PV-Wanddurchführungen mit Schnellmontage und Selbsthemmung

Weniger Abstand ist die bessere Lösung

Möglichst viel Abstand halten – was derzeit unseren Alltag prägt, ist Gerätebauern von Wechselrichtern ein Dorn im Auge. Hier sind möglichst kleine Stichmaße gefordert, um Bauraum zu sparen. Gleichzeitig kommt es auf eine möglichst komfortable Montage und einen dauerhaften Festsitz der Gerätesteckverbinder an.

(Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Schaut man sich die DC-Anschlussseite von Wechselrichtern an, findet man eine große Anzahl an Steckverbindern für den String-Anschluss vor. Während kleinere Wechselrichter – 3 bis 20kW – für Aufdachanlagen von Privathäusern mit zwei oder drei String-Eingängen auskommen, sind es bei Mittelklasse-Wechselrichtern – 20 bis 70kW – für größere Aufdachanlagen auf Industriegebäuden bis zu neun String-Anschlüsse. Große String-Wechselrichter – von 70 bis 110kW – für PV-Kraftwerke kommen dann schon auf bis zu 18 String-Eingänge. Für die Gerätehersteller bedeutet dies, den entsprechenden Platz für die Reihen von Steckverbindern im Gerätegehäuse vorzusehen. Den Platzbedarf bestimmen dabei maßgeblich die einzuhaltenden Stichmaße zwischen den Steckern. Diese wiederum werden durch die Zugänglichkeit für das Entriegeln definiert. Meistens wird dafür ein spezieller Gabelschlüssel benötigt, mit dem der Anwender die Rasthaken von der Seite des Steckverbinders betätigt. Aber eben dieser seitliche Zugang zu den Steckern erfordert Platz und damit größere Abstände von 35-40mm zwischen den einzelnen Steckverbindern. Trotzdem bleibt die Zugänglichkeit zu den einzelnen Steckern oft unkomfortabel. Eine Alternative bieten z.B. die Steckverbinder mit dem patentierten Unlocking-System aus der Produktfamilie Sunclix von Phoenix Contact. Dieses System erlaubt ein Öffnen der Steckverbindung mit einem normalen Schraubendreher parallel zur Steckrichtung. Die kleineren Stichmaße von ungefähr 27mm ermöglichen eine kleinere Bauweise und damit Platzeinsparungen von zirka 25 Prozent für die String-Anschlüsse. Für die Gerätehersteller ergeben sich durch die kleineren Gerätegehäuse somit Einsparpotenziale. Zusätzlich bietet das Unlocking-System einen übersichtlichen Zugang für den Entriegelungsvorgang, der zweimal pro Jahr für die Systemmessungen erforderlich ist. Der Elektriker kann seine Operation-and-Maintenance-Maßnahmen auf diese Weise einfacher durchführen.

Raumvorteil: Die Entriegelung mit einem Standard-Schraubendreher erlaubt kleinere Stichmaße zwischen den Steckverbindern (links). (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Schnelle Verschraubung, fester Sitz

In der Serienfertigung der Gerätehersteller kommt es bei der Vielzahl von Plus- und Minus-Anschlüssen zu hohen Montageaufwänden. Die Steckverbinder müssen im Gerätegehäuse richtig positioniert werden, die Verschraubungsmutter muss angesetzt und dann mit acht oder neun Umdrehungen und dem angegebenen Drehmoment angezogen werden. Besonders das korrekte Drehmoment ist bei Schraubverbindungen wichtig, um die Dichtigkeit der Stecker im Gehäuse sowie den dauerhaften Festsitz über den Lebenszyklus von 10 bis 15 Jahren eines Wechselrichters zu garantieren. Trotzdem bleibt der selbstlösende Effekt von Schraubverbindungen unter den mechanischen Kräften von angeschlossenen Leitungen sowie aufgrund von Mikrobewegungen durch die Temperaturwechsel im Tag-Nacht-Rhythmus erhalten. Jeder Mechaniker weiß, dass Schraubverbindungen sich lösen und regelmäßig kontrolliert und nachgezogen werden müssen. Dabei handelt es sich um eine aufwendige und zeitintensive Instandhaltungsmaßnahme – insbesondere, wenn es um ein PV-Kraftwerk mit zahlreichen Wechselrichtern mit jeweils bis zu 24 angeschlossenen Steckverbindern geht. Auch hier bietet der neue Gerätesteckverbinder mit dem patentierten Sunclix-Fast-Mount-System eine interessante Lösung. Durch ein Schnellschraubgewinde, das eine Gewindesteigung von gut 3mm hat, sind die Steckverbinder mit nur zwei bis drei Umdrehungen in Gerätegehäusen bei Wandstärken von 2-5mm eingeschraubt. Dabei ratschen die kleinen Zahnkonturen des Steckergehäuses und der Befestigungsmutter übereinander. Zusammen mit dem zusätzlichen Verspannen der Mutter wird eine Selbsthemmung der Verschraubung erzeugt, die dann für einen dauerhaften Festsitz der Schraubverbindung sorgt. Laborversuche, die durch Bewitterung und Temperaturwechsel-Zyklen einen langen Einsatz in PV-Anlagen simulieren, bestätigen diese Funktion.

Sichere Verkabelung

Schnellschraubgewinde: Mit zwei bis drei Umdrehungen lassen sich die Steckverbinder ins Gerätegehäuse einschrauben. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

In der Anlageninstallation ist das Problem des Kreuzverbaus von Steckverbindern verschiedener Hersteller seit vielen Jahren bekannt. Die mechanische Steckbarkeit unterschiedlicher Fabrikate impliziert keinesfalls eine vollumfängliche Interoperabilität in elektrischer und funktionaler Hinsicht. Besonders interessant ist die Frage, wie sich konstruktiv nicht aufeinander abgestimmte Kontakte und Dichtungsmaterialien während des mindestens 25-jährigen Lebenszyklus von Photovoltaikanlagen verhalten. Die wichtigen Freigabeprüfungen gemäß aktueller Photovoltaiknormen, wie sie die Hersteller von Steckverbindern für ihre Produkte durchführen, fehlen hier. Durch die Vielzahl von möglichen Konstellationen sind diese auch nicht vollständig durchführbar. Die mechanische Steckbarkeit verschiedener Hersteller birgt somit das Risiko von Verbindungen, die nicht zuverlässig funktionieren. In den meisten Fällen führt dies „nur“ zu erhöhten Widerständen, die Ertragsverluste zur Folge haben. Diese können sich aber im Lebenszyklus einer Anlage summieren. Zudem können erhöhte Widerstände auch zur Erwärmung der nicht passenden Steckverbindung führen, und nicht selten sogar zu gefährlichen Temperaturzuständen und Materialverschleiß. Denn dann besteht auch die Gefahr von schmelzenden Kunststoffmaterialen und Lichtbögen. Daraus können Brände resultieren – auch mit dem Risiko von Personenschäden. Das Steckgesicht der Sunclix-Steckverbinder stellt sicher, dass zwischen den Steckverbindern passende und damit sichere Steckverbindungen erstellt werden. So führt die sichere und langzeitstabile Systemverkabelung zu den gewünscht hohen Erträgen.

Fazit

Aktuelle Generationen von PV-Steckverbindern aus der Produktserie Sunclix ermöglichen durch Innovationen bei der Verschraubung und beim Entriegeln einen wirtschaftlichen Einsatz in PV-Geräten – etwa bei Wechselrichtern und Generatoranschlusskästen. Kleinere Steckerabstände, schnelle Montierbarkeit und ein dauerhaft zuverlässiger Festsitz unterstützen die Gerätehersteller dabei.