lekstroom piek inschakelen PV installatie

Beste,

ik ontwerp ontkoppelkasten voor PV-installaties in Belgie en mijn collega's proberen me wijs te maken dat er direct na het inschakelen van de omvormers altijd een "lekstroompiek" optreed.

Hun argument is, dat als ze een tijdsvertraging van 60ms op de hoofd-differentieelbeveiliging van de PV-kast zetten, de diff niet meer uitvalt en de (trafoloze) omvormers kunnen opstarten.

Ik probeer hiervoor een uitleg te zoeken uit andere bronnen. Het enige wat ik kan vinden is dat bij deze omvormers effectief een hogere "capacitieve lekstroom" is tov van de omvormers met trafo. Dit klopt. Maar ik vind nergens iets terug over een "lekstroompiek" bij het koppelen van de omvormers aan het net. Niet in de handleidingen, datasheets en nergens op internet.

Deze vertraging wordt dus standaard ingesteld op onze kasten, tot mijn grote ergernis.

Deze tijdsvertraging die het probleem "oplost" op het niveau van de PV-ontkoppelkast, heeft als gevolg dat er regelmatig differentieelbeveiligingen uitvallen in verdeelkasten stroomopwaarts (die geen uitschakelvertraging hebben).

Graag zou ik weten wat de reden/oorzaak is van dit fenomeen (de 60ms "oplossing"), en als deze "piek" nu een fabeltje is of niet. Het lijkt verleidelijk om ze te geloven, maar niemand kan het uitleggen of staven met een degelijke uitleg.

Alvast bedankt voor jullie input, ik zou zeer graag willen begrijpen wat hier nu echt aan de hand is.

hobby-ist

Honourable Member

Een LEKstroompiek zou betekenen dat er ipv de de continue lek naar aarde (Y-condensatoren naar Protective EARTH) een eenmalige piek optreedt die veel hoger is dan wat er continu loopt.

In de omvormer zit een netfilter met oa Y-condensatoren die naar aarde staan geschakeld. Als je de netspanning op de omvormer zet, en toevallig midden op de top van de sinus, dan wil die Y-condensator instantaan naar 325V topwaarde gaan. Dit gebeurt in enkele ms, en gaat gepaard met een kleine piekstroom. Dat klopt.
Gemiddeld gekeken verloopt de stroom door deze condensator sinusvormig (dus langzaam), waarbij de condensator van -325V naar + 325V wordt verladen elke periode.

Ik denk dat het INRUSH is die plaatsvind als je voor de eerste keer de omvormer op het net aansluit.
Lees hier letterlijk: je duwt de stekker in het stopkontakt.

Een LEK-stroom loopt van LINE of NEUTRAL naar aarde.

Een surge-piek loopt differentieel tussen LINE en NEUTRAL!!

Met een DC-stroomtang en een oscilloscoop kun je meten of er een stroompiek loopt.

Meten is weten en zien is geloven.

Ik heb dit zelf nog nooit gemeten (aan een solar-omvormer).
Wel aan heel veel andere apparaten.

Er ist wieder da...

Op 12 juni 2021 14:28:26 schreef hobby-ist:
dan wil die Y-condensator instantaan naar 325V topwaarde gaan. Dit gebeurt in enkele ms, en gaat gepaard met een kleine piekstroom. Dat klopt.

idd het EMI filter kan een piekstroom veroorzaken bij het inschakelen tussen L en earth. als dat een stevige invertor is kunnen de Y condensatoren groot worden in waarde, dus kan die stroom heel even vrij fors zijn.

kortom, hoe zwaarder de installatie, des te groter de mogelijke piek.

yes!

ik wist zelfs niet dat er zoiets was als "inrush" bij inverters.

Ik zie het nu in (sommige) datasheets.

Zeker de moeite waard om verder te onderzoeken,
ik zie dat er zelfs inrush-beveiligingen bestaan.

En dit probleem hebben we enkel bij zware inverters.

Bedankt!! :)

[Bericht gewijzigd door waterlemon op 12 juni 2021 15:09:56 (57%)]

Ha waterlemon,

Ben je ook zelf de omvormer aan het ontwikkelen of alleen de koppeling naar de grid ?
Ik heb nog een ontwerp om het inschakelen synchroon aan de grid te koppelen eigenlijk het zelfde wat je doe met een nood aggregaat !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Ik doe enkel de koppeling aan het net,
die asynchroon (zonder controle nuldoorgang) verloopt:

een motorgestuurde vermogenschakelaar inschakelen na 1 minuut. Als na 1 minuut de netontkoppelbeveiling (netmeting) nog steeds OK zegt, schakelt de vermogenschakelaar in.

Als er later iets scheelt met het net (frequentie, spanning, fase), tript de vermogenschakelaar.

Ik ontwerp zelf geen elektronica...

Maar zeker bedankt voor je voorstel!

Mijn vermoeden is dat deze inrush-piek veel hoger ligt dan de nominale stroom/kaliber van de differentieelbeveiliging.

Daarmee, als deze dan wat trager ingesteld wordt, het probleem dan "opgelost" is...

En een differentieelbeveiling reageert natuurlijk redelijk snel, meestal zelfs sneller dan een automaat met magnetische beveiliging in mijn ervaring.

Waarschijnlijk daarmee dat de magnetische beveiliging van de trip-unit er zelfs niet op reageert.

Enfin, het was zeker de moeite om dit hier eens te posten.

Bedankt allemaal!

Op 12 juni 2021 17:07:25 schreef waterlemon:
Mijn vermoeden is dat deze inrush-piek veel hoger ligt dan de nominale stroom/kaliber van de differentieelbeveiliging.

Daar heb ik heel sterke twijfels over dat dit de reden is.
https://www.inverter.com/leakage-current-control-in-solar-inverter

LDmicro user.

Dit verklaart toch de piek niet bij het koppelen aan het net?

Als de piek genegeerd wordt (vertraging) werkt de installatie OK.

Of zie ik iets over het hoofd?

voor grotere omvormers worden dan ook geen 30mA aardlekken gebruikt, maar 300mA, anders gaan er die te snel uit. de panelen zelf willen ook weleens die lek veroorzaken, als de omvormer niet galvanisch gescheiden is..

waar rook was, werkt nu iets niet meer

De hoofdbeveiliging wordt op 300mA ingesteld.

Tenzij de totale lekstroom van alle inverters hoger ligt: sommige hebben een RCD ingebouwd die zelfs 900mA toelaten, de HUAWEI's 100KTL bv. Als we 12 100 KTL's hebben, kan de hoofdbeveiliging natuurlijk niet op 300mA ingesteld worden.

Maar uiteindelijk is dat niet echt het probleem, het probleem is het moment van de koppeling aan het net.

We hebben zelfs installaties waar we meerdere 100KTL's hebben, ze kunnen gewoon niet gekoppeld worden zonder uitschakelvertraging. De hoofd-Diff valt (meestal) uit bij koppeling. Als de uitschakelvertraging ingesteld wordt, lukt het wel. Lekstroom ingesteld op de tolerantie van de ingebouwde RCD's in de omvormers.

dus lekstroom hoofd diff >= 3x900mA
drie maal hoger om selectiviteit te bekomen tegen onrechtstreekse aanraking

Op 12 juni 2021 17:40:35 schreef waterlemon:
Dit verklaart toch de piek niet bij het koppelen aan het net?

Als de piek genegeerd wordt (vertraging) werkt de installatie OK.

Of zie ik iets over het hoofd?

Inrushstroom en verliesstroom zijn 2 verschillende stromen.

De verliesstroom kan worden gegenereerd door de capaciteit van de PV installatie tov van de aarde op het moment van inschakelen.

De inrushstroom is de opstartstroom van het apparaat en die zal wel door de fabrikant binnen de perken gehouden worden.

En idd 30mA is niet werkbaar, zelfs niet als de installatie niet uitgeschakeld wordt.

LDmicro user.

Ik vermoed gewoon dat snelle beveiligingen zullen reageren op deze inrush.

Indien de inrush natuurlijk hoger ligt dan het kaliber

5 omvormers met een inrush van 200A bv...

de hoofdbeveiling(en) en alles stroomopwaarts zien heel even 1000A

[Bericht gewijzigd door waterlemon op 12 juni 2021 18:17:49 (30%)]

evengoed, de piekstroom is de inschakelpiekstroom, niet de lekstroompiek.

en een flinke piekstroom kan een aardlek ook laten trippen, doorgaans is er dan wel meer aan de hand.

pas nog een 75kW model op voeding gezet, die had geeneens een nul nodig, 3F en aarde alleen.

waar rook was, werkt nu iets niet meer

Ik heb begrepen dat je kans heb op maximum inrush als je toevallig koppelt op een top/dal van de sinus van de fase van het net.

Met wat elektronica zou je ervoor kunnen zorgen dat dit niet gebeurt, door op een nuldoorgang te koppelen, maar dat zou wat te complex worden. Het zijn uiteindelijk schakelkasten met elektrische componenten die ik ontwerp, geen vermogenselektronica.

Inrush-beveilingen voor potentieel hoge inrush (hoger dan kaliber diff) lijkt me de beste optie.

Volgens mij is die "lekstroompiek" een fabeltje :)

lijkt mij dat beiden er zijn. een inschakelstroom tussen L en N en inschakelstroom tussen L en aarde. die laatste volgt dezelfde weg als een lek en is dus de "lekstroompiek". Welke van de twee de hoofddiff tript kunnen we van hieruit niet weten, maar de vertraging helpt tegen beide verschijnselen.

Op 13 juni 2021 09:20:46 schreef waterlemon:
Inrush-beveilingen voor potentieel hoge inrush (hoger dan kaliber diff) lijkt me de beste optie.

Stel jij de inrushstroom en verliesstroom nog altijd gelijk?

Volgens mij is die "lekstroompiek" een fabeltje :)

Daar verschillen we dan van mening... en dat mag ;)

LDmicro user.

Nee, ik stel ze niet gelijk.

Als er toch een lekstroompiek zou zijn, is dat een gevolg van de inrush die de oorzaak is IMO.

En een diff tript bij:

  • lekstroom hoger dan tolerantie (bv 300mA lek voor een 30mA diff)
  • kortsluiting
  • stromen hoger dan kaliber (bv 80A trekken door een 40A diff) - overbelasting maw
  • toepassen verkeerde gevoeligheid (bv een type AC gebruiken waar je type B moet gebruiken)

zet maar eens alleen een kabel aan van lange lengte, dan vonkt de automaat ook al licht omdat die kabel capacitief is. zo'n goedkope chinese omvormer zal veel te weinig aan boord hebben om aan de EMC richtlijnen te voldoen, dus die heeft die juist minder lek naar aarde als een goed gebouwde omvormer.

waar rook was, werkt nu iets niet meer

Ha waterlemon,

Weer even mee gelezen ik krijg de indruk dat het nu niet meer over de inschakelstroom gaat maar over de capacitieve lekstromen heb je daar dan ook problemen mee :?
Dat zou ik vreemd vinden ik verwacht gezien je vraag dat de firma een professionele aanpak voor staat !
Ik kan dan wel iets vertellen over mijn onderzoeken naar inverters maar naar mijn bescheiden mening lijkt me dat compleet overbodig.......

Er zijn over het algemeen 6 hoofd punten van lekstromen maar die liggen in het slechtste geval in de ordegrootte van µA.... mA per streng / inverter oké die wil je niet groter laten zijn dan in het nA.....fA gebied dat is waar.
Voor een klein stukje kan de installateur hier iets aan doen denk aan aarde en bekabeling, maar de rest is voor de fabrikant.
Ik heb nog even gezocht naar de specificaties van je inverter maar dan moet je eerst inloggen......

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

ivm Inrush:

Ik vermoed gewoon dat de diff tript bij zware inverters, niet door een lekstroom, maar door die inrush die potentieel zeer hoog ligt bij zware installaties.

We hebben hier eigenlijk nog nooit mee rekening gehouden (inrush) En niemand op mijn werk heeft dit ooit aangehaald.

Wat ook opvalt is dat we dit niet hebben bij kleine installaties.

De installateurs hebben gewoon vastgesteld dat als er een uitschakelvertraging ingesteld wordt op de hoofd-diff, alles kan opstarten. Dus nu hebben ze van de uitzondering de regel gemaakt, zonder eigenlijk exact te weten wat de oorzaak is.

Maar dit heeft natuurlijk als gevolg dat de volledige installatie (met verdeelkasten stroomopwaarts) niet meer selectief is voor onrechtstreekse aanraking... Dus ik vind het een zeer slechte "oplossing".

ivm de (zeer) hoge lekstromen:

De lekstromen die we hebben op de omvormers liggen zeer hoog, ik verwijs bv. naar pagina 157 van de handleiding van een HUAWEI 100KTL:
https://solar.huawei.com/en/download?p=%2F-%2Fmedia%2FSolar%2Fattachme…

This inverter includes an integrated residual current device (RCD).
If an external residual current device (RCD) is used, a device of type A should be used, with a
tripping current of 900 mA or higher

Ik begin de reden te snappen van die hoge lekstromen: combinatie transformatorloze (TL) omvormers met zonnepanelen die een hoge capacitieve lekstroom hebben.

Op deze pagina lees ik dat dit van nF tot microF per kWp kan varieren, afhankelijk van de fabrikant van de panelen:
http://www.benderduurzaam.nl/zonne-energie.html?tab=7%20lekstromen

Dit verklaart de zeer hoge (constante) lekstromen.
Maar geen lekstroompieken.

Op 13 juni 2021 11:53:20 schreef waterlemon:
ivm Inrush:

Ik vermoed gewoon dat de diff tript bij zware inverters, niet door een lekstroom, maar door die inrush die potentieel zeer hoog ligt bij zware installaties.....

Toch raar dat je nog altijd gelooft in die inrushstroom terwijl daar nergens iets over te lezen valt.
Volgens mij hebben die inverters dat allemaal zeer goed onder controle.

LDmicro user.

Voor de kleine omvormertjes (tot 20KTL):

Inrush
current: 153 A (peak current, duration < 33μs)

bron: (pdf p79)

https://solar.huawei.com/en/download?p=%2F-%2Fmedia%2FSolar%2Fattach…

Dus al 153A voor die kleintjes, kan je je inbeelden wat het voor de grotere zal zijn? (100KTL)

En zeker als we er 12 in een installatie hebben?

Ha waterlemon,

Ik heb het document van de HUAWEI 100KTL bekeken maar net wat @MGP schrijft dit is het installatie manual hier staat niets over de gebezigde techniek.
Ik heb een klein paneel dit is echt een tegel 30 x 30 cm ik gebruikte deze om onderzoek te doen aan de verschillen in topologie m.b.t. het inverter veld.......

Dus verschillende schakellaars unipolair, bipolair maar ook de duty cycle 50....75 % waarmee de schakelaars getuurd worden.
De elektrische stromen die ik noem zijn gemeten op de P.V. cel en uiteraard gebruik jij een heel veel cellen :P

Het ander artikel is een heldere opsomming dat aarding heel belangrijk is niet alleen om Potential Induced Degradation te voorkomen maar ook voor de veiligheid.
Ik laat de elektronica voor wat het is jij kan daar toch niets aan veranderen.
Wel een vraag jij heb nu een uitgangsfilter gemaakt deze wordt aan de grid kant gebruikt doe je ook nog iets aan de DC kant.

En als je een installatie oplevert wat meten jullie dan een I / V karakteristiek, aardstroom en E.M.C. puur uit interesse !
Weet je ook of de inverter als het nacht is dus geen opbrengst op de positieve pool een DC spanning plaatst om de P.I.D. te neutraliseren.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 13 juni 2021 12:54:36 schreef waterlemon:
Voor de kleine omvormertjes (tot 20KTL):

[...]

bron: (pdf p79)

https://solar.huawei.com/en/download?p=%2F-%2Fmedia%2FSolar%2Fattach…

Dus al 153A voor die kleintjes, kan je je inbeelden wat het voor de grotere zal zijn? (100KTL)

En zeker als we er 12 in een installatie hebben?

aangezien de duur van de inschakelstroom héél kort is, lijkt me dat deze ook komen door het EMI filter. Het EMI filter bevat X en Y condensatoren. je krijgt dus twee soorten inschakelstromen. L naar N en L naar ground. de vertraging is een oplossing voor beiden.

Op 13 juni 2021 11:53:20 schreef waterlemon:
ivm Inrush:

Ik begin de reden te snappen van die hoge lekstromen: combinatie transformatorloze (TL) omvormers met zonnepanelen die een hoge capacitieve lekstroom hebben.

Dit verklaart de zeer hoge (constante) lekstromen.
Maar geen lekstroompieken.

wat niet wil zeggen dat ze er niet zijn.

gaat over capaciteiten, dus bij een transiënt, wat inschakelen is, krijg je ook daar een piek.