Die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018-11 legt in Verbindung mit der VDE-AR-N 4100:2019-04 die technischen Anforderungen für Erzeugungsanlagen und Energiespeicher fest.
Bei Erzeugungsanlagen werden laut VDE-AR-N 4105 zwischen Asynchrongeneratoren (ASG) vom Typ 2 und Synchrongeneratoren (SG) vom Typ 1 unterschieden. Nach der Norm ist es zulässig, Erzeugungsanlagen vom Typ 2 mit einer maximalen Wirkleistung (Σ PAmax) < 135 kW und einer zusätzlich synchronen Wirkleistung vom Typ 1 zu betreiben (siehe Abbildung).
Der zentrale Netz- und Anlagenschutz wird laut Norm für Erzeugungsanlagen mit einer maximalen Scheinleistung (Σ SAmax) > 30 kVA gefordert. Dieser ist in der Regel – 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).
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.
Für die Einspeisung ins Mittelspannungsnetz nach VDE-AR-N 4110:2018-11 eignet sich das EU400 als Einheitenschutz an den Erzeugungseinheiten. Dieser kann als zwischengelagerter und auch als übergeordneter Entkupplungsschutz zwischen 135 und 950 kW Wirkleistung eingesetzt werden, sofern kein Q-U-Schutz vom VNB gefordert wird (Als Beispiel zur AR-N 4110:2018-11 siehe Abbildung).
Das Gerät 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 den Anschluss der Erzeugungsanlage an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers oder an die Kundenanlage 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:
Dynamische Netzstützung nach VDE-AR-N 4105:2018-11g
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 als 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.
Je nach Netzsystem ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Kuppelschalter:
Zur Vermeidung von Netzüberlast müssen Erzeugungsanlagen in ihrer Wirkleistung beschränkt werden. Dies kann wie folgt geschehen:
Eine Steuerleitung vom NA-Schutz bzw. Netzsicherheitsmanagement zur Erzeugungsanlage ist zu empfehlen.
* 70-Prozent-Regel
Konkret bedeutet diese Forderung, dass Anlagenbetreiber, die nicht am Einspeisemanagement teilnehmen, dauerhaft höchstens 70 Prozent der installierten Leistung einspeisen dürfen. Um 100 Prozent der Leistung dauerhaft einspeisen zu dürfen, benötigt man ein Einspeisemanagement und einen Rund-Steuer-Empfänger zur Abregelung durch den VNB (siehe Abbildung).
Die Direkt- bzw. Wandlermessung wird entsprechend den Vorschriften des zuständigen VNBs ausgelegt und muss immer mit dem zuständigen VNB abgestimmt werden.
Generell gilt:
Direktmessung
Netzsicherheitsmanagement zur Leistungssteuerung
Bei Anlagen zwischen 30 kW und 135 kW ist zu beachten, dass nach der VNB-Wandlermessung ein zentraler NA-Schutz, ein Kuppelschalter mit der entsprechenden Versorgung sowie ein Netzsicherheitsmanagement zur Leistungssteuerung (Sollwert: 0%, 30%, 60%, 100%) gefordert sind (siehe Beispiel).
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) werden nach der VNBWandlermessung ein zentraler Entkupplungsschutz, ein Kuppelschalter mit der entsprechenden Spannungsversorgung (z. B. HTG911H) sowie ein Netzsicherheitsmanagement zur Leistungssteuerung gefordert. Hierzu eignet sich das oben beschriebene Hager Netzentkupplungsrelais EU400. Es ist voreingestellt für den übergeordneten Entkupplungsschutz bzw. für den zwischengelagerten Entkupplungsschutz an Erzeugungseinheiten, wenn kein Q-U-Schutz vom VNB gefordert wird.
Aufbau mit Leistungsschalter
Hager Systemlösungen zur Einhaltung der VDE-AR-N 4105:2018-11 „Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz“
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