Solceller til erhvervsvirksomheder og andre bebyggelser over 6 kwp efter alm. markedsvilkår

Transkript

1 Solceller Solceller er for den almindelige husejer et forholdsvis nyt investeringsobjekt. Ved etablering af et solcelleanlæg er der tydelige advarsler om, at kun personer med elautorisation må montere et sådant anlæg. Denne artikel er tilvirket ud fra en sikkerhedsmæssig analyse af en installation, med henvisninger til de vigtigste standarder og bekendtgørelser der gælder for området. Min interesse i området er at formidle viden, således at den ansvarlige el autoriserede er bekendt med de forhold der kan forårsage farlige situationer, og herved kan udføre en installation der opfylder den gældende lovgivning efter mine vurderinger. Projektering af solcelleanlæg Solceller kan inddeles i 2 typer af solcelle anlæg: Solceller til ikke erhvervsmæssige bebyggelser med en inverter effekt på max 6 kwp og max 16A pr. fase, efter Bekendtgørelse af lov om afgift af elektricitet 2 stk. 1. Solceller til erhvervsvirksomheder og andre bebyggelser over 6 kwp efter alm. markedsvilkår Solcelleanlæg op til 6 kwp installeret på/ved ikke erhvervsmæssige bebyggelser er omfattet af den Harmoniserede standard DS/EN Energi.dk har den 1. januar 2012 udgivet den tekniske forskrift 3.2.1, som er på nogle områder er en skærpelse af den harmoniserede standard. Energinet har udarbejdet en positivliste for inverterer der overholder denne forskrift. For solcelleanlæg over 6 kw følges de generelle afregnings regler som ved vindmøller. Retningslinjer for solceller over 6 kwp. Se Forskriften og procesdiagrammer på Energinet.dk Installation af solceller Solceller er omfattet af lavspændingsdirektivet og af Stærkstrøms Bekendtgørelsen afsnit 6 55 for generatoranlæg, hvori de generelle regler anført. I Stærkstrømsbekendtgørelsen Afsnit 6A 712, der er gældende fra , er der specifikke regler for installationer med solceller.

2 Denne artikel skelner ikke mellem de 2 typer solcelle anlæg, da de installationsmæssig er omfattet af de samme lovkrav fra Stærkstrømsbekendtgørelsen. Oversigt/kredsskema over en installation med solceller, her vist med systemjording udført efter TT system. A Wh C Husets alm. installationer Dårlig spændingskvalitet ved, overlejet DC spændinger E D B AC DC Figur 1 Type A eller B Inverteren er placeret i eller ved gruppetavlen Senarier af realistiske fejlmuligheder: A) Installationen afbrydes utilsigtet ved måleren eller stikledningen afbrydes, og inverteren udkobler ikke. Herved forsyner inverteren solcelles forsyningsledning og huset installationen med AC eller DC spænding når der er sollys. Se punkt A på oversigtskema B) Isolationsfejl indvendig i inverterens AC eller DC kreds. Se punkt B på oversigtsskema. C) Fejl på inverterens strømkredse, der leder DC spændinger til den faste installation når der produceres energi. Se punkt C på oversigtsskema. D) Ved arbejde på en spændingsløs bygningsinstallation eller solcellens forsyningsledning, vil der ved en fejl forekomme en DC spænding i installationen. Se punkt D på oversigtsskema. E) Isolationsfejl på DC siden forårsager brand. Se punkt E på oversigtsskema. Ved at placere solcellens forsyningsledning før husets alm. fejlstrømsafbrydere, vil risikoen for (A) være reduceret. En rest risiko for (A) kan minimeres yderligere ved at påføre kabelskab, måleren og gruppetavle information om at der tilsluttet solcelleanlæg, der er i paralleldrift med nettet. Ved at placere en fejlstrømsafbryder foran solcellens forsyningsledning, kan risikoen for Isolationsfejl på solcellens forsyningsledning og inverter vil risiko for fejl som (B) fjernes. Anvendes en type inverter uden skillested er DC kredsen desuden også beskyttet.

3 Ved at vælge en fejlstrømsafbryder type B vil de fejl beskrevet som type (B) og (C) være elimineret. Etableres der en driftsjord på DC siden, vil fejlstrømsafbryderen udkoble. Dette er ikke tilladt for inverter uden skilletransformer. Men gøres det alligevel vil fejl som type (A) kunne udkobles af en fejlstrømsafbryder type B. Ønskes systemjord etableret, bør anlægget tilsluttes et TN system, og systemjorden føres isoleret frem til nærmeste PEN leder. Det er den samme problematik som ved UPS anlæg. Dermed vil faren ved situation (A) og (C) helt kunne elimineres. Brugsanvisning for det færdige solfager anlæg bør udarbejdes. Med det mål at fjerne spændingen fra solcellerne, se fejl type (E). Analyse af sikkerhedsmæssige forhold i dimensioneringen Wh Husets alm. installationer Figur 2 Type A eller B 3 AC DC Inverteren er placeret i eller ved gruppetavlen 5 7 Dimensioneringen Det er ved dimensionering af disse 7 punkter der skal træffes nogle fornuftige valg. Se figur 2 Punkt 1: Valget af udstyr til beskyttelse mod overbelastning og kortslutning kan træffes ud fra flere betragtninger: Der skal foretages en koordination af den valgte fejlstrømsafbryders kortslutningsholdbarhed. Jævnfør EN61008 er denne mærket efter boligstandarden EN Forsikring eller gruppesikringen vælges efter den største tilladte prospektiv korslutningsniveau for fejlstrømsafbryderen. Sikringen skal kunne tåle indkoblingsstrømstød, hvor der er skilletransformer indbygget i eller indsat lige før inverteren. Dette udelukker brug af automatsikringer der er følsomme over for store subtransiente indkoblingsstrømme. Kilde: SB afsnit

4 Punkt 2: Her kan vælges mellem standard for type A og B fejlstrømsafbrydere, og det er typen af inverter som er bestemmende for valget. Er det en type med indbygget DC filter, fx en skille transformer, kan her vælges en fejlstrømsafbryder type A. Er der ikke DC filter, skal der anvendes en fejlstrømsafbryder type B som typisk ligger i en prisklasse på kr.. Der kan måske vælges en fejlstrømsafbryder efter standarden EN , ved at gøre brug af Fælles regulativet. I så fald er det en forudsætning heri at Ikmax i boligtavlen er max 6 ka. Automatsikringer vil dog blive påvirket af skilletransformerens subtransiente indkoblingsstrømstød. Kilde: SB afsnit 6A samt SB afsnit Punkt 3: En adskiller placeret her er kun nødvendig, hvis inverteren er placeret uden for gruppeafbryderens synfelt. Af hensyn til levetid og effekttab ønskes inverteren placeret koldt, fx i et udhus, som ofte vil være uden for gruppeafbryderens synsfelt. Så skal der placeres en adskiller her. SB afsnit 6A Punkt 4: Inverteren vælges ud fra de betragtninger der er beskrevet ovenover, og ud fra den positivliste Energinet.dk har lagt frem. Et fornuftigt valg vil være at få opfyldt krav, under punkt 2 og 5. Det vil sige med indbygget adskiller og skilletransformer. Anvendes DC filter bør der også indgå overvejelser om hvorledes der kan ved eftersyn, kan verificeres at denne filter funktionen er intakt. Energinet.dk: Tekniske forskrift 3.2.1, Punkt 5: En adskiller placeret i punkt 5 skal adskille DC kredsen fra inverteren. Dimensionering af adskillelsen skal opfylde de krav til DC strømme og DC spændinger der kan forekomme. I SB afsnit 6A kap. 712 defineres de strømme og spændinger afbryderen skal dimensioneres ud fra. SB afsnit 6A På nogle invertere ses at der er indbygget en adskiller og det skal afklares om den sidder på AC eller DC siden. Det bør fremgå af installationsvejledningen der følger med inverteren. Punkt 6: Der skal udarbejdes en brugsanvisning for vedligeholdelse af solceller, således at lavspændingsdirektivets betragtninger overholdes. Det bør ved installationen af solceller aftales hvem der udarbejder sådan en brugsanvisning. Der er sikkerhedsmæssig en fordel at etablere forbindelse af PE leder til fremmede ledende dele på solcelleanlægget, også af hensyn til subtransiente spændinger fra forsyningsnettet

5 Punkt 7: Af hensyn til fejlstrømsafbryderens funktionalitet ved fejl i inverteren, skal det overvejes om der kan foretages en systemjording på DC kredsen. I så fald vil korrekt placering af fejlstrømsafbryderen være så tæt som muligt på inverteren. Dette kan få konsekvenser for de invertere der ønskes flyttet væk fra gruppetavlen, fordi fejlstrømsafbryderen bør flytte med. I TT systemer må der ikke foretages systemjord på invertere uden skilletransformer, da nullens potentiale ved fejl overført fra højspændingssiden kan blive op til 250V på nullederen. Systemjording er kun tilladt i TN systemer og med jordleder fremført isoleret til nærmeste PEN leder. Denne type installation vil give den største beskyttelse og sikkerhed. SB afsnit 6A Systemjording Forhold ved systemjord Ønskes der etableret systemjord i et TN system net, føres en isoleret jordleder til systemets jordingspunkt (jordspyd) af hensyn til korroderende DC strømme. 1) Afbrudt installation 2) Fejl i inverter, som nu kan føre DC strømme ud i installationen til fx en isolationsfejl eller en person som berører installationen. 230V AC DC Udc Ikke tilladt i TT systemer PEN N PE Figur 3 Konklusion: Etablering af driftsjord, sikrer udkobling af et fejlkredsløb, fx ved isolationsfejl i forsyningsledning, der forsyner

6 Generelle betragtninger: For anlæg over 6 kwp bør der overvejes hvilke typer fejlstrømsafbrydere der anvendes. Er det tale om et TN system, er det valgt frit at anvende fejlstrømsafbrydere. Efter de gennemgåede fejl scenarioer, må det tilrådes. Typen af fejlstrømsafbryder i TN system anbefales enten en maksimalafbryder med fejlstrøms modul (TRMS måling), eller alternativt en pilot fejlstrømsafbryder fx af type BENDER, AC/DC fejlstrømsrelæ type RCMA til fjernstyring af automastikringer eller maksimalafbryder. Bemærk i øvrigt, at for anlæg over 6 kwp gælder de gunstige skatteregler ikke Ved studie af mulige fejl på solcelle anlæg, under 6 kwp, vil det være en unødig risiko at vælge invertere uden denne DC filter/skilletransformer. Effekttabet i skilletransformeren har særlig fokus. Det bliver et valg mellem at minimer et effekttab i skilletransformeren, mod at vælge en komponent, (fejlstrømsafbryder type B) til en merpris på kr. Det bliver et sikkert et debatemne i den kommende tid. Udviklingen peger imod at udvikle filte uden effekttab, altså en adskillelse der fungere effektivt mod DC strømme. Hvis fabrikanten giver garanti for at fejlstrømme gennem inverteren ved en fejl, ikke overstiger en overlejret DC strøm på 6 ma, kan en alm fejlstrømsafbryder type A måske anvendes. Jeg skriver måske, fordi det er væsentligt at kunne kontrollere at denne sikring mod fejlstrøm er intakt. Empiri og kilder Denne artikel er skrevet ud fra en grundig analyse af stærkstrømsbekendtgørelser og med udgangspunkt i de diskussioner jeg møder om installation af solceller i mit faglige netværk og i undervisningen. Det har vist sig at være et kompleks stofområde at kunne identificere fejlstrømkredsløb, og ud fra disse kredsløb, give en brugbar vurdering af en hensigtsmæssig installationsmetode. Artiklen er ikke afstemt med myndigheds minimums krav og evt. lempelser på området. Kommentarer til denne artikel eller nye erfaringer med drift af solceller er velkomne, og kan f.eks. bringes på netværket El teknik på LinkedIn. Poul Høgh Lektor, Aarhus Maskinmesterskole poh@aams.dk