Lekstromen


In een PV-installatie kunnen lekstromen ervoor zorgen dat de aardlekbeveiliging van de omvormer aanspreekt. Als we tijdens het engineeren van een PV-installatie rekening houden met de verschillende eigenschappen van zonnepanelen en omvormers kunnen we problemen omtrent lekstromen voorkomen.


Belangrijk om te weten:

* Een zonnepaneel bestaat uit meerdere geleidende zonnecellen.
* Al deze geleidende zonnecellen zijn met elkaar verbonden en vormen dus één groot geleidend oppervlak.
* Een PV-generator bestaat vaak uit meerdere zonnepanelen die met elkaar verbonden zijn en samen een nog groter geleidend oppervlak maken.
* Dit geleidend oppervlak heeft een elektrisch capacitieve koppeling naar de omgeving.
* De omgeving bestaande uit het dak, frame en ondersteuning wordt normaliter via een PE-geleider met het aardpotentiaal verbonden (geaard).
* De PV-generator afleidcapaciteit Ce naar aarde is afhankelijk van de omgeving, de weersomstandigheden en het type zonnepaneel.






De fabrikant van een zonnepaneel geeft in de data van het zonnepaneel aan hoe groot de lekcapaciteit per kWp is.
De lekcapaciteit van een glas-glas zonnepaneel zonder frame ligt in de praktijk vaak rond de 1nF per kWp en die van thin film zonnepanelen vaak rond de 1 uF per kWp.
De keuze van fabrikaat en type zonnepaneel kan dus heel veel uitmaken voor de hoogte van de lekstromen.


Rekenvoorbeeld:

We hebben een PV-installatie van 1 MWp, de fabrikant geeft aan dat we rekening moeten houden met een lekcapaciteit van 1uF per kWp.
De totale lekcapaciteit voor de PV-generator bedraagt dus: 1000kW x 1uF(1000nF)= 1.000.000 nF= 1000 uF
Een lekcapaciteit van 1000 uF kan serieuze lekstromen veroorzaken die gevaarlijk zijn, denk dan aan brand- en persoonsveiligheid.
Betrouwbare bewaking van lek- en foutstromen zijn dus zeer belangrijk en noodzakelijk.





Hoe worden lekstromen opgewekt door de lekcapaciteiten van de PV-generator ?

* Tijdens de werking van de PV-installatie is de PV-generator via de omvormer aangesloten op het elektriciteitsnet.
* Afhankelijk van het type omvormer, staat een deel van de netspanning op de PV-generator. (zie grafiek)
* Bij omvormers zonder transformator staat meestal de halve netspanning 115V / 50Hz via de regeling van de omvormer op de PV-generator.
* Bij omvormers met transformator staat alleen een rimpelspanning van een paar volt op de PV-generator.
* De wisselende spanning op de PV-generator ten opzichte van aarde veroorzaakt een continu op- en ontladen van de lekcapaciteiten.
* Dit op- en ontladen van de lekcapaciteiten veroorzaakt een lekstroom die evenredig is met de capaciteit en de piekspanning.









Formule voor het berekenen van de lekstroom:


I = C x 2π x f x U


f = frequentie van de netspanning.
U = effective AC-spanning op de PV-generator.(+/- 2 V voor een omvormer met transformator, 115 V voor omvormers zonder transformator)
C = lekcapaciteit PV-generator.

Rekenvoorbeeld:
Een PV-generator heeft een lekcapaciteit van 20 uF, we gebruiken een omvormer zonder tranformator.
De lekstroom is dan 20 uF x 2π x 50 Hz x 115 V = 722200 / 1000 = 722,2 mA

Gebruiken we een omvormer met transformator, dan wordt de lekstroom:
20 uF x 2π x 50 Hz x 2 V = 12560 / 1000 = 12,56 mA

De keuze van de omvormer is dus heel belangrijk in verband met de hoogte van de lekstroom en de veiligheid van de installatie.
Productinformatie | © Bender Benelux B.V.