Analyse eines defekten PV-Inverters: Testing-as-a-Service

Das Projekt

Ein Kunde aus dem Bereich der Photovoltaik wandte sich an AUTFORCE, nachdem es beim Abschalten der DC-Schalter einer PV-Anlage zu einem Brand in einem Wechselrichter gekommen ist. Der Wechselrichter fiel daraufhin vollständig aus, Display und Bedienelemente reagierten nicht mehr. Um die Ursache des Vorfalls zu klären und ähnliche Schäden künftig zu vermeiden, wurde AUTFORCE mit einer umfassenden Untersuchung beauftragt.

Da keine standardisierte Prüfmethode für diesen speziellen Fehlerfall existierte, entwickelte AUTFORCE im Rahmen des Testing-as-a-Service-Angebots einen individuellen Prüfaufbau. Ziel war es, den Brandhergang technisch nachzuvollziehen, die zum Brand führende Kausalkette zu verstehen und auf dieser Basis konkrete Maßnahmen zur Fehlervermeidung vorzuschlagen.

Keyfacts

• Projektziel: Ursachenanalyse eines Brandschadens im PV-Wechselrichter
• Leistung AUTFORCE: Testing-as-a-Service: Aufbau, Simulation und Fehleranalyse
• Fokus: Verhalten des DC-Schalters und der PV-Anschlussplatine beim Abschalten
• Ergebnis: Nachstellen eines stabilen Lichtbogens unter realistischen Bedingungen
• Nutzen: Identifikation technischer Verbesserungsmaßnahmen zur Vermeidung zukünftiger Schäden

Analyse des defekten Wechselrichters

Um die Brandursache zu ermitteln, wurde der defekte Wechselrichter gemeinsam mit einem unbeschädigten Vergleichsgerät untersucht. Beim Öffnen zeigte sich, dass der Brand im Bereich der Anschlussplatine entstanden ist. Der Schalter selbst war kaum betroffen. Das ist ein Hinweis darauf, dass die Ursache in einem elektrischen Vorgang beim Abschalten liegen könnte.

Wir entwickelten daraufhin einen Testaufbau, um diesen Moment im Labor nachzustellen.
Dazu wurde die Anschlussplatine mit einer externen Spannungsquelle verbunden und schrittweise verschiedenen Bedingungen ausgesetzt.

• Bei normaler Raumtemperatur trat kein Überschlag auf.
• Nachdem die Platine auf etwa 8 Grad Celsius abgekühlt wurde, kam es durch den Temperaturunterschied zu einer feinen Kondensatbildung auf der Oberfläche. Unter diesen Bedingungen kam es zu einem elektrischen Überschlag zwischen Kontakt und Gehäuse, der die Platine zerstörte.

Ergebnis der Analyse

Beim Ausschalten der Anlage entsteht eine Spannungsspitze, die – begünstigt durch Feuchtigkeit – einen Lichtbogen auslösen kann. Der Überspannungsschutz, der dies verhindern soll, wurde in diesem Fall an einer ungünstigen Stelle verbaut.
Diese Erkenntnis lieferte den entscheidenden Hinweis auf die Brandursache und bildete die Grundlage für konkrete Vorschläge zur Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit.