VDE-FNN-Erzeugungsanlagen-am-Niederspannungsnetz-4105
19.10.2018 Anwendungsregel TOP

Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105)

16.03.2020: VDE FNN empfiehlt, die Übergangsregelung zum Nachweis der elektrischen Eigenschaften für Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz noch bis zum 31. März 2021 anzuerkennen.

19.10.2018: Die überarbeitete Anwendungsregel Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105) enthält zahlreiche technische Neuerungen.

Das Wichtigste in Kürze

  • Höhere Anforderungen an dezentrale Erzeugungsanlagen sorgen für Integration künftiger Erzeugungsleistung mit neuen netzstützenden Eigenschaften
  • Anwendungsregel setzt europäischen Network Code „Requirements for Generators“ für die Niederspannung um
  • Zusammen mit der TAR Niederspannung (VDE-AR-N 4100) entsteht ein neues Basisregelwerk für diese Spannungsebene

Die Systemrelevanz der Erzeugungsanlagen in der untersten Spannungsebene nimmt weiter zu. Daher müssen künftig neu errichtete Erzeugungsanlagen das Netz bei Störungen stützen. Das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE FNN) hat hierzu die Anwendungsregel Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105) überarbeitet. Die Anwendungsregel wird höhere Anforderungen an dezentrale Erzeugungsanlagen stellen als bisher. Mit den neuen vorausschauenden Anforderungen entsteht der Rahmen, um weitere Erzeugungsleistung in die Niederspannungsnetze integrieren zu können. Ein weiterer Treiber für die Überarbeitung ist die Umsetzung des europäischen Network Codes „Requirements for Generators“ (RfG) für die Niederspannung in Deutschland. Künftig gilt: Neuanlagen, die nach der Anwendungsregel „Erzeugungsanlagen in der Niederspannung“ angeschlossen werden, erfüllen auch alle technischen Anforderungen aus diesem europäischen Network Code.

Den größten Anteil von Erzeugungsanlagen in der Niederspannung machen Photovoltaik-Anlagen aus, viele davon in privaten Haushalten. Aber auch Blockheizkraftwerke (BHKW), Wasserkraftanlagen, Kleinwindenergie und Brennstoffzellen gehören dazu. Die neue Anwendungsregel umfasst erstmals auch Anforderungen an Speicher, die sich beim Ausspeichern wie Erzeugungsanlagen verhalten müssen.

Wesentliche Neuerungen sind unter anderem:

  • Dynamische Netzstützung: Neue Erzeugungsanlagen müssen künftig bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder -erhöhungen am Netz bleiben und es so stützen
  • Einspeisung von Blindleistung in Abhängigkeit von der Spannung (Q(U)-Regelung) kann genutzt werden: Je nach örtlichen Gegebenheiten lassen sich so mehr Erzeugungsanlagen in ein vorhandenes Netz integrieren
  • Wirkleistungsabgabe bei Unterfrequenz: Wenn Leistung im System fehlt, speisen Erzeugungsanlagen und Speicher künftig verstärkt ein und stützen so das System

Künftig ist vorgesehen, dass Erzeugungsanlagen in der Niederspannung die dynamische Netzstützung erbringen können. Das bedeutet, dass Anlagen auch bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen oder -erhöhungen am Netz bleiben, anstatt sich wie bisher abzuschalten. Damit wird eine ungewollte Abschaltung von Erzeugungsleistung und eine Gefährdung der Netzstabilität verhindert.

In der Niederspannung stützen Erzeugungsanlagen seit 2011 die Spannung wahlweise nach zwei bewährten Verfahren, die jedoch nicht auf die Spannung am Anschlusspunkt reagieren. Ein weiteres Verfahren, die Einspeisung von Blindleistung in Abhängigkeit von der Spannung, so genannte Q(U)-Regelung, hat sich bereits seit längerem in der Hoch- und Mittelspannung bewährt. In Zukunft soll sie auch in der Niederspannung genutzt werden können. Dadurch lassen sich, je nach örtlichen Gegebenheiten, mehr Erzeugungsanlagen an ein vorhandenes Verteilnetz anschließen. Mit dieser Anforderung sowie der dynamischen Netzstützung überführt VDE FNN wesentliche Ergebnisse der FNN Studien „Verhalten im Fehlerfall“ und „Statische Spannungshaltung“ von 2015/2016 in die Praxis.

Schließlich müssen Erzeugungsanlagen künftig einem Absinken der Netzfrequenz durch Erhöhen ihrer Einspeiseleistung entgegenwirken. Das gilt insbesondere auch für Speicher. Unterfrequenz bedeutet, dass es im Netz zu wenig Erzeugungsleistung bei gleichzeitig zu hohem Verbrauch gibt.

Zielgruppen

  • Planer, Errichter, Betreiber und Hersteller von dezentralen Erzeugungsanlagen für die Niederspannung: Sie erhalten klare, bundesweit einheitliche Regeln und damit mehr Planungs- und Investitionssicherheit
  • Netzbetreiber: Erzeugungsanlagen in der Niederspannung verhalten sich dank weiterentwickelter Anforderungen künftig netz- und systemdienlicher

Zusammen mit der Anwendungsregel „Technische Regeln für den Anschluss von Kundenanlagen am Niederspannungsnetz und deren Betrieb“ (VDE-AR-N 4100), liegt ein Basisregelwerk für die Niederspannung vor. Beide Unterlagen sind Teil der Aktivitäten von VDE FNN, den jederzeit sicheren Systembetrieb bei steigender Aufnahme von Strom aus erneuerbaren Energien sicherzustellen. 

Status
Aktuell
Erscheinungsdatum
19.10.2018
Sprache
Deutsch

Kontakt

Sascha Kutter

FAQ zur VDE-AR-N 4105

Die VDE-AR-N 4105 bildet die technische Grundlage für den Anschluss und den Betrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz. FNN erreichen als für diese Anwendungsregel zuständigen Ausschuss des VDE zahlreiche Anfragen aus der Praxis. Um weitergehende Hilfestellung bei der Nutzung der Anwendungsregeln zu geben, veröffentlichen wir an dieser Stelle einen Teil der uns erreichenden Fragen nach Abschnittsnummern der VDE-AR-N 4105 geordnet als FAQ.

1 Anwendungsbereich

Gibt es eine Entscheidungshilfe, wann eine Energieerzeugungsanlage nach VDE-AR-N 4105 oder 4110 anzuschließen bzw. zu zertifizieren ist?

Gibt es eine Entscheidungshilfe, wann eine Energieerzeugungsanlage nach VDE-AR-N 4105 oder 4110 anzuschließen bzw. zu zertifizieren ist?

Antwort:
Ja, wir haben Ihnen eine Entscheidungshilfe bereitgestellt. Diese finden Sie hier.

4.2 Anmeldeverfahren und anschlussrelevante Unterlagen

In Abschnitt 4.2 werden bei den zum Anschlussvorgang beim Netzbetreiber einzureichenden Unterlagen unter anderem Zertifikate für die Leistungsflussüberwachung am Netzanschlusspunkt (PAV,E-Überwachung, 70%-Begrenzung nach 5.7.4.2, Symmetrieeinrichtung nach VDE-AR-N 4100, 5.5) soweit im jeweiligen Anschlussfall erforderlich, gefordert. Sind solche Zertifikate bereits bei den Herstellern verfügbar?

In Abschnitt 4.2 werden bei den zum Anschlussvorgang beim Netzbetreiber einzureichenden Unterlagen unter anderem Zertifikate für die Leistungsflussüberwachung am Netzanschlusspunkt (PAV,E-Überwachung, 70%-Begrenzung nach 5.7.4.2, Symmetrieeinrichtung nach VDE-AR-N 4100, 5.5) soweit im jeweiligen Anschlussfall erforderlich, gefordert. Sind solche Zertifikate bereits bei den Herstellern verfügbar?

Antwort:

Für die PAV,E-Überwachung und für die Symmetrieeinrichtung nach VDE-AR-N 4100 wird auf die FNN-Empfehlung verwiesen, nach der bis 31.03.2021 noch Herstellererklärungen ausreichend sind und ab 01.04.2021 Zertifikate bei der Anschlussanmeldung vorzulegen sind. Für die 70%-Begrenzung bei PV-Anlagen bezüglich Netzsicherheitsmanagement sind die Prüfanforderungen für die Zertifizierung noch nicht erstellt, sodass hier bis auf Weiteres auf Herstellererklärungen abzustellen ist. Das gilt unabhängig davon, ob diese Begrenzung direkt in der EZE oder mit separatem Gerät am NAP und Wirkung auf die EZE, umgesetzt wird.

4.3 Inbetriebsetzung der Erzeugungsanlage und/oder des Speichers

Bei der Inbetriebsetzung von Erzeugungsanlagen (PVA und BHKW) lassen manche Netzbetreiber zur Funktionskontrolle des NA-Schutzes vom Anlagenerrichter in einem Außenleiter der Anlage eine Vorsicherung entfernen, um die Netztrennung zu prüfen. Bei den Erzeugungsanlagen mit Drehstrommaschinen dauert es bis zur Abschaltung der Anlage viele Sekunden. Wie ist mit diesen hohen Auslösezeiten, die nicht in der Anwendungsregel beschrieben sind, umzugehen?

Bei der Inbetriebsetzung von Erzeugungsanlagen (PVA und BHKW) lassen manche Netzbetreiber zur Funktionskontrolle des NA-Schutzes vom Anlagenerrichter in einem Außenleiter der Anlage eine Vorsicherung entfernen, um die Netztrennung zu prüfen. Bei den Erzeugungsanlagen mit Drehstrommaschinen dauert es bis zur Abschaltung der Anlage viele Sekunden. Wie ist mit diesen hohen Auslösezeiten, die nicht in der Anwendungsregel beschrieben sind, umzugehen?

Antwort:

Der Effekt hängt mit der Kopplung im Drehstromgenerator zusammen. Beim Ziehen der netzseitigen Sicherung eines Außenleiters ändert sich am inneren Aufbau in der Maschine nichts. Die Erregerwicklung einer Synchronmaschine bzw. der ( Kurzschluss-) Läufer einer Asynchronmaschine wird weiterhin von den Statorwicklungen der nicht ausgefallenen Netzspannungen geführt. Auch der Erregerstrom und damit das Magnetfeld der Erregerwicklung bzw. des Läufers ändern sich zunächst nicht wesentlich. In der Statorwicklung des ausgefallenen Außenleiters wird also weiterhin eine Spannung induziert, die sich in Frequenz und in etwa auch der Phasenlage nicht von der Netzspannung des abgeschalteten Außenleiters unterscheidet.

In Abhängigkeit davon, inwiefern sich der Strom des abgeschalteten Außenleiters vom Strom vor der Abschaltung unterscheidet, stellt sich eine Spannung ein, die von der ursprünglichen Netzspannung oft nur gering abweicht und noch im zulässigen Bereiches des NA-Schutzes liegt und somit zu keiner Auslösung führt. Wesentlich stärker wirkt sich die Abschaltung des einen Außenleiters auf die Generatorströme aus, hier entstehen in der Regel erhebliche Unsymmetrien, die zu einem Auslösen der entsprechenden Überwachungen und damit zu einer Abschaltung führen. Mit der Abschaltung eines Außenleiters kann eine Drehstromanlage nicht sicher freigeschaltet werden, da auch durch Drehstromverbraucher eine Spannung auf diesen Außenleiter übertragen werden kann. Da sich die Phasenlage zwischen Netz und Generator, im Gegensatz zur dreiphasigen Abschaltung, nicht wesentlich ändert, ist auch ein unkontrolliertes Wiederzuschalten bei einer einphasigen Abschaltung in der Regel unkritisch.

Bei Drehstrommaschinen ist für die Funktionskontrolle eine dreiphasige Abschaltung der Erzeugungsanlage, z.B. am zentralen Zählerplatz, vorzunehmen. Alternativ darf auch ein Außenleiter des NA-Schutzes vom Netz getrennt werden. Dazu kann entweder eine Sicherung des NA-Schutzes entfernt oder, wenn eine solche vorhanden ist, die Prüfklemmleiste zur Trennung genutzt werden. Bei allen diesen vorgenannten Verfahren, muss eine unmittelbare Auslösung des NA-Schutzes und eine unmittelbare Abschaltung der Erzeugungsanlage vom Netz erfolgen.

5.7.3.1 Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz – Dynamische Netzstützung

Gemäß Abschnitt 5.7.3.1 sind folgende Erzeugungseinheiten von der dynamischen Netzstützung ausgenommen:

• Stirlinggeneratoren und Brennstoffzellen, die prinzipbedingt keine dynamische Netzstützung erbringen können;

• Synchron- und Asynchrongeneratoren, die direkt oder über Umrichter gekoppelt sind, mit Pn ≤ 50 kW

Gilt diese Ausnahme auch für die Abschnitte 5.7.3.2 und 5.7.3.3?

Gemäß Abschnitt 5.7.3.1 sind folgende Erzeugungseinheiten von der dynamischen Netzstützung ausgenommen:

• Stirlinggeneratoren und Brennstoffzellen, die prinzipbedingt keine dynamische Netzstützung erbringen können;

• Synchron- und Asynchrongeneratoren, die direkt oder über Umrichter gekoppelt sind, mit Pn ≤ 50 kW

Gilt diese Ausnahme auch für die Abschnitte 5.7.3.2 und 5.7.3.3?

Antwort:

Ja, die Ausnahmeregelung zur dynamischen Netzstützung gemäß Abschnitt 5.7.3.1 gilt auch für die Abschnitte 5.7.3.2 und 5.7.3.3.

5.7.4.3 Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz - Wirkleistungsanpassung bei Über- und Unterfrequenz

Gelten Wasserkraftanlagen als nicht oder bedingt regelbare Erzeugungseinheiten hinsichtlich der Anschwing- / Einschwingzeiten bei der Leistungs-Frequenzreglung?

Gelten Wasserkraftanlagen als nicht oder bedingt regelbare Erzeugungseinheiten hinsichtlich der Anschwing- / Einschwingzeiten bei der Leistungs-Frequenzreglung?

Antwort:

Soweit Wasserkraftanlagen durch verfahrenstechnische Einschränkungen (Wasserträgheit, Druckstöße in Rohrleitungen, Abfuhr des Überschusswassers usw.) nur bedingt regelbar sind bzw. nur mit größeren Zeitversatz reagieren können, dürfen die eingeschränkten Anforderungen aufgrund technischer Restriktionen gemäß Abschnitt 5.7.4.3 angewandt werden.

6.4 Kuppelschalter

Gibt es beispielhafte Darstellungen über zulässige mögliche Umsetzungsvarianten hinsichtlich des Aufbaus des zentralen NA-Schutzes im Zusammenwirken mit zentralen/integrierten Kuppelschaltern?

Gibt es beispielhafte Darstellungen über zulässige mögliche Umsetzungsvarianten hinsichtlich des Aufbaus des zentralen NA-Schutzes im Zusammenwirken mit zentralen/integrierten Kuppelschaltern?

Antwort:

Eine Übersicht über zulässige mögliche Varianten finden Sie hinter diesem Link.

9 Nachweis der elektrischen Eigenschaften

Der VDE FNN hat mit seinem Informationsschreiben bzgl. des Nachweises der elektrischen Eigenschaften gemäß Abschnitt 9 empfohlen, bis zum 31.03.2021 weiterhin Herstellererklärungen zu akzeptieren. Beinhaltet diese Empfehlung, dass Energieerzeugungsanlagen, die nach dem 1.4.2020 in Betrieb genommen wurden, die Einheitenzertifizierung nachreichen müssen?

Der VDE FNN hat mit seinem Informationsschreiben bzgl. des Nachweises der elektrischen Eigenschaften gemäß Abschnitt 9 empfohlen, bis zum 31.03.2021 weiterhin Herstellererklärungen zu akzeptieren. Beinhaltet diese Empfehlung, dass Energieerzeugungsanlagen, die nach dem 1.4.2020 in Betrieb genommen wurden, die Einheitenzertifizierung nachreichen müssen?

Antwort:

Nein, das beinhaltet diese Handlungsempfehlung nicht.