Anwendungshinweis. Anwendung des Powador-protect

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1 Anwendungshinweis Anwendung des Powador-protect

2 1 Vorwort Der Powador-protect ist ein Mess- und Steuergerät für Photovoltaikanlagen. Es erfüllt die Anforderungen an den zentralen Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) gemäß der Niederspannungsrichtlinie VDE-AR-N 4105 und kann darüber hinaus in Verbindung mit einem Rundsteuerempfänger zur Leistungssteuerung gemäß 6 des EEG 2012 verwendet werden. Dieser Anwendungshinweis beschreibt den Einsatz des Powador-protect zum Zweck des externen Netz- und Anlagenschutzes und die externe Leistungsreduzierung durch den Energieversorger. Neben den normativen Grundlagen, die sich aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG und der deutschen Niederspannungsrichtlinie VDE AR-N 4105 ergeben, werden verschiedene Anschluss- und Konfigurationsbeispiele sowie die Eignung der von KACO new energy angebotenen Wechselrichter erklärt. Als Ergänzung zu den Bedienungsanleitungen der Wechselrichter werden der Anschluss des für die Abschaltung notwendigen Digitalausgangs des Powador-protect an verschiedene Wechselrichter, die hierfür benötigten Softwarestände der Wechselrichter sowie die Möglichkeiten, wie die Wechselrichter-Software aktualisiert werden kann, beschrieben. 2 Grundlagen Netz- und Anlagenschutz Im Sinne der Niederspannungsrichtlinie misst der Powador-protect laufend die Netzparameter. Wird eine Grenzwertverletzung erkannt, steuert der Powador-protect die zentralen Kuppelschalter an, wodurch eine Anlagenabschaltung erfolgt. Diese Funktionalität ist mit Wechselrichtern beliebiger Hersteller gegeben. Wird der Powador-protect zusammen mit dreiphasigen oder trafolosen, einphasigen Wechselrichtern von KACO new energy eingesetzt, ist die kostspielige Variante zentraler Kuppelschalter nicht vonnöten: diese Geräte sind ab Werk mit internen Kuppelschaltern ausgestattet, die vom Powador-protect angesteuert werden können. Dies geschieht über den Digitalausgang Wechselrichter aus, welcher den Powador-protect mit den in der zu überwachenden Anlage eingesetzten Wechselrichtern verbindet. Der Digitalausgang wird im Falle einer erkannten Messwertverletzung gemeinsam mit den zentralen Kuppelschaltern angesteuert. Auch für kleinere Anlagen bis 30 kva ist der Powador-protect interessant, denn die VDE-AR-N 4105 lässt die Option, den Spannungsabfall zwischen Wechselrichter und Zähler zu berücksichtigen, wie in der VDE V beschrieben, nicht zu. Bei großen Entfernungen zwischen Zähler und Wechselrichter kann es in Netzen mit hohen Spannungen zu Abschaltungen aufgrund des Spannungsabfalls zwischen Wechselrichter und Zähler kommen. Der Powador-protect misst die Spannung direkt am Zählerplatz und die interne Schutzeinstellung am Wechselrichter darf somit höher eingestellt werden. Der Powador-protect arbeitet, wie in der Richtlinie gefordert, einfehlersicher und lässt sich in unmittelbarer Nähe des Einspeisezählers anbringen. Leistungsregelung Im Sinne des 6 des EEG 2012 bietet der Powador-protect die Möglichkeit, die Einspeiseleistung mittels eines (Funk-) Rundsteuerempfängers ferngesteuert zu reduzieren. Hierfür war bisher ein separates Gerät notwendig, das die potentialfreien Kontakte eines Rundsteuerempfängers auslesen und Steuerbefehle an den Wechselrichter weitergeben kann. Der Powador-protect macht eine solche Anschaffung überflüssig. Für Anlagen bis 30 kw p nennt das EEG als Alternative zur Leistungsabregelung die Möglichkeit, die Wechselrichter standardmäßig auf 70 % der installierten DC-Leistung zu begrenzen eine Alternative, durch die Anlagenbetreiber bis zu 15 % Ertrag verlieren können (bei optimal ausgelegten Systemen). Auch hier kann sich also der Einsatz des Powador-protect lohnen, um stattdessen die ferngesteuerte Leistungsreduzierung zu nutzen. Eine derartige Anforderung des Energieversorgers zur ferngesteuerten Leistungsreduzierung wird über die RS485-Schnittstelle an die Wechselrichter übermittelt. Der Powador-protect kann hierbei als Endgerät und RS485-Master oder als normaler Busteilnehmer in einem Powador-proLOG-Datenloggerbus eingesetzt werden. Seite 2 Anwendungshinweis Powador-protect

3 Betrieb mit Powador-proLOG S, M, XL (optional) Wenn Sie einen Powador-proLOG einsetzen, kann dieser die Betriebs- und Fehlerstatus, die der Powador-protect über das RS485-Bussystem meldet, an das Webportal Powador-web weitergeben. In diesem Fall ist der Powador-proLOG als RS485-Master und der Powador-protect als RS485-Slave zu konfigurieren. 3 Normativer Hintergrund Verwendung der internen Kuppelschalter nach VDE-AR-N 4105 auch bei Anlagen über 30kVA Die VDE-AR-N 4105 schreibt in Kapitel 6.1 die Verwendung eines zentralen NA-Schutzes für Photovoltaikanlagen über 30kVA (Wechselrichter-) Anlagenleistung vor. In der üblichen Konfiguration steuert der zentrale NA- Schutz einen zentralen Kuppelschalter an. In Kapitel wird alternativ die Ansteuerung der internen Kuppelschalter beschrieben. Bedingung für diese Konfiguration ist, dass die Anlage nicht als Netzersatzanlage oder Notstromanalage für den Inselbetrieb vorgesehen ist. Dies ist in der Regel bei PV-Anlagen gegeben. Zwischengelagerter Schutz gemäß BDEW-Mittelspannungsrichtlinie Die 4. Ergänzung der Mittelspannungsrichtlinie fordert das Vorhandensein einer Prüfklemmleiste zur Schutzprüfung des Entkuppelschutzes an den Erzeugungsanlagen. Die Schutzprüfung selbst hat dann selbstverantwortlich alle 4 Jahre vom Anlagenbetreiber zu erfolgen, Prüfprotokolle müssen auf Verlangen dem Netzbetreiber vorgelegt werden können. Photovoltaik-Stringwechselrichter verfügen üblicherweise nicht über eine derartige Prüfklemmleiste. Die 4. Ergänzung der Mittelspannungsrichtlinie beschreibt allerdings den sogenannten zwischengelagerten Schutz als Alternative zur Prüfklemmleiste am Wechselrichter. Der zwischengelagerte Schutz überwacht die Spannung und die Frequenz auf der Niederspannungsseite der Anlage, und zwar zwischen der PV-Anlage und dem Niederspannungs-/Mittelspannungs-Transformator. Der zwischengelagerte Schutz muss dafür bauseits mit einer Prüfklemmleiste ausgerüstet werden, sodass eine Schutzprüfung ermöglicht wird. Es kann dann auf den Schutz in der Erzeugungseinheit bzw. auf dessen Prüfung dort verzichtet werden. Hier übernimmt der Powador-protect die Funktion des zwischengelagerten Schutzes und steuert im Fehlerfall die internen Kuppelschalter der angeschlossenen KACO-Wechselrichter an. Es ist kein zusätzlicher externer Kuppelschalter notwendig. 4 Funktionsweise 4.1 Netz- und Anlagenschutz Kuppelschalter/Netztrennrelais Werden Wechselrichter eingesetzt, die nicht von KACO hergestellt wurden, sind 2 Kuppelschalter extern bauseitig in der PV-Anlage vorzusehen. Bei ausschließlicher Verwendung von kompatiblen Wechselrichtern der KACO new energy GmbH in der zu überwachenden Erzeugungsanlage werden keine zentralen Kuppelschalter benötigt. Digitalausgang Wechselrichter aus Eine Leitung verbindet den Powador-protect mit den in der zu überwachenden Anlage eingesetzten Wech- Anwendungshinweis Powador-protect Seite 3

4 selrichtern. Er wird im Falle einer erkannten Messwertverletzung gemeinsam mit den zentralen Kuppelschaltern angesteuert. Wird der Wechselrichter aus -Ausgang des Powador-protect mit einem kompatiblen Wechselrichter verbunden, so erkennt dieser den Powador-protect automatisch und stellt seine internen Schutzfunktionen auf den Powador-protect um. Im Gegensatz zur Lösung mit zentralen Kuppelschaltern ist in dieser Konfiguration die gesamte Abschaltkette NA-Schutz/Kuppelschalter im Sinne der VDE-AR-N 4105 A.6 einfehlersicher und bietet somit ein zusätzliches Maß an Sicherheit. Sowohl der Powador-protect als auch die Kuppelschalter Funktion im Wechselrichter sind so ausgeführt, dass interne Fehler erkannt werden und sofort zur Abschaltung führen. Dieser Sicherheitsstandard wird auch für die Verbindung Powador-protect/Wechselrichter angewendet, indem das Ansteuersignal mit einer Drahtbruch- und Manipulationserkennung geschützt ist. Gegebenfalls ist bei großen PV-Anlagen auf Grund der Situation im vorgelagerten Netz neben der ferngesteuerten Leistungsreduzierung eine Möglichkeit zur Fern-Schnellabschaltung durch den Netzbetreiber notwendig. Hierfür kann ein zusätzlicher, extern angesteuerter Öffner zwischen Powador-protect und dem ersten Wechselrichter in der Leitung, die das Wechselrichter aus -Digitalsignal überträgt, installiert werden. Die Kuppelschalter in den Wechselrichtern können innerhalb von 20ms auslösen und bieten einen Zeit- und somit einen Sicherheitsvorteil gegenüber großen Leistungsschaltern oder der ferngesteuerten Leistungsreduzierung. 4.2 Leistungsregelung Den Befehl zur Wirkleistungsreduzierung erteilt der Netzbetreiber einem (Funk-) Rundsteuerempfänger. Der Powador-protect verfügt über vier Digitaleingänge, die mit den vier Relaisausgängen des (Funk-) Rundsteuerempfängers verbunden werden. Daraus ergeben sich vier Abregelstufen, die im Powador-protect werksseitig auf 0, 30, 60 und 100 Prozent der Anlagennennleistung eingestellt sind. Die Abregelstufen sind über das Einstellmenü des Powador-protect konfigurierbar. Der Powador-protect interpretiert die Signale des Schaltausgangs des (Funk-) Rundsteuerempfängers und sendet über einen RS485-Datenbus einen Steuerbefehl für die Leistungsreduzierung an die Wechselrichter. Erfolgt fünf Minuten lang keine weitere Signalisierung, speisen die Wechselrichter wieder die volle Leistung ein. 5 Eignung von Powador-Wechselrichtern 5.1 VDE AR-N 4105 Abschaltung nach U-,f-Grenzwertverletzung nach VDE AR-N 4105 Geräteserie Interne Kuppelschalter Externe Kuppelschalter Interne Kuppelschalter ab Software-Version Powador 2500xi- 5000xi - x - Powador x x Softwarepaket V1.10 ARM: V4.82 (7518) DSP: V4.80 (9CF3) CFG: V7.16 (1C40) Seite 4 Anwendungshinweis Powador-protect

5 Abschaltung nach U-,f-Grenzwertverletzung nach VDE AR-N 4105 Geräteserie Interne Kuppelschalter Externe Kuppelschalter Interne Kuppelschalter ab Software-Version Powador 4000 supreme - x - Powador 5300 supreme x x Softwarepaket V1.10 ARM: V4.82 (7518) DSP: V4.80 (9CF3) CFG: V7.16 (1C40) Powador 6400xi- 8000xi - x - Powador x x Softwarepaket V1.10 ARM: V4.82 (7518) DSP: V4.80 (9CF3) CFG: V7.16 (1C40) Powador supreme x x Softwarepaket V1.10 ARM: V4.82 (7518) DSP: V4.80 (9CF3) CFG: V7.16 (1C40) Powador 8000 supreme - x - Powador x - Powador 9.0 TL TL3 x x Softwarepaket V1.16 ARM: V1.36 F6CC DSP-AC: V1.24 C32F DSP-DC: V Parameter: V1.00 Powador 16.0 TR3, 18.0 TR3 x(*) x Softwarepaket V1.28 ARM: V1.38 DAC2 DSP-AC: V DSP-DC: V Parameter: V1.00 Powador 30.0 TL TL3 x x Softwarepaket V1.11 ARM: V DSP-AC: V1.20 AD6A DSP-DC: V CF Parameter: V1.00 Powador XP100- XP350 x x tbd Powador-Wechselrichter der Geräteserien Powador TR3 und TL3 können über den integrierten USB-Anschluss auf den neuesten Stand gebracht werden (siehe Abschnitt Software-Update ). Bei Geräten, die über keinen Digitaleingang Inverter off verfügen, kann die Abschaltung nach VDE AR- N 4105 nur über externe Kuppelschalter erfolgen. (*) Für die Wechselrichter Powador 16.0 und 18.0 TR3 ist ein optional erhältlicher Adapter erforderlich. Anwendungshinweis Powador-protect Seite 5

6 5.2 EEG 2012 Die Leistungsbegrenzung nach 6 EEG 2012 wird von allen in folgender Tabelle genannten Powador-Wechselrichtern unterstützt. Die Befehlsweitergabe für die Leistungsbegrenzung erfolgt über den RS485-Bus. Ferngesteuerte Leistungsreduzierung durch den Energieversorger Geräteserie Powador 2500xi- 5000xi Powador Powador 4000 supreme Powador 5300 supreme Powador 6400xi- 8000xi Powador Powador supreme Powador 6400 supreme und 8000 supreme Wechselrichter ab Software-Version K222.19DE 2500xi: 3E xi: CF8F 3600xi: A03A 4000xi: C xi: 7B xi: 8BC2 vor ARM V 4.56 ab ARM V D50 alle K220.62DE 6400xi: C64D 7200xi: A2C8 8000xi: CF33 vor ARM V 4.56 ab ARM V 4.56 vor ARM V 4.56 ab ARM V 4.56 K222.36DE 6400 supreme: 88C supreme: A216 Powador- protect ab Software-Version Seite 6 Anwendungshinweis Powador-protect

7 Ferngesteuerte Leistungsreduzierung durch den Energieversorger Geräteserie Powador Powador 9.0 TL TL3 Powador 16.0 TR3, 18.0 TR3 Powador 25000xi-33000xi Powador 30.0 TL TL3 Wechselrichter ab Software-Version alle alle alle K220.58DE 25000xi: xi: 71E xi: A92B BI: A5.03DE NU:A5.03DE alle Powador- protect ab Software-Version Powador XP100-HV, XP200-HV, XP250-HV 2.36r Powador XP250-HV TL, XP350-HV TL 3.17r 6 Software-Update Serien xi, (supreme), 6400xi-8000xi, (supreme), , 25000xi xi Wenden Sie sich für ein Software-Update an den KACO-Service. Serien TL3, 16.0/18.0 TR3, TL3 Sie können die Software dieser Wechselrichter über die integrierte USB-Schnittstelle auf eine neue Version aktualisieren. Verwenden Sie hierzu einen FAT32-formatierten USB-Stick. Laden Sie die aktuellsten Software- Pakete von unserer Webseite unter Service/Downloads/Software herunter. Informationen zur Vorgehensweise bei Software-Updates finden Sie ebenfalls auf unserer Webseite oder in der Bedienungsanleitung Ihres Wechselrichter. 7 Powador-protect als Teil Ihrer PV-Anlage Der Powador-protect wird nahe am Netzeinspeisepunkt in Ihre Photovoltaik-Anlage eingebaut. Wenn bereits ein Datenlogger Powador-proLOG mit oder ohne angeschlossenem Rundsteuerempfänger in Anwendungshinweis Powador-protect Seite 7

8 der zu überwachenden Anlage vorhanden ist, kann der Powador-protect entsprechend konfiguriert werden. Beim Einsatz geeigneter KACO-Wechselrichter sind keine externen Kuppelschalter erforderlich. Die einfehlersichere Abschaltung vom Stromnetz erfolgt in diesem Fall über ein digital übertragenes Abschaltsignal. Legende AC-Netz Abschaltsignal (Digitalausgang) Auswertung Rundsteuerempfänger (DI1-DI4 am Powador-protect) Signal zur Leistungssteuerung (RS485) Ansteuerung externe Kuppelschalter Variante 1: Geeignete KACO-Wechselrichter mit prolog als Master, ohne externe Kuppelschalter POWADOR-protect POWADOR pr o LO G MADE IN GERMA NY XL ~/N/PE Variante 2: Geeignete KACO-Wechselrichter ohne prolog, ohne externe Kuppelschalter POWADOR-protect ~/N/PE Seite 8 Anwendungshinweis Powador-protect

9 Variante 3: Fremdfabrikate ohne prolog, mit externen Kuppelschaltern POWADOR-protect ~/N/PE Variante 4: Mischbetrieb von KACO-Wechselrichtern und Fremdfabrikate POWADOR-protect Fern-Schnell-Aus 3 ~/N/PE Option Fern-Schnell-Aus beim Einsatz geeigneter KACO-Wechselrichter POWADOR-protect Fern-Schnell-Aus 3 ~/N/PE Anwendungshinweis Powador-protect Seite 9

10 8 Anschluss an geeignete Powador-Wechselrichter HINWEIS Der Digitalausgang kann nur mit geeigneten Powador-Wechselrichtern verwendet werden (siehe Abschnitt Eignung von Powador-Wechselrichtern ). Beim Einsatz von Fremdfabrikaten oder im Mischbetrieb mit Powador-Wechselrichtern müssen Kuppelschalter eingesetzt werden. VORSICHT Sachschaden Zerstörung des Powador-protect bei Kurzschluss des Digitalausgangs. Den Digitalausgang des Powador-protect nicht kurzschließen. 8.1 Spezifikationen Kabel: 2-adrig, z.b. ÖLFLEX CLASSIC 100 Leitungsquerschnitte und Anzahl der mit dem Powador-protect verbundenen Wechselrichter: l(m)/a(mm²) 0,5 0,75 1 1, WR 50 WR 50 WR 50 WR WR 36 WR 49 WR 50 WR WR 24 WR 32 WR 49 WR WR 18 WR 24 WR 36 WR 8.2 Digitaleingang anschließen Gehäuse gemäß Bedienungsanleitung der Wechselrichter öffnen. Powador , Anschluss auf der Steuerplatine auf der Innenseite der Gehäusetür. Powador TL3 Anschluss auf der Steuerplatine im Anschlussbereich des Wechselrichters. Seite 10 Anwendungshinweis Powador-protect

11 Powador TL3 Anschluss auf der Steuerplatine auf der Innenseite der Gehäusetür. 9 Softwareeinstellungen Damit die Wechselrichter auf das Abschaltsignal des Powador-protect reagieren können, muss der Digitaleingang der Wechselrichter aktiviert werden. Informationen zur Bedienung Ihrer Wechselrichter finden Sie in den dazugehörigen Bedienungsanleitungen. Die Wechselrichter müssen gegebenfalls zuvor auf den neuesten Softwarestand aktualisiert werden. Gehen Sie für die Aktivierung des Digitaleingangs folgendermaßen vor: Powador (supreme), (supreme) 1. Parameter-Menü öffnen. 2. Zum Menüpunkt Powador-protect navigieren. 3. Den Modus Auto aktivieren. 4. Die Einstellungen speichern. Powador TL3, 16.0/18.0 TR3, TL3 1. Parameter-Menü öffnen. 2. Zum Menüpunkt Powador-protect navigieren. 3. Die Option Auto aktivieren. 4. Die Einstellungen speichern. 10 Weitere Informationen Weitere Informationen bieten Ihnen die Broschüre Die Niederspannungsrichtlinie. Teil 2. Verbesserte Netzintegration durch Niederspannungsrichtlinie und EEG 2012 und die Installations- und Bedienungsanleitung des KACO Powador-protect. Diese Dokumente können unter heruntergeladen werden. Anwendungshinweis Powador-protect Seite 11

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