Der Schutz von Photovoltaikanlagen wird durch die Position und nicht durch eine Produktliste definiert. Der Strom durchläuft sechs Schutzpunkte: den Modulanschluss, die String-Sicherung, den DC-Trennschalter, den DC-Überspannungsschutz, den AC-Leistungsschalter und den AC-Überspannungsschutz. Jeder Punkt hat sein eigenes Ausfallverhalten und kann an seiner Position durch kein anderes Gerät ersetzt werden.
Welches Bauteil einer Solaranlage birgt das größte Brandrisiko? Die meisten Käufer tippen auf den Wechselrichter. Praxiserfahrungen deuten jedoch auf eine deutlich günstigere Fehlerquelle hin. Der Schutz von Photovoltaikanlagen versagt häufiger an den Verbindungsstellen als an den Schaltanlagen. Daher berücksichtigt eine Spezifikation, die erst beim Kombinationskasten beginnt, nicht die Stelle, an der sich die Fehler konzentrieren.
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Position
Gerät
Was bestimmt die Spezifikation?
1
Modul zu Zeichenkette
PV-Anschluss
Gleiche Produktfamilie, beide Hälften, für volle Array-Spannung ausgelegt
2
Schnur
gPV-Sicherung und Halter
Nur dann, wenn der Rückstrom die Nennleistung des Moduls überschreiten kann.
3
Kombinierer zum Wechselrichter
DC-Isolator
Niedrigste erwartete Leerlaufspannung, nicht die nominale Systemspannung
4
Kombinierbox
DC-Überspannungsschutzgerät
Dauerspannung bei 1.2-facher maximaler Leerlaufspannung (Voc)
5
Wechselrichterausgang
AC-Leistungsschalter
Dauerstrom und Einschaltverhalten
6
Platine und Anschlusspunkt
AC-Überspannungsschutzgerät
Typ 2 am Wechselrichter, Typ 1, wo ein LPS vorhanden ist
Beginnen Sie am Anschluss, wo sich PV-Fehler konzentrieren.
Steckverbinder spielen in jedem Schutzkonzept für Photovoltaikanlagen eine zentrale Rolle. Die Sandia National Laboratories veröffentlichten 2025 in der Fachzeitschrift „Solar Energy“ eine Studie, in der sie 6,276 Steckverbinder analysierten, die von Photovoltaikanlagen auf Wohnhäusern geborgen wurden. Die Untersuchung ergab eine Ausfallrate von 6.1 % bei Stichproben aus 265 Anlagen an verschiedenen Standorten in den USA.
Diese Systeme wurden zwischen 2014 und 2017 installiert, daher zeigt die Stichprobe, wie sich Witterungseinflüsse über ein Jahrzehnt auf eine Verbindung auswirken. Die drei Hauptursachen sind:
Ein enger Drahtbiegeradius
Starke Verschmutzung
Lose Muttern
Keiner der Fehler liegt an einem Bauteildefekt; das bedeutet, dass das, was Sie kaufen, und die Art der Installation aufeinander abgestimmt sein müssen.
Warum das Stecken von herstellerübergreifenden Steckverbindern den Testbericht ungültig macht
Ein zweites Risiko ist schwerer zu erkennen. Steckverbinder verschiedener Hersteller lassen sich oft zusammenstecken und scheinen einzurasten, doch keiner der Steckverbinder wurde in dieser Kombination getestet. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) thematisierte dies 2024 in der Publikation „ Creating a Universal PV Plug and Socket Standard“ und wies darauf hin, dass die Normen UL 6703 und IEC 62852 nur die Steckverbinder eines einzigen Herstellers bewerten. Beide Normen wurden kürzlich geändert, um das Zusammenstecken herstellerübergreifender Stecker zu verbieten, dennoch ist diese Praxis weltweit weiterhin verbreitet.
Die Regel ist einfach, bis ein allgemeiner Standard existiert. Kaufen Sie Stecker und Buchsen als zusammengehöriges Set aus einer Produktfamilie, ausgelegt für die volle Spannung der Solaranlage, und notieren Sie die Chargennummer. Ein 1500-V-DC-Solarsteckerset ist günstiger als die Arbeitskosten für die Suche nach einer überhitzten Verbindung auf einem Dach.
Schnursicherungen werden seltener benötigt, als Angebote vermuten lassen.
Eine Stringsicherung ist nur dann erforderlich, wenn der Rückstrom die maximale Überstromschutzgrenze des Moduls überschreiten kann. Dieses Prinzip findet sich in der Norm IEC 62548-1:2023 für die Auslegung von Photovoltaikanlagen, deren Änderung 1 im Jahr 2025 veröffentlicht wurde. Anlagen mit zwei oder weniger parallelen Strings benötigen in der Regel keine Stringsicherung.
Der Grund ist mathematischer Natur und nicht subjektiv. Bei zwei Strings kann ein Fehler in einem String nur vom anderen gespeist werden. Da ein PV-Modul eine strombegrenzte Quelle ist, kann der Fehlerstrom den Kurzschlussstrom eines einzelnen Strings nicht überschreiten. Fügt man einen dritten String hinzu, können zwei intakte Strings einen fehlerhaften String speisen. In diesem Fall werden die Nennwerte von Kabel und Modul zur maßgeblichen Einschränkung.
Auswahl von gPV-Sicherungseinsätzen und 1500-V-Haltern
Wenn eine Sicherung zwingend erforderlich ist, kommt es neben der Nennleistung auch auf die Schutzart an. PV-Strings verwenden gPV-Sicherungen nach IEC 60269-6, einer Schutzart für Gleichstrombetrieb und niedrige Fehlerströme. Eine herkömmliche Sicherung ist hierfür nicht geeignet. Eine 1000-V-Anlage wird üblicherweise mit einer 1100-V-Sicherungshalterung geschützt, während für 1500-V-Systeme die größeren Gehäuse 10 x 85 mm oder 14 x 85 mm zum Einsatz kommen. Die gPV-Sicherungseinsätze und DIN-Schienenhalterungen der TOPV-Serie decken beide Bereiche ab.
Gleichstrom-Leistungsschalter und -Trennschalter: Warum ein Wechselstromgerät hier ausfällt
Gleichstrom hat keinen natürlichen Nulldurchgang, daher kann ein für Wechselstrom ausgelegter Schutzschalter nicht zur Löschung eines Gleichstromlichtbogens verwendet werden. Die Norm IEC 60364-7-712:2025, die dritte Ausgabe der PV-Installationsnorm, enthält eine spezielle Tabelle mit Trennvorrichtungen für PV-Anlagen.
Ein Wechselstrom-Leistungsschalter unterbricht, weil der Strom hundertmal pro Sekunde den Nulldurchgang durchläuft und der Lichtbogen von selbst erlischt. Ohne diesen Nulldurchgang muss der Lichtbogen durch Kontaktgeometrie, Lichtbogenlöschkammern oder magnetische Löschvorrichtungen gelöscht werden. Ein so verwendetes Wechselstromgerät kann seine Kontakte verschweißen und gibt möglicherweise keine Meldung darüber aus, dass es den Stromkreis nicht mehr schützt.
Spannungsreserve und Polzahl bei Gleichstromgeräten
Zwei Spezifikationen werden oft übersehen. Polarität und Polzahl sind wichtig, da Gleichstromgeräte ihre Nennschaltspannung häufig durch Reihenschaltung der Pole erreichen. Ein zweipoliges Gerät, das als einpoliges Gerät verschaltet ist, ist daher unterdimensioniert. Noch wichtiger ist die Spannungsreserve, da die Leerlaufspannung mit sinkender Zelltemperatur steigt. Aus diesem Grund gibt es für Systeme mit einer Nennspannung von 1000 V drehbare PV-Trennschalter mit 1200 V und 1500 V.
Gleichstromtrennschalter vs. Gleichstromleistungsschalter
Trennschalter und Leistungsschalter erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Der Trennschalter bietet einen abschließbaren, gut sichtbaren Trennpunkt für Wartungsarbeiten, während der Leitungsschutzschalter den Fehlerstrom im Betrieb unterbricht. Die Annahme, dass nur ein Trennschalter die Funktion des anderen abdeckt, ist ein häufiger Konstruktionsfehler.
Gleichstrom-Überspannungsschutz: Spannungsangabe zuerst, Position zweitens
Die Spannungsfestigkeit wird vor dem Entladestrom angegeben. Die Normenreihe IEC 61643 beschränkt Gleichstrom-Überspannungsschutzgeräte auf PV-Anlagen mit einer Nennspannung von bis zu 1500 V DC. Üblicherweise wird die Dauerbetriebsspannung auf das 1.2-fache der maximalen Leerlaufspannung des Solargenerators festgelegt, wodurch ein 1000-V-Generator eine Spannung von 1200 V oder mehr aufweist.
Platzierung, Kabellänge und Überprüfungen am Ende der Lebensdauer
Die Positionierung ist der zweite Entscheidungspunkt. Der primäre Standort ist der Kombinationskasten zwischen den String-Eingängen und dem Wechselrichterkabel. Die Zuleitungen sollten kurz gehalten werden, da eine längere Leitungslänge die Durchlassspannung erhöht. Bei langen Verbindungen zwischen Solaranlage und Wechselrichter ist es üblich, beide Enden abzusichern, anstatt sie zu duplizieren.
Das Verhalten am Ende der Lebensdauer ist die dritte Prüfung und ist direkt am Produkt sichtbar, nicht in einem Zertifikat versteckt. Ein steckbares Modul mit doppelter thermischer Trennung isoliert einen verschlissenen Varistor vom Stromkreis. Ein Statusfenster, das von Grün auf Rot wechselt, zeigt dem Wartungsteam an, welches Modul ausgetauscht werden muss, ohne die Gehäuseverkabelung zu beeinträchtigen. Steckbare 1000-V-DC-Überspannungsschutzmodule und ihre Ersatzkassetten werden aus diesem Grund separat gelagert. Die zugrundeliegenden Prinzipien werden in diesem Leitfaden erläutert, der die Funktionsweise eines Überspannungsschutzgeräts erklärt.
Vorverdrahtete PV-Kombinationskästen
Sicherungen, Überspannungsschutzgeräte und Trennschalter befinden sich alle an derselben Stelle im Stromkreis, weshalb sie oft vormontiert geliefert werden. Ein vorverdrahteter PV-Kombinierer für vier Strings wird mit Stringsicherungen, einem DC-Überspannungsschutzgerät und einem Lasttrennschalter in einem IP65-Gehäuse geliefert, sodass nur noch die eingehenden Strings und die ausgehende Zuleitung angeschlossen werden müssen.
Die Wechselstromseite benötigt mehr als einen Sicherungsautomaten.
Der Schutz von Photovoltaikanlagen endet nicht am Wechselrichter. Die Norm IEC 60364-7-712:2025 definiert eine PV-Anlage als alles von den Modulen bis zum Anschlusspunkt an die übrige Anlage oder die Netzversorgung. Dadurch befindet sich der Messpunkt innerhalb des Schutzbereichs und nicht außerhalb.
Bemessen Sie den Ausgangsleistungsschalter anhand des kontinuierlichen Wechselstromausgangsstroms und nicht anhand der Größe des Gleichstromgenerators. Kombinieren Sie einen DIN-Schienen-Leistungsschalter mit einem Überspannungsschutzgerät des Typs 2 am Wechselrichterausgang. Ein Gerät des Typs 1 oder ein kombiniertes Gerät des Typs 1+2 ist am Hausanschluss zu installieren, sofern dort ein externes Blitzschutzsystem vorhanden ist.
Netzqualität und bidirektionale Messung
Die Netzqualität ist eine Anforderung, die viele Exportprojekte unterschätzen. In Märkten mit schwachen Netzen schaltet sich der Wechselrichter ab, sobald die Spannung den zulässigen Bereich verlässt. Dadurch produziert die Anlage während des Fehlers keinen Strom. Ein einstellbarer Über-/Unterspannungsschutz auf der Lastseite greift ein, wenn der Wechselrichter nicht mehr reagieren kann, und unterbricht die Stromzufuhr zu den angeschlossenen Geräten, sobald die Spannung einen festgelegten Bereich verlässt.
Benötige ich Sicherungen für zwei parallele Saiten?
Normalerweise nicht. Bei zwei parallelgeschalteten Strings kann ein Fehler in einem String nur vom anderen verursacht werden, und da ein PV-Modul strombegrenzt ist, kann der Fehlerstrom den Kurzschlussstrom eines einzelnen Strings nicht überschreiten. Die Norm IEC 62548-1:2023 knüpft die Anforderung an die Frage, ob der Rückstrom die Nennleistung des Moduls überschreitet. Drei oder mehr parallelgeschaltete Strings benötigen in der Regel Sicherungen.
Kann ich einen Wechselstrom-Leistungsschalter auf der Gleichstromseite einer Solaranlage verwenden?
Nein. Wechselstrom-Leistungsschalter nutzen den Nulldurchgang des Stroms hundertmal pro Sekunde, um den Lichtbogen zu löschen, Gleichstrom-Leistungsschalter hingegen nicht. Ein Wechselstromgerät, das einen 1000-V-Gleichstromfehler unterbrechen soll, kann den Lichtbogen aufrechterhalten und seine Kontakte verschweißen. Dadurch entsteht ein Stromkreis, der zwar geschützt aussieht, es aber nicht ist.
Wo soll die String-Sicherung installiert werden, an den Modulen oder im Kombinationskasten?
Im Kombinationskasten, auf der Strangseite der Sammelschiene, befindet sich die Sicherung. Sie schützt einen Strang vor Rückstrom von anderen Strängen und muss daher zwischen dem Strang und dem Parallelanschlusspunkt platziert werden. Durch die Montage am Modulende liegt sie außerhalb des Fehlerstrompfads, den sie unterbrechen soll.
Wenn mein Wechselrichter über einen internen Gleichstromschalter verfügt, benötige ich dann trotzdem einen externen Trennschalter?
Oft ja, eher aus Gründen der Zugänglichkeit als zur Duplizierung. Ein interner Schalter trennt den Wechselrichter, was einem Techniker, der am Kombinationskasten oder am Array-Kabel arbeitet, nicht weiterhilft. Ein abschließbarer externer Trennschalter sorgt für eine sichtbare Unterbrechung an der Arbeitsstelle.
Sollte ich ein Überspannungsschutzgerät austauschen, wenn das Statusfenster rot wird?
Ja, und behandeln Sie es als dringend. Ein rotes Fenster bedeutet, dass der Varistor das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat und der thermische Trennschalter ihn isoliert hat. Der Stromkreis läuft daher ungeschützt, obwohl er normal aussieht. Bei steckbaren Ausführungen lässt sich die Kartusche austauschen, ohne die Gehäuseverdrahtung zu beeinträchtigen, was den Vor-Ort-Einsatz verkürzt.
Fazit
Der Schutz von Photovoltaikanlagen besteht aus mehreren Komponenten, die jeweils unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Steckverbinder berücksichtigen die Installationspraxis. Stringsicherungen berücksichtigen die Rückstromberechnung, die häufig null ergibt. Schutzschalter und Trennschalter schützen vor Lichtbögen und Spannungen bei niedrigen Temperaturen. Überspannungsschutzgeräte schützen vor kurzzeitigen Überspannungen auf beiden Seiten. Prüfen Sie die Anzahl der benötigten Strings, die niedrigste zu erwartende Leerlaufspannung (Voc) und den Ausgangsstrom Ihres Wechselrichters, bevor Sie ein Angebot von TOMZN oder einem anderen Anbieter anfordern.
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