Isolationsfehler in PV-Strings finden: Polarität, Erdschluss und Feuchtigkeit systematisch eingrenzen

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Der Wechselrichter meldet einen zu niedrigen Isolationswiderstand, startet nicht oder schaltet nach Regen immer wieder ab. Die eigentliche Fehlerstelle nennt er jedoch häufig nicht. Bei einer Anlage mit mehreren Strings, hunderten Steckverbindern und vielen Metern DC-Leitung beginnt damit die eigentliche Fehlersuche.

Typische Ursachen sind beschädigte Solarkabel, gequetschte Leitungen, feuchte Steckverbinder, undichte Anschlussdosen, Kabelkontakt mit Modulrahmen oder Unterkonstruktion sowie defekte Überspannungsschutzgeräte. Besonders schwierig sind Fehler, die nur bei Regen, Tau, hoher Luftfeuchtigkeit, Wärmeausdehnung oder einer bestimmten mechanischen Belastung auftreten.

Eine systematische Fehlersuche beginnt deshalb nicht mit dem Austausch des Wechselrichters. Zunächst werden Anlagenzustand, Polarität und Stringspannungen geprüft. Anschließend werden die Strings voneinander getrennt und der betroffene Stromkreis eingegrenzt. Erst danach folgt die gezielte Isolationsmessung und schließlich die Suche nach dem fehlerhaften Modul, Steckverbinder oder Leitungsabschnitt.

Geeignete Prüfgeräte finden Sie in der ICS-Kategorie Photovoltaik-Geräte und PV-Messgeräte. Weitere Geräte für Isolationsmessungen sind unter Isolationsprüfgeräte zusammengefasst.

Warum ist die Fehlersuche an PV-Strings besonders kritisch?

PV-Module erzeugen Spannung, sobald ausreichend Licht auf die Zellen fällt. Das Abschalten des Wechselrichters oder das Öffnen des AC-Leistungsschalters macht den PV-Generator deshalb nicht automatisch spannungsfrei.

Bei größeren Strings können auch nach dem Abschalten des Wechselrichters mehrere hundert bis über 1.000 V DC zwischen den Stringleitern anliegen.

Besonders kritisch ist ein vorhandener Erdschluss. Dabei können normalerweise nicht stromführende Metallteile ein gefährliches elektrisches Potenzial annehmen.

Arbeiten und Messungen an PV-Strings dürfen deshalb ausschließlich durch entsprechend qualifizierte Elektrofachkräfte mit geeigneter persönlicher Schutzausrüstung und für die vorhandene DC-Spannung zugelassenen Messmitteln durchgeführt werden.

Vor Beginn der Fehlersuche müssen mindestens berücksichtigt werden:

• Anlagendokumentation und Stringplan,
• maximale Leerlaufspannung der Strings,
• Schaltzustand von AC- und DC-Trenneinrichtungen,
• Herstelleranweisungen des Wechselrichters,
• mögliche Energiespeicher und Optimierer,
• vorhandene Überspannungsschutzgeräte,
• zulässige Messkategorie und Spannung der Prüfgeräte,
• Umgebungsbedingungen wie Nässe und Regen.

PV-Steckverbinder dürfen nicht unter Last getrennt werden. Vor dem Öffnen von Stringverbindungen muss sichergestellt sein, dass kein Strom fließt und die vorgesehene Trennsequenz eingehalten wurde.

Was bedeutet ein Isolationsfehler in einer PV-Anlage?

Im normalen Zustand sind die aktiven DC-Leiter des PV-Generators ausreichend gegenüber Erde, Modulrahmen und metallischer Unterkonstruktion isoliert.

Der Isolationswiderstand beschreibt vereinfacht den Widerstand zwischen dem elektrischen PV-Stromkreis und Erde:

R_ISO = U / I_Leak

Je schlechter die Isolation, desto größer kann der unerwünschte Leckstrom gegen Erde werden.

Ein Isolationsfehler kann entstehen zwischen:

• DC Plus und PE beziehungsweise Erde,
• DC Minus und PE beziehungsweise Erde,
• einem Zell- oder Leiterteil und dem Modulrahmen,
• einem beschädigten Kabel und der metallischen Unterkonstruktion,
• einem Steckverbinder und einer geerdeten Montagekonstruktion.

Ein vollständiger metallischer Erdschluss ist nur ein Extremfall. Häufig liegt zunächst lediglich ein deutlich reduzierter Isolationswiderstand vor, beispielsweise durch Feuchtigkeit oder beschädigte Isolierung.

Dieser Widerstand kann sich abhängig von Wetter, Temperatur und mechanischer Belastung stark verändern.

Welche Fehlerstellen treten besonders häufig auf?

Fehlerstelle	Typische Ursache	Typisches Verhalten
PV-Steckverbinder	Unvollständig gesteckt, falsche Steckerkombination, beschädigte Dichtung, unsaubere Montage	Fehler besonders bei Feuchtigkeit oder Regen
Solarkabel	Quetschung, Scheuerstelle, Nagetier, scharfe Blechkante	Dauerhafter oder bewegungsabhängiger Erdschluss
Modulanschlussdose	Undichtigkeit, beschädigte Vergussmasse oder Kabeldurchführung	Isolationswert sinkt bei Nässe
PV-Modul	Beschädigtes Rückseitenmaterial, Feuchtigkeitseintritt, mechanische Beschädigung	Teilweise temperatur- oder feuchteabhängig
Modulrahmen	Interner Fehler zwischen elektrischem Teil und Rahmen	Messbarer Widerstand beziehungsweise Erdschluss zum Potentialausgleich
Stringverteiler	Feuchtigkeit, Verschmutzung, beschädigte Klemmen oder Leitungen	Mehrere Strings können scheinbar betroffen sein
DC-Überspannungsschutz	Defekter oder gealterter Ableiter	Niedriger Isolationswiderstand gegen PE möglich
DC-Leitung zum Wechselrichter	Mechanische Beschädigung oder Wassereintritt	Fehler bleibt auch bei getrenntem Modulstring bestehen

Die Fehlersuche sollte deshalb nicht bei den Modulen beginnen, wenn zunächst noch gar nicht geklärt ist, welcher String oder Leitungsabschnitt betroffen ist.

Warum treten Isolationsfehler häufig nach Regen auf?

Feuchtigkeit kann vorhandene Schwachstellen elektrisch leitfähig machen. Ein trockener Steckverbinder oder eine beschädigte Kabelisolierung kann tagsüber noch einen hohen Widerstand besitzen und nach Regen deutlich niederohmiger werden.

Typische feuchteabhängige Fehlerstellen sind:

• nicht vollständig verriegelte Steckverbinder,
• beschädigte Steckerdichtungen,
• Steckverbinder, die dauerhaft im Wasser liegen,
• beschädigte Kabelmäntel,
• undichte Modulanschlussdosen,
• Wasser in Stringverteilern,
• Kondensation in Gehäusen,
• verschmutzte Oberflächen mit leitfähigem Feuchtefilm.

Ein wichtiges Diagnosemerkmal ist deshalb der Zeitpunkt des Fehlers.

Wenn der Wechselrichter den Isolationsfehler überwiegend:

• am frühen Morgen,
• nach Regen,
• bei Nebel,
• bei hoher Luftfeuchtigkeit

meldet und der Fehler später wieder verschwindet, sollte gezielt nach einer feuchteabhängigen Isolationsschwäche gesucht werden.

Eine Prüfung ausschließlich an einem trockenen Nachmittag kann einen solchen Fehler übersehen.

Was bedeutet die Isolationsfehlermeldung des Wechselrichters?

Viele Wechselrichter prüfen vor dem Netzzuschalten den Isolationszustand des PV-Generators gegenüber Erde. Wird der herstellerseitig definierte Grenzwert unterschritten, startet das Gerät nicht oder trennt den Generator vom Netzbetrieb.

Die Fehlermeldung bedeutet zunächst nur:

Der vom Wechselrichter ermittelte Isolationszustand des angeschlossenen DC-Systems liegt außerhalb des zulässigen Bereichs.

Sie beweist noch nicht, dass der Wechselrichter selbst defekt ist.

Je nach Anlagenkonfiguration können zum gemessenen Isolationszustand beitragen:

• mehrere parallel angeschlossene Strings,
• DC-Verteiler,
• Überspannungsableiter,
• DC-Leitungen,
• Module,
• Optimierer oder weitere Elektronik.

Bei parallel angeschlossenen Strings sinkt der resultierende Gesamtisolationswiderstand gegenüber dem Widerstand eines einzelnen Strings. Deshalb ist die Bewertung eines kompletten PV-Feldes nicht identisch mit der Bewertung eines einzelnen Strings.

Polarität und Stringspannung zuerst prüfen

Bevor eine Isolationsmessung durchgeführt wird, sollten die grundlegenden elektrischen Größen des betroffenen Strings geprüft werden.

Dazu gehört insbesondere die Spannung zwischen Plus und Minus:

U_PN = U_Plus − U_Minus

Die gemessene Leerlaufspannung wird mit dem zu erwartenden Wert des Strings verglichen.

Zu berücksichtigen sind:

• Anzahl der Module in Reihe,
• Leerlaufspannung der Module,
• Modultemperatur,
• Einstrahlung,
• eventuelle Optimierer oder spezielle Modultechnik.

Zusätzlich muss die Polarität eindeutig geprüft werden. Eine vertauschte Stringpolarität kann beim Anschluss an Verteiler oder Wechselrichter erhebliche Schäden verursachen.

Eine falsche Polarität ist zwar nicht automatisch ein Isolationsfehler, kann aber bei Umbauten, Reparaturen oder falsch konfektionierten Leitungen gleichzeitig mit anderen Fehlerbildern auftreten.

Die Stringkennzeichnung sollte deshalb immer mit dem tatsächlichen Messergebnis abgeglichen werden.

Spannungen gegen Erde zur Eingrenzung nutzen

Bei einem ausreichend ausgeprägten Erdschluss kann eine Spannungsmessung gegen PE beziehungsweise die geerdete Unterkonstruktion bereits einen wichtigen Hinweis geben.

Gemessen werden:

• Plus gegen PE,
• Minus gegen PE,
• Plus gegen Minus.

Bei einem stabilen Erdschluss können die beiden Spannungen gegen Erde zusammen näherungsweise der gesamten Stringspannung entsprechen.

Beispiel:

• Stringspannung Plus gegen Minus ungefähr 600 V,
• Plus gegen PE ungefähr 200 V,
• Minus gegen PE ungefähr 400 V.

Das Verhältnis der Spannungen kann einen Hinweis darauf geben, an welcher Stelle des Strings die Verbindung gegen Erde liegt.

Die Methode eignet sich jedoch nicht für jede Fehlerart. Bei hochohmigen, feuchteabhängigen oder wechselnden Isolationsfehlern können die Spannungswerte instabil oder nicht eindeutig sein.

In diesem Fall ist eine gezielte Isolationswiderstandsmessung erforderlich.

Strings systematisch voneinander trennen

Bei einer Anlage mit mehreren parallel angeschlossenen Strings sollte zunächst festgestellt werden, welcher String den niedrigen Isolationswiderstand verursacht.

Die Fehlersuche erfolgt nach einem Ausschlussprinzip:

1. Anlagenzustand und Fehlermeldung dokumentieren.
2. Betroffenen Wechselrichter beziehungsweise DC-Eingang eindeutig bestimmen.
3. Strings nach der vorgeschriebenen Schaltsequenz elektrisch voneinander trennen.
4. Jeden String eindeutig kennzeichnen.
5. Leerlaufspannung und Polarität jedes Strings prüfen.
6. Isolationszustand der Strings einzeln vergleichen.
7. Auffälligen String separat untersuchen.

Der Vorteil dieser Methode ist, dass nicht sofort jedes Modul auf dem Dach geprüft werden muss.

Beispiel:

String	Leerlaufspannung	Isolationswiderstand	Bewertung
String 1	612 V	> 200 MΩ	Unauffällig
String 2	609 V	> 200 MΩ	Unauffällig
String 3	611 V	0,7 MΩ	Auffällig
String 4	610 V	> 200 MΩ	Unauffällig

Die weitere Suche kann sich anschließend auf String 3 konzentrieren.

Isolationswiderstand richtig messen

Bei einer klassischen Isolationsprüfung wird eine definierte DC-Prüfspannung zwischen dem aktiven PV-Stromkreis und Erde angelegt. Aus dem resultierenden Prüfstrom bestimmt das Messgerät den Isolationswiderstand.

Bei PV-Systemen ist dabei besonders zu beachten, dass der Generator bei Lichteinfall selbst eine DC-Spannung erzeugt.

Ein herkömmliches Isolationsmessgerät darf deshalb nicht ohne ein für PV-Anlagen vorgesehenes Messverfahren an einen aktiven String angeschlossen werden.

Bei klassischen Prüfverfahren werden Plus und Minus des vom Wechselrichter getrennten PV-Stromkreises über eine dafür geeignete Vorrichtung verbunden und anschließend gemeinsam gegen Erde geprüft.

Vor der Prüfung müssen abhängig von Anlage und Prüfgerät insbesondere:

• Wechselrichter getrennt,
• empfindliche Elektronik berücksichtigt,
• Überspannungsschutzgeräte gemäß Herstelleranweisung behandelt,
• Erdungen eines aktiven Pols gegebenenfalls getrennt,
• Messbereich und Prüfspannung korrekt eingestellt

werden.

Spezielle PV-Isolationsprüfgeräte besitzen Messverfahren, die ausdrücklich für vorhandene Stringspannungen ausgelegt sind. Hier gelten die Anschluss- und Sicherheitsvorgaben des jeweiligen Geräts.

Prüfspannung richtig auswählen

Die höchste am Prüfgerät verfügbare Spannung ist nicht automatisch die richtige Prüfspannung.

Die Auswahl richtet sich nach:

• Systemspannung der PV-Anlage,
• maximal zulässiger Systemspannung der Module,
• zulässiger Prüfspannung angeschlossener Komponenten,
• anzuwendender Norm und Prüfvorschrift,
• Herstelleranweisungen für Wechselrichter und Zusatzgeräte.

Moderne PV-Prüfgeräte stellen typischerweise Prüfspannungen wie:

• 250 V DC,
• 500 V DC,
• 1.000 V DC,
• 1.500 V DC

zur Verfügung.

Die Prüfspannung darf nicht einfach maximal eingestellt werden, weil sonst nicht ausreichend spannungsfeste Elektronik, Überspannungsableiter oder andere Komponenten belastet beziehungsweise beschädigt werden können.

Vor jeder Prüfung müssen deshalb die Datenblätter der beteiligten Geräte und die Anleitung des verwendeten PV-Testers berücksichtigt werden.

Überspannungsschutz und Elektronik berücksichtigen

DC-Überspannungsschutzgeräte besitzen bewusst eine spannungsabhängige Verbindung gegen PE. Bei einer Isolationsprüfung können sie deshalb das Messergebnis beeinflussen.

Abhängig von Typ und Prüfspannung kann ein angeschlossener Überspannungsableiter:

• einen scheinbar zu kleinen Isolationswiderstand verursachen,
• bei der Prüfung leitend werden,
• durch eine ungeeignete Prüfspannung belastet werden.

Vor der Isolationsmessung muss daher geprüft werden, wie der jeweilige SPD-Hersteller die Prüfung vorsieht. Entnehmbare Schutzmodule werden je nach Aufbau und Prüfvorschrift vorübergehend getrennt.

Auch folgende Komponenten müssen berücksichtigt werden:

• Wechselrichter,
• Leistungsoptimierer,
• Stringüberwachungsmodule,
• Messumformer,
• Kommunikationsgeräte,
• aktive DC-Schutzeinrichtungen.

Ein Isolationsprüfgerät darf nicht blind auf einen vollständig angeschlossenen PV-Stromkreis geschaltet werden.

Fehler innerhalb eines Strings lokalisieren

Nachdem der fehlerhafte String identifiziert wurde, muss die Position innerhalb der Reihenschaltung eingegrenzt werden.

Dafür stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung.

Spannungsverhältnis gegen Erde

Bei einem stabilen Erdschluss kann das Verhältnis von Plus-gegen-Erde- und Minus-gegen-Erde-Spannung einen ungefähren Hinweis auf die Position geben.

Liegt der Fehler beispielsweise ungefähr in der Mitte des Strings, können die Spannungen beider Pole gegen Erde ähnlich groß sein.

Liegt der Fehler nahe am Ende der Reihenschaltung, unterscheiden sich die beiden Spannungen entsprechend stärker.

String aufteilen

Kann der String sicher und entsprechend der Herstellervorgaben getrennt werden, lässt er sich abschnittsweise untersuchen.

Ein effektives Verfahren ist die Halbierung:

• String in zwei Teilbereiche aufteilen,
• betroffenen Abschnitt bestimmen,
• diesen erneut teilen,
• Vorgang bis zur konkreten Modul- oder Leitungsgruppe wiederholen.

Damit müssen bei einem langen String nicht alle Module einzeln geprüft werden.

Automatische Ground-Fault-Lokalisierung

Spezialisierte PV-Prüfgeräte können die Spannungsverhältnisse automatisiert auswerten und daraus den wahrscheinlichen Bereich eines Erdschlusses bestimmen.

Das reduziert insbesondere bei großen Dach- und Freiflächenanlagen den Zeitaufwand erheblich.

Steckverbinder und Anschlussdosen prüfen

PV-Steckverbinder gehören zu den häufigsten mechanisch beanspruchten Stellen der DC-Verkabelung.

Zu kontrollieren sind:

• vollständige Verriegelung,
• korrekte Kombination kompatibler Steckerteile,
• Zustand der Dichtungen,
• korrekt angezogene Kabelverschraubung,
• Zugbelastung des Kabels,
• Korrosion,
• Verfärbungen und thermische Schäden,
• Wasser oder Feuchtigkeit im Steckverbinder.

Steckverbinder sollten nicht dauerhaft auf Dachflächen oder in Wasserrinnen liegen. Die Leitungsführung muss verhindern, dass Wasser entlang des Kabels direkt zum Steckverbinder beziehungsweise zur Anschlussdose geführt wird.

Auch ein elektrisch noch leitfähiger Steckverbinder kann einen Isolationsfehler verursachen, wenn Feuchtigkeit eine leitende Verbindung zur geerdeten Unterkonstruktion bildet.

Beschädigte Solarkabel erkennen

Solarkabel sind auf Dächern dauerhaft UV-Strahlung, Wind, Temperaturwechseln und mechanischer Bewegung ausgesetzt.

Typische Beschädigungen entstehen durch:

• scharfe Profilkanten,
• zu enge Kabelbinder,
• auf dem Dach aufliegende Leitungen,
• Quetschstellen unter Modulen,
• durchhängende Kabelschlaufen,
• Nagetierverbiss,
• unsachgemäße Befestigung,
• Montagearbeiten nach der ursprünglichen Installation.

Besonders verdächtig sind Stellen, an denen ein DC-Kabel über längere Zeit an einer geerdeten Metallkante scheuert.

Ein Fehler kann zunächst nur die äußere Isolierung betreffen. Durch Feuchtigkeit und weitere Bewegung kann daraus später eine leitfähige Verbindung zum Modulrahmen oder Montagesystem entstehen.

Bei der Sichtprüfung sollte deshalb nicht nur nach vollständig durchtrennten Leitungen gesucht werden. Auch Druckstellen, Verfärbungen, Kerben und ungewöhnlich enge Biegeradien sind relevant.

Module und Modulrahmen untersuchen

Wenn Kabel und Steckverbindungen unauffällig sind, muss das PV-Modul selbst betrachtet werden.

Mögliche Fehlerstellen sind:

• beschädigte Rückseitenfolie,
• gerissene oder beschädigte Modulanschlussdose,
• Feuchtigkeitseintritt,
• beschädigte Kabeldurchführung,
• mechanischer Schaden nach Montagearbeiten,
• Isolationsfehler zwischen Zellen beziehungsweise interner Verdrahtung und Modulrahmen.

Bei Glas-Glas-Modulen und anderen Modultechnologien unterscheiden sich Aufbau und mögliche Fehlerstellen. Die Herstellervorgaben zur Isolationsprüfung müssen deshalb berücksichtigt werden.

Auch der Potentialausgleich der Unterkonstruktion sollte kontrolliert werden. Eine schlechte Verbindung des Modulrahmens ist nicht automatisch die Ursache des Isolationsfehlers, kann aber die elektrische Situation während eines Fehlers verändern.

Intermittierende Fehler gezielt reproduzieren

Besonders schwierig sind Fehler, die während der Wartung nicht vorhanden sind.

Typische Abhängigkeiten sind:

• Regen,
• Morgentau,
• Kondensation,
• hohe Modultemperatur,
• thermische Ausdehnung von Steckverbindern,
• Windbewegung von Leitungen,
• bestimmte Trackerpositionen.

Die Fehlerhistorie des Wechselrichters sollte deshalb zusammen mit Wetter- und Betriebsbedingungen ausgewertet werden.

Hilfreich ist eine Tabelle:

Zeitpunkt	Wetter	Isolationsfehler	Beobachtung
06:40 Uhr	Starker Morgentau	Ja	Wechselrichter startet nicht
09:30 Uhr	Sonnig, Module trocknen	Nein	Normaler Betrieb
14:00 Uhr	Trocken	Nein	Isolationsmessung unauffällig
Nächster Morgen	Tau	Ja	Fehler erneut vorhanden

Dieses Muster spricht stark für einen feuchteabhängigen Fehler und gegen einen zufälligen Wechselrichterdefekt.

Prüfungen bei Nässe erhöhen gleichzeitig das elektrische Risiko erheblich. Sie dürfen nur erfolgen, wenn das Prüfverfahren und die Arbeitsbedingungen dies sicher zulassen.

Systematischer Diagnoseablauf

1. Fehlermeldung dokumentieren: Wechselrichter, MPPT-Eingang, Zeitpunkt und Isolationswert erfassen.
2. Wetterbedingungen prüfen: Zusammenhang mit Regen, Tau oder Temperatur feststellen.
3. Stringplan heranziehen: Betroffene Leitungswege und Modulgruppen identifizieren.
4. Anlage sicher schalten: Vorgaben von Wechselrichter und Anlage beachten und gegen Wiedereinschalten sichern.
5. DC-Strom berücksichtigen: Keine Steckverbindungen oder Sicherungshalter unter Last öffnen.
6. Leerlaufspannung messen: Stringspannung mit dem erwarteten Wert vergleichen.
7. Polarität kontrollieren: Plus und Minus eindeutig verifizieren.
8. Spannung gegen Erde prüfen: Plus gegen PE und Minus gegen PE vergleichen.
9. Strings einzeln untersuchen: Auffälligen String durch Vergleich der Isolationswerte identifizieren.
10. Prüfaufbau kontrollieren: Wechselrichter, SPD und weitere Elektronik entsprechend den Herstellerangaben berücksichtigen.
11. Isolationswiderstand messen: Geeignetes PV-Prüfverfahren und korrekte Prüfspannung verwenden.
12. String eingrenzen: Spannungsverhältnis, Abschnittsprüfung oder Ground-Fault-Locator verwenden.
13. Verdächtigen Bereich visuell prüfen: Kabel, Steckverbinder, Anschlussdosen und Modulrückseiten kontrollieren.
14. Fehler beseitigen: Beschädigte Komponenten fachgerecht ersetzen.
15. Isolationsmessung wiederholen: Reparaturerfolg vor dem Wiederanschluss bestätigen.
16. Polarität nochmals prüfen: Vor dem Anschluss jedes Strings kontrollieren.
17. Anlage wieder in Betrieb nehmen: Vorgesehene Einschaltsequenz einhalten.
18. Abschlusskontrolle durchführen: Fehlerspeicher und Isolationsüberwachung des Wechselrichters prüfen.

Praxisbeispiel: Isolationsfehler nur nach Regen

Eine Dachanlage mit vier Strings an einem Wechselrichter meldet an mehreren regnerischen Tagen morgens einen Isolationsfehler. Gegen Mittag startet die Anlage regelmäßig wieder.

Alle Strings bestehen aus jeweils 18 baugleichen Modulen.

Bei trockener Anlage werden folgende Werte gemessen:

String	UOC	RISO
1	735 V	> 200 MΩ
2	733 V	85 MΩ
3	736 V	> 200 MΩ
4	734 V	> 200 MΩ

String 2 ist zwar noch deutlich hochohmig, unterscheidet sich aber bereits auffällig von den drei anderen Strings.

Am nächsten Morgen wird der Fehler unter den vorgesehenen sicheren Prüfbedingungen erneut untersucht. Der Isolationswiderstand von String 2 ist nun auf 0,8 MΩ gefallen, während die anderen Strings weiterhin hohe Werte zeigen.

Mit der Fehlerlokalisierung wird der Bereich zwischen Modul 11 und 12 eingegrenzt.

Die Sichtprüfung zeigt einen Steckverbinder, der:

• nicht vollständig verriegelt war,
• direkt auf der Dachfläche lag,
• Wasser im Bereich der Kabeldichtung aufweist.

Der Steckverbinder wird mit den vorgesehenen Komponenten fachgerecht erneuert und anschließend korrekt befestigt.

Die Wiederholungsmessung ergibt:

R_ISO > 200 MΩ

Nach mehreren weiteren Regenereignissen tritt die Wechselrichtermeldung nicht mehr auf.

Das Beispiel zeigt, weshalb ein einzelner trockener Messwert einen intermittierenden Isolationsfehler nicht sicher ausschließt.

Typische Fehler bei der PV-Isolationsprüfung

Fehler	Mögliche Folge	Geeignete Maßnahme
Wechselrichter abgeschaltet und String als spannungsfrei betrachtet	Gefährliche DC-Spannung wird unterschätzt	PV-Generator grundsätzlich als spannungserzeugend behandeln
Steckverbinder unter Last getrennt	Gefährlicher DC-Lichtbogen	Vor dem Trennen sicheren stromlosen Zustand herstellen
Strings nicht eindeutig beschriftet	Verwechslung bei Wiederanschluss	Vor dem Trennen eindeutige Kennzeichnung erstellen
Polarität nicht erneut geprüft	Falscher Anschluss am Wechselrichter oder Verteiler	Vor Wiederanschluss jeden String messen
Nur Gesamtanlage gemessen	Fehlerhafter String bleibt unbekannt	Strings systematisch einzeln vergleichen
Nur bei trockenem Wetter geprüft	Feuchteabhängiger Fehler wird übersehen	Fehlerhistorie und Umweltbedingungen berücksichtigen
Prüfspannung pauschal maximal eingestellt	Elektronische Komponenten oder SPD können belastet werden	Norm, Systemspannung und Herstellerfreigaben beachten
Überspannungsschutz nicht berücksichtigt	Verfälschter Isolationswert oder Belastung des SPD	Prüfvorgaben des SPD-Herstellers beachten
Herkömmlicher Isolationstester ungeprüft am aktiven String eingesetzt	Gefährlicher oder ungültiger Prüfaufbau	Geeignetes PV-Prüfverfahren beziehungsweise PV-Testgerät einsetzen
Nur Kabel optisch geprüft	Defekte Anschlussdose oder Modulfehler wird übersehen	Gesamten betroffenen Stringabschnitt prüfen
Fehler nur durch Wechselrichter-Neustart quittiert	Ursache bleibt bestehen	Isolationsursache ermitteln und beseitigen
Reparatur ohne Abschlussmessung	Restfehler bleibt unentdeckt	Isolationswert und Polarität nach Reparatur erneut prüfen

Was gehört in die Dokumentation?

Eine nachvollziehbare Fehlersuche sollte mindestens dokumentieren:

• Anlagenbezeichnung und Standort,
• Wechselrichter und betroffener MPPT-Eingang,
• Stringbezeichnung,
• Anzahl und Typ der Module,
• maximale Systemspannung,
• Datum und Uhrzeit,
• Wetter und Feuchtezustand,
• Wechselrichter-Fehlercode,
• vom Wechselrichter gemeldeter Isolationswert,
• Leerlaufspannung jedes Strings,
• gemessene Polarität,
• Spannung Plus gegen PE,
• Spannung Minus gegen PE,
• verwendetes Isolationsprüfgerät,
• eingestellte Prüfspannung,
• Isolationswiderstand jedes Strings,
• Zustand der Überspannungsableiter,
• vermutete und tatsächliche Fehlerposition,
• Fotos von Kabeln und Steckverbindern,
• durchgeführte Reparatur,
• Isolationswert nach Reparatur,
• abschließende Funktionsprüfung des Wechselrichters.

Bei intermittierenden Fehlern sind Wetterbedingungen besonders wichtig. Ein Messwert ohne Angabe, ob die Anlage trocken oder nass war, ist für eine spätere Ursachenanalyse deutlich weniger aussagekräftig.

Welche Produkte und Lösungen eignen sich?

PV-ISOTEST für Isolationsmessung und Fehlerlokalisierung

Das PV-ISOTEST ist speziell für elektrische Sicherheitsprüfungen und die Fehlersuche an PV-Modulen, Strings und PV-Feldern ausgelegt.

Das Gerät unterstützt Isolationsprüfungen bis zu einer Systemspannung von 1.500 V DC und bietet Prüfspannungen von 250 V, 500 V, 1.000 V und 1.500 V DC.

Besonders hilfreich für die Fehlersuche ist die GFL-Funktion Ground Fault Locator. Damit kann nach Identifikation eines fehlerhaften Strings der wahrscheinliche Bereich des Isolationsfehlers innerhalb der Modulreihe bestimmt werden.

Das PV-ISOTEST kann außerdem die Durchgängigkeit des Schutzleiters beziehungsweise Potentialausgleichs mit einem Prüfstrom über 200 mA prüfen.

PVCHECKs-Pro Installationstester bis 1.500 V DC

Der PVCHECKs-Pro kombiniert mehrere Prüfungen für die Inbetriebnahme und Wartung von Photovoltaikanlagen.

Zu den Funktionen gehören:

• Polaritätsprüfung,
• Durchgängigkeit des Potentialausgleichsleiters,
• Isolationswiderstandsmessung,
• Leerlaufspannungsmessung bis 1.500 V DC,
• Kurzschlussstrommessung bis 40 A DC.

Damit eignet sich das Gerät besonders, wenn neben der gezielten Isolationsfehlersuche auch vollständige Prüfungen von Strings und PV-Anlagen dokumentiert werden sollen.

PV CHECK für PV-Anlagen bis 1.000 V DC

Der PV CHECK ist für Sicherheits- und Funktionsprüfungen an PV-Systemen bis 1.000 V DC ausgelegt.

Das Gerät bietet unter anderem:

• Isolationswiderstandsmessung mit 250, 500 und 1.000 V DC,
• Leerlaufspannungsmessung bis 1.000 V DC,
• Kurzschlussstrommessung,
• automatische Polaritätsanzeige,
• Niederohmmessung des Schutzleiters.

Allgemeine Isolationsprüfgeräte

Für geeignete, spannungsfrei geschaltete Stromkreise stehen zusätzlich klassische Isolationsprüfgeräte zur Verfügung.

Beim Einsatz an PV-Anlagen muss jedoch vorab geprüft werden, ob Messgerät, Anschlussverfahren, Messkategorie und maximale Eingangsspannung für den konkreten PV-Stromkreis geeignet sind.

Ein allgemeines Isolationsmessgerät ist nicht automatisch ein PV-Installationstester.

ICS Schneider Messtechnik unterstützt bei der Auswahl von PV-Prüfgerät, Isolationsmessverfahren, Prüfspannung und geeignetem Zubehör sowie bei der Zusammenstellung von Messlösungen für Inbetriebnahme, Wartung und systematische Fehlersuche an PV-Anlagen.

Fazit

Eine Isolationsfehlermeldung des Wechselrichters bedeutet nicht automatisch, dass der Wechselrichter defekt ist. Häufig befindet sich die Ursache im PV-Generator, in der DC-Verkabelung oder in angeschlossenen Schutzkomponenten.

Die Fehlersuche sollte vom Groben zum Detail erfolgen. Zunächst werden Fehlerzeitpunkt, Leerlaufspannung und Polarität geprüft. Danach werden die einzelnen Strings miteinander verglichen.

Spannungsmessungen von Plus und Minus gegen Erde können bei einem stabilen Erdschluss bereits Hinweise auf den betroffenen Bereich liefern. Bei hochohmigen oder intermittierenden Fehlern ist dagegen eine Isolationswiderstandsmessung erforderlich.

Die Prüfspannung muss zur Systemspannung und zu allen beteiligten Komponenten passen. Wechselrichter, Überspannungsschutz und weitere Elektronik dürfen bei einem klassischen Isolationstest nicht ungeprüft im Messkreis verbleiben.

Fehler nach Regen oder Morgentau sprechen häufig für Feuchtigkeit in Steckverbindern, Anschlussdosen oder beschädigten Kabeln. Eine Prüfung ausschließlich im trockenen Zustand kann solche Fehler übersehen.

Sobald der fehlerhafte String identifiziert wurde, kann die Suche über Spannungsverhältnisse gegen Erde, abschnittsweises Eingrenzen oder einen speziellen Ground Fault Locator bis zum verdächtigen Modul oder Leitungsabschnitt fortgesetzt werden.

Nach jeder Reparatur sind Isolationswiderstand und Polarität erneut zu prüfen, bevor der String wieder an Wechselrichter oder Stringverteiler angeschlossen wird.

Häufige Fragen zu Isolationsfehlern in PV-Strings

Warum meldet der Wechselrichter einen Isolationsfehler?

Der gemessene Isolationswiderstand des angeschlossenen PV-Generators gegenüber Erde liegt unterhalb des vom Wechselrichter akzeptierten Bereichs. Ursache können Module, Kabel, Steckverbinder, Verteiler oder Überspannungsschutzgeräte sein.

Ist der PV-String spannungsfrei, wenn der Wechselrichter ausgeschaltet ist?

Nein. PV-Module erzeugen bei Lichteinfall weiterhin DC-Spannung. Das Abschalten des Wechselrichters trennt den Generator nicht von seiner eigenen Energiequelle.

Wie finde ich heraus, welcher String fehlerhaft ist?

Die Strings werden entsprechend dem sicheren Anlagenverfahren voneinander getrennt und anschließend einzeln hinsichtlich Leerlaufspannung, Polarität und Isolationswiderstand geprüft.

Kann ich einen Erdschluss über die Spannung gegen PE erkennen?

Bei einem stabilen Erdschluss häufig ja. Die Spannungen von Plus gegen PE und Minus gegen PE können zusammen ungefähr der gesamten Stringspannung entsprechen und über ihr Verhältnis einen Hinweis auf die Fehlerposition liefern.

Warum tritt der Fehler nur nach Regen auf?

Wasser kann an beschädigten Kabeln, Steckverbindern oder Anschlussdosen einen zusätzlichen Leitpfad gegen Erde bilden. Nach dem Trocknen steigt der Isolationswiderstand wieder an.

Welche Prüfspannung muss ich für einen PV-String verwenden?

Die Prüfspannung richtet sich nach Systemspannung, Norm, Modulen und weiteren angeschlossenen Komponenten. Sie darf nicht pauschal auf den Maximalwert des Prüfgeräts eingestellt werden.

Muss der Wechselrichter bei einer Isolationsprüfung getrennt werden?

Bei klassischen Isolationsprüfverfahren grundsätzlich entsprechend der Hersteller- und Prüfvorschrift. Spezielle PV-Prüfgeräte können eigene Messverfahren für spannungsführende Strings besitzen. Hier sind die Vorgaben des jeweiligen Prüfgeräts maßgeblich.

Warum muss der Überspannungsschutz berücksichtigt werden?

Ein DC-Überspannungsableiter besitzt eine spannungsabhängige Verbindung gegen PE und kann dadurch den Messwert beeinflussen oder bei einer ungeeigneten Prüfspannung belastet werden.

Kann ein beschädigtes PV-Kabel nur bei Wind einen Fehler verursachen?

Ja. Scheuert eine beschädigte Leitung an einer geerdeten Metallkante, kann sich der elektrische Kontakt abhängig von Bewegung und Wind verändern.

Kann ein Modul selbst einen Erdschluss verursachen?

Ja. Beschädigte Rückseiten, Anschlussdosen, Kabeldurchführungen oder interne Isolationsfehler können eine leitende Verbindung zum Modulrahmen beziehungsweise zur Unterkonstruktion verursachen.

Warum ist ein Vergleich zwischen mehreren Strings hilfreich?

Baugleiche Strings unter ähnlichen Bedingungen sollten vergleichbare elektrische Eigenschaften besitzen. Ein deutlich niedrigerer Isolationswiderstand eines einzelnen Strings ist deshalb ein wichtiger Hinweis für die weitere Fehlersuche.

Was ist ein Ground Fault Locator?

Ein Ground Fault Locator ist eine Messfunktion beziehungsweise ein spezielles Prüfverfahren, das nach der Identifikation eines fehlerhaften Strings dabei hilft, die Position des Isolationsfehlers innerhalb der Modulreihe einzugrenzen.