Einführung
Wenn eine Solar-Combiner-Box im Feld ausfällt, stoppt der Umsatz. Jede Stunde Ausfallzeit bedeutet direkten Verlust an Erzeugung und frustrierte Stakeholder. Für Außendiensttechniker und O&M-Teams, die Photovoltaikanlagen verwalten, ist es unerlässlich, systematisch Fehler in Combiner-Boxen zu diagnostizieren und zu beheben, um die Systemverfügbarkeit und -leistung aufrechtzuerhalten.
Eine Solar-Combiner-Box dient als elektrischer Verbindungspunkt, an dem mehrere PV-String-Kreise zusammenlaufen, bevor sie den Wechselrichter speisen. Diese kritische Komponente beherbergt Schutzvorrichtungen – Leistungsschalter oder Sicherungen – zusammen mit Terminals, Sammelschienen, und oft Überspannungsschutz. Da sie erhebliche Gleichströme verarbeitet und unter rauen Außenbedingungen betrieben wird, ist die Combiner-Box besonders anfällig für verschiedene häufige Ausfallarten, die die Systemsicherheit und -effizienz beeinträchtigen können.
Dieser Leitfaden bietet praxiserprobte Fehlersuchverfahren für die sechs häufigsten Ausfälle von Solar-Combiner-Boxen, von unerwünschten Auslösungen von Leistungsschaltern bis hin zu Terminalüberhitzung und Wassereintritt. Jeder Abschnitt beschreibt detailliert die Symptome, Diagnosemessungen, Ursachen und bewährten Sanierungsstrategien, die durch jahrelange Felderfahrung entwickelt wurden. Sicherheitshinweis: Bevor Sie mit den Diagnosearbeiten beginnen, befolgen Sie immer die korrekten Lockout/Tagout-Verfahren und vergewissern Sie sich mit kalibrierten Testgeräten, dass keine Spannung vorhanden ist.
Wesentliche Werkzeuge und Sicherheitsverfahren
Eine effektive Fehlersuche erfordert die richtige Ausrüstung und strikte Sicherheitsprotokolle. Feldtechniker sollten einen standardisierten Diagnose-Toolkit mit sich führen: Echter Effektivwert-Digitalmultimeter (DC-Spannung bis 1500V), Wärmebildkamera (minimale Auflösung 160×120), Kalibrierter Drehmomentschraubendreher (7-25 in-lbs Bereich), Isolationswiderstandsmessgerät (500-1000V), und Lockout/Tagout-Ausrüstung.
Bevor Sie eine Solar-Combiner-Box öffnen, stellen Sie einen energiefreien Zustand her. Drehen Sie den DC-Trennschalter auf OFF und wenden Sie Lockout/Tagout gemäß NFPA 70E an. Überprüfen Sie mit einem Multimeter, ob keine Spannung vorhanden ist – denken Sie daran, dass die Array-seitigen Klemmen auch bei geöffnetem Trennschalter unter Spannung stehen. Tragen Sie Störlichtbogen-Schutzkleidung (mindestens ATPV 8 cal/cm²), spannungsfeste Handschuhe und eine Schutzbrille. Arbeiten Sie niemals alleine an der Diagnose von Combiner-Boxen.
Fehler #1: Stromkreisunterbrecher Fehlauslösungen
Symptome: String-Leistungsschalter in OFF-Position ohne offensichtlichen Fehler. Die Erzeugung sinkt proportional. Kann während der Spitzenzeiten zeitweise auslösen.
Diagnoseverfahren: Dokumentieren Sie die Nennleistung des Leistungsschalters und messen Sie die String-Leerlaufspannung (Voc) – ein typischer Bereich von 600-1000 V bestätigt die String-Integrität. Messen Sie den String-Strom unter Last mit einem DC-Zangenmessgerät. Ein 15A-Leistungsschalter löst bei erhöhten Temperaturen bei ca. 12-13A Dauerstrom (80-87% Nennleistung) aus. Scannen Sie den Leistungsschalter mit einer IR-Kamera – Temperaturunterschiede von mehr als 15 °C im Vergleich zu benachbarten Leistungsschaltern deuten auf schlechte Verbindungen oder Verschlechterung hin.
Ursachen: Die thermische Derating in Hochtemperaturgehäusen (über 40 °C) reduziert die Kapazität des Leistungsschalters erheblich. String-Stromfehlanpassung durch Beschattung oder Modulverschlechterung überlastet höherwertige Strings. Lose Klemmenverbindungen erzeugen Wärme und lösen thermische Auslösungen aus. Gealterte Leistungsschalter erfahren eine Kalibrierungsdrift.
Behebungen: Verbessern Sie die Belüftung, indem Sie Lüftungsöffnungen freimachen, Lamellen hinzufügen oder Sonnenschutz installieren. Vergrößern Sie die Leistungsschalter, wenn eine chronische Überlastung vorliegt. Ziehen Sie die Klemmen mit 0,9-1,4 Nm (8-12 in-lbs) nach. Ersetzen Sie beschädigte Leistungsschalter. VIOX Solar-Combiner-Boxen verfügen über optimierte Abstände und Belüftung, um die richtigen Betriebstemperaturen der Leistungsschalter aufrechtzuerhalten.
Fehler #2: Durchgebrannte Sicherungen
Symptome: Kein Ausgang von betroffenen Strings. Die Sichtprüfung zeigt ein gebrochenes Sicherungselement oder ein Durchgangsprüfung bestätigt einen offenen Stromkreis. Mehrere gleichzeitige Ausfälle deuten auf einen Systemfehler hin.
Diagnoseverfahren: Identifizieren Sie nach der Bestätigung der durchgebrannten Sicherung die Ursache, bevor Sie sie austauschen. Messen Sie die String-Voc (typisch 600-1000 V) und den Kurzschlussstrom (Isc, typisch 8-12 A). Richtig dimensionierte Sicherungen sollten gemäß NEC 690.9 mit 156% des String-Isc bewertet werden – ein String mit 9A Isc benötigt eine Mindestsicherung von 15A. Messen Sie den Strom von jedem String; Abweichungen von mehr als 10% deuten auf Ungleichgewichtsprobleme hin.
Ursachen: Ein String-Ungleichgewicht verteilt den Strom auf parallele Strings um und überschreitet die Nennwerte. Kurzschlüsse durch beschädigte Kabel oder Ausfälle von Anschlusskästen blasen sofort Sicherungen durch. Erdschlüsse erzeugen alternative Strompfade. Unterdimensionierte Sicherungen aufgrund von Spezifikationsfehlern.
Behebungen: Ersetzen Sie sie durch korrekte DC-Sicherungen (1000V oder 1500V Nennleistung). Verwenden Sie niemals AC-Sicherungen in DC-Stromkreisen. Untersuchen Sie String-Ungleichgewicht, Erdschlüsse oder Kabelschäden, bevor Sie sie wieder einschalten. Dokumentieren Sie den Austausch zur Nachverfolgung der Garantie. VIOX-Combiner-Boxen verwenden fingersichere Sicherungshalter mit klaren Nennwertetiketten.
Fehler #3: Terminalüberhitzung und Brandspuren
Symptome: Verfärbung oder Schmelzen von Klemmen, verbrannte Isolierung oder elektrischer Brandgeruch. Die Wärmebildgebung zeigt Hot Spots 20-50 °C über der Umgebungstemperatur. Schwere Fälle zeigen Lichtbogenschäden oder geschmolzene Gehäuse.
Diagnoseverfahren: Vor der Inspektion vollständig spannungsfrei schalten – überhitzte Klemmen weisen auf Brandgefahr hin. Untersuchen Sie auf Verfärbungen, geschmolzene Komponenten oder Kriechströme. Messen Sie den Klemmenwiderstand; richtig angezogene Klemmen sollten weniger als 0,5 Milliohm aufweisen. Der Spannungsabfall sollte bei vollem Strom weniger als 200 mV über den Verbindungspunkten betragen. Überprüfen Sie auf Drahtbruch oder Oxidation des Leiters.
Ursachen: Lose Klemmen durch unsachgemäßes Drehmoment erzeugen hochohmige Kontaktpunkte, die sich durch thermische Zyklen verschlimmern. Übergroße Leiter in kleinen Klemmen werden ungleichmäßig zusammengedrückt. Korrosion durch Feuchtigkeit erhöht den Widerstand. Unterdimensionierte Klemmen verursachen chronische Überhitzung.
Behebungen: Ersetzen Sie thermisch beschädigte Klemmen. Verwenden Sie zum erneuten Anschließen kalibrierte Drehmomentwerkzeuge (0,8-1,7 Nm / 7-15 in-lbs). Tragen Sie eine Antioxidationsverbindung für unterschiedliche Metalle auf. Planen Sie jährliche Wärmebildinspektionen. VIOX-Combiner-Boxen verfügen über 125 °C-Klemmen mit klaren Drehmomentspezifikationen, die auf den Gehäuseetiketten angegeben sind.
Fehler #4: Spannungsungleichgewicht zwischen Strings
Symptome: Ungleiche String-Spannungen trotz identischer Konfigurationen. Spannungsunterschiede von mehr als 5% zwischen parallelen Strings. Geringere als erwartete Ausgangsleistung.
Diagnoseverfahren: Messen Sie die Leerlaufspannung (Voc) jedes Strings innerhalb eines 5-Minuten-Fensters unter stabiler Bestrahlungsstärke. Die Strings sollten innerhalb von 2-3% übereinstimmen. Eine um 10%+ niedrigere Spannung weist auf Beschattung, Modulausfall oder Verdrahtungsfehler hin. Eine höhere Spannung deutet auf einen Leerlaufzustand hin. Überprüfen Sie, ob die String-Konfiguration mit dem Design übereinstimmt – zählen Sie die Module pro String.
Ursachen: Teilweise Beschattung reduziert die Spannung durch Aktivierung der Bypass-Diode. Modulverschlechterung oder Ausfall innerhalb von Strings. Verdrahtungsfehler einschließlich Polaritätsprobleme oder lose Verbindungen. Ausgefallene Bypass-Dioden verursachen Spannungsabfall.
Behebungen: Dokumentieren Sie Beschattungsmuster; beheben Sie diese durch Baumschnitt oder Array-Änderungen. Verwenden Sie IV-Kurventests, um ausgefallene Module zu isolieren. Ersetzen Sie sie durch übereinstimmende Spezifikationen. Überprüfen Sie alle Verbindungen erneut. VIOX-Combiner-Boxen bieten beschriftete Klemmen zur vereinfachten Spannungsmessung und Fehlerisolierung.
Fehler #5: Erdschlussanzeigen
Symptome: Erdschlusserkennung ausgelöst oder Wechselrichteralarm aktiviert. Systemabschaltung oder beeinträchtigter Sicherheitsbetrieb. LED-Anzeigen zeigen Rot oder Fehlerstatus an.
Diagnoseverfahren: Isolieren Sie die Stromkreise systematisch, um eine beeinträchtigte Isolierung zu identifizieren. Messen Sie den Isolationswiderstand des Combiner-Box-Ausgangs mit einem Megohmmeter (500 V oder 1000 V Prüfspannung) zwischen DC-Bus und Erde. Gesunde Systeme messen über 1 Megaohm; unter 100 Kiloohm ist sofortige Aufmerksamkeit erforderlich. Isolieren Sie die Strings einzeln, indem Sie Schutzvorrichtungen öffnen und erneut testen, um den fehlerhaften Stromkreis zu identifizieren.
Ursachen: Beschädigung der Kabelisolierung durch Nagetiere, Abrieb oder UV-Abbau. Feuchtigkeit in Anschlusskästen, die leitfähige Pfade erzeugt. Moduldelamination, die stromführende Komponenten freilegt. Installationsfehler, die die Isolierung beim Abisolieren von Drähten oder beim Klemmen von Kabeln beschädigen.
Behebungen: Führen Sie nach der Isolierung eine physische Inspektion durch. Megger-Testen Sie schrittweise kleinere Abschnitte, um Fehler zu lokalisieren. Ersetzen Sie beschädigte Leiter – verwenden Sie Nennwertverbinder gemäß NEC 110.14(B). Trocknen Sie feuchtigkeitsbeeinträchtigte Geräte und reparieren Sie Dichtungen. Ersetzen Sie delaminierte Module. Dokumentieren Sie Vorfälle mit Messungen und Ursachen. VIOX-Combiner-Boxen verfügen über eine integrierte Erdschlusserkennung mit visuellen Anzeigen gemäß NEC 690.41.
Fehler #6: Korrosion und Wassereintritt
Symptome: Sichtbare Feuchtigkeit, Kondensation oder Wasseransammlungen im Inneren des Gehäuses. Weiße, pulverförmige Ablagerungen (Aluminiumoxid) oder Rost auf Metallkomponenten. Grüner Grünspan auf Kupferleitern. Zeitweilige Fehler, die sich bei Regen oder hoher Luftfeuchtigkeit verschlimmern. Dichtungssatz oder sichtbare Lücken in den Gehäusedichtungen.
Diagnoseverfahren:
Die Sichtprüfung zeigt sofort die meisten Wassereintrittsprobleme. Öffnen Sie die Combiner-Box bei trockenen Bedingungen und suchen Sie nach Wasserflecken, Korrosionsprodukten oder Mineralablagerungen, die auf frühere Feuchtigkeit hinweisen. Überprüfen Sie die Integrität aller Dichtungen, indem Sie mit dem Finger entlang der Dichtung fahren, während die Tür geöffnet ist – die Dichtungen sollten biegsam und nicht gehärtet oder rissig sein.
Überprüfen Sie alle Kabeleinführungspunkte. Kabelverschraubungen und Kabelverschraubungen sind häufige Ausfallpunkte. Stellen Sie sicher, dass alle Kabeleinführungen nach unten geneigt sind, wenn sie das Gehäuse verlassen, um zu verhindern, dass Wasser entlang der Leiter in die Box gelangt. Überprüfen Sie, ob Kabelverschraubungsdichtungen fehlen oder unsachgemäß installiert sind.
Verwenden Sie ein Feuchtigkeitsmessgerät oder ein Hygrometer, um die interne Luftfeuchtigkeit zu messen. Messwerte, die konstant über 70% relativer Luftfeuchtigkeit liegen, weisen auf eine unzureichende Abdichtung oder ein Belüftungsdesign hin, das die Ansammlung von Feuchtigkeit ermöglicht.
Ursachen:
- Ausgefallene Dichtungen und Dichtungen: UV-Exposition, Ozon und thermische Zyklen bauen Elastomer-Dichtungen über 5-10 Jahre ab. Gehärtete Dichtungen verlieren ihre Dichtungswirkung und lassen Wasser eindringen.
- Unsachgemäße Installation der Kabeleinführung: Fehlende Kabelverschraubungsdichtungen, übergroße Ausbrüche, die nicht ordnungsgemäß abgedichtet sind, oder Kabelkanalinstallationen, die es Wasser ermöglichen, in das Gehäuse zu gelangen.
- Kondensation: Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht verursachen interne Kondensation in abgedichteten Gehäusen, insbesondere in feuchten Klimazonen. Eine schlechte Belüftung fängt Feuchtigkeit ein.
- Physischer Schaden: Stoßschäden am Gehäuse, gerissene Sichtfenster oder fehlende Befestigungselemente beeinträchtigen die Wetterfestigkeit.
Behebungen und Sanierung:
Beheben Sie den Wassereintritt sofort – längere Feuchtigkeitseinwirkung beschleunigt die Korrosion und erzeugt Erdschlussgefahren. Entfernen Sie jegliche Feuchtigkeit mit Druckluft oder saugfähigen Materialien. Ersetzen Sie korrodierte Klemmen, Leiter und Komponenten, die Oxidation oder strukturellen Abbau aufweisen.
Ersetzen Sie alle Dichtungen, die Druckverformung, Risse oder Verhärtung aufweisen. Verwenden Sie UV-beständige EPDM- oder Silikondichtungen, die für den Außeneinsatz geeignet sind. Tragen Sie dielektrisches Fett auf die Dichtungsflächen auf, um die Abdichtung zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern.
Reparieren oder dichten Sie alle Kabeleinführungen ordnungsgemäß ab. Installieren Sie neue Kabelverschraubungen mit geeigneten Dichtungen. Verwenden Sie für Kabeleinführungen Dichtungsbuchsen und stellen Sie sicher, dass die Kabelkanäle vom Gehäuse weg geneigt sind. Erwägen Sie die Installation eines kleinen Ablauflochs am tiefsten Punkt des Gehäuses mit einer Entlüftungsöffnung, um Kondenswasserablauf und Druckausgleich zu ermöglichen.
Für Installationen in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit spezifizieren Sie Combiner-Boxen mit NEMA 4X- oder IP66-Schutzart und Edelstahlausführung. VIOX Solar Combiner-Boxen verfügen über mehrstufige Dichtungssysteme mit UV-beständigen Dichtungen, vorab abgedichtete Kabeleinführungsplatten und korrosionsbeständige Pulverbeschichtungen, um eine langfristige, wetterfeste Leistung in rauen Außenumgebungen zu gewährleisten.
Bewährte Verfahren für die vorbeugende Wartung
Proaktive Wartung verhindert die Mehrzahl der Combiner-Box-Ausfälle, bevor sie die Systemleistung beeinträchtigen. Die Einrichtung eines systematischen Inspektionsplans reduziert die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und verlängert die Lebensdauer der Geräte.
Vierteljährliche Sichtprüfungen: Führen Sie alle drei Monate externe Sichtprüfungen durch. Achten Sie auf physische Schäden am Gehäuse, Anzeichen von Insekten- oder Nagetieraktivität, Pflanzenwachstum, das die Belüftung behindert, und den ordnungsgemäßen Verschluss der Tür. Stellen Sie sicher, dass die Beschriftung lesbar und die Sicherheitsbeschilderung intakt ist.
Jährliche Thermografie: Planen Sie Thermografie-Inspektionen während der Spitzenproduktionszeiten, wenn der Stromfluss maximal ist. Scannen Sie alle Klemmen, Sammelschienen, Schutzschalter und Sicherungen. Erstellen Sie thermische Basissignaturen und kennzeichnen Sie alle Verbindungen, die im Vergleich zu benachbarten Komponenten einen Temperaturanstieg von mehr als 10 °C aufweisen. Beheben Sie Hotspots sofort, bevor sie zu Ausfällen führen.
Halbjährliches Nachziehen der Verbindungen: Deaktivieren Sie alle zwei Jahre das System und überprüfen Sie das Drehmoment aller Stromanschlüsse. Thermische Zyklen führen auch bei ordnungsgemäß installierten Klemmen zu einer allmählichen Lockerung. Verwenden Sie kalibrierte Drehmomentwerkzeuge und protokollieren Sie die Drehmomentprüfung in den Wartungsprotokollen. Dieses einfache Verfahren verhindert 70% von Klemmenüberhitzungsausfällen.
Inspektion von Dichtungen: Überprüfen Sie jährlich alle Dichtungen, Kabelverschraubungen und Gehäusedichtungen. Ersetzen Sie alle Dichtungen, die Verhärtungen, Druckverformungen oder Risse aufweisen. In Küsten- oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit erhöhen Sie die Inspektionshäufigkeit auf zweimal jährlich.
Dokumentationsanforderungen: Führen Sie umfassende Wartungsaufzeichnungen, einschließlich Inspektionsdaten, Thermografieergebnisse, Drehmomentprüfungen, Komponentenaustausch und alle Fehlerereignisse. Diese Dokumentation unterstützt Garantieansprüche, verfolgt Zuverlässigkeitstrends und weist die Sorgfaltspflicht für Versicherungszwecke nach. Verwenden Sie standardisierte Checklisten, um eine konsistente Inspektionsqualität an mehreren Standorten sicherzustellen.
Ordnungsgemäß gewartete Solar Combiner-Boxen bieten eine zuverlässige Lebensdauer von mehr als 25 Jahren. VIOX bietet Schulungsprogramme für den Außendienst, technische Dokumentation und Ersatzteilunterstützung, um O&M-Teams dabei zu helfen, die maximale Systemleistung während des gesamten Lebenszyklus der Geräte aufrechtzuerhalten.
Fazit: VIOX-Support zur Fehlerbehebung
Systematische Fehlerbehebung verwandelt Combiner-Box-Ausfälle von kostspieligen Notfällen in überschaubare Wartungsereignisse. Durch Befolgen der in diesem Leitfaden beschriebenen Diagnoseverfahren – von der Auslösung von Schutzschaltern bis zum Wassereintritt – können Außendienstteams schnell die Ursachen isolieren, bewährte Lösungen implementieren und die Systeme wieder in die volle Produktionskapazität zurückführen.
VIOX Electric entwickelt Solar Combiner-Boxen mit Blick auf die Wartungsfreundlichkeit vor Ort. Unsere Produkte verfügen über Funktionen, die die Fehlersuche vereinfachen: klar gekennzeichnete Klemmen, zugängliche Messpunkte, integriertes Wärmemanagement und eine wetterfeste Konstruktion, die die Ausfallraten reduziert. Jede VIOX Combiner-Box wird werkseitig einer thermischen Prüfung und Qualitätskontrolle unterzogen, um eine zuverlässige Leistung unter realen Bedingungen zu gewährleisten.
Für technischen Support, Diagnosehilfe oder Ersatzteile wenden Sie sich an das Außendienstteam von VIOX Electric. Wir bieten anwendungstechnische Beratung, Schulungen vor Ort für O&M-Personal und umfassende technische Dokumentation, um Ihre Solaranlagen während ihrer gesamten Betriebsdauer zu unterstützen. Besuchen Sie viox.com oder rufen Sie unsere technische Hotline an, um fachkundige Unterstützung bei der Fehlerbehebung zu erhalten.
