Weisung. Parallelbetrieb von Energieerzeugungsanlagen (EEA) mit dem Niederspannungsverteilnetz. ESTI Nr. 219 Version 1114 d. Gültig ab

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1 Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI ESTI Nr. 219 Version 1114 d Weisung Parallelbetrieb von Energieerzeugungsanlagen (EEA) mit dem Niederspannungsverteilnetz Autor ESTI Gültig ab Ersetzt STI Nr d Download unter: Dokumentation_ESTI-Publikationen ESTI 219 Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI Luppmenstrasse Fehraltorf Tel Fax info@esti.admin.ch

2 Inhaltsverzeichnis 1. Geltungsbereich 3 2. Allgemeines 3 3. Vorlagepflicht 4 4. Bewilligungspflicht für Installationsarbeiten 6 5. Abnahmekontrolle 6 6. Netzanschluss 7 7. Mess- und Steuereinrichtungen 7 8. Schalteinrichtungen 8 9. Schutzeinrichtungen Blindleistungskompensation Zuschaltbedingungen Netzrückwirkungen Rückwirkungen auf Rundsteueranlagen Inbetriebsetzung Betrieb Ausführungsbeispiele 16 Beispiel 1 Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb ohne Inselbetrieb 16 Synchrongenerator Beispiel 2 Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb ohne Inselbetrieb 17 Asynchrongenerator Beispiel 3 Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb mit Inselbetrieb 18 Synchrongenerator Beispiel 4 Energieerzeugungsanlage mit Wechselrichter im Parallelbetrieb 19 Dreiphasige Einspeisung Anschlussmöglichkeiten des Synchrongenerators für den Netz-Parallelbetrieb 20 EMV richtige Ausführung mit zentralem Erdungspunkt System TN-S mit abgesetztem Notstromgenerator (NSG) mit separater Erdung Anschlussmöglichkeiten des Synchrongenerators ohne Netz-Parallelbetrieb 23 System TN-S gemäss Werksvorschriften Anhang Seite Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 2/24

3 1. Geltungsbereich Diese Weisung gilt für Planung, Errichtung, Modernisierung und Betrieb von Energieerzeugungsanlagen (EEA), die an das Niederspannungsverteilnetz des Netzbetreibers angeschlossen werden. Energieerzeugungsanlagen sind zum Beispiel: Diesel-Notstromanlagen; Wasserkraftanlagen; Blockheizkraftwerke (BHKW), Wärmekraftkopplung (WKK); Windkraftanlagen; Photovoltaikanlagen. Die Einspeisung der elektrischen Energie kann über Synchron- oder Asynchrongeneratoren mit Direktanschluss oder über Wechselrichter erfolgen. Bei Anschluss an das Mittelspannungsnetz gelten zusätzliche technische Anforderungen. Bei Photovoltaikanlagen gilt zusätzlich die Weisung ESTI-Nr Allgemeines Die Energieerzeugungsanlagen sind unter Beachtung der jeweils gültigen Bestimmungen und Vorschriften des Netzbetreibers so zu errichten, dass sie für den Parallelbetrieb mit dem Netz geeignet sind und störende Rückwirkungen auf das Netz oder andere Anlagen ausgeschlossen sind. Für die Errichtung und den Betrieb der elektrischen Anlagen sind folgende Gesetze, Vorschriften und Normen zu beachten: Bundesgesetz betreffend die elektrischen Schwach- und Starkstromanlagen (EleG) SR 734.0; Verordnung über elektrische Starkstromanlagen (StV) SR 734.2; Verordnung über das Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen (VPeA) SR ; Verordnung über elektrische Niederspannungsinstallationen (NIV) SR ; Verordnung über elektrische Niederspannungserzeugnisse (NEV) SR ; Verordnung über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) SR 734.5; EN Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen; EN Anforderungen für den Anschluss von Kleinst-Generatoren an das öffentliche Niederspannungsnetz; DACHCZ Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen; Werkvorschriften des Netzbetreibers. Der Netzbetreiber kann Änderungen und Ergänzungen an eine zu errichtende oder bestehende Anlage fordern, soweit diese aus Gründen der sicheren und störungsfreien Versorgung, insbesondere auch im Hinblick auf die Erfordernisse des Verteilnetzes, notwendig sind. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 3/24

4 3. Vorlagepflicht EEA mit einer Gesamtleistung über 30 kva, die mit einem Niederspannungsverteilnetz parallel betrieben werden können, sind vorlagepflichtig gemäss Art. 1 Abs. 1 Bst. b der VPeA. EEA mit einer Gesamtleistung 30 kva und 3,6 kva, welche mit einem Niederspannungsverteilnetz verbunden sind, sind gemäss Art. 23 der NIV dem Netzbetreiber zu melden. Bei EEA im Inselbetrieb ohne eine Verbindung zum Niederspannungsverteilnetz ist gemäss Art. 35 der NIV bei der Inbetriebnahme der Sicherheitsnachweis dem ESTI einzureichen Bestimmung Vorlagepflichtig Meldepflichtig Meldepflichtig beim ESTI an Netzbetreiberin an ESTI Energieerzeugungsanlage gem. VPeA (SR ) gem. NIV (SR Art. 23) gem. NIV (SR Art. 35 Abs. 2) Stationär, mobil Netz-Parallelbetrieb 3,6 kva > 3,6 kva > 30,0 kva Nein Nein Ja Ja Ja Ja Nein Nein Nein Stationär, mobil Inselbetrieb Alle Nein Nein Ja Die Umschaltung (Netz/Null/Insel) ist bei der Netzbetreiberin meldepflichtig. EEA über 1000 V AC und 1500 V DC sind in jedem Fall planvorlagepflichtig. Sämtliche elektrischen Installationen sind kontrollpflichtig nach NIV. Es muss ein Sicherheitsnachweis (SiNa) mit Mess- und Prüfprotokoll erstellt werden. Bei planvorlagepflichtigen EEA ist vor der Erstellung der Anlage dem ESTI durch den Bauherrn oder den Betriebsinhaber beziehungsweise durch seinen Vertreter eine Vorlage gemäss Art. 2 der VPeA und dem Netzbetreiber ein Anschlussgesuch einzureichen. Es sind folgende Unterlagen im Doppel dem ESTI einzureichen: Eigentümer, Standort, Art und Ausgestaltung der geplanten Anlage und deren Zusammenhang mit bestehenden Anlagen; Begründung des Projektes; sicherheitsrelevante Aspekte, wie Angaben über die Erzeugnis- respektive Maschinendaten, Stromsysteme, Spannungen und die Art der Erdungen; Schema der Anlage und der Erdungen, mit Angaben der Polleiter-, Neutralleiter- und Schutzleiterquerschnitte; mögliche Einflüsse auf oder durch andere Objekte, zum Beispiel besondere Betriebsverhältnisse, die nicht aus dem Schema und den Zeichnungen entnommen werden können, wie z.b. Neutralleiterbehandlung im Parallelbetrieb und allfälligem Inselbetrieb, Zweck und Wirkungsweise der Schutzeinrichtungen; Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 4/24

5 Auswirkungen auf Umwelt und Landschaft; Erstellungskosten der Anlage; unterzeichnetes Anschlussgesuch des betreffenden Netzbetreibers für EEA im Parallelbetrieb mit Stromversorgungsnetzen. Siehe auch: Richtlinien ESTI Nr. 235 «gemäss Art. 2 und 4 der Verordnung über das Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen (VPeA) für die Eingabe von Planvorlagen und deren Anforderungen sowie die Aussteckung». Mit dem Bau der Anlage darf erst begonnen werden, wenn die Genehmigung der Pläne rechtskräftig geworden ist. Die Fertigstellung der Anlage muss dem ESTI schriftlich mitgeteilt werden. Der Fertigstellung sind ein Abnahmeprotokoll und ein Sicherheitsnachweis für den Anschluss ans Niederspannungsverteilnetz beizulegen, aus dem hervorgeht, dass die Anlage den Anforderungen der Gesetzgebung und den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Erläuterungen zum Anschlussgesuch für elektrische Energieerzeugungsanlagen (siehe Anhang) Allgemeines Für den Anschluss mehrerer identischer EEA am gleichen Aufstellungsort genügt ein Anschlussgesuch. Der Netzbetreiber kann bei Bedarf weitere Angaben einholen. Das Anschlussgesuch ist einzureichen für: EEA, die für Parallelbetrieb mit dem Stromversorgungsnetz vorgesehen sind. Vorgängig ist dem Eidg. Starkstrominspektorat eine Vorlage zur Genehmigung einzureichen, wenn die Leistung über 30 kva beträgt und die Anlage parallel zu einem Verteilnetz betrieben wird. Bei Anlagen im Inselbetrieb ist eine Meldung ans ESTI erforderlich. Hinweise zum Ausfüllen des Anschlussgesuchs: Abschnitt 1 Das korrekte, vollständige Ausfüllen der Rubriken ermöglicht dem Netzbetreiber, die notwendigen Netzabklärungen und eventuell notwendige Massnahmen vorzukehren, die für einen sicheren Betrieb der EEA am Stromversorgungsnetz oder in der Kundenanlage erforderlich sind. Abschnitt 2 Die Angaben werden für statistische Zwecke sowie für die späteren vertraglichen Regelungen benötigt. Abschnitt 3 WKK-Anlagen können wärmegeführt oder stromgeführt betrieben werden. Bei wärmegeführten Anlagen wird die Leistungsabgabe entsprechend der benötigten Wärmemenge geregelt. Bei stromgeführten EEA wird die Leistungsabgabe entsprechend der benötigten Strommenge geregelt. Für die Angabe der maximalen Leistungsabgabe an das Stromversorgungsnetz ist zu berücksichtigen, dass der eigene Strombedarf an Wochenenden oder Feiertagen verschwindend klein sein kann, die EEA aber mit voller Leistung produziert. Mit dem «maximalen Leistungsbedarf bei Ausfall der Anlage» ist die gesamte Leistung, die der Netzbetreiber beim Ausfall der EEA dem Kunden zur Verfügung stellen muss, anzugeben. Es muss berücksichtigt werden, dass bei einem Ausfall der EEA nicht die ganze Leistung derselben durch den Netzbetreiber ersetzt werden muss, da bestimmte Verbraucher abgeschaltet werden oder eine Rücklieferung in das Stromversorgungsnetz vorhanden war. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 5/24

6 Abschnitt 4 In diesem Abschnitt werden je nach Anlagetyp die entsprechenden Angaben benötigt. Bei einer WKK-Anlage wird die maximale thermische «Wärmeleistung» bei Nennbetrieb verlangt. Beim Wechselrichter wird für Photovoltaikanlagen aus statistischen Gründen zusätzlich die Panelfläche in m² verlangt. Die Leistung der Blindleistungskompensation ist bei Asynchrongeneratoren und Anlagen mit Wechselrichtern anzugeben. Als Leistungsfaktor ist der cos ϕ bei der Energie-Übergabestelle (Zähleranschlussklemmen) anzugeben. Abschnitt 5 Das Schutzkonzept muss die Anforderungen des Abschnittes EEA der WV erfüllen. Für die Dimensionierung der Schalter gibt Ihnen der örtliche Netzbetreiber auf Anfrage die Netzkurzschlussleistung am Verknüpfungspunkt bekannt. 4. Bewilligungspflicht für Installationsarbeiten EEA mit oder ohne Verbindung zu einem Niederspannungsverteilnetz sind nach Art. 2 Abs. 1 lit. c der NIV elektrische Installationen. Gemäss Art. 6 NIV braucht, wer elektrische Installationen erstellt, ändert oder instand stellt und wer elektrische Erzeugnisse an elektrische Installationen fest anschliesst oder solche Anschlüsse unterbricht, ändert oder instand stellt, eine Installationsbewilligung des ESTI. Bei EEA fallen die Installationsarbeiten ab dem Netzverknüpfungspunkt bis zum Anlagenhauptschalter unter die Bewilligungspflicht nach NIV. Für den Anschluss ans Netz ist eine allgemeine Installationsbewilligung für natürliche Personen (Art. 7 NIV) oder für Betriebe (Art. 9 NIV) erforderlich. Für EEA mit einer Spannung von max. 50 V Wechselspannung oder 120 V Gleichspannung und einem maximalen Betriebsstrom von 2 A gelten nur die Art. 1 5 der NIV. Sie fallen gemäss NIV nicht unter die Bewilligungspflicht für die Installationsarbeiten. Können solche Installationen Personen oder Sachen gefährden, gilt die NIV im vollen Umfang. 5. Abnahmekontrolle Bei vorlagepflichtigen EEA kontrolliert das ESTI in der Regel innerhalb eines Jahres nach der Fertigstellung, ob die Anlage vorschriftsgemäss und in Übereinstimmung mit den genehmigten Plänen erstellt worden ist (siehe Art. 13 VPeA). Grundlage für die Abnahmekontrolle bilden die Fertigstellungsanzeige gemäss Art. 12 VPeA sowie ein Sicherheitsnachweis nach Art. 37 der NIV für den Anschluss ans Niederspannungsverteilnetz. Bei Anlagen mit Verbindung zu einem Niederspannungsverteilnetz ist der Sicherheitsnachweis nach NIV bei der Netzbetreiberin einzureichen. Die unabhängige Kontrolle nach Art. 35 Abs. 3 NIV muss vom Eigentümer der elektrischen Installation veranlasst werden, wenn die Anlage auf/an einem Objekt angebracht ist, dessen elektrische Installationen einer Kontrollperiode von weniger als 20 Jahren unterliegen. Bei Anlagen ohne Verbindung mit einem Niederspannungsverteilnetz zur Einspeisung in eine feste Installation muss der Eigentümer den Sicherheitsnachweis bei der Inbetriebnahme dem ESTI zustellen (gemäss Art. 35 Abs. 2 der NIV). Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 6/24

7 6. Netzanschluss EEA, die parallel mit dem Netz betrieben werden sollen, müssen auf der Netz-Versorgungsseite von Überstrom-Schutzeinrichtungen der Verbraucherstromkreise fest angeschlossen sein. Der Netzanschluss wird unter Berücksichtigung der gegebenen Netzverhältnisse, der Leistung und Betriebsweise der EEA sowie der berechtigten Interessen des Betreibers vom Netzbetreiber festgelegt. Damit soll sichergestellt werden, dass die EEA ohne störende Rückwirkungen betrieben werden und die Versorgung anderer Kunden nicht beeinträchtigt ist. EEA dürfen entsprechend den Werkvorschriften des Netzbetreibers einphasig an das Netz angeschlossen werden. Die Beurteilung der Anschlussmöglichkeit erfolgt unter dem Gesichtspunkt der Kurzschlussleistung des Netzes am Verknüpfungspunkt, der Anschlussleistung sowie der Art und der Betriebsweise der EEA. Der Anschluss muss über eine dem Netzbetreiberpersonal jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion erfolgen. Jederzeit zugängliche Schaltstellen sind: Anschlussüberstromunterbrecher Kabelverteilschrank Trafostation 7. Mess- und Steuereinrichtungen Art und Anzahl der erforderlichen Messeinrichtungen (EVU-Zähler) und Steuergeräte richten sich nach den Vertragsverhältnissen für den Strombezug und die Stromlieferung. Zur Mess- und Steuereinrichtung gehörende Zähler, Messwandler, Prüfklemmen und Rundsteuerempfänger werden allgemein als Tarifapparate bezeichnet. Eine Absprache mit dem Netzbetreiber bereits im Planungsstadium wird empfohlen. Siehe auch Werkvorschriften des Netzbetreibers. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 7/24

8 8. Schalteinrichtungen Für die Verbindung der EEA mit dem Netz des Netzbetreibers muss eine Schalteinrichtung (Kuppelschalter) mit mindestens Lastschaltvermögen (z.b. Motorschutzschalter, Leistungsschalter, Sicherungslastschalter, verschweisssicheres Schaltschütz mit Lastschaltvermögen und vorgeschaltetem Kurzschlussschutz) eingesetzt werden. Sofern kein Inselbetrieb vorgesehen ist, kann dafür die Schalteinrichtung der EEA verwendet werden. Durch die Schalteinrichtung muss eine allpolige, galvanische Trennung sichergestellt werden. Je nach Netzsystem am Einbauort des Kuppelschalters ergeben sich die folgenden Anforderungen: Im IT- und TT-System sind die drei Aussenleiter und der Neutralleiter zu schalten. Im TN-C-System und im TN-C-Teil des TN-C-S-Systems sind die drei Aussenleiter zu schalten. Im TN-S-System und im TN-S-Teil des TN-C-S-Systems sind die drei Aussenleiter und fakultativ der Neutralleiter zu schalten. Das heisst, dass alle Leiter zu schalten sind mit Ausnahme der Leiter mit PE-Funktion. Ist ein Schalten des Neutralleiters erforderlich, so ist ein Kuppelschalter einzusetzen, der den Neutralleiter beim Einschalten voreilend und beim Ausschalten nacheilend schaltet. Für Anlagen des Zivilschutzes ist die Weisung WeZS ESTI Nr. 508 zu berücksichtigen. Bei EEA mit Wechselrichter ist die Schalteinrichtung auf der Wechselstromseite des Wechselrichters vorzusehen. Bei Unterbringung im Gehäuse des Wechselrichters darf die Schalteinrichtung durch einen Kurzschluss im Wechselrichter nicht unwirksam werden. Die Schalteinrichtung muss für den am Einbauort auftretenden maximalen Kurzschlussstrom ausgelegt und unter Berücksichtigung der erforderlichen Schutzeinrichtungen unverzögert auslösbar sein. Bei Verwendung von Schmelzsicherungen als Kurzschlussschutz ist das Schaltvermögen der Schalteinrichtung mindestens gemäss dem Ansprechbereich der vorgeschalteten Schmelzsicherung zu bemessen. Der Nachweis für die Kurzschlussfestigkeit der gesamten elektrischen Anlage ist vom Betreiber zu erbringen. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 8/24

9 9. Schutzeinrichtungen Es sind folgende minimale Schutzmassnahmen vorzusehen: Kurzschlussschutz; Überlastschutz; Schutz gegen direktes und indirektes Berühren. Zum Schutz der eigenen und anderer Anlagen sind Schutzmassnahmen erforderlich, die bei Spannungs- oder Frequenzabweichungen die zugehörige Schalteinrichtung auslösen. Abhängig vom Typ der Anlage kommen unterschiedliche Schutzkonzepte zur Anwendung. Hinsichtlich des Eigenschutzes der Erzeugungsanlage ist zu berücksichtigen, dass der Kurzschlussstrom bei Inselbetrieb deutlich niedriger als derjenige bei Netzparallelbetrieb ist. Bei Erzeugungsanlagen, die über Umrichter in das Niederspannungsnetz einspeisen, kann er sogar unter dem Bemessungsstrom der Anlage liegen. Eventuell ist der Einsatz von Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (RCD) unumgänglich. In Anlagen mit Asynchron- oder Synchrongeneratoren sind folgende Schutzfunktionen zu erfüllen: Spannungsrelais U N +10% / 15% Minimalspannung Maximalspannung Frequenzrelais Minimalfrequenz 50 Hz +/-2% Maximalfrequenz Der Minimalspannungsschutz muss dreiphasig ausgeführt sein, um auch einpolige Spannungseinbrüche sicher zu erkennen. Der Maximalspannungsschutz ist bei Asynchrongeneratoren ebenfalls dreiphasig auszuführen, bei Synchrongeneratoren genügt ein einphasiger Schutz. Bei Einspeisung in ein Netz mit Kurzunterbrechung bzw. automatischer Wiedereinschaltung ist bei Asynchrongeneratoren ab ca. 250 kw und bei Synchrongeneratoren eine Ausschaltverzögerung jedoch nur dann zulässig, wenn für die unverzögerte Ausschaltung der EEA eine separate Schutzeinrichtung vorhanden ist, z.b. ein Vektorsprungrelais (nur bei Synchrongeneratoren) oder ein Lastsprungrelais. Bei Anlagen, die mit einem Vektor- oder Lastsprungrelais ausgestattet sind, kann auf eine Frequenzüberwachung verzichtet werden. Je nach Typ und Grösse von EEA können noch zusätzliche Schutzeinrichtungen erforderlich sein, z.b. Rückwattrelais. In Anlagen mit Wechselrichtern genügt die Erfüllung folgender Schutzfunktionen: Spannungsrelais U N + 10% / 15% Minimalspannung Maximalspannung Der Wechselrichter muss durch die Spannungsüberwachung bei einpoligem Absinken oder Ansteigen der Spannung in einem Aussenleiter, in die er einspeist, allpolig vom Netz getrennt werden. Für Photovoltaikanlagen (elektronische Wechselrichter) gelten die Werte gemäss VDE respektive VDE-AR-N 4105; bis max. 16 A und 400 V kann auch EN angewendet werden. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 9/24

10 10. Blindleistungskompensation Der cos φ einer EEA soll bei Wirkleistungsbezug und -lieferung innerhalb der Grenzen 0,9 kapazitiv bis 0,8 induktiv liegen. Entsprechende Werte sind mit dem Netzbetreiber abzusprechen. Bei EEA kleiner Leistung (bis 5 kva) wird im Allgemeinen auf eine Blindleistungskompensation verzichtet. Bei EEA grösserer Leistung ist eine Blindleistungskompensation von den Eigenschaften des Netzes und des Generators abhängig (Kurzschlussleistung am Anschlusspunkt, Netzgrösse). Zur Begrenzung der Oberschwingungsspannungen und für einen störungsfreien Betrieb der Tonfrequenz-Rundsteueranlagen ist eine Verdrosselung der Kompensationskondensatoren notwendig. Die bei Asynchrongeneratoren gegebenenfalls notwendigen Kompensationskondensatoren dürfen nicht vor der Zuschaltung des Generators eingeschaltet werden. Bei der Abschaltung des Generators müssen die Kondensatoren gleichzeitig abgeschaltet werden. Für die Bemessung der Kondensatoren ist die Betriebsweise der EEA zu berücksichtigen. Bei stark schwankender Antriebsleistung (Windkraftanlagen) muss die Blindleistungskompensation automatisch geregelt sein. Bei Synchrongeneratoren kann der cos φ über die Erregung eingestellt werden. Vielfach ist eine konstante Erregung ausreichend, ansonsten ist eine cos-φ-regelung einzusetzen. EEA, die über netzgeführte Wechselrichter betrieben werden, haben im Allgemeinen einen Blindleistungsbedarf, der etwa dem von Asynchrongeneratoren entspricht. Daher gelten die Schaltbedingungen für Kondensatoren wie bei Asynchrongeneratoren. EEA mit selbstgeführten Wechselrichtern haben einen geringen Blindleistungsbedarf, sodass keine Blindleistungskompensationsanlage notwendig ist. Für Photovoltaikanlagen (elektronische Wechselrichter) erfolgt die Blindleistungskompensation nach den Vorgaben von VDE-AR-N Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 10/24

11 11. Zuschaltbedingungen Zur Vermeidung von Rückspannungen ist durch den Einbau technischer Vorrichtungen sicherzustellen, dass eine Zuschaltung der EEA auf das Netz des Netzbetreibers nur möglich ist, wenn die Netzspannung allpolig ansteht. Hierzu kann der Minimalspannungsschutz verwendet werden, sofern er auf der Netzseite der Schalteinrichtung angeschlossen ist. Zum Schutz der EEA empfiehlt es sich, eine Zeitverzögerung zwischen Spannungswiederkehr und Zuschaltung im Minutenbereich vorzusehen. Asynchrongeneratoren, die durch das Aggregat hochgefahren werden, müssen mit einer Drehzahl zwischen 95% und 105% der Synchrondrehzahl spannungslos zugeschaltet werden. Bei Synchrongeneratoren ist eine Synchronisationseinrichtung erforderlich, mit der die folgenden Synchronisierbedingungen eingehalten werden können: Spannungsdifferenz U < +10 /-15% U N Frequenzdifferenz f < +/-0,5 Hz Phasenwinkeldifferenz φ +/-10 Abhängig vom Verhältnis der Netzimpedanz zur Generatorleistung kann es notwendig sein, engere Grenzen festzulegen, um unzulässige Netzrückwirkungen bei der Zuschaltung zu vermeiden. Wechselrichter dürfen nur zugeschaltet werden, wenn sie auf ihrer Wechselstromseite spannungslos sind. Bei inselbetriebsfähigen EEA mit Wechselrichtern, die nicht spannungslos zugeschaltet werden, sind die Zuschaltbedingungen für Synchrongeneratoren einzuhalten. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 11/24

12 12. Netzrückwirkungen Netzrückwirkungen von EEA sind zu begrenzen, damit die Verträglichkeit von Störgrössen für öffentliche Netze nicht überschritten wird. Dadurch soll gewährleistet werden, dass andere Anlagen und Betriebsmittel nicht gestört werden. Es sind folgende Störgrössen und deren Werte zu beachten: a) Spannungsschwankungen und Flicker Der Betrieb einer EEA ist grundsätzlich zulässig, wenn die in EN festgelegten Grenzwerte der Spannungsschwankungen nicht überschritten werden. Massnahmen zur Einhaltung der Grenzwerte sind in DACHCZ Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen beschrieben. Die Bedingungen sind auch erfüllt, wenn nachgewiesen ist, dass die EEA am Verknüpfungspunkt die folgenden Bedingungen einhält: Spannungsänderung U < 3% Langzeitflickerstärke P lt < 0,5 b) Oberschwingungsströme Der Betrieb einer EEA ist grundsätzlich zulässig, wenn die in EN festgelegten Grenzwerte der Oberschwingungsspannungen nicht überschritten werden. Massnahmen zur Einhaltung der Grenzwerte sind in DACHCZ Technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen beschrieben. In Abstimmung mit dem Netzbetreiber können bei grösseren Generatorleistungen höhere Oberschwingungsströme in Abhängigkeit von der Kurzschlussleistung am Verknüpfungspunkt zugelassen werden. Bei Generatoren mit herausgeführtem Sternpunkt kann wegen möglicher Ströme der dritten Oberschwingung eine erhöhte Belastung des Neutralleiters auftreten. Ist der Neutralleiter, um einen Inselbetrieb zu ermöglichen, herausgeführt und angeschlossen, ist eine der folgenden Massnahmen zu ergreifen: Generator mit spez. Wicklungsauslegung (gesehnte Wicklung) für die Unterdrückung der dritten Oberschwingung; erhöhter Leiterquerschnitt der Sternpunktverbindung (125%); Einbau einer Sternpunktdrossel (Berücksichtigung des einpoligen Kurzschlussschutzes); Überwachung des Neutralleiterstromes; automatische Unterbrechung der Sternpunktverbindung mit dem Netz während des Parallelbetriebes. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 12/24

13 13. Rückwirkungen auf Rundsteueranlagen Tonfrequenz-Rundsteueranlagen (TRA) werden in der Regel mit Frequenzen zwischen 100 Hz und 3000 Hz betrieben. Die örtlich verwendete Rundsteuerfrequenz kann beim Netzbetreiber erfragt werden. Die Sendepegel liegen bei etwa 1% bis 4% U N. Beim Betrieb von EEA mit Wechselrichtern können im Netz Spannungen mit Frequenzen erzeugt werden, die Tonfrequenz-Rundsteuerempfänger stören. Deshalb ist die Höhe der Spannung mit der örtlich verwendeten Rundsteuerfrequenz, die von einem Wechselrichter am Verknüpfungspunkt eingespeist werden darf, auf 0,1% U N zu begrenzen. Die vom Wechselrichter erzeugten Spannungen, deren Frequenzen 100 Hz oberhalb bzw. unterhalb der örtlich verwendeten Rundsteuerfrequenz liegen, sollen 0,3% U N nicht übersteigen. Falls eine EEA den Betrieb der Rundsteueranlagen beeinträchtigt, sind vom Betreiber Massnahmen gegen die Beeinträchtigung zu treffen. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 13/24

14 14. Inbetriebsetzung Die Aufnahme des erstmaligen Parallelbetriebes ist in der Regel im Beisein eines Vertreters der Netzbetreiberin durchzuführen. Es sind folgende Prüfungen durchzuführen: Besichtigung der Anlage; Vergleich des Anlagenaufbaus mit den eingereichten Unterlagen; Zugänglichkeit und bestimmungsgemässe Trennfunktion der Schaltstelle; Aufbau der Messeinrichtung entsprechend den vertraglichen und den technischen Vorgaben. Zusätzlich ist eine Funktionsprüfung der Schutzeinrichtungen vorzunehmen. Diese ist unter realen Bedingungen oder durch Simulation mit entsprechenden Prüfgeräten durchzuführen. Ferner sind das Ansprechen der Schutzeinrichtungen und die Einhaltung der vorgegebenen Auslösezeiten für folgende Betriebsverhältnisse zu prüfen: Einphasiger Netzausfall (getrennt für alle drei Phasen) oder den Nachweis der Steuer- und Schutzfunktionen bei einphasigem Netzausfall; Dreiphasiger Netzausfall; Kurzunterbrechung/automatische Wiedereinschaltung; Frequenzabweichungen (Simulation mit Prüfeinrichtung); Kontrolle der Netz-Zuschaltbedingungen; Funktion der Kompensationsanlage. Sinngemäss sind diese Prüfungen auch bei Anlagen mit Wechselrichtern durchzuführen. Die Inbetriebnahme, insbesondere die Funktionsprüfung der Schutzeinrichtungen, ist zu dokumentieren. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 14/24

15 15. Betrieb Die für den Parallelbetrieb mit dem Netz erforderlichen Einrichtungen der EEA sind vom Betreiber stets in technisch einwandfreiem Zustand zu halten. Er hat die Schalter und die Schutzeinrichtungen nach Herstellerangaben auf Funktionstüchtigkeit überprüfen zu lassen. Fehlen solche Angaben, ist die Funktionstüchtigkeit mindestens alle fünf Jahre zu prüfen. Das Ergebnis ist zu dokumentieren. Dieses Protokoll dient damit auch gegenüber Dritten als Nachweis einer ordnungsgemässen Betriebsführung. Die EEA darf erst dann auf das Netz geschaltet werden, wenn die Zuschaltbedingungen erfüllt sind. Der Netzbetreiber ist bei Gefahr und im Störungsfalle zur sofortigen Trennung der EEA vom Netz berechtigt. Vom Betreiber beabsichtigte Änderungen in seiner Anlage, soweit diese Auswirkungen auf den Parallelbetrieb haben wie zum Beispiel Erhöhung oder Verminderung der Einspeiseleistung, Auswechslung von Schutzeinrichtungen, Änderungen an der Kompensationsanlage, bedingen die Eingabe einer Planvorlage (Art. 15 VPeA) und eine rechtzeitige Abstimmung mit dem Netzbetreiber. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 15/24

16 16. Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Synchrongenerator Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb ohne Inselbetrieb Niederspannungsnetz ~ 400/230 V Netzbetreiberin Jederzeit zugängliche Schaltstelle nach Abschnitt 6 Hausanschlusskasten/Anschlussüberstromunterbrecher Eigentumsgrenze Kunde kwh Bezug kwh Lieferung Messeinrichtung nach Abschnitt 7 Drehstromzähler mit Rücklaufsperre Verteilung ~ 400/230 V Schalteinrichtung nach Abschnitt 8 Kurzschlussschutz Überlastschutz <U >U <F >F Sy 3~ Schutzeinrichtung nach Abschnitt 9 Generator Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 16/24

17 Beispiel 2 Asynchrongenerator Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb ohne Inselbetrieb Niederspannungsnetz ~ 400/230 V Netzbetreiberin Jederzeit zugängliche Schaltstelle nach Abschnitt 6 Hausanschlusskasten/Anschlussüberstromunterbrecher Eigentumsgrenze Kunde kwh Bezug kwh Lieferung Messeinrichtung nach Abschnitt 7 Drehstromzähler mit Rücklaufsperre Verteilung ~ 400/230 V Schalteinrichtung nach Abschnitt 8 Kurzschlussschutz Überlastschutz <U >U <F >F AS 3~ Schutzeinrichtung nach Abschnitt 9 Generator Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 17/24

18 Beispiel 3 Synchrongenerator Energieerzeugungsanlage im Parallelbetrieb mit Inselbetrieb Niederspannungsnetz ~ 400/230 V Netzbetreiberin Jederzeit zugängliche Schaltstelle nach Abschnitt 6 Hausanschlusskasten/Anschlussüberstromunterbrecher Eigentumsgrenze Kunde kwh Bezug kwh Lieferung Messeinrichtung nach Abschnitt 7 Drehstromzähler mit Rücklaufsperre Kuppelschalter Verteilung ~ 400/230 V <U >U <F >F Generatorschalter Schutzeinrichtung nach Abschnitt 9 Kurzschlussschutz Überlastschutz Sy 3~ Generator Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 18/24

19 Beispiel 4 Energieerzeugungsanlage mit Wechselrichter im Parallelbetrieb Dreiphasige Einspeisung Niederspannungsnetz ~ 400/230 V Netzbetreiberin Jederzeit zugängliche Schaltstelle nach Abschnitt 6 Hausanschlusskasten/Anschlussüberstromunterbrecher Eigentumsgrenze Kunde kwh Bezug kwh Lieferung Messeinrichtung nach Abschnitt 7 Drehstromzähler mit Rücklaufsperre Verteilung ~ 400/230 V Schalteinrichtung nach Abschnitt 8 Kurzschlussschutz Überlastschutz <U >U Schutzeinrichtung nach Abschnitt 9 ~ = ~ = Photovoltaikgenerator mit Wechselrichter = Sy 3~ ~ Synchrongenerator mit Gleichstrom- Zwischenkreis Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 19/24

20 Anschlussmöglichkeiten des Synchrongenerators für den Netz-Parallelbetrieb EMV richtige Ausführung mit zentralem Erdungspunkt System TN-S Leistungsschalter 3- oder 4-polig Spezialklemme Erdstromüberwachung Zentraler Erdungspunkt ZEP Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 20/24

21 System TN-S mit abgesetztem Notstromgenerator (NSG) mit separater Erdung Gesamtes System TN-S *SS-Kuppelschalter und NSG im Normalbetrieb offen, NSG abgesetzt, Sternpunkt geerdet. Anlagenerde Diesel Notstromgruppe abgesetzt 4-polig offen* PEN 100% Zentraler Erdungspunkt 1 PEN 100% Ein* PEN 100% PE PE PEN (N) offen* HV TN-S N PE N PE Abgänge TN-S 1 Der zentrale Erdungspunkt muss beschriftet werden. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 21/24

22 System TN-S 3-polig System TN-S 4-polig Spezialklemme Spezialklemme System TN-C Spezialklemme lösbar mit einem Werkzeug (Pressmutter) Spezialklemme Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 22/24

23 Anschlussmöglichkeiten des Synchrongenerators ohne Netz-Parallelbetrieb System TN-S gemäss Werksvorschriften Anhang 10.2 Speisung nur vom Stromversorgungsnetz Speisung von Stromversorgungsnetz oder Generator 3) Netzschütz kwh 3) Generatorschütz 1) 2) Erder gemäss WV 3.2 1) Anschluss-Überstromunterbrecher Stromversorgungsnetz mit Schild «Achtung Fremdspannung» 2) Anschluss-Überstromunterbrecher Erder gemäss WV 3.2 Generator 3) Elektrische und mechanische Verriegelung Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 23/24

24 Anhang Weisung Elektrizitätsversorgungsunternehmen (Netzbetreiber) Anschlussgesuch für Energieerzeugungsanlagen (EEA) im Parallelbetrieb mit Stromversorgungsnetz 1. Allgemeine Angaben Zutreffendes ankreuzen Name und Anschrift des Kunden (Betriebsinhaber) Telefon-Nr. Fax-Nr. Standort der Anlage, evtl. Parzellen-Nr. Art des Gebäudes Telefon-Nr. EFH MFH Gewerbe Industrie Fax-Nr. Name und Anschrift des ausführenden Unternehmens Sachbearbeiter Telefon-Nr. Voraussichtliche Inbetriebnahme Fax-Nr. 2. Anlageart / Energieträger Neuanlage Erzeugung nur Elektrizität Umbau best. Anlage WKK-Anlage/BHKW Wasserkraft Sonne Dieselöl Erdgas Biogas Kehricht 3. Betriebsart / Energieproduktion Anlage dauernd mit dem Netz verbunden Notstromanlage, zeitweise mit dem Netz verbunden Rücklieferung ins Netz Rückliefermessung WKK-Anlage wärmegeführt stromgeführt Max. Leistungsabgabe ans Netz kw Voraussichtliche Energierücklieferung Max. Leistungsbedarf bei Ausfall der Anlage kw im Winterhalbjahr (Okt. bis März) kwh Vorgesehene Betriebsstunden pro Jahr h/a im Sommerhalbjahr (April bis Sept.) kwh 4. Technische Angaben / Nenndaten Gesamte installierte Leistung elektrisch kw thermisch kw Wechselrichter Synchrongenerator Asynchrongenerator Anzahl Panelfläche m² Fabrikat/Typ Nennleistung kw Spannung x V Scheinleistung kva cos ϕ Kurzschlussleistung kva Blindleistungskompensation kvar Verdrosselungsfrequenz Hz 5. Beilagen Schutzkonzeption Kopie genehmigte ESTI-Vorlage 6. Unterschrift des Netzbetreibers Ort Datum Unterschrift 7. Entscheid des Netzbetreibers Bewilligt Bewilligt mit Massnahmen Datum Unterschrift Bemerkungen 8. Abnahmekontrollen Installationskontrolle nach NIV Kontrolle Schutzkonzept Betriebsbewilligung Statistische Erfassung Datum Visum Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI Seite 24/24