Vlamboogdetectie in zonnestroom systemen

Wanneer er in een stroomkabel een breuk zit, leidt dat soms tot overspringende vonken. In een AC-kabel (wisselstroom) is dat niet zo’n probleem, althans: de beveiliging in de meterkast zal meestal opspringen en de stroom van de groep halen. Met andere woorden: de stop slaat dan door (eigenlijk de aardlekschakelaar), en het systeem is veilig.

In een DC-kabel (gelijkstroom) werkt dat echter niet. Een beschadiging in een DC-kabel kan leiden tot een zogenaamde ‘vlamboog’, een constante stroom energie die tussen de twee uiteinden van de kabel vloeit, en daarbij warmte ontwikkelt. Zolang er stroom door de kabel vloeit, blijft deze vlamboog gloeien. Dit kan leiden tot het wegsmelten van de kabelisolatie, en wanneer er brandbaar materiaal in de buurt is, vervolgens tot brand.

Brandbaar materiaal

Gelukkig is er in de meeste gevallen geen brandbaar materiaal in de buurt: de vlamboog zal de uiteinden van de kabel verder aantasten totdat de afstand tussen de uiteinden te groot is om de vlamboog in stand te houden. De stroom loopt dan niet meer door de kabel en er is geen gevaar meer voor brand. De eigenaar van het systeem merkt dat de omvormer geen stroom meer levert en schakelt de installateur in om alles na te kijken.

Er is in Nederland echter een aantal gevallen geweest waarbij er wel degelijk brandbaar materiaal in de buurt van de DC bekabeling aanwezig was, en waar een gebrekkige verbinding in de DC-kabel (waarschijnlijk) brand heeft veroorzaakt. Dit gebeurde bij zogenaamde ‘in-dak’ systemen, waarbij de panelen in het dak zijn geplaatst in plaats van er bovenop. Blijkbaar waren de DC kabels aan de binnenkant van het dak in aanraking gekomen met (brandbaar) isolatiemateriaal.

Automatische detectie

Om nu een antwoord te bieden op de risico’s van brand veroorzaakt door gebrekkige DC bekabeling, zetten sommige omvormerfabrikanten in op ‘vlamboogdetectie’. Een vernuftig detectiesysteem in de omvormer zou opmerken wanneer er zich een vlamboog in het systeem bevindt, en hier een melding van geven. Maar hoe werkt zo’n systeem precies?

Een vlamboogdetector monitort en analyseert patronen in de stroom- en spanningsgolven in het elektrische circuit. Hij is constant op zoek naar afwijkingen van het normale patroon. Wanneer hij een dergelijke afwijking opmerkt, reageert hij door bijvoorbeeld een bericht te sturen naar de eigenaar van het systeem of door de omvormer automatisch uit te schakelen.

Valspositieven

Het herkennen van een afwijkend patroon is moeilijker dan het klinkt. Het is voor een detector heel moeilijk om onderscheid te maken tussen een normaal golfpatroon en het golfpatroon bij een potentiële vlamboog. Daarom is er bij vlamboogdetectoren een vrije grote kans op ‘valspositieven’, oftewel: het systeem schiet in actie ook al is er eigenlijk niks aan de hand. Die valspositieven kunnen grote financiële gevolgen hebben, want het systeem kan voor niks worden uitgeschakeld, of een ploeg servicemonteurs wordt voor niks op pad gestuurd om een systeem na te kijken. In de praktijk blijkt daarom dat veel vlamboogdetectie systemen na installatie uit worden gezet! In zulke gevallen is het dus een nogal zinloze investering.

Als de vlamboogdetectie wel aan staat, wat gebeurt er dan met de melding? In sommige gevallen krijgt de PV-eigenaar een bericht, in andere gevallen schakelt de omvormer automatisch uit. Als de omvormer uit staat, dan wordt in principe het DC circuit onderbroken en loopt er geen stroom meer. De vlamboog dooft dan uit. Voordat het systeem opnieuw kan worden opgestart, zal iemand de bekabeling na moeten lopen om te zien of er niet sprake was van een ‘valspositief’, en als er inderdaad sprake was van een beschadigde kabel, dan zal dat gerepareerd moeten worden.

Schijnzekerheid of vakkundige installatie?

De nieuwste omvormers van o.a. SolarEdge beschikken tegenwoordig over de vlamboogdetectie functionaliteit. Omvormers van SMA hebben deze functie niet, althans: SMA zegt dat het geen zin heeft om de functionaliteit te implementeren zolang er geen afspraak is over hoe het systeem moet worden getest en hoe je definieert of het afdoende functioneert. Daarom werken ze bij SMA aan de opname van normen voor vlamboogdetectie in de nieuwe IEC normen voor zonnestroom systemen. Totdat die normen gereed zijn, is het volgens SMA verstandiger om niet te vertrouwen op de schijnzekerheid van vlamboogdetectie, maar bij de installatie van de zonnepanelen extra goed op de DC kabelverbindingen te letten. En om te onthouden dat slechts in 0,006% van alle zonnestroom systemen er brand is uitgebroken vanwege de zonnepanelen! De kans op brand is dus uiterst klein, en wij van Zonnefabriek kunnen dat beamen: In meer dan 10 jaar en duizenden installaties hebben wij gelukkig nog nooit met brand te maken gehad. De beste garantie op een veilig systeem krijgt u met een vakkundige installatie door ervaren professionals, zoals Zonnefabriek.