Bescherming tegen elektrische schokken voor zonnepanelen op straatlantaarnen: Eerst aarding, daarna beschermingsapparaten (SPD’s)

Waar de elektrische schokken vandaan komen

Er zijn vier belangrijke bronnen van elektrische schokken:

• Directe blikseminslagen op de paal, de zonnepanelen of nabijgelegen objecten.
• Induceerde bliksem – de elektromagnetische puls van een blikseminslag die op de zonnepanelen en kabels wordt overgedragen.
• Operaties in het elektriciteitsnetwerk : tijdens deze operaties kunnen elektrische schokken door het netwerk worden verspreid naar alle verbonden apparaten.
• Interne schakelingen binnen het systeem zelf; deze veroorzaken meestal geen grote schade, maar kunnen zich over de jaren opstapelen.

Het negeren van deze prioriteiten leidt tot onveilige en onbetrouwbare systemen.

Een enkele, all-in-one zonnepaal is galvanisch geisoleerd van het elektriciteitsnetwerk; dit elimineert een van de vier mogelijke risicofactoren. De overgebleven drie componenten maken de verbinding tussen het zonnepaneel en de controller tot de meest kwetsbare schakeling in het systeem.

Laag één: aarding en verbindingen Dit is de laag die bepaalt of de rest van het systeem goed werkt. Alle metalen onderdelen die gevoelig zijn voor elektrische schokken – zoals de bevestigingsmonturen van het zonnepaneel, de paal en de behuizingen van de apparatuur – moeten stevig worden verbonden aan het aardingssysteem. De aardingsspanning moet zo laag mogelijk zijn, zodat elektrische schokken direct kunnen worden afgeleid. Veel lokale regelgeving vereist een aardingsspanning van 10 Ω of lager; controleer deze waarde in overeenstemming met de regels van uw regio, in plaats van deze aanname te gebruiken.

Aardingssystemen kunnen echter met de tijd verouderen: verbindingen kunnen roesten, waardoor de aardingsspanning verandert. Enkel door periodieke controles van de aardingsspanning kan worden vastgesteld of de bescherming nog steeds effectief is.

Laag twee: kabelbeveiliging De manier waarop kabels zijn geplaatst is even belangrijk als de plek waar ze eindigen.

Houd de elektriciteitsleidingen en signaalkabels apart, en vermijd lange, parallel lopende afstanden die het risico van elektrische schokken (surges) verhoogen. Voor belangrijke delen van het systeem moet de kabel worden geplaatst in een geaard metalen kabelgeleider; deze bescherming is essentieel om schade te voorkomen. Waar het ontwerp dit toestaat, moet gebruik worden gemaakt van kabelsets die zijn uitgerust met een surgescherm.

Laag drie: Surgeschermers (SPD’s) op de juiste plaatsen

Voor installaties met hoge waarde en gebieden waar de kans op bliksem groot is, zijn gespecialiseerde surgeschermers (SPD’s) een noodzakelijke investering. De strategie is hiërarchisch: plaatst surgeschermers op elke cruciale plek in het systeem – bij de uitgang van de zonnepanelen, in het DC-distributiekastje, bij de invoer van de inverter en aan de AC-uitgang – zodat de elektrische schokken worden gedissipeerd in verschillende stappen en niet in hun volle kracht het besturingssysteem bereiken. De maximale continuïe werkingsspanning en het beschermingsniveau van de surgeschermers moeten worden aangepast aan het circuit dat ze beschermen.

De keuze en plaatsing van surgeschermers bepalen of ze echt bescherming bieden of alleen ruimte innemen in het systeem.

Type 1 SPD’s (getest op de invloed van deelstroomen van bliksem) worden geplaatst aan de kant van de zonnepanelen; Type 2 SPD’s (getest op de invloed van opgewekte stroompieken) zijn geschikt voor de bescherming van onderliggende apparaten. Dit zijn de IEC 61643-11-testklassen – de classificatie geeft aan welke stroompieken het apparaat in de testen heeft overleefd, niet de merknaam. Plaats de SPD zo dicht mogelijk bij het te beschermen apparaat en zorg ervoor dat de aardingsweg zo kort en recht mogelijk is. Ieder extra meter kabel tussen de SPD en de aardingsplek vormt een soort weerstand voor de stroompiek. Een SPD met een slecht aardingsontwerp is in feite nutteloos. Verbind alles in één systeem: aansluit alle aardingspunten van apparaten (zonnepanelen, controllers, omvormers, metalen leidingen, aardingskabels van de SPD) op één equipotentiëlsysteem. Dit voorkomt gevaarlijke potentieelverschillen die kunnen leiden tot extra schade als de stroompiek twee verschillende aardingswegen vindt. De ingebouwde bescherming in moderne controllers en omvormers is zeker handig, maar vormt slechts een eerste linie van bescherming. Beschouw deze bescherming als een aanvulling op de andere beschermingsmaatregelen, nooit als een vervanging daarvan.

Wat faalt er eigenlijk na een storm?

Van de onderdelen die na de bliksemseizoenen bij ons terugkeren, is het patroon steeds hetzelfde: het vaakst wordt de DC-ingangsstapel van de controller of de LED-driver beschadigd, niet het zonnepaneel – en zelden de accu. De zonnepanelen kunnen de bliksemoverslagen overleven, omdat ze geen elektronica bevatten. Daarom raden we kopers in stormgebieden aan om de bescherming van het zonnepaneel als het belangrijkste onderdeel van het beschermingsbudget te beschouwen, en om een reservecontroller in voorraad te houden.

onderhoud: de stap die iedereen over slaat

Beschermingssystemen slijten met de tijd; het is geen product dat je maar één keer koopt.

• Controleer regelmatig de grondingsweerstand, en ook na elke zware storm.
• Controleer de foutindicatoren van de stormschermers (SPD’s) en vervang onmiddellijk actieve of beschadigde modules – een beschadigde stormschermers vormt een open circuit.
• Kontroleer of de kabels beschadigd zijn, met name de aansluitingen aan de paalbasis, waar vocht en beweging kunnen leiden tot problemen.
• Tijdens het bliksemseizoen houd je de weersvoorspellingen in de gaten en bereid je voor op het uitschakelen van onnodige apparaten voor zware stormen. Op cruciale installaties zorgen surge-event-recorders ervoor dat problemen (bijvoorbeeld een uitgevallen licht) worden omgezet in bruikbare data voor actie.

Wat deze pagina niet behandelt: Deze pagina gaat alleen over de bescherming tegen elektrische schokken voor de verlichtingseenheden en hun DC-circuits. Ze behandelt geen aspecten van het ontwerp van bliksembescherming voor gebouwen (volgens de IEC 62305-normen), bescherming op substation-niveau of vereisten voor de verbindingen met energiebedrijven. Voor informatie over de onderdelen die worden gebruikt in deze verlichtingseenheden, kijk je op onze pagina met onderdelen voor straatlantaarnen. Voor het bepalen van de juiste afmetingen van de controller en de batterijen die worden beschermd door het stormschermersnetwerk, kun je onze calculator voor controllerafmetingen gebruiken.