn sich kein Fehler finden lässt?

Wenn alle Isolationswiderstandswerte hoch sind und keine sichtbaren Schäden vorliegen:

• Versuchen Sie, den Test unter nassen Bedingungen durchzuführen – intermittierende Fehler treten dann eher auf.
• Stellen Sie die Verbindung wieder her, und achten Sie auf zukünftige Auslösungen der GFDI (Ground Fault Detection Interruption, Erdschlusserkennung und -unterbrechung) oder der Wechselrichter.
• Testen Sie in vorgelagerter Richtung (zum Array) oder nachgelagerter Richtung (zur Übergabestelle)

Manchmal treten Fehler in einem anderen Bereich auf als ursprünglich vermutet. Lassen Sie sich bei Ihren nächsten Schritten von den Testdaten und Systemprotokollen leiten.

Zusammenfassung

Die Prüfung von stromlosen Stromkreisen auf Erdschlüsse erfordert sorgfältige Planung, ordnungsgemäße Isolierung und die richtigen Werkzeuge. Durch methodisches Vorgehen können Solartechniker Fehler erkennen, die sonst möglicherweise unentdeckt bleiben, und dadurch sowohl Personen als auch die Leistung des PV-Systems schützen.

Über den Autor

Will White begann seine Karriere im Solarbereich 2005 bei einem kleinen Solaranbieter. Nach seinen Anfängen als Installateur arbeitete er in den Bereichen Vertrieb, Entwicklung und Projektmanagement und wurde schließlich zum Director of Operations ernannt. 2016 stieß er zum Schulungsteam bei Solar Energy International (SEI), wo er sich auf die Entwicklung von Kursinhalten und die Durchführung von Kursen zu Solaranlagen konzentrierte. Im Jahr 2022 wechselte White als Spezialist für Solaranwendungen zu Fluke, wo er den Bereich Testgeräte für erneuerbare Energien wie IU-Kurvenschreiber, Strommessgeräte und Wärmebildkameras betreut.

White hat Erfahrungen in den Bereichen Windkraft, Solarthermie, Energiespeicherung und PV in jeder Größenordnung. Er setzt sich leidenschaftlich für die Umsetzung hochwertiger, richtlinienkonformer Installationstechniken ein. Will White ist seit 2006 ein vom NABCEP zertifizierter PV-Installationsfachmann und war zuvor Solarwärme-Installationsfachmann mit NABCEP-Zertifizierung. Er hat einen B.A. in Business Management vom Columbia College, Chicago, und einen MBA von der University of Nebraska-Lincoln. In seiner Freizeit arbeitet er mit seiner Frau und Tochter auf dem Familienbauernhof mitten in Vermont, zu dem ein netzunabhängiges Strohballenhaus gehört.

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