Auswirkungen der neuen VDE-AR-N 4101: Zukünftige Anforderungen an Zählerplätze

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1 Ralf Schmieder, Produktmanagement, VDE-AR-N 4101: , November 2015 Auswirkungen der neuen VDE-AR-N 4101: February 5, 2016 Slide 1

2 VDE-AR-N 4101: Die Antwort zur Umsetzung der Anforderungen zur Energiewende. February 5, 2016 Slide 2

3 Geltende Normen am Zählerplatz Normen/Anwendungsregeln: DIN 43870:1985 DIN VDE :1991 TAB1979 TAB2000 TAB2007 TAB2007 Ausgabe 2011 VDE-AR-N 4101: VDE-AR-N 4105: E DIN VDE : E DIN VDE : VDE-AR-N 4101: Weitere geltende Normen: DIN DIN EN DIN EN DIN VDE 0100 VDE *evtl. Erscheinungstermin February 5, 2016 Slide 3

4 Was sind Anwendungsregeln? Sind Bestandteil des VDE-Vorschriftenwerkes Sind anerkannte Regeln der Technik gem. EnWG 49 Sind keine Normen und als solche auch somit nicht Bestandteil des Deutschen Normenwerks (keine DIN-Bezeichnung) VDE-AR (Anwendungsregeln) sind Ergebnisse von Standardisierungsarbeiten durch DKE-Arbeitsgremien oder anderen Gremien des VDE oder auch durch Übernahme veröffentlichter Arbeitsergebnisse von Institutionen außerhalb des VDE, die Festlegungen mit Empfehlungen für spezielle Anwendungsgebiete zusammenfassen. February 5, 2016 Slide 5

5 Die VDE-Anwendungsregel legt die technischen Mindestanforderungen für Zählerplätzen in elektrischen Anlagen mit direkter Messung und Betriebsströmen < 63 A, die an das Niederspannungsnetz der allgemeinen Versorgung angeschlossen sind fest. Es sind Zählerplätze nach DIN VDE 0603 und DIN einsetzbar. mit Dreipunkt-Befestigung mit integrierter Befestigungs- und Kontaktiereinrichtung (BKE-I) February 5, 2016 Slide 6

6 VDE-AR-N 4101: Anforderungen an Zählerplätze in elektrischen Anlagen im Niederspannungsnetz Diese VDE-Anwendungsregel gilt seit dem Für in Planung oder in Bau befindliche Anlagen gilt eine Übergangsfrist von einem Jahr. unterschiedliche Auslegung seitens der Netzbetreiber February 5, 2016 Slide 7

7 Übersicht Strombereich I (A) Direkte Messung Aussetzbetrieb (10 mm²) Dauerbetrieb (10 mm²) Dauerbetrieb (16 mm²) Wandlermessung Wandlermessung VDE-AR-N 4101: E DIN VDE : DIN EN (VDE ) February 5, 2016 Slide 8

8 Änderungen 2015 Anwendungsbereich (Kapitel 1) Normative Verweisungen (Kapitel 2) Begriffe und Abkürzungen (Kapitel 3) Technische Anforderungen an Zählerplätze (Kapitel 4) Allgemeines/Allgemeine Ausführung der Zählerplätze (Kapitel 4.1) Belastungs- und Bestückungsvarianten von Zählerplätzen (Kapitel 4.3) (einschließlich Dauerstrom) Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) Raum für Zusatzanwendungen (Kapitel 5) Anschluss von Zählerplätzen an das Hauptstromversorgungssystem Anhang A informativ February 5, 2016 Slide 9

9 Begriffe und Abkürzungen (Kapitel 3) APL APZ Abschlusspunkt Liniennetz, Abschlusspunkt des Telekommunikations-Zugangsnetzes Abschlusspunkt Zählerplatz, Schnittstelle zwischen APL und Zählerplatz BKE-I Befestigungs- und Kontaktiereinrichtung für ehz zur Integration in ein Zählerfeld nach DIN CLS EFH HAN Controllable Local Systems (Schnittstelle für gesicherte Kommunikationsverbindung zwischen steuerbaren Komponenten im HAN des Anschlussnutzers mit externen Marktteilnehmern im WAN) Einfamilienwohnhaus Home Area Network (Heimnetz) February 5, 2016 Slide 10

10 Begriffe und Abkürzungen (Kapitel 3) LMN MFH MSB NB OKK RfZ zrfz Local Metrological Network (lokales metrologisches Netz) Mehrfamilienwohnhaus Messstellenbetreiber Netzbetreiber Optoelektrische Schnittstelle / Datensensor Raum für Zusatzanwendungen, Raum zur Montage von zusätzlichen Betriebsmitteln des Netzbetreibers, Messstellenbetreibers oder Messdienstleisters (z. B. Smart Meter Gateway, Kommunikations-Anbindung zum APL, Schaltuhr) Zusätzlicher Raum für Zusatzanwendungen February 5, 2016 Slide 11

11 Begriffe und Abkürzungen (Kapitel 3) SMG WAN Zählerfeld Zählerplatz Smart Meter Gateway, Kommunikationseinrichtung zur Verarbeitung, Speicherung und Weiterleitung der erfassten elektrischen Energie Weitverkehrsnetz (Wide Area Network) Die maßlich festgelegte Funktionsfläche innerhalb eines Zählerplatzes nach DIN Eine Einrichtung zur Aufnahme von Zählern, Steuergeräten, Klemmen, Überstromschutzeinrichtungen usw., die aus dem oberen und unteren Anschlussraum sowie aus dem Zählerfeld einschließlich dem Raum für Zusatzanwendungen (bei Zählerplätzen nach DIN 43870) besteht February 5, 2016 Slide 12

12 Allgemeine Anforderungen/Ausführung (Kapitel 4.1, 4.2) Generell Sammelschienensysteme im unteren Anschlussraum Zuverlässiger Anschluss der Trennvorrichtung und der Spannungsversorgung für die Zusatzgeräte Einfache und sichere Erweiterung der Anlage February 5, 2016 Slide 13

13 Allgemeine Anforderungen/Ausführung (Kapitel 4.1, 4.2) Generell 300 mm oberer Anschlussraum Einhaltung der Betriebsbedingungen/Umgebungsbedingungen erfordert größtmögliches Volumen (Durch die Einführung des Messsystems deutlich mehr Verlustleistung im Zählerplatz - hohe Wärmeentwicklung) Dient auch zur Aufnahme von Hauptleitungsanschlussklemmen, Betriebsmitteln des Netzbetreibers oder Kommunikationseinrichtungen, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen oder Leitungsschutzschalter für bis zu 3 einphasige Endstromkreise. Hierfür dürfen maximal 6 Teilungseinheiten je Kundenanlage verwendet werden. Die maximal zulässige Verlustleistung von 10 W ist zu berücksichtigen. February 5, 2016 Slide 14

14 Zählerplätze mit Dreipunkt-Befestigung mm mm mm BH5 BH4 BH3 900 mm BH2 February 5, 2016 Slide 15

15 Zählerplätze mit Dreipunkt-Befestigung mm mm mm BH5 BH4 BH3 900 mm BH2 February 5, 2016 Slide 16

16 Zählerplätze mit Dreipunkt-Befestigung mm BH mm BH3 February 5, 2016 Slide 17

17 Zählerplätze mit BKE-I mm BH3 900 mm BH2 February 5, 2016 Slide 18

18 Zählerplätze mit BKE-I mm BH3 900 mm BH2 February 5, 2016 Slide 19

19 Zählerplätze mit BKE-I mm BH3 February 5, 2016 Slide 20

20 Allgemeine Anforderungen/Ausführung (Kapitel 4.1, 4.2) Allgemeines Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit ist nach DIN VDE im TN-System eine Aufteilung des PEN-Leiters ab der Einspeisung im Gebäude vorzunehmen 5-poliges Sammelschienensystem Die Hauptleitung ist von unten oder seitlich in den unteren Anschlussraum des Zählerschrankes einzuführen. February 5, 2016 Slide 21

21 Allgemeine Anforderungen/Ausführung (Kapitel 4.1, 4.2) Allgemeines Für die Aufnahme von netzbetreiber-/messstellenbetreiberspezifische Betriebsmittel können zum Raum für Zusatzanwendungen zusätzliche Räume erforderlich sein. Verteilerfelder sind seitlich vom Zählerplatz anzuordnen February 5, 2016 Slide 22

22 Belastungs- und Bestückungsvarianten Dauerstrom (Kapitel 4.3) Maximalwert des Stromes, den ein Leiter, eine Einrichtung oder ein Gerät unter festgelegten Bedingungen dauernd führen kann, ohne dass die Beharrungstemperatur des Leiters, der Einrichtung oder des Gerätes einen festgelegten Grenzwert überschreitet. February 5, 2016 Slide 23

23 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Belastungsvarianten 1) Zählerplätze mit einer Verdrahtung nach DIN (H07V-K 10 mm²) sind einsetzbar für: a) < 63 A bei haushaltsüblichen Bezugsanlagen und ähnliche Anwendungen nach DIN , Bild A.1, Kurve1. Aussetzbetrieb (Zyklischer Betrieb, Haushalt, Bezug) b) < 32 A bei Erzeugungsanlagen und/oder Bezugsanlagen mit anderem Lastverhalten (z.b. Direktheizungen, Speicher, Ladestationen ) Dauerbetrieb (Dauerstrom) February 5, 2016 Slide 24

24 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Belastungsvarianten 2) Zählerplätze mit einer Verdrahtung (H07V-K 16 mm²) sind einsetzbar für: < 44 A bei Erzeugungsanlagen und/oder Bezugsanlagen mit anderem Lastverhalten (z.b. Direktheizungen, Speicher, Ladestationen ) Dauerbetrieb (Dauerstrom) Dauerbetrieb >44 A = Kleinwandlermessungen nach E DIN VDE : February 5, 2016 Slide 25

25 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Belastungsvarianten 3) Zählerplätze mit Anforderungen, die von 1) und 2) abweichen sind nach den Betriebs- und Montagebedingungen des Herstellers zu verwenden. February 5, 2016 Slide 26

26 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Ab sofort gilt die Normative Anmerkung Die festgelegte Grenzübertemperatur des Zählerschrankes (inkl. der Betriebsmittel) darf nicht überschritten werden und ist nach DIN EN (VDE ) nachzuweisen. February 5, 2016 Slide 27

27 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Dauerbetrieb Ja Nein Aussetzbetrieb Zyklischer Betrieb Haushaltsüblicher Bezug Nein > 32 A Nein > 44 A Ja Ja Dauerbetrieb Dauerstrom Eigenerzeugungsanl. BHKW Direktheizungen Ladestationen Speicher Zählerplatz nach DIN mm² Verdrahtung Zählerplatz mit 16 mm² Verdrahtung Zählerplatz gemäß Herstellerangaben z.b. Halb-indirekte Messung (Wandlermessung) Wärmepumpe February 5, 2016 Slide 28

28 Belastungs- und Bestückungsvarianten (Kapitel 4.3) Interne Verdrahtung des Zählerplatzes Belegungsbeispiele (auch spiegelbildlich möglich) BKE-I und Dreipunkt-Befestigung H07V-K 10 mm² H07V-K 16 mm² Z Z1 Z Aussetzbetrieb Zyklischer Betrieb Haushaltsüblicher Bezug Z Z Z1 Z2 Z2 Z Z Dauerbetrieb Dauerstrom Eigenerzeugungsanl. BHKW Direktheizungen Ladestationen Speicher Wärmepumpe Belegung des Zählerfeldes (250 mm breit) Einfachbelegung Doppelbelegung Einfachbelegung Zähler Zähler 1 Zähler 2 Zähler Anwendung mit Belastungsvariante Aussetzbetrieb (Belastungsvariante a) 63 A 63 A 63 A Dauerbetrieb (Belastungsvariante b) 32 A 32 A * 32 A * 44 A Aussetzbetrieb/Dauerbetrieb (Belastungsvariante a) / b) - 63 A 32 A * - * Dauerbetrieb nach Variante b) bei Doppelbelegung im einfeldbreiten Zählerschrank (Feldbreite 250 mm) 22 A February 5, 2016 Slide 29

29 Belastungs- und Bestückungsvarianten von Zählerplätzen (Kapitel 4.3) Die Begrenzung der maximalen Betriebsströme ist durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen. Aussetzbetrieb Zyklischer Betrieb Haushaltsüblicher Bezug Dauerbetrieb Dauerstrom Eigenerzeugungsanl. BHKW Direktheizungen Ladestationen Speicher Bezug nach Variante a) Dauerstrom nach Variante b) Wärmepumpe Quelle: VDE-AR-N 4101: Betriebsstrom Bemessungsstrom der Trennvorrichtung z.b. SH-Schalter Char. E < 63 A nach TAB des NB < 22 A I n max. 25 A < 32 A In max. 35 A < 44 A I max. 50 A n February 5, 2016 Slide 30

30 Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) Optoelektrische Schnittstelle Neue SUJ-Typen: 500 mm: ZE mm: ZE mm: ZE215 Planung: Die KA/KS werden im Oktober 2015 auf den neuen Typ ZE205 umgestellt Die Optoelektrische Schnittstelle (= OKK bzw. Datensensor) muss den FNN Anforderungen Kommunikationsadapter zur Anbindung von Messeinrichtungen an die LMN-Schnittstellen des Smart Meter Gateways entsprechen. Diese Schnittstelle ist bei Zählerplätzen mit BKE-I grundsätzlich in die BKE-I einzubauen und die Leitung in den Raum für Zusatzanwendungen zu führen. Von wem diese OKK beigestellt wird, ist lt. Anwendungsregel nicht definiert. Dieser kann z.b. vom Installateur, Netzbetreiber, Messdienstleisters oder dem Messstellenbetreiber kommen. February 5, 2016 Slide 31

31 Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) zusätzlicher Raum für Zusatzanwendungen (zrfz) Beispiele links: Verteilerfeld mit 1 zusätzlicher RfZ unten (SUJ-Typ:1V30R1) Beispiel rechts: Verteilerfeld mit 4 zusätzlichen RfZ und mit einem APZ-Raum oben (SUJ-Typ: 1V30R4AO) Zur Vervielfältigung/Bündelung der Schnittstellen und der Unterbringung weiterer NB-/MB- spezifischer Betriebsmittel (z.b. CLS-Anwendungen, Schalt- oder Steuergeräte) kann ggf. ein zusätzlicher plombierbarer Raum für Zusatzanwendungen in einem separaten Verteilerfeld notwendig werden. Leitungen, die aus diesem Raum herausführen, sind im Zusatzraum mit RJ45-Buchsen abzuschließen. Die Verbindungen von den Schnittstellen der Betriebsmittel eines Messsystems in diesen Raum erfolgt per Patchkabel. Größe und Position dieser Zusatzräume werden vom NB bzw. MSB vorgegeben. February 5, 2016 Slide 32

32 Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) APZ-Raum (Schnittstelle zwischen APL und Zählerplatz) Beispiele links: Verteilerfeld mit Raum für APZ unten (1V30AU) Beispiele rechts: Kommunikationsfeld mit Raum für APZ oben (1KF33AO) Ist ein APL (Abschlusspunkt des Telekommunikations- Zugangsnetzes) vorhanden oder geplant, so ist ein APZ vorzusehen, von dem die Kommunikationsverbindung zum APL hergestellt werden kann. Positionierung: im Kommunikationsfeld oder Verteilerfeld des Zählerschrankes In unmittelbarer Nähe des Zählerschrankes z.b. in einem Installationskleinverteiler nach DIN VDE February 5, 2016 Slide 33

33 Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) Einsatz im Z-Feld mit BKE-I (VS631) Einsatz im Z-Feld Dreipunkt-Befestigung (ZE311) Kommunikation Zwischen Zählerplatz und APZ ist eine Datenleitung min. Cat. 5 zu legen, die an beiden Enden mit einer RJ45-Buchse (in Schutzklasse II) zu versehen ist. Die RJ45-Buchse ist bei Zählerplätzen mit vorhandenem Raum für Zusatzanwendungen in diesem zu fixieren. Bei Zählerplätzen mit Dreipunkt-Befestigung ohne RfZ ist das freie Leitungsende an der Zählertragschiene zu befestigen. February 5, 2016 Slide 34

34 Kommunikationseinrichtungen (Kapitel 4.7) Einsatz im Z-Feld mit BKE-I (VS631) Einsatz im Z-Feld Dreipunkt-Befestigung (ZE311) Kommunikation Mehrere Zählerschränke, die mit einem APL verbunden werden, sind mit Datenleitungen untereinander zu verbinden. Bei leitungsgebundener Übertragung in die Kundenanlage ist der notwendige Anschlusspunkt (RJ45 Buchse/Patchmodul) im oberen Anschlussraum des Zählerplatzes zu platzieren. Patchmodul (ZE310) February 5, 2016 Slide 35

35 Anwendungsbeispiel eines APZ im Verteilerfeld - MFH RJ45-Buchse AB Aussetzbetrieb Allg. Allgemeinzählerplatz APL Abschlusspunkt Liniennetz, Abschlusspunkt des Telekommunikations- Zugangsnetzes WE1 WE2 WE3 WE4 WE5 WE5 LS LS BHKW PV Allg. APZ Abschlusspunkt Zählerplatz, Schnittstelle zwischen APL und Zählerplatz BHKW Blockheizkraftwerk DB Dauerbetrieb LS Ladestation PV PV-Anlage February 5, 2016 Slide 37

36 Anwendungsbeispiel eines APZ im Kommunikationsfeld - MFH RJ45-Buchse AB Aussetzbetrieb Allg. Allgemeinzählerplatz APL Abschlusspunkt Liniennetz, Abschlusspunkt des Telekommunikations- Zugangsnetzes WE1 WE2 WE3 WE4 BHKW LS PV WP Allg. APZ Abschlusspunkt Zählerplatz, Schnittstelle zwischen APL und Zählerplatz BHKW Blockheizkraftwerk DB Dauerbetrieb LS Ladestation PV PV-Anlage February 5, 2016 Slide 38

37 Raum für Zusatzanwendungen - RfZ (Kapitel ) Allgemeines BKE-MARS-Einheit (ZE500) Dient zur Montage zusätzlicher Betriebsmittel des Netzbetreibers, Messstellenbetreibers oder Messdienstleisters (z.b. Smart Meter Gateway (SMG), Kommunikationsanbindung zum APZ, Schaltuhr) Anordnung im Zählerfeld MARS (ZE530) Quelle: VDE-AR-N 4101: February 5, 2016 Slide 39

38 Betriebsmittel (Kapitel 5.5) Spannungsversorgung Die Spannungsversorgung für die Betriebsmittel im Raum für Zusatzanwendungen erfolgt nach den Vorgaben des Netzbetreibers für den Messstellenbetrieb. In jedem Zählerschrank ist mindestens eine Spannungsversorgung vorzusehen, in Mehrkundenanlagen im Zählerfeld der Allgemeinstromversorgung. Es sind Schutzeinrichtungen mit einem Bemessungsstrom von maximal 10 A einzusetzen. Ein Durchschleifen der Spannungsversorgung von Zählerschrank zu Zählerschrank ist nicht zulässig. Je nach Vorgabe unterscheiden sich drei Anschlussvarianten. February 5, 2016 Slide 40

39 Betriebsmittel (Kapitel 5.5) a) Aus dem unteren Anschlussraum vor der Trennvorrichtung für die Kundenanlage (im ungezählten Bereich), Bemessungsschaltvermögen (prospektiver Kurzschlussstrom) 25 ka, Überspannungs-Kategorie IV Quelle: VDE-AR-N 4101: February 5, 2016 Slide 41

40 Betriebsmittel (Kapitel 5.5) b) Aus dem unteren Anschlussraum nach der Trennvorrichtung für die Kundenanlage (im ungezählten Bereich), Bemessungsschaltvermögen (prospektiver Kurzschlussstrom) 25 ka, Überspannungs-Kategorie IV Quelle: VDE-AR-N 4101: February 5, 2016 Slide 42

41 Betriebsmittel (Kapitel 5.5) c) Nach der Messeinrichtung (im gezählten Bereich), Bemessungsschaltvermögen (prospektiver Kurzschlussstrom) 10 ka (Abgriff aus Stromkreisverteiler 6 ka), Überspannungs-Kategorie III Quelle: VDE-AR-N 4101: February 5, 2016 Slide 43

42 FAQ zum Zählerplatz Benötige ich zur Errichtung des Zählerplatzes noch die TAB (Technische Anschlussbedingungen)? Zählerplätze sind generell nach TAB zu errichten. Allerdings wird im Punkt 7 der TAB (Zählerplätze) auf die VDE-AR-N 4101 verwiesen, in der die technischen Anforderungen des Zählerplatzes geregelt sind. Beiblätter und TAB-Ergänzungen können neben den Mindestanforderungen aus der VDE-AR-N 4101 weitere Anforderungen an den Zählerplatz enthalten. February 5, 2016 Slide 44

43 FAQ zum Zählerplatz Umsetzung in Produkten (STRIEBEL & JOHN) Zählerplätze mit OAR 300 mm sind schon im RVB vorhanden Komplettfelder, Komplettschränke Erweiterungssatz 150 mm in Planung Zählerplätze mit Sammelschienensystem 5-polig vorhanden Zählerplätze für Dauerbetrieb >32 A - <44 A (16 mm²) vorhanden ehz-lösung ist in Arbeit heutige Vorgehensweise Zählerfelder mit Dreipunkt-Befestigung + BKE-A + MARS Für Messungen >44 A können Kleinwandlermessungen eingesetzt werden vorhanden (K-0326 / PDF) Zus. RfZ und APZ vorhanden (Einlegeblatt zu Vetriebsnewsletter vom Okt. 2015) Umstellung OKK ist erfolgt February 5, 2016 Slide 45

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