Das Hager Netzentkupplungsrelais EU400 entspricht den Bedingungen für den zentralen NA-Schutz nach VDE-AR-N 4105:2018-11 in Eigenerzeugungsanlagen für die Einspeisung ins Niederspannungsnetz. Für diese Anwendungsregel wurden in Programm 2 des Geräts entsprechende Parameter hinterlegt sowie die Überwachung des Kuppelschalters und der Schutz von Parametern entsprechend angepasst.
VDE-AR-N 4105 sowie VDE-AR-N 4110
TAR Niederspannung und TAR Mittelspannung
Anforderungen für den Anschluss und Betrieb von Erzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz sowie Mittelspannungsnetz.
VDE-AR-N 4105 und VDE-AR-N 4110:
Die aktuellen Anwendungsregeln ...
- fassen die wesentlichen Gesichtspunkte zusammen, die beim Anschluss von Erzeugungsanlagen an das öffentliche Nieder- und Mittelspannungsnetz des Netzbetreibers zu beachten sind.
- dienen gleichermaßen dem Netzbetreiber, dem Hersteller wie auch dem Errichter als Planungsunterlage und Entscheidungshilfe. Außerdem erhält der Betreiber wichtige Informationen zum Betrieb solcher Anlagen.
- sind anzuwenden für Erzeugungsanlagen und Energiespeicher, die neu an das Versorgungsnetz angeschlossen werden, sowie bei der Erweiterung oder Änderung bestehender Anlagen.
- Für einen bestehenden, unveränderten Teil der elektrischen Anlage gibt es seitens dieser VDE-Anwendungsregeln keine Anpassungspflicht, sofern eine sichere und störungsfreie Stromversorgung sichergestellt ist.
- dienen vordergründig der Netzstützung. Hiermit soll Netzinstabilität gesichert und Netztrennung verhindert werden, da ungewollte Abschaltung als Folge von Spannungseinbrüchen oder Spannungserhöhungen die Versorgungssicherheit gefährdet.
- sind gültig für Photovoltaikanlagen, KWK-Erzeugungsanlagen, Energiespeicher, Wind- und Wasserkrafterzeugungseinheiten, Stirlinggeneratoren, Brennstoffzellen und direkt mit dem Netz gekoppelte Asynchrongeneratoren mit einer Summenwirkleistung (Σ PAmax) bis 500 kW, wobei die VDE-AR-N 4105 die Anforderungen unabhängig von der Spannungsebene am Nieder- bzw. Mittelspannungsnetz beschreibt. Für Erzeugungsanlagen und Energiespeicher mit einer Wirkleistung (Σ PAmax) >500 kW ist die Erfüllung der Anforderungen der VDE-AR-N 4110 (ehemals BDEW-Richtlinie) nachzuweisen.
Erzeugungsanlagen nach VDE AR- N 4110
- Zusatzraum:
Einbauplatz für: Datenlogger / Direktvermarkterschnittstelle, Netzwerktechnik, Fernwirktechnik / EZA-Regler - Netzanschluss:
- Abgang zur vorhandenen elektrischen Anlage und zum öffentlichen Netz (Überschusseinspeisung)
- NS-Netz --> Trafo --> MS-Netz Übergabestation - Netzausfall-Pufferung:
Nach Norm 8h-Netzausfall Pufferung von ÜKS und ZKS - Übergeordneter Entkupplungsschutz (ÜKS):
- Netz- und Anlagenschutz opt. mit QU-Schutz (Woodward Relais)
- Kuppelschalter als Leistungsschalter mit Unterspannungsauslöser ohne automatische Zuschaltung
- Normanforderung: 8 h Überbrückungszeit für Hilfsspannungsversorgung (VNB-Anforderung kann abweichen)
- Prüfklemmleiste nach AR-N 4110
- Zwischengelagerter Entkupplungsschutz (ZKS):
- Netz- und Anlagenschutz (EU400)
- Kuppelschalter als Leistungssschalter Unterspannungsauslöser und automatischer Zuschaltung
- Normanforderung: 5 s Überbrückungszeit für Hilfsspannungsversorgung (wenn ÜKS mit in Anlage integriert, dann meist Überbrückungszeit wie ÜKS)
- Prüfklemmleiste nach AR-N 4110 - Wechselrichter Einspeisung:
Wechselrichter 7 Stück á 100 kW Einspeisung über NH-Sicherungslasttrennschalter
VDE-AR-N 4105 und VDE-AR-N 4110:
Hager Systemlösungen zur Einhaltung der Normen
Netz- und Anlagenschutz / NA-Schutz:
eine wesentliche Anforderung der Anwendungsregeln
Der zentrale Netz- und Anlagenschutz wird laut Anwendungsregel für Erzeugungsanlagen mit einer maximalen Scheinleistung (Σ SAmax) > 30 kVA gefordert. Dieser ist – sofern keine Ausnahme vorliegt – im Verteilerfeld des zentralen Zählerplatzes zu installieren.
Dieser Schutz kann beispielsweise mit dem Hager Netzentkupplungsrelais EU400 erreicht werden. Das Gerät überwacht Spannung und Frequenz in Dreh- und Wechselstromnetzen und wirkt direkt auf den zentralen Kuppelschalter (z. B. Schütz, Leistungsschalter mit Motorantrieb) und im Fehlerfall direkt auf den Wechselrichter.
Das Relais löst aus, wenn definierte Grenzwerte einer Spannungs- oder Frequenzsteigerung überschritten bzw. unterschritten werden. Die Grenzwerte für verschiedene Anwendungen sind voreingestellt. Sie können – soweit zulässig – einfach geändert werden. Mit einem 2-stufigen Test können beide Auslösekreise getrennt geprüft und die Schaltzeit angeschlossener Kuppelschalter ermittelt werden. Zudem kann mit dem Standby-Eingang E1-E2 eine Fernabschaltung realisiert werden (beispielsweise mit einem Rundsteuerempfänger).
Unterscheidung der Netzankopplung
Das Gerät EU400 ist zweikanalig einfehlersicher ausgeführt und erfüllt damit die aktuellen Forderungen. Bei aktivierter Überwachung des angeschlossenen Schalters schaltet das Gerät bei einem erkannten Abschaltfehler nicht wieder ein; bei Einschaltfehlern werden Wiedereinschaltversuche unternommen, um so für eine erhöhte Verfügbarkeit der Anlage zu sorgen.
Für die Einspeisung ins Mittelspannungsnetz nach VDE-AR-N 4110:2023-09 eignet sich das EU400 als Einheitenschutz an den Erzeugungseinheiten. Dieser kann als zwischengelagerter Entkupplungsschutz zwischen 135 und 950 kW Wirkleistung eingesetzt werden. Bei reinen Erzeugungsanlagen mit 100% Einspeisung sitzt der übergeordnete Entkupplungsschutz im Normalfall mittelspannungsseitig. Dort muss das Schutzgerät der Digitalrichtlinie entsprechen. In diesem Fall kann EU400 nicht als übergeordneter Entkupplungsschutz eingesetzt werden. Wenn durch Vorgabe des VNB ein Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz (Q-U-Schutz) gefordert ist, muss ein Gerät eingesetzt werden, welches diese Schutzfunktion erfüllt.
Bei einer Überschusseinspeisung wandert der übergeordnete Entkupplungsschutz auf die Niederspannungsseite, da sonst die gesamte Niederspannungsanlage bei einem Fehler in der Erzeugungseinheit vom Netz getrennt werden würde. Wenn in diesem Fall kein Q-U-Schutz erforderlich ist, kann nach individueller Absprache mit dem VNB auch EU400 mit dem entsprechenden Programm zur Realisierung des übergeordneten Entkupplungsschutz genutzt werden.
Kuppelschalter für den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Versorgungsnetz
Für den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Versorgungsnetz des Netzbetreibers ist ein Kuppelschalter zu verwenden. Der Kuppelschalter wird vom NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz) angesteuert und löst automatisch aus, wenn mindestens eine Schutzfunktion anspricht.
Folgende Kriterien sind bei der Installation zu beachten:
- Als Kuppelschalter kann ein zentraler Kuppelschalter (z.B. Schütz, Leistungsschalter) oder die zertifizierten Schalteinrichtungen der einzelnen Erzeugungseinheiten (integrierter Kuppelschalter) verwendet werden.
- AR-N 4105: Bei Erzeugungsanlagen mit einer Scheinleistung (Σ SAmax) ab 30 kVA ist ein zentraler NA-Schutz (Netzentkupplungsrelais) gefordert. Ein integrierter NA-Schutz ist ausreichend, wenn es sich um eine kleine Anlage handelt, keine Summenbildung einzelner EZA stattfindet und keine besonderen Netzanforderungen bestehen.
Die Schutzeinrichtung, bestehend aus Netzentkupplungsrelais und Kuppelschalter, muss zur dynamischen Netzstützung ausgelegt sein und unverzögert, im Rahmen der FRT-Grenzkennlinie (Fault-Ride-Through), auslösen.
- AR-N 4110: Die Schutzeinrichtung an den EZE (zwischengelagerter Schutz), bestehend aus Netzentkupplungsrelais und Kuppelschalter, muss im Falle eines Netzausfalls die Schutzfunktion 5 s durch eine Hilfsenergieversorgung überbrücken und darf nicht vorzeitig abschalten. Der übergeordnete Entkupplungsschutz inkl. aller Kommunikations-, Schutz-, Sekundär- und Hilfseinrichtungen muss einen Netzausfall von 8 h überbrücken. Für diese Zeit müssen nach Anwendungsregel auch drei komplette Schaltfolgen durch die Hilfsenergieversorgung durchführbar sein. Wenn der übergeordnete Kuppelschalter niederspannungsseitig sitzt, kann durch Freigabe des VNB auf die drei Schaltfolgen verzichtet werden, da eine Zuschaltung nur bei wieder anliegendem Versorgungsnetz möglich ist und der übergeordnete NA-Schutz eine Zuschaltung zulässt.
Normgerechte Energieverteilung
Für alle Anforderungen: Hager Elektroverteiler gibt es als volta Kleinverteiler, vector Kleinverteiler, univers Verteilerschränke sowie unimes H wie Hochstromsystem. Sie sind als Wand-, Stand, und Anreihstandschränke in vielen Abmessungen und Varianten in den Schutzarten IP41 bis IP65 erhältlich.
Maßnahmen zur Netzstützung nach Anwendungsregel
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Dynamische Netzstützung
Für Erzeugungseinheiten und Speicher gelten folgende Bedingungen: Solange die an der Erzeugungseinheit oder dem Speicher anliegenden Außenleiter-Neutralleiter-Spannungen innerhalb der geforderten Grenzkurven liegen, darf es im gesamten Betriebsbereich der Erzeugungseinheit wie auch des Speichers nicht zur Netzinstabilität bzw. Netztrennung kommen. Kuppelschalter müssen bei Unterspannung bis zu drei Sekunden gestützt werden, um Netzwischer auszugleichen.
Um eine Fehlfunktion bei Unterspannung zu vermeiden, ist der Einsatz einer geeigneten Hilfsnetzversorgung für den Betrieb des Leistungsschalters bzw. Schützes zu empfehlen. Hierzu eignet sich die Spannungsversorgung HTG911H (24 V DC) von Hager. Der Kuppelschalter ist am zentralen Zählerplatz oder dezentral in einem dafür geeigneten Stromkreisverteiler zu installieren.
Umrichter müssen nach der neuen VDE-AR-N 4105 auch bei Spannungseinbruch weiter am Netz bleiben und nicht abschalten.
- Sie müssen den Fehler „durchfahren“ (= Fault‑Ride‑Through).
- schnelle Frequenzänderungen problemlos aushalten
Auslegung der Anlagen nach Anwendungsregel
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VDE-AR-N 4110
Für Anlagen nach der VDE-AR-N 4110:2018-11 mit einer Wirkleistung (Σ PAmax) zwischen 135 kW und 950 kW vom Typ 2 (Asynchrongenerator, PV, Speicher) werden nach der VNB-Wandlermessung ein zentraler Entkupplungsschutz, ein Kuppelschalter mit der entsprechenden Spannungsversorgung sowie ein Netzsicherheitsmanagement zur Leistungssteuerung gefordert. Bei diesen Anlagentypen müssen die Anlagen im Detail mit den Netzbetreibern abgestimmt sein, um die lokalen Anforderungen bereits in früher Planungsphase zu berücksichtigen.
Generell gilt:
- besondere Beachtung der Vorgaben des Netzbetreibers und individuelle Projektabstimmung.
- Entkupplungsschutz an EZA (zwischengelagerter Entkupplungsschutz): 5 s Überbrückungszeit bei Netzausfall.
- übergeordneter Entkupplungsschutz (UEKS): 8 h Netzausfallüberbrückungszeit.
- EZA muss Schnittstelle zur Energie-Direktvermarktung und Wirk- und Blindleistungsregelung (Redispatch 2.0) aufweisen.
- Ab bestimmten Einspeiseleistungen muss der Q-U-Schutz berücksichtigt werden.
Bei Projektanfragen wenden Sie sich bitte an das Technische Service Center in Ihrer Nähe.
