Neues im Teil 7.12 über Photovoltaikanlagen in der NIN. Olten, 6. Mai 2015

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1 Neues im Teil 7.12 über Photovoltaikanlagen in der NIN Olten, 6. Mai 2015

2 Vorstellung Referent: Peter Toggweiler _ Arbeitet seit 6 Jahren im PV-Team bei Basler und Hofmann AG, vorher für PV bei anderen Firmen tätig, insgesamt mehr als 30 Jahre Erfahrung mit PV. _ Basler und Hofmann AG ist ein breit tätiges Ingenieur-, Planungs-, und Beratungsunternehmen. _ Anlagenplanung: Vom Konzept bis zur Inbetriebnahme _ Gutachten und Expertisen, Entwicklungen und Innovationen _ Für Swissolar: PV-Normenwesen, Aus- und Weiterbildungskurse, Mitarbeit in Kommissionen 2

3 Wesentliche Neuerungen in der NIN 2015 zu PV _ Zugänge WR und Schaltgeräte _ Leitungsauslegung und verlegung _ DC-Spannung maximal bis 1000 V DC _ Die bisherigen Erläuterung zum Blitz- und Überspannungsschutz sind neu in der NIN integriert. _ Anpassungen bei der Beschilderung und Kennzeichnung. _ Ergänzungen und Anpassungen im Text. 3

4 Zugänglichkeit (1) Die Zugänglichkeit und die Bedienbarkeit von Wechselrichtern und Schaltkästen sind in der Regel gewährleistet, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten sind: Erstens: _ Damit die Schutz- und Bedieneinrichtungen der PV-Anlage gefahrlos bedient werden können, müssen Bedienungs- und Überwachungseinrichtungen (Displays, Touchscreen und dgl.) zwischen 0,40 und 2,00 m ab Boden oder Bedienpodest oder ähnliche standsichere Hilfsmittel angeordnet werden. 4

5 Zugänglichkeit (2) und zweitens: _ Werden Wechselrichter, Schutz- und Bedieneinrichtungen und dgl. aufgrund der örtlichen Situation unter Treppen, Rampen oder dgl. angeordnet, gilt für die freie Höhe ein Mindestmass von 1,60 m. Nicht explizit erwähnt aber hier angenommen und festgehalten ist, dass Kästchen, welche ausschliesslich SPDs enthalten, nicht zu den Schaltgerätekombinationen zählen und somit die beiden, vorgängig erwähnten, Anforderungen für die Anordnung von SPDs alleine nicht gelten. 5

6 Einbauhöhen für Schaltgerätekombinationen (SK) 6

7 Beispiele zur Montage der Wechselrichter Gute Lösung! Nicht (mehr) zulässig! 7

8 Maximale Leerlaufspannung _ NIN / NIV Hinweis: Für Module mit speziellen Temp.-Koeffizienten können diese Werte bei entsprechendem Nachweis korrigiert werden. 8

9 PV-DC-Leitungen im Dachbereich Legende A Leitungen im Dachbereich B Bereich für stockwerkübergreifende Leitungen 1 PV-Modul (integrierte Anlage) mit Doppelfunktion 2 Dachbereich (gem. NIN ) 3 DC-Modulverkabelung (Modulverbindungen) im Dachbereich 4 Unterdach 5 Wärmedämmung 6 Deckenschicht (im Raum) 7 Wechselrichter (sofern Dachbereiches,) 8 String- oder Array-Klemmkasten 9 Übergang von DC-Modulverkabelung in DC-Hauptleitung (String-Zuleitung) 10 Raum im Gebäude 11 DC-Hauptleitung oder Array-/AC-Leitung 9

10 Strangverkabelung 10

11 Verschaltung bei zusammen liegenden Modulen Bei aneinander montierten Modulen ist das Zusammenschalten ohne separaten Rückleiter als suboptimale Lösung zulässig. 11

12 Überlastschutz von Stringleitungen, wie bisher Hinweis: Bei einem allfälligen Fehler kann ein Rückstrom durch die Module fliessen. Die Überstrom-Schutzeinrichtung muss deshalb auch in Bezug auf den maximal zulässigen Rückstrom der Module ausgelegt werden. 12

13 Auslegung der Leitungen, neu mit Faktor 1.25 Für die Leitungen auf der Gleichstromseite gilt: Legende: I G SC STC : Gesamt-Kurzschlussstrom bei STC I M SC STC : Modul-Kurzschlussstrom bei STC Im Gegensatz zur Auslegung für den Überlastschutz (Sicherung) galt hier bisher kein Sicherheitsfaktor von

14 Trennung von AC- und DC-Stromkreisen DC- und AC-Leitungen sind in getrennten Rohren oder Kanälen zu verlegen und die AC- und DC-Leitungen müssen eindeutig unterschieden werden können, zum Beispiel durch unterschiedliche Farben oder Kabelmäntel. Was bedeutet «getrennt»? Beispiele: _ Kabel im gleichen Trassee mit Abtrennung: okay _ Kabel in separatem Metallrohr: okay _ Kabel mit konzentrischem Schutzleiter? 14

15 Verlegeanforderungen an die DC-Leitungen Aktuell steht in der NIN 2015: Die Beschränkung auf nichtbrennbare Rohre oder Kanäle schränkt zu stark ein und wird deshalb gemäss nachstehender Seite korrigiert. 15

16 Vorgesehene Korrektur im Kap Der ab Mitte 2015 korrigierte Text im Kap NIN lautet wie folgt: Führen solche Leitungen über brennbare Gebäudeteile (AP) oder sind in brennbaren Gebäudeteilen verlegt (UP), sind diese in schwerbrennbare (RF 2 / BKZ 5.2) oder in nichtbrennbare (RF1 / BKZ 6q, BKZ 6) Rohre oder Kanäle zu verlegen oder es sind Kabel mit einer metallischen Umhüllung oder einem konzentrischen Leiter zu verwenden (keine PVC-Isolation). Führen solche Leitungen durch feuergefährdete Bereiche, sind diese in nichtbrennbare (RF1 / BKZ 6q, BKZ 6) Rohre oder Kanäle zu verlegen oder es sind Kabel mit einer metallischen Umhüllung oder einem konzentrischen Leiter zu verwenden (keine PVC-Isolation) 16

17 Neue Optionen zum FI-Schutz gemäss NIN Versorgungsleitungen durch feuergefährdete Räume zu einem Verteiltableau benötigen keinen FI-Schutz, wenn an dieser Leitung keine Verbraucher angeschlossen sind, resp. diese nur via Sicherung in der betreffenden Schaltgerätekombination angeschlossen sind.

18 Kennzeichnung gemäss NIN _ NIN / NIV Die aktuelle NIN wird dazu korrigiert, es genügt die maximale Leerlaufspannung. 18

19 Kennzeichnung gemäss NIN 7.12 Kennzeichnung am Wechselrichter: 19

20 Warnkleber Feuerwehr und Netzanschluss Neu ersetzt dieser Warnkleber den bisherigen Hinweiskleber mit Achtung Rückspeisung. 20

21 DC-Leitung PVA: Beschriftung gemäss NIN Version Swissolar: Gleiche Information, deshalb auch okay! 21

22 Anleitung zur Ausschaltung einer PV-Anlage Das Schild ist nicht zwingend, aber weitere Details gehören in die Anlagedokumentation und in die Betriebsanleitung. 22

23 Schutz gegen atmosphärische Überspannung Im Kapitel steht: Nur empfohlen? Mit der Integration der bisherigen Erläuterung für den Blitzund Überspannungsschutz bei PV Anlagen in die NIN 2015 sind die Regeln verbindlicher dargestellt. 23

24 Wie bisher: Keine Blitzschutzpflicht wegen PV PV-Anlagen führen zu keiner Blitzschutzpflicht sofern dies gemäss der VKF-Brandschutzrichtlinie 22-15de Blitzschutzsysteme für dieses Gebäude nicht gefordert wird. Sind Blitzschutzsysteme vorhanden ist die PV-Anlage in das Blitz- und Überspannungsschutzsystem einzubeziehen. In jedem Fall muss der Überspannungsschutz gegen induzierte Spannungen, welche durch Schalthandlungen oder nahe Blitzeinschläge verursacht werden können, eingebaut werden. 24

25 Entscheidungsdiagramm zu den Lösungen _ Überspannungsschutz und Einbindung in das Blitzschutzsystem 25

26 NIN: 5 Grundvarianten und 2 Zusatzvarianten Die 7 Varianten gelten als vereinfachte Standardlösungen im Sinne des Risikomanagements nach SN für den Blitz- und Überspannungsschutz. Für grössere, komplexe oder spezielle Fälle ist ein für die betreffend Anlage eigenes Risikoprofil und ein entsprechendes Blitzschutzkonzept zu erstellen. Die Grundlagen zum Risikomanagement regelt die SN EN «Blitzschutz - Teil 2: Risiko-Management». Hinweis zu den folgenden Varianten: SPD = Surge Protection Device = Überspannungsableiter 26

27 Erläuterungen: Variante 2, Gebäude ohne Blitzschutz _ Erfordert auf DC-Seite SPD Typ 2 _ Kann an Stelle 3 angeordnet sein _ Erfordert Pot.- Ausgleich _ Bietet Schutz gegen indirekten Blitzeinschlag _ Normalfall EFH 27

28 Legende: Variante 2 28

29 Erläuterungen: Variante 3, Gebäude mit Blitzschutz _ Erfordert auf DC-Seite SPD Typ 1 _ Typ 1 bei Zonenübergang _ Erfordert Pot.- Ausgleich _ Bietet Schutz gegen direkte und indirekte Blitzeinschläge Normalfall LdW/ö.G. 29

30 Legende: Variante 3 30

31 Option zu Variante 3 Wenn viele Ableitungen vorhanden sind, können ev. Typ 2- Ableiter genügen, ein Nachweis ist verlangt. Nützliche Option, weil bei Multistranganlagen viele SPD 1 notwendig wären, und diese bei vielen WRs nicht eingebaut werden können. In der bisherigen Erläuterungen war das noch nicht drin. 31

32 Erläuterungen: Variante 4, Gebäude mit Blitzschutz _ PV-Anlage im Schutzbereich _ PV-Generator in Schutzklasse 2 _ Erfordert keinen Pot.- Ausgleich _ Bietet Schutz gegen direkte und indirekte Blitzeinschläge 32

33 Legende: Variante 4 33

34 Anordnung SPD an beiden Leitungsenden? 1(2) _ Falls keine blitzstromtragfähigen metallischen Rohre, geschlossenen Kanäle oder Kabel mit konzentrischen PE- Leitern verwendet werden, ist die kritische Leitungslänge (Lcrit) für die SPD Anordnung zu ermitteln. _ Krit. Leitungslänge hängt von folgenden Parametern ab: _ Art der Leitung _ Anzahl Blitzeinschläge pro km 2 und Jahr _ Anordnung der PVA am Gebäude oder im Freien 34

35 Anordnung SPD an beiden Leitungsenden? 2(2) _ Bei 12 Blitzeinschlägen pro Jahr ergibt sich eine zulässige ungeschirmte Leitungslänge (Lcrit) von 10 m ohne dass beidseitig SPD angeschlossen sein müssen. _ Für Leitungen von mehr als 10 m ohne beidseitige SPDs sind Nachweise erforderlich. Offene Fragen: _ Berechnung von Lcrit? _ Anzahl Blitzeinschläge i. d. R. weniger als 12 /Jahr 35

36 Anschluss Überspannungsschutz _ Je kürzer die Anschlussleitung an die SPDs, desto höher die Schutzwirkung _ Für die gesamte Anschlussleitung gilt: a+c < 0.5 m _ V-Verdrahtung reduziert Anschlusslänge und Stossspannung 36

37 Anschluss Überspannungsschutz Konsequenz für die Anschlussleitungen, Beispiele 37

38 Differenz bei der Legende zu Var. xc In der Legende zum Blitzschutzbeispiel xc steht: Zu Position 3 sollte gemäss Erläuterungen stehen: "SPD Typ 2" anstatt SPD Typ

39 Anschluss Überspannungsschutz Minimal erforderliche Querschnitte für die Anschlussleitung, beim Typ 1 sind es in der Regel die Blitzstromableiter: SPD Typ 1: mindestens 16 mm 2 SPD Typ 2: mindestens 6 mm 2 Potenzialausgleich bleibt bei mindestens 10 mm 2 und ist auch abhängig vom Querschnitt der aktiven Leiter. 39

40 Fazit zu Blitz- und Überspannungsschutz (1) _ Die SPDs sind idealerweise auf dem Dach resp. direkt beim Zonenübergang (Gebäudeeintritt) anzuordnen. _ Die SPDs sind zwingend innerhalb von +/- 10 m beim Zonenübergang anzuordnen (kritische Leitungslänge). _ Leitungen in blitzstromtragfähigen metallischen Rohren, geschlossenen Kanälen oder Kabeln mit konzentrischem PE-Leiter zählen nicht als kritische Leitungslänge. _ Die Anforderungen an den Blitz- und Überspannungsschutz gelten sinngemäss auch für die Datenleitungen. 40

41 Fazit zu Blitz- und Überspannungsschutz (2) _ Zum Schutz der DC-Kabel muss mindestens ein Typ 2 - Ableiter installiert sein, ausser bei Variante 1. _ Bei Gebäuden mit Blitzschutzanlage braucht es einen Typ 1 für den Schutz der DC-Kabel. Ausnahmen sind mit einem Blitzschutzkonzept zu begründen. Pers. Hinweis: Bei Aufdachanlagen und aussen montiertem Wechselrichter, ohne Schutz der PV-Anlage, kann ein SPD Typ 1 auf der AC-Seite genügen. _ Gebäudeeigentümer, Betreiber und/oder Versicherungen können abweichende Massnahmen verlangen. 41

42 Dokumentation und Kontrolle Die Mindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und Prüfanforderungen regelt die Norm EN und bleibt wie bisher: 42

43 Dokumentation Beispiel Anlageschema aus der NIN, weitere Dokumente gemäss EN

44 Ein oft umstrittener Punkt betreffend Dokumentation: Unter anderem wird ein Schutzkonzept zur Erdung und dem Überspannungsschutz erwähnt resp. verlangt. Das darf aber nicht bedeuten, dass für jede Kleinanlage ein separates Dokument als Schutzkonzept erarbeitet werden muss. Es kann davon ausgegangen werden, dass es fallweise genügt, wenn in der Dokumentation erwähnt wird, wie die Erdung und der Blitz- und Überspannungsschutz gelöst ist. Dazu kann auch ein Hinweis angebracht werden, nach welcher Variante gemäss NIN die PV-Anlage gebaut ist. 44

45 Prüfung der Isolationswerte 45

46 Peter Toggweiler, Senior Experte, Basler & Hofmann Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Basler & Hofmann AG, Zürich 46