MC4-Y-Verzweigungsstecker oder Kombinationsbox: Was passt zum Solarpark?

Ein MC4-Y-Verzweigungsstecker schaltet zwei Stränge am Solarkollektor parallel, anstatt sie zu einer Kombinationsbox zu leiten. Ob dies zulässig ist, ist in erster Linie eine Frage des Fehlerstroms und erst in zweiter Linie eine Frage der Kosten, da eine Y-Verzweigung keine Sicherung enthält und unter Last nicht geöffnet werden kann. Er ist nur dann geeignet, wenn die parallel geschalteten Leiter dem Strom standhalten können, den die benachbarten Stränge im Fehlerfall einspeisen können. Wenn man das zuerst klärt, ergibt sich die Wahl zwischen einem Abzweigverbinder und einer Kombinationsbox in der Regel von selbst.

Kurze Antwort

Eine Y-Verzweigung eignet sich für zwei Stränge, sofern der Auslegungsstrom innerhalb der Nennwerte des Steckverbinders bleibt und die geltenden Vorschriften eine Parallelschaltung ohne Schutz pro Strang zulassen. Eine Kombinationsbox kommt zum Einsatz, sobald drei oder mehr Stränge parallel geschaltet sind, wenn jeder Strang einen Überstromschutz benötigt oder wenn die Anlage einen Trennpunkt oder eine Überwachung erfordert. Der Übergangspunkt liegt etwa beim zweiten bis dritten Strang und wird eher durch den Fehlerstrom als durch die Anlagengröße bestimmt.

Was ein MC4-Y-Verzweigungsstecker eigentlich bewirkt

Begriff	Was das hier bedeutet
Abzweigverbinder	Parallel geschaltete Anschlüsse am Array, wobei ein Eingang in zwei Ausgänge aufgeteilt wird oder umgekehrt
Zeichenkette	Eine Reihenschaltung von Modulen, bei der sich die Spannungen addieren, die Ströme jedoch nicht
Isc	Kurzschlussstrom eines Strangs, laut Modul-Datenblatt
Rückspeisung	Der Strom, den eine defekte Strangleitung von den parallel geschalteten Strangleitungen erhält
Dauerbetriebsfaktor	Der Multiplikator, der gemäß den Vorschriften bei der Dimensionierung von Leitern und Schutzvorrichtungen auf Isc angewendet wird, beträgt üblicherweise 1,25
Verteilerkasten	Ein Gehäuse mit Schutz pro Leitung und in der Regel einer Trennvorrichtung

Der elektrische Unterschied zwischen den beiden lässt sich einfach erklären. Ein Abzweigverbinder ist eine mechanische Verbindung, die zufällig zwei Stromkreise parallel schaltet. Eine Kombinationsbox ist eine Schutzeinrichtung, die diese ebenfalls parallel schaltet, und der weitere Vergleich ergibt sich aus diesem Unterschied.

Die Konfigurationen variieren je nach Anordnung. Eine gängige Form des MC4-Y-Verzweigungssteckers teilt einen Eingang in zwei Ausgänge auf und wird dort verwendet, wo ein einzelnes Hausanschlusskabel zwei parallel geschaltete Stränge versorgt. Die umgekehrte Variante, bei der zwei Eingänge zu einem Ausgang zusammengeführt werden, kommt zum Einsatz, wenn zwei Stränge an einem Kabel zusammenlaufen, das zum Wechselrichter führt. Welche Variante Sie benötigen, hängt davon ab, wo die Parallelschaltung erfolgt, und nicht vom Stecker selbst; außerdem müssen die Pol- und Rastungsanordnung mit dem Rest des Strangs übereinstimmen.

Es gibt Fehlerstrom-Kombinatoren

In einem einzelnen String wird ein Kurzschluss durch den stringinternen Isc-Strom gespeist. Bei einem modernen Modul beträgt dieser etwa 13,5 A, und die Modulanschlüsse sowie der Stecker sind so ausgelegt, dass sie diesen Strom problemlos führen können.

Bei zwei parallel geschalteten Strängen ändert sich die Stromverteilung. Fällt ein Strang aus, speisen die intakten Stränge Strom in den defekten Strang ein und liefern zusätzlich ihren eigenen Strom. Bei drei Strängen speisen die beiden anderen den defekten Strang ein. Die defekten Leiter müssen nun diesen kombinierten Strom führen, obwohl sie nur für einen Strang ausgelegt waren.

Parallel geschaltete Saiten	Kombinierter Isc	Rückspeisung in einen defekten String
1	13,5 A	keine
2	27,0 A	13,5 A
3	40,5 A	27,0 A
4	54,0 A	40,5 A

Aus diesem Grund schreiben die meisten Vorschriften für PV-Anlagen einen Überstromschutz für jeden Strang vor, sobald drei oder mehr Stränge parallel geschaltet sind. A Sicherung unterbricht den Rückstrom, bevor der defekte Leiter beschädigt wird. Sicherungen brauchen einen Platz, und dieser Platz ist ein Sammelkasten. Bei einer Y-Verzweigung gibt es keinen Platz für sie, und genau das ist der Grund, warum beide Produkte nebeneinander existieren, anstatt dass das eine das andere ersetzt.

Bei zwei Strängen ist ein Schutz oft nicht erforderlich, vorausgesetzt, die Leiter können den gesamten verfügbaren Fehlerstrom führen. Diese Bedingung muss anhand des Modul-Datenblatts und der geltenden Norm überprüft werden – sie darf nicht einfach angenommen werden –, und diese einzige Überprüfung entscheidet darüber, ob eine Y-Verzweigung überhaupt zulässig ist.

Wenn ein Schutz erforderlich ist, richtet sich dessen Nennwert nach dem Modul und nicht nach dem Steckverbinder. In jedem Modul-Datenblatt ist eine maximale Nennleistung der Reihensicherung angegeben, die bei modernen Modulen typischerweise im Bereich von 15 bis 25 A liegt, und dieser Wert legt fest, wie der String-Schutz ausgelegt sein muss. Ein Stecker, dessen Nennstrom über dem der Modulsicherung liegt, hebt diese Anforderung nicht auf. Es bedeutet lediglich, dass der Stecker nicht die begrenzende Komponente ist.

Wann eine Y-Verzweigung die richtige Wahl ist

• Nur zwei Saiten, und die Leiter wurden im Hinblick auf den Gesamtfehlerstrom überprüft.
• Eine Trennung ist nicht erforderlich an dieser Stelle im Array.
• Gewicht und Platz spielen eine Rolle. Ob auf einem Dach oder einer schwimmenden Anlage: Wenn man ein Gehäuse aus der Stückliste streicht, spart man erheblich an Befestigungsmaterial und Arbeitsaufwand.
• Die Verbindung ist dauerhaft. Nichts an der Konzeption lässt darauf schließen, dass jemand später an dieser Stelle eine einzelne Zeichenkette isolieren soll.
• Kostensensitivität auf Stringeebene. Zwei Abzweigverbinder kosten nur einen Bruchteil dessen, was ein Gehäuse mit Sicherungen und einem Trennschalter kostet.

Wann Sie eine Verteilerbox benötigen

• Drei oder mehr Zeichenfolgen, wo ein Schutz pro Leitung erforderlich ist und an einem Abzweigverbinder kein Platz für die Montage einer Sicherung vorhanden ist.
• Es muss eine Trennung erfolgen für Wartungsarbeiten oder für die Isolierung des Wechselrichters.
• Überwachung oder Messung auf Strangebene ist Teil der Spezifikation.
• Das Gelenk muss funktionsfähig sein. Eine Verteilerbox bietet für jeden Strang einen eigenen Anschluss und lässt sich öffnen, ohne dass das Kabel durchtrennt werden muss.
• Die Kabelführung spielt eine Rolle. Sechs Kabel, die an drei Abzweigklemmen angeschlossen sind, lassen sich bei der Installation schwerer ordentlich verlegen und überprüfen als ein Gehäuse mit Kabelverschraubungen.

Die Wahl zwischen beiden

Wenn die Situation so ist, dass	Verwendung	Warum
Zwei Leitungsstränge, auf Fehlerstrom geprüfte Leiter	Y-Verzweigung	Kein Schutz erforderlich, keine Einbaukammer
Drei oder mehr Zeichenfolgen	Verteilerkasten	Eine Fusing-Vorgang pro Zeichenfolge ist erforderlich, es gibt keinen anderen Ort, an dem dies erfolgen könnte
Es sind zwei Zeichenfolgen angegeben, aber es liegt eine Diskrepanz vor	Verteilerkasten	Das Gehäuse enthält den Trennschalter
Ob auf dem Dach oder schwimmend – das Gewicht ist entscheidend	Y-Verzweigung, sofern zulässig	Entfernt ein Gehäuse und dessen Befestigungsmaterial
Die örtlichen Vorschriften verlangen einen Schutz für jede einzelne Zeichenfolge	Verteilerkasten	Vorgabe gemäß den Vorschriften, keine Präferenz
Gesamtstrom über der Nennleistung des Steckverbinders	Neugestaltung	Siehe die nachstehende Größenberechnung

Was die beiden Optionen Sie in der Praxis kosten

Ein Abzweigverbinder fügt zwei gesteckte Paare hinzu, wo zuvor nur eine Verbindung bestand. Beide sind Kontaktschnittstellen mit eigenem Widerstand, und an beiden Stellen kann eine nur teilweise eingesteckte Hälfte unbemerkt bleiben. Das ist kein Grund, auf dieses Bauteil zu verzichten, erhöht jedoch die Anforderungen an die Installationsdisziplin: Jedes Paar muss vollständig eingerastet sein, und die Baugruppe muss abgestützt werden, damit das Gewicht der Kabel nicht an den Verbindungsstellen zieht.

Eine Verteilerbox verlegt die Verbindungsstellen in ein Gehäuse, wo sie geschützt sind und überprüft werden können. Außerdem benötigt sie einen Befestigungspunkt, eine Kabelverschraubung pro Kabel und ausreichend Platz, damit sich die Tür öffnen lässt. Bei einer auf Schienen montierten Dachanlage ist dieser Befestigungspunkt manchmal ausschlaggebend für die Anordnung.

Die Einsparung durch einen Abzweigverbinder macht sich bei der Zuleitung wirklich bemerkbar. Durch die Parallelschaltung am Solarkollektor halbiert sich die Anzahl der zum Wechselrichter zurückführenden Kabel, was bei einer langen Gleichstromleitung sowohl den Kupferverbrauch als auch den Spannungsabfall verringert. Befindet sich der Solarkollektor bereits in der Nähe des Wechselrichters, ist die Einsparung gering und die Gehäusekonstruktion einfacher.

Die Größenprüfung, die vielen Leuten einen Strich durch die Rechnung macht

Die Summe von Isc reicht nicht aus. Leiter und Absicherung werden auf der Grundlage von Isc multipliziert mit einem Dauerbetriebsfaktor ausgelegt, der in PV-Stromkreisen üblicherweise 1,25 beträgt, da ein Modul stundenlang bei oder über seiner Nennleistung betrieben werden kann.

Parallel geschaltete Saiten	Kombinierter Isc	Nach einem Faktor von 1,25	Passt ein 30-A-Stecker darauf?
1	13,5 A	16,9 A	Ja
2	27,0 A	33,8 A	**Nein**
3	40,5 A	50,6 A	Nein
4	54,0 A	67,5 A	Nein

Die zweite Zeile lohnt es sich, zweimal zu lesen. Zwei Stränge eines modernen 13,5-A-Moduls ergeben nach Anwendung des Faktors 33,8 A, was bereits über der Nennleistung eines 30-A-Steckverbinders liegt. Das schließt einen MC4-Y-Verzweigungsstecker nicht automatisch in jedem Rechtsgebiet aus, da der auf einen Stecker angewandte Faktor nicht überall identisch ist, aber es bedeutet, dass die Annahme, das Bauteil könne problemlos zwei moderne Stränge bewältigen, oft genug falsch ist, um jedes Mal überprüft zu werden. Ältere Module mit niedrigerem Isc ließen mehr Spielraum, und daraus wurden viele praktische Erfahrungen in der Praxis gewonnen.

Hintergrundinformationen dazu, wie der Schutz in Gleichstromkreisen im Allgemeinen umgesetzt wird, finden Sie im Überstrom Hinweis: Wenn Ihr Fall mit zwei Strings nahe am Nennwert oder darüber liegt, kommen als sinnvolle Optionen eine Modulkonfiguration mit geringerer Stromstärke, eine größere Abzweigbaugruppe oder eine Kombinationsbox in Frage. Es hilft nicht, einen größeren Stecker an einen Abzweig anzuschließen, dem der Rest des Strings nicht gewachsen ist.

Was ist anzugeben?

Ganz gleich, ob Sie einen Abzweigverbinder kaufen oder eine Kombinationsbox spezifizieren – die gleichen Informationen bilden die Grundlage für das Angebot:

• Anzahl der parallel auszuführenden Threads und die erforderliche Konfiguration
• Modul Isc und die maximale Nennleistung der Reihensicherung laut Datenblatt
• Maximale Systemspannung: 1000 V oder 1500 V
• Leiterquerschnitt und Außendurchmesser des Kabelmantels
• Ob die Verbindung unter Last trennbar sein muss
• Die Vorschrift oder Norm, anhand derer die Anlage geprüft wird
• Etwaige Zertifizierungs- oder Interoperabilitätsanforderungen zwischen verschiedenen Steckverbinder-Marken

Baugruppen werden als Projektelement erstellt und nicht als Katalogteil geführt, da die Konfiguration vom Array abhängt. Das entspricht der Art und Weise, wie Arrays tatsächlich spezifiziert werden, bedeutet jedoch, dass die Zeichenfolgendaten bereitgestellt werden müssen, bevor das Teil bestätigt werden kann. Unser kundenspezifischer Steckverbinder Der Prozess beschreibt den Ablauf eines solchen Projekts, von der DFM-Prüfung bis hin zur Mustervalidierung, und die MC4-Solarstecker Auf dieser Seite finden Sie die Nennwerte der Steckverbinderfamilie, aus der diese Baugruppen bestehen.

Fehler, die man vermeiden sollte

• Zeichenfolgen zählen und dabei aufhören. Der Faktor, der über Isc liegt, entscheidet darüber, ob der Steckverbinder geeignet ist.
• Angenommen, zwei Zeichenfolgen benötigen niemals Schutz. Vergleichen Sie die Angaben mit dem Datenblatt und den geltenden Vorschriften und verlassen Sie sich nicht auf Gewohnheiten.
• Einbau einer Y-Verzweigung an einer Stelle, an der eine Trennvorrichtung erforderlich ist. Ein Abzweigverbinder darf unter Last nicht geöffnet werden.
• Verwendung verschiedener Steckverbinder-Marken in einer Abzweigbaugruppe. Bei nicht zertifizierten Paaren kann es unter der Gesamtlast zu ungleichen Kontaktwiderständen kommen.
• Dimensionierung des Abzweigs anhand der Nennleistung am Wechselrichter-Eingang. Der relevante Strom fließt im Abzweig, nicht im Wechselrichter.
• Die Nennleistung der Sicherung nicht berücksichtigen. Sofern ein Schutz erforderlich ist, richtet sich dieser nach der maximalen Nennleistung der Reihensicherung des Moduls und nicht nach dem Steckverbinder.

Häufig gestellte Fragen

Wozu dient ein MC4-Y-Verzweigungsstecker?

Es werden zwei PV-Stränge am Array parallelgeschaltet, wobei eine Kombinationsbox und deren Sicherungen ersetzt werden, sofern die Parallelschaltung ohne Schutz pro Strang zulässig ist und an dieser Stelle keine Trennvorrichtung erforderlich ist.

Kann ich mit Verzweigungsverbindern mehr als zwei Stränge parallel schalten?

Im Allgemeinen nicht. Sobald drei oder mehr Stränge parallel geschaltet werden, schreiben die meisten Vorschriften einen Überstromschutz für jeden Strang vor, und an einem Abzweigverbinder gibt es keine Möglichkeit, eine Sicherung anzubringen. Daher ist eine Kombinationsbox erforderlich.

Woran erkenne ich, ob zwei Leitungen ohne Sicherungen parallel geschaltet werden können?

Prüfen Sie, ob die Leiter den gesamten verfügbaren Fehlerstrom unter Berücksichtigung des in Ihrer Norm vorgeschriebenen Dauerbetriebsfaktors führen können, und vergleichen Sie die Ergebnisse mit dem Datenblatt des Moduls und den örtlichen Vorschriften. Es handelt sich hierbei um eine Überprüfung, nicht um eine Faustregel.

Warum ist der Dauerbetriebsfaktor bei einem Steckverbinder von Bedeutung?

Da PV-Stromkreise stundenlang bei oder nahe der Nennleistung betrieben werden können, wird bei der Dimensionierung gemäß den Vorschriften ein Multiplikator – üblicherweise 1,25 – auf Isc angewendet. Zwei moderne 13,5-A-Stränge ergeben nach Anwendung dieses Faktors 33,8 A, was über der Nennleistung des Steckverbinders von 30 A liegt.

Kann ich Abzweigverbinder verwenden, um die Kabellängen zum Wechselrichter zu verkürzen?

Durch die Parallelschaltung am Array wird die Anzahl der Einzelkabel reduziert, doch der Bedarf an Schutzvorrichtungen bleibt dort bestehen, wo er erforderlich ist; daher gilt die Einsparung nur für den zulässigen Fall mit zwei Strängen.

Sind Abzweigbaugruppen mit unterschiedlichen Anschlusskonfigurationen erhältlich?

Ja, und sie werden speziell für die jeweilige Anordnung gefertigt und nicht als Lagerartikel aus dem Katalog, sodass die Konfiguration anhand der Anzahl der Adern, der Moduldaten und des Leiterquerschnitts überprüft wird, bevor ein Angebot für das Teil erstellt wird. Die Zertifizierungsunterlagen für die Steckverbinderfamilie finden Sie in unserem Zertifikate Abschnitt.

Rufen Sie die richtige Zweigkonfiguration für das Array ab.

Teilen Sie uns die Anzahl der Stränge, den Modul-Isc-Wert, die maximale Nennleistung der Reihensicherung, die Systemspannung und den Leiterquerschnitt mit, dann werden wir die Konfiguration bestätigen, Ihnen mitteilen, ob die Parallelschaltung für eine Abzweigkonfiguration geeignet ist oder einen Kombinator erfordert, und Muster zur Validierung bereitstellen.

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