Neutralleiter- und CPI-Diagramm: Sicherheitsleitfaden für Hybrid-Wechselrichter

Neutralleiter- und Isolationsprüfung: Elektrische Sicherheit im Inselbetrieb

Besitzen Sie einen Hybrid-Wechselrichter wie den SOFAR ESI mit Backup-/EPS-Funktion? Eine ausgezeichnete Wahl, um Ihre Energieunabhängigkeit zu gewährleisten! Aber haben Sie die Konfiguration des Erdungssystems und die kontinuierliche Isolationsüberwachung im Standby-Modus berücksichtigt?

Diese technischen Aspekte sind entscheidend für die Einhaltung der NF C 15-100-Normen , die Validierung durch Consuel (die französische Zertifizierungsstelle für elektrische Sicherheit) und vor allem für die Sicherheit des Personals im Notstrombetrieb. In diesem umfassenden Leitfaden erläutern wir diese Konzepte und zeigen Ihnen, wie Sie Ihre Photovoltaikanlage mit Speicher für einen sicheren und vorschriftsmäßigen Betrieb korrekt konfigurieren.

„Eine Photovoltaikanlage mit Backup-Modus, die hinsichtlich des Neutralleitersystems falsch konfiguriert ist, kann erhebliche elektrische Risiken bergen und von der Consuel (französische Zertifizierungsstelle für elektrische Sicherheit) abgelehnt werden. Das Verständnis von IT-, TT- und TN-S-Systemen ist für jede Hybridanlage unerlässlich.“

Teil 1: Standalone-Betrieb und Erdungsschemata (SLT)

Was ist der Off-Grid-Modus?

Der autonome Modus , auch Backup-Modus oder EPS (Notstromversorgung) genannt, ist eine Funktion, die es Ihrem Hybrid-Wechselrichter ermöglicht, bestimmte Stromkreise auch bei einem Stromausfall weiterhin mit Strom zu versorgen.

Hybrid-Wechselrichter wie der SOFAR ESI 3K-S1 bis 6K-S1 verfügen über diese Backup-Funktion, die Folgendes gewährleistet:

• Ein nahezu sofortiger Umschaltvorgang (Schaltzeit ~10 ms)
• Einphasiges 230-V~-Netzteil (L+N+PE) bei 50/60 Hz
• Eine Nennleistung von bis zu 6 kW, abhängig vom Modell
• Eine kontinuierliche Stromversorgung über Solarpaneele und/oder die Batterie

Bei einem Netzausfall erkennt Ihr Wechselrichter sofort das Fehlen der Spannung und schaltet automatisch auf seinen Notstromausgang um, um Ihre wichtigsten Geräte (Kühlschrank, Beleuchtung, Alarmanlage, Internetbox usw.) mit Strom zu versorgen.

Erdungssysteme: IT, TT, TN-S

Im Inselbetrieb ist Ihre elektrische Anlage nicht mehr mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden, sondern bildet ein isoliertes Stromnetz . Daher ist es entscheidend, das für Ihren Notausgang geltende Erdungssystem (ES) festzulegen. Es gibt drei Hauptsysteme:

Standardkonfiguration: IT-Schema (riskant)

Hybrid-Wechselrichter wie der SOFAR ESI sind transformatorlos (ohne galvanischen Trenntransformator). Daher arbeitet der Wechselstromausgang im Notstrombetrieb zunächst in einem von der Erde isolierten Netz – was einem IT-System entspricht.

In diesem System:

• Kein stromführender Leiter (Phase oder Neutralleiter) ist direkt mit der Erde verbunden.
• Die Leiter bleiben auf einem schwebenden Potenzial relativ zur Erde.
• Ein erster Isolationsfehler führt nicht zu einer automatischen Abschaltung.
• ⚠️ GEFAHR : Ohne kontinuierliche Isolationsüberwachung (CPI) bleibt dieser erste Fehler unbemerkt.

Diese IT-Konfiguration ohne CPI entspricht nicht den Anforderungen der NF C 15-100 und wird von Consuel abgelehnt.

Empfohlene Konfiguration: TT/TN-S (sicheres) System

Um Sicherheit und die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, den Neutralleiter des Notausgangs mit der lokalen Erdung zu verbinden. Diese Konfiguration wandelt das IT-System in ein TT- oder lokales TN-S-System um.

Wie stellen wir diese Verbindung zwischen Neutralität und Erde her?

Zwei Methoden sind möglich:

1. Methode 1 – Aktivierung über den Wechselrichter : SOFAR ESI-Wechselrichter verfügen im erweiterten Menü über einen Parameter für die Neutralpunkterdung (NPG) . Durch Aktivierung dieser Funktion stellt der Wechselrichter im EPS-Modus automatisch eine interne Verbindung zwischen dem Neutralleiter und dem Schutzleiter (PE) her.
2. Methode 2 - Externer Schütz : Installation eines Neutralleiteranschlussgeräts am Verteilerkasten, das beim Umschalten in den autonomen Betrieb automatisch den Neutralleiter mit dem Schutzleiter verbindet.

Vorteile des TT/TN-S-Systems im Backup-Modus:

• ✅ Schutz vor indirektem Kontakt durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (FI-Schalter) gewährleistet
• ✅ Entspricht den Anforderungen der NF C 15-100
• ✅ Validierung garantiert durch Consuel
• ✅ Für den Klimaanlagenteil ist kein externer CPI erforderlich.
• ✅ Funktioniert identisch zum öffentlichen Netzwerk (für Benutzer vertraut)

„Gemäß den französischen Vorschriften muss bei Anlagen, die normalerweise in einem TT-System mit dem öffentlichen Netz betrieben werden, der Wechsel in den Inselbetrieb eine gleichbleibende und sichere SLT gewährleisten. Die Erdung des Neutralleiters auf der Wechselstromseite ist daher für transformatorlose Wechselrichter unerlässlich.“

Teil 2: Kontinuierliche Isolationsüberwachung (CPI)

Was ist ein Verbraucherpreisindex (VPI) und welchen Zweck hat er?

Die permanente Isolationsüberwachung (CPI) ist ein elektrisches Überwachungsgerät, das kontinuierlich den Isolationswiderstand zwischen stromführenden Leitern (Phase und Neutralleiter) und Erde in einem elektrischen Netzwerk misst.

Seine Hauptaufgabe besteht darin , den ersten Isolationsfehler in einem IT-Netzwerk zu erkennen , bevor ein zweiter Fehler auftritt und eine Gefahr für Menschen darstellt.

So funktioniert der Verbraucherpreisindex:

• Kontinuierliche Messung der Leiterisolierung relativ zur Erde
• Ein akustischer und/oder optischer Alarm wird ausgelöst, wenn die Isolierung unter den gesetzlichen Grenzwert fällt.
• Unverzügliche Signalisierung zur Ermöglichung eines schnellen Eingreifens
• Keine automatische Abschaltung beim ersten Fehler (Betriebskontinuität).

In SOFAR ESI-Wechselrichter integrierte Geräte

SOFAR ESI Hybrid-Wechselrichter integrieren intern bestimmte Überwachungsfunktionen, die den IEC 62109-Normen entsprechen:

• RCMU (Fehlerstromüberwachungseinheit): Erkennung von Ableitströmen und Erdschlüssen
• PV-Isolationsfehlererkennung : Überwachung des Isolationswiderstands zwischen der Photovoltaikanlage und Erde
• IsoFault-Alarm – Niedrige Isolationsimpedanz bei Fehlern auf der Gleichstromseite

⚠️ WICHTIG : Diese internen Geräte überwachen primär die kontinuierliche Seite (PV/Batterie) . Sie ersetzen keinen dedizierten CPI auf der AC-Seite, wenn der Backup-Ausgang in einer IT-Konfiguration betrieben wird.

Verbraucherpreisindex (VPI) in IT-Programmen erforderlich

Die Norm NF C 15-100 (Abschnitte 411.6 und 537) verlangt eine permanente Isolationsüberwachung gemäß der Norm NF EN 61557-8 für jede Installation, die in einem IT-System betrieben wird.

Der Verbraucherpreisindex ist im TT/TN-S-System nicht obligatorisch.

Wenn Sie die Empfehlungen befolgen und den Neutralleiter des Notausgangs mit der Erde verbinden (über die Neutralpunkt-Erdungsfunktion oder einen externen Schütz), dann gilt Folgendes:

• ✅ Das neutrale System wird zu TT/TN-S (bezogen auf Erde)
• ✅ Der Schutz gegen indirekten Kontakt wird durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (FI-Schalter) gewährleistet.
• ✅ Ein externer Verbraucherpreisindex ist für den AC-Abschnitt nicht mehr obligatorisch .
• ✅ Die Installation entspricht den Anforderungen der NF C 15-100

Differenzialschutz erforderlich:

In einem TT/TN-S-System muss jeder vom Notausgang versorgte Stromkreis durch einen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) geschützt sein:

• Typ B 30 mA (oder Typ A, wenn vorgelagert Typ B) für allgemeine Stromkreise
• Empfindlichkeit ≤ 30 mA für persönlichen Schutz
• Für die Erkennung von Rest-Gleichstromkomponenten wird DDR Typ B als primäres Gerät empfohlen.

Teil 3: Risiken und Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen

Risiken einer IT-Konfiguration ohne CPI

Wenn der Notausgang in einer IT-Konfiguration (schwebende Neutralität) ohne externe Feuermeldeanlage belassen wird, setzt das System großen Gefahren aus.

• Erster unsichtbarer Fehler : Ein Isolationsfehler in einem Backup-Stromkreis (beschädigtes Kabel, defektes Gerät) verursacht keine Unterbrechung und löst keinen Alarm aus.
• Verschiebung des Neutralpunkts : Das schwebende Potenzial wird relativ zur Erde auf ein gefährliches Potenzial angehoben.
• Gefahr eines elektrischen Schlags : Jeder Kontakt mit einer metallischen Masse oder der Erde kann einen elektrischen Schlag verursachen.
• Zweiter Fehler = Lebensgefahr : Tritt ein zweiter Fehler in einer anderen Phase auf, entsteht ein direkter Kurzschluss.
• Consuel-Nichteinhaltung : Die Installation wird bei der Inspektion wegen unzureichender persönlicher Schutzausrüstung zurückgewiesen.

Consuel-Anforderungen für Anlagen mit Batterien

Das Consuel-Zertifikat für Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern gibt eindeutig an:

„Wenn keine galvanische Trennung vorhanden ist (transformatorloser Wechselrichter), sollte ein TT-System durch Erdung des Neutralleiters auf der Wechselstromseite implementiert werden.“

Diese Anforderung zielt darauf ab:

• Sicherstellen des korrekten Betriebs der Differenzialsperren im Notbetrieb
• Vermeiden Sie den Betrieb in einem unüberwachten IT-System (ohne CPI).
• Gewährleisten Sie die SLT-Konsistenz zwischen Netzwerkmodus und Standalone-Modus.
• Schutz der Benutzer vor der Gefahr eines Stromschlags

🔗 Leitfaden zur französischen Gesetzgebung

Konforme Lösungen: zwei mögliche Ansätze

Um die Konformität Ihrer Anlage mit einem Hybrid-Wechselrichter im Inselbetrieb sicherzustellen, werden zwei Ansätze durch Normen und Consuel validiert:

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Teil 4: Schritt-für-Schritt-Einrichtungsanleitung

Schritt 1: Überprüfung der aktuellen Konfiguration

Bevor Sie Änderungen vornehmen, überprüfen Sie die aktuelle Konfiguration Ihres SOFAR ESI-Wechselrichters:

1. Greifen Sie auf das erweiterte Menü des Wechselrichters zu (LCD-Bildschirm oder SofarSolar-App).
2. Navigieren Sie zu Systemeinstellungen > Erweiterte Einstellungen
3. Suchen Sie den Parameter für die Neutralpunkt-Erdung (NPG).
4. Prüfen Sie den Status: Aktiviert oder Deaktiviert

Schritt 2: Aktivierung der Neutralleiter-Erdungs-Verbindung

Empfohlene Methode – NPG-Aktivierung im Wechselrichter:

1. Im Menü „Erweiterte Einstellungen“ die Option „Neutralpunkt-Erdung“ auswählen
2. Setzen Sie den Parameter auf „Aktiviert“ .
3. Änderung bestätigen
4. Warten Sie auf die Erfolgsmeldung .
5. Starten Sie den Wechselrichter neu, um die Änderungen zu übernehmen.

⚠️ WARNUNG : Diese Arbeiten dürfen nur von einem qualifizierten Elektriker durchgeführt werden. Änderungen an der Neutralleiterverdrahtung beeinträchtigen die elektrische Sicherheit der Anlage.

Schritt 3: Überprüfung der Äquipotentialbindung

Stellen Sie sicher, dass die Schutzleiter (PE) des Notausgangs und des Hauptnetzes an der Erdungsschiene des Verteilerkastens miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist unerlässlich, um im Inselbetrieb eine gemeinsame Erdung zu gewährleisten.

Schritt 4: Installation von Fehlerstromschutzschaltern

Installieren Sie geeignete Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in den vom Notstromausgang versorgten Stromkreisen oder prüfen Sie deren Vorhandensein:

• Oben am Notbeleuchtungsfeld : Fehlerstromschutzschalter Typ B 30 mA (allgemeiner Schutz)
• Pro Stromkreis : FI-Schutzschalter Typ A 30 mA (falls stromaufwärts ein FI-Schutzschalter Typ B vorhanden ist)
• Überprüfen Sie die ordnungsgemäße Funktion mithilfe der Testtaste.

Schritt 5: Funktionstests und Validierung

Sobald die Konfiguration abgeschlossen ist, führen Sie die folgenden Tests durch:

1. EPS-Failover-Test : Simulation eines Netzwerkausfalls (Auslösung des Hauptleistungsschalters)
2. Automatische Failover-Verifizierung : Die Backup-Ausgabe muss in weniger als 10 ms aktiviert werden.
3. Prüfung der Fehlerstrom-Schutzschalter : Drücken Sie die Testtaste an jedem Fehlerstrom-Schutzschalter.
4. Messung der Spannung zwischen Neutralleiter und Erde : Sollte im Standby-Modus (Neutralleiter angeschlossen) nahe 0 V liegen.
5. IsoFault-Alarmprüfung : Es wird kein Isolationsfehleralarm angezeigt.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist ein IT-Schema und warum birgt es im Backup-Modus Risiken?

Ein IT-System ist ein System mit neutraler Erdung, bei dem kein stromführender Leiter mit der Erde verbunden ist (schwebender Neutralleiter). Im Notfall ist diese Konfiguration riskant, da ein erster Isolationsfehler ohne Brandmeldezentrale (BMZ) keinen Schutz auslöst und unentdeckt bleibt. Ein zweiter Fehler kann dann lebensbedrohlich werden.

Ist mein SOFAR ESI Wechselrichter mit einem CPI ausgestattet?

SOFAR ESI-Wechselrichter verfügen über eine Fehlerstrom-Überwachungseinheit (RCMU) zur Erkennung von Isolationsfehlern auf der Gleichstromseite (PV/Batterie), jedoch nicht über einen vollständigen, der Norm NF EN 61557-8 entsprechenden Schutzschalter (CPI) für die Wechselstromseite. Bei nicht angeschlossenem Neutralleiter (IT-System) ist ein externer Schutzschalter zwingend erforderlich.

Wie aktiviere ich die Neutralpunkt-Erdungsfunktion an meinem Wechselrichter?

Rufen Sie das Menü „Erweiterte Einstellungen“ über den LCD-Bildschirm oder die SofarSolar-App auf, suchen Sie die Einstellung „Neutralpunkt-Erdung (NPG)“ und aktivieren Sie diese. Dieser Vorgang muss von einem qualifizierten Elektriker durchgeführt werden.

Welchen DDR-Typ sollte ich für die Backup-Ausgabe installieren?

Installieren Sie einen 30-mA-FI-Schutzschalter vom Typ B am Anfang des Notstromverteilers. Der Typ B erkennt Fehler mit einer Gleichstromkomponente, was bei Photovoltaik-Wechselrichtern unerlässlich ist. Wenn ein Typ-B-FI-Schutzschalter vorgeschaltet ist, können Sie anschließend pro Stromkreis weitere 30-mA-FI-Schutzschalter vom Typ A installieren.

Wird Consuel meine Installation ablehnen, wenn der Neutralleiter nicht angeschlossen ist?

Ja, für transformatorlose Wechselrichter (ohne galvanische Trennung) wie den SOFAR ESI fordert Consuel (die französische Zertifizierungsstelle für elektrische Sicherheit) entweder eine Neutralleitererdung im Notstrombetrieb ODER das Vorhandensein eines konformen externen Schutzschalters (vermutlich eines bestimmten Schutzgeräts). Ohne eine dieser beiden Lösungen gilt die Anlage als nicht konform mit NF C 15-100.

Kann ich einen externen CPI selbst installieren?

Nein, die Installation einer CPI (Controlled Protection Interface) und die Änderung der Neutralleiterverdrahtung sind Arbeiten, die ausschließlich qualifizierten Elektrikern vorbehalten sind. Eine fehlerhafte Konfiguration kann schwerwiegende elektrische Gefahren verursachen und Ihren Versicherungsschutz für Wohngebäude ungültig machen.

Fazit: Sicherheit und Einhaltung der Vorschriften haben oberste Priorität.

Die Konfiguration des Neutralleitersystems und der Isolationsregelung im Inselbetrieb ist kein nebensächliches technisches Detail: Es handelt sich um ein grundlegendes Sicherheitselement , das die Konformität Ihrer Photovoltaikanlage mit dem Speichersystem bedingt.

Wichtige Punkte, die Sie sich merken sollten:

• ✅ Transformatorlose Hybrid-Wechselrichter arbeiten standardmäßig in einer IT-Konfiguration (schwebender Neutralleiter).
• ✅ Diese IT-Konfiguration ohne CPI ist gefährlich und nicht konform.
• ✅ Die empfohlene Lösung besteht darin , den Neutralleiter über die NPG-Funktion mit der Erde (TT/TN-S) zu verbinden .
• ✅ Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) des Typs B mit 30 mA müssen alle Backup-Stromkreise schützen.
• ✅ Wenn Sie ein IT-System betreiben, ist ein konformer externer CPI obligatorisch.
• ✅ Beauftragen Sie für jegliche Umbaumaßnahmen einen qualifizierten Elektriker .

Das Wattuneed-Team unterstützt Sie gerne bei der Konfiguration und der Einhaltung der Vorschriften für Ihre Installation. Bei Fragen können Sie sich jederzeit an unsere technischen Leitfäden oder an unser Support-Team wenden.

Über Wattuneed SPRL
Wattuneed, der belgische Marktführer für Photovoltaik- und Batteriespeicherlösungen, unterstützt Privatpersonen und Unternehmen seit über 10 Jahren bei ihrer Energiewende. Wir bieten technisches Know-how, einen reaktionsschnellen Kundenservice und ein umfassendes Sortiment an Sofar Solar Wechselrichtern, BTS-Batterien, Solarmodulen und Zubehör für den Eigenverbrauch und die Energieunabhängigkeit in Belgien und Frankreich.