Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) für Solaranlagen

Netz- und Anlageschutz (NA-Schutz) für Solaranlagen ist gesetzlich vorgeschrieben. Doch wie funktioniert dieser Schutz? Und gibt es einen Unterschied im NA-Schutz von gewerblichen und privaten PV-Anlagen? Welche Komponenten müssen unbedingt Teil eines NA-Schutzes sein. Hier erfahren Sie es.

In Deutschland müssen alle Stromerzeugungsanlagen von 30 Kilowatt bis 135 Kilowatt gemäß der neuen Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018-11 einen Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) haben. Von der NA-Schutzpflicht sind vor allem gewerbliche Photovoltaik-Dachanlagen betroffen.

Der NA-Schutz soll zwei grundsätzliche Probleme bei der Einspeisung dezentral erzeugter Energie in das Niederspannungsnetz lösen:

• Erstens die Einhaltung von Spannungs- und Frequenzgrenzen im Stromnetz und
• zweitens die Abschaltung von Inselnetzen im Falle von nötigen Wartungsarbeiten.

Beim NA-Schutz handelt es sich nach der VDE 4105 um eine „typgeprüfte Schutzeinrichtung mit Konformitätsnachweis“, welche ständig Spannung und Frequenz des Versorgungsnetzes auf Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen überwacht.

Während bei größeren Solaranlagen i.d.R. ein zentraler NA-Schutz eingesetzt wird, können bei kleineren Solaranlagen auch dezentrale Schutzlösungen eingesetzt werden.

Der NA-Schutz besteht aus zwei Haupt-Komponenten,

• dem Netz- und Anlagenschutzrelais, das das Stromnetz überwacht, und
• dem Kuppelschalter, der über das Relais gesteuert wird.

Der NA-Schutz wird am Zählerplatz realisiert und überwacht Spannung und Frequenz und schaltet im Fehlerfall zwei in Reihe geschaltete galvanisch trennende Kuppelschalter ab (redundanter Aufbau). Die Schaltgeräte müssen mindestens ein der Nennleistung der Erzeugungsanlage entsprechendes Lastschaltvermögen aufweisen.

Für jedes dieser Schaltgeräte gibt es am Überwachungsrelais einen eigenen Ausgang, der auch intern getrennt angesteuert wird. Die einzelnen Schaltgeräte melden die aktuelle Schaltstellung an das Überwachungsrelais zurück. Damit soll die geforderte „Einfehlersicherheit“ gewährleistet werden.

In Anlagen ab 100 kW Leistung sind Motorschutzschalter oder mechanische Leistungs-/Lasttrennschalter zugelassen, in kleineren Anlagen dürfen auch Schütze verwendet werden.

Da kleinere Solaranlagen häufig näher am Netzanschlusspunkt installiert werden und durch die kurzen Kabelstrecken und den relativ geringen Strom der Spannungsabfall an der Verbindungsleitung von der Erzeugungsanlage zum Anschlusspunkt vernachlässigt werden kann, kommt es i.d.R. zu keiner signifikanten Verfälschung der Messergebnisse.

Daher kann man bei kleineren Photovoltaikanlagen mit weniger als 30 Kilowatt Leistung oder bei Blockheizkraftwerken einen NA-Schutz auch dezentral in Unterverteilungen installieren oder in die programmierbare Steuerung der Erzeugungsanlagen, zum Beispiel im Solarwechselrichter, integrieren.

Die Kosten für Anschaffung und Betrieb eines NA-Schutzes können sich summieren und haben großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Um das Abschalten der Wechselrichter gemäß der Norm zu gewährleisten, ist z. B. bei vielen auf dem Markt erhältlichen Produkten ein teurer externer Kuppelschalter nötig. Ein Ansatz, Kosten einzusparen liegt darin, den zentralen Kuppelschalter zu ersetzen.

Die im Wechselrichter integrierten AC-Kuppelschalter können unter bestimmten Systemvoraussetzungen einen externen zentralen Kuppelschalter ersetzen. Dies ist z. B. in Wechselrichtern vom Typ „Sunny Tripower CORE1“ mit integriertem AC-Kuppelschalter der Fall. Der im Sunny Tripower CORE1 integrierte AC-Kuppelschalter wird vor jedem Zuschaltvorgang durch den Wechselrichter auf korrekte Funktion geprüft. Der Wechselrichter prüft darüber hinaus täglich die Schaltfähigkeit seines Kuppelschalters. Bei einer Fehlfunktion wird der Fehler gemeldet und der Wechselrichter verbindet sich nicht mit dem öffentlichen Stromnetz, das gilt auch bei gleichzeitiger Freigabe durch den zentralen NA-Schutz.

Aber auch in den Sungrow SG 33 / 40 / 50 CX Wechselrichtern werden entsprechende Kuppelschalter überflüssig. Diese sind bereits standardmäßig mit geeigneten Relais ausgestattet, welche die Geräte innerhalb von 100 ms abschalten können. Die Funktion kann schnell und einfach per App eingerichtet werden - weitere Hardware im Wechselrichter ist nicht notwendig. Auf Kuppelschalter und kompliziertes Umbauen kann man dann verzichten.