DIE NEUE PV INSTALLATIONSNORM DIN VDE IN DER PRAXIS

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1 DIE NEUE PV INSTALLATIONSNORM DIN VDE IN DER PRAXIS Peter Kremer, DKE Obmann UK 373, UK und Deutscher Sprecher im IEC TC 82, Richard-Wagner-Str, 9b, D Herzogenaurach DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Informationstechnik im DIN und VDE EINFÜHRUNG Die neue Norm DIN VDE (VDE ) zum Errichten von (Niederspannung-) Solar-Photovoltaik-(PV)-Stromversorgungssystemen ist Juni 2006 erschienen. Titel: Errichten von Niederspannungsanlagen- Teil 7-712: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art- Solar-Photovoltaik-(PV)-Stromversorgungssysteme Für die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium UK Schutz gegen den elektrischen Schlag der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Informationstechnik im DIN und VDE zuständig. Die Norm DIN VDE (VDE ): "Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 7-712: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssysteme; (IEC :2002, modifiziert); Deutsche Übernahme HD : Corrigendum:2006" ist ab für elektrische Anlagen von PV Stromversorgungssystemen einschließlich von Systemen mit Modulen im Anwendungsbereich der Reihe DIN VDE 0100 (VDE 0100) siehe DIN VDE (VDE ) anzuwenden. Die DIN VDE ist eine lang erwartete und auch eine sehr notwendige Norm die sich mit der Errichtung von Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssystemen (Errichten von PV-Anlagen) befasst. Da diese Norm in der Gruppe 700 der Normen der Reihe DIN VDE 0100 (VDE 0100) eingeordnet ist, gilt dass sich - wie auch bei den anderen Teilen der Gruppe 700 von DIN VDE 0100 (VDE 0100) die in diesem Teil enthaltenen Änderungen, Ergänzungen und Streichungen auf die Basisnormen, d. h. auf die Normen der Gruppe 100 bis 600 der DIN VDE 0100 (VDE 0100) beziehen. Aus diesem Grunde wurde auch in der Abschnittsnummerierung von Teil 712 (wie auch bei anderen Teilen der Gruppe 700) die jeweilige Nummer der Basisnorm hinter der Teile-Nr. 712 angefügt. Somit gelten alle nicht aufgeführten Anforderungen der Abschnittsnummern aus der Gruppe 100 bis 600 weiterhin. Gerade diese Festlegungen, d. h. dass alle anderen Anforderungen die nicht in der Gruppe 700

2 angeführt sind, weiterhin gelten, ist bei vielen Normenanwendern noch nicht erkannt worden. EINFÜHRUNGSFRIST Der Begriff Einführungsfrist hat in der kurzen Zeit der Veröffentlichung von Teil 712 zu großer Verunsicherung bei der Fachmannschaft geführt, weil der sonst verwendetet Begriff Übergangsfrist vermisst wurde und man angenommen hat, dass diese Norm sofort auch für die in Planung oder Bau befindlichen PV- Anlagen - anzuwenden ist. Das trifft - wie aus dem ersten Satz dieses Aufzählungspunktes ersichtlich jedoch nicht zu. Vielmehr war man der Meinung, dass es in DIN VDE 0100 (VDE 0100) noch keine Anforderungen gegeben hat (was eigentlich nicht stimmt, da bisher die allgemeinen Anforderungen der Teile 100 bis 600 anzuwenden waren), daher kann es für diesen Teil auch keine Übergangsfrist geben, sondern für diese Norm muss es demnach eine Einführungsfrist geben. Diese Einführungsfrist endet am 1. März 2008 Von der Anwendung der Einführungsfrist muss nicht zwingend Gebrauch gemacht werden, d. h. auch am in Planung oder in Bau befindliche Anlagen dürfen nach den normativen Anforderungen der DIN VDE (VDE ): errichtet werden. Die Einführungsfrist gilt nicht für Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssysteme, a) die bereits vor dem fertiggestellt wurden oder b) die nach in Planung oder in Bau kommen oder c) die nach dem Ende der Einführungsfrist fertiggestellt werden. Eine Anpassung bestehender Anlagen wird mit der Norm nicht gefordert, ist jedoch auf freiwilliger Basis erlaubt. Altanlagen müssen nicht angepasst werden, wenn zum Zeitpunkt ihrer Errichtung die allgemeinen Anforderungen der Normen der Reihe DIN VDE 0100 (VDE 0100) eingehalten wurden. BEGRIFFE Nun sind endlich auch die Begriffe für Komponenten von PV-Anlagenteilen und Definitionen in Deutscher Sprache eindeutig festgelegt. Für andere allgemeine Begriffe siehe DIN VDE (VDE ) Eine PV-Anlage ist nun das errichtete Betriebsmittel eines Solar-Photovoltaik- (PV)-Stromversorgungssystems kurz auch PV-Stromversorgungssystem bezeichnet.

3 Es gibt es nun keinen Strangverteiler, Strangkoppler, Stringbox, Feldverteiler, Koppelkasten usw. mehr. Die Fachwelt kann nun eindeutig miteinander kommunizieren. Nachfolgend ist ein Auszug aus der Norm über die wichtigsten Begriffe aufgeführt: PV-Strang Stromkreis, in dem PV-Module zu einem PV-Teilgenerator in Reihe geschaltet sind, um die festgelegte Ausgangsspannung zu erreichen PV-Teilgenerator mechanisch und elektrisch zusammengefasste Kombination von PV-Modulen und anderen notwendigen Komponenten um eine Gleichstromversorgungseinheit zu bilden PV-Teilgenerator-Anschlusskasten Gehäuse, in dem alle PV-Stränge eines PV-Teilgenerators elektrisch untereinander verbunden sind und in dem, falls erforderlich, Schutzeinrichtungen angeordnet sind Kombination von PV-Teilgeneratoren -Anschlusskasten Gehäuse, in dem alle PV-Teilgeneratoren elektrisch untereinander verbunden sind und in dem, falls erforderlich, Schutzeinrichtungen angeordnet sind PV-Strangkabel/-leitung Kabel oder Leitung zur Verbindung der PV-Module zu einem PV-Strang PV-Teilgeneratorkabel/-leitung Abgangskabel oder Abgangsleitung eines PV-Teilgenerators PV-Gleichstromhauptkabel/-leitung Kabel oder Leitung zur Verbindung des -Anschlusskastens mit den gleichstromseitigen Klemmen des PV-Wechselrichters ANMERKUNG Das PV-Gleichstromhauptkabel/die PV- Gleichstromhauptleitung wird am Lasttrennschalter und nicht am PV- Wechselrichter angeschlossen. PV-Wechselrichter Einrichtung, die Gleichspannung und Gleichstrom in Wechselspannung und Wechselstrom umformt PV-Versorgungskabel/-leitung Kabel oder Leitung zur Verbindung der wechselstromseitigen Klemmen des PV-Wechselrichters mit einem sstromkreis der elektrischen Anlage

4 PV-Anlage errichtete Betriebsmittel eines PV-Stromversorgungssystems Standardprüfbedingungen (STC) Prüfbedingungen die in DIN EN für PV-Zellen und PV-Module festgelegt sind Spannung des unbelasteten Stromkreises unter Standardprüfbeding. U OC STC Spannung unter Standardprüfbedingungen an einem unbelasteten (offener Stromkreis [en: open circuit ] PV-Modul, PV-Strang, PV-Teilgenerator, PV- Generator oder auf der Gleichspannungsseite des PV-Wechselrichters Kurzschlussstrom unter Standardprüfbedingungen I SC STC Kurzschlussstrom eines PV-Moduls, PV-Strangs, eines PV-Teilgenerators oder eines s unter Standardprüfbedingungen FEHLERSTROM-SCHUTZENRICHTUNGEN s Abschnitt verweist auf die Anwendung von Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen: Wo eine elektrische Anlage ein PV-Stromversorgungssystem enthält, das nicht mindestens einfache Trennung zwischen der Wechsel- und der Gleichspannungsseite vorsieht, muss eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (), die für den Fehlerschutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung vorgesehen ist, vom Typ B nach IEC 60755, Änderung 2 sein. Wenn der PV-Wechselrichter konstruktiv so ausgeführt ist, dass Gleichfehlerströme in der elektrischen Anlage nicht auftreten können, ist eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung () vom Typ B nach IEC 60755, Änderung 2 nicht gefordert. Um Klarheit für die Notwendigkeit und richtige Auswahl von s zu schaffen hat der DKE Arbeitskreis AK eine Tabelle für alle möglichen Konfigurationen von PV-Anlagen zur Netzeinspeisung, für die Anwendung s Typ A oder Typ B nach DIN VDE , entwickelt. In der Betrachtung sind auch Varianten mit einem Verbraucherabzweig (Abschnitt ) vom PV-Versorgungskabel/-Leitung berücksichtigt. Die vielen Varianten (12 mögliche Systeme) kommen insbesondere durch die Vielzahl von PV-Wechselrichtertypen zustande. Empfehlung für Auswahl und Einsatz von Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (s) in Verbindung mit der Norm Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssysteme nach DIN VDE Abschnitt und der Norm Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel Schaltund Steuergeräte DIN VDE Abschnitt

5 Wenn der Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung mit Überstrom-Schutzeinrichtung (siehe auch DIN VDE 0100 Teil 410) nicht erfüllt wird gilt folgende Tabelle: Y TT- und TN- System PV-WR SK I ohne ENS/RCMU 3) PV-WR SK I mit ENS/RCMU 3) PV-WR SK II mit und ohne ENS/RCMU 3).X).1).2) Ohne Mit Ohne Mit Ohne Mit im PV-Stromkreis der Mit Ohne Abzweig 1) Abzweig 1) zusätzlich am PV- WR notwendig Mit Ohne Abzweig 1) Abzweig 1) Typ B 2) Typ B 2) Typ B 2) - Typ A Typ A - - Typ B 2) Typ B 2) - - Typ A Typ A - - Typ B 2) Typ A ) Verbraucherabzweig vom PV-Versorgungskabel / -leitung (Abschnitt ) 2) Wenn der PV-Wechselrichter konstruktiv so ausgeführt ist, dass Gleichfehlerströme in der elektrischen Anlage nicht auftreten können oder der PV-Wechselrichterhersteller nachweist, dass sein Gerät keinen Gleichfehlerstrom einspeisen kann, darf ein vom Typ A verwendet werden. 3) Siehe auch DIN V VDE V Die Tabelle gilt nur unter der Bedingungen von Abschnitt: , Schutz durch Kleinspannung: SELV und PELV oder Schutz durch Verwendung von Schutzklasse II oder gleichwertiger Isolierung. Die zugehörigen Schaltungsbeispiele Bild 1.1) bis Bild 3.2) zur Tabelle (siehe Matrix Bild Y.X) am Tabellenrand) folgen aus den nächsten Seiten. Abkürzungen: -: Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (DIN VDE ) -PV: Photovoltaik -WR: Wechselrichter -SK I: Betriebsmittel der Schutzklasse I -SK II: Betriebsmittel de Schutzklasse II oder mit gleichwertiger Isolierung -ENS: Selbsttätige Schaltstelle nach DIN V VDE V RCMU: Fehlerstrom-Überwachungseinheit nach DIN V VDE V : Transformator (hier mit einfacher Trennung) Bilderfolge: Bild 1.1) / Bild 1.2) / Bild 2.1) / Bild 2.2) / Bild 3.1) / Bild 3.2)

6 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lasttrennschalter ( ) WR ohne einfache Trennung PV- Wechselrichter WR mit mind. einfacher Trennung ( ). Entfällt wenn zum Trennen vorhanden. WR mit Typ B 2) Fehlerstrom-Schutzeinrichtung () ( ) Verbraucherabzweig Abzweig Typ B 2) Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Typ A Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS 2) Siehe Fußnote im Merkblatt Bild 1.1) PV-WR SKI ohne ENS/RCMU, mit Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

7 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lasttrennschalter ( ) WR ohne einfache Trennung PV- Wechselrichter WR mit mind. einfacher Trennung. Entfällt wenn Trennung (mit Überstrom-Schutzeinrichtung) in der möglich ist. WR mit Typ B 2) Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Typ A Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS 2) Siehe Fußnote im Merkblatt Bild 1.2) PV-WR SKI ohne ENS/RCMU, ohne Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

8 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lastrrennschalter ( ) PV- Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS WR ohne einfache Trennung WR mit mind. einfacher Trennung WR mit Verbraucherabzweig Abzweig Typ B 2) Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Typ A Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS 2) Siehe Fußnote im Merkblatt Bild 2.1) PV-WR SKI mit ENS/RCMU, mit Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

9 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lasttrennschalter ( ) PV- Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS WR ohne einfache Trennung WR mit mind. einfacher Trennung WR mit Typ B 2) Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Typ A Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS 2) Siehe Fußnote im Merkblatt Bild 2.2) PV-WR SKI mit ENS/RCMU, ohne Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

10 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lasttrennschalter ( ) PV- Wechselrichter mit und ohne selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS WR ohne einfache Trennung WR mit mind. einfacher Trennung. Entfällt bei PV-WR mit selbsttätiger Schaltstelle WR mit Verbraucheabzweig Abzweig Typ B 2) Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Typ A Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS 2) Siehe Fußnote im Merkblatt Bild 3.1) PV-WR SKII mit und ohne ENS/RCMU, mit Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

11 Anwendung Typ A oder Typ B nach DIN VDE WR ohne Lasttrennschalter ( ) PV- Wechselrichter mit und ohne selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS WR ohne einfache Trennung WR mit mind. einfacher Trennung. Entfällt bei PV-WR mit selbsttätiger Schaltstelle oder wenn Trennung (mit Überstrom-Schutzeinrichtung) in der möglich ist. WR mit Schutzeinrichtung für den Schutz bei Überstrom ( ) Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion. Schaltstelle entfällt bei PV-Wechselrichter mit selbsttätiger Schaltstelle DIN V VDE V (VDE ) ENS Bild 3.2) PV-WR SKII mit und ohne ENS/RCMU, ohne Abzweig vom PV-Versorgungskabel/-leitung

12 BETRIEBSBEDINGUNGEN UND ÄUSSERE EINFLÜSSE Im Abschnitt steht geschrieben: Elektrische Betriebsmittel auf der Gleichspannungsseite müssen für Gleichspannungen und -ströme geeignet sein. Diese Forderung ist zwar einleuchtend aber führt bei vielen Planern immer wieder zu Problemen da noch wenige geeignete Betriebmittel am Markt verfügbar sind. Im nächsten Absatz gibt es eine Abweichung zum HD von CENELEC zur IEC Die Abänderung in der Norm ist durch eine senkrechte Linie am linken Seitenrand gekennzeichnet. Hier wurde erstmals die maximale Betriebsspannung für eine PV-Anlage eindeutig definiert: PV-Module dürfen bis zur maximalen Betriebsspannung der PV-Module (U OC STC eines PV-Stranges) und des PV-Wechselrichters, je nachdem welche geringer ist, in Reihe verbunden werden. Festlegungen für diese Betriebsmittel müssen durch den Modulhersteller vorgegeben werden. Damit sind nun die endlosen Diskussionen (jedenfalls in Deutschland). welche Zelltemperatur ist denn anzunehmen, beendet TRENNEN UND SCHALTEN Abschnitt fordert einen Lasttrennschalter auf der Gleichspannungsseite. Um Wartungsarbeiten am PV-Wechselrichter durchführen zu können, müssen Einrichtungen zum Trennen vorgesehen werden, um den PV-Wechselrichter von der Gleichspannungsseite und der Wechselspannungsseite trennen zu können und damit gefahrlos spannungsfrei schalten zu können. Auf der Wechselspannungsseite kann darüber hinaus in Deutschland, als Ersatz für die vom snetzbetreiber (VNB) geforderte Jederzeit zugängliche Schaltstelle mit Trennfunktion, eine selbsttätige Schaltstelle (ENS) für PV- Anlagen nach DIN V VDE V (VDE V ) verwendet werden, die als Trenneinrichtung betrachtet werden darf. Außerdem muss bezüglich der Trennung der PV-Anlage vom Netz des Netzbetreibers der Abschnitt von DIN VDE (VDE ): berücksichtigt werden. In diesem Abschnitt wird im wesentlichen auf die selbsttätige Schalteinrichtung verwiesen, die verhindern muss, dass das öffentliche Netz negativ beeinflusst wird. Diese Schalteinrichtung muss auch jederzeit zugänglich sein. Sofern die normativ geforderte Trenneinrichtung auf der Wechselspannungsseite vorgesehen wird, dürfen hierfür alle im Abschnitt von DIN VDE (VDE ): aufgeführten Einrichtungen verwendet werden (Tabelle 2). Es dürfen z. B. auch Steckvorrichtungen verwendet werden, d. h. es ist nicht wie auf der Gleichspannungsseite ein Lasttrennschalter gefordert.

13 Auf der Gleichspannungsseite der PV-Anlage muss ein Lasttrennschalter vorgesehen werden, der für das Schalten von Gleichspannung geeignet sein muss. Hierfür dürfen z. B. auch Leitungsschutzschalter nach den Normen der Reihe DIN EN (VDE 0641) verwendet werden, ggf. muss die max. zulässige Höhe der Gleichspannung beachtet werden, die geschaltet werden kann. Meist liegt bei Leitungsschutzschaltern die maximal zulässige Gleichspannung bei 440 V, sofern dafür zwei Kontakte in Reihe geschaltet werden. Für den Zeitraum der Einführungsfrist, d. h. bis würde es ausreichend sein, wenn diese Einrichtungen auf der Gleichspannungsseite die Anforderungen der DIN VDE erfüllen, was bedeutet, dass z. B. die nach bisheriger Praxis zur Anwendung kommenden Steckverbinder ausreichend sein können. Wichtig hierbei ist, dass die Forderung aus Teil 460 und 537 beachtet wird, dass geeignete Einrichtungen und Maßnahmen gegen unbeabsichtigtes Einschalten der Trenneinrichtungen vorzusehen sind. Sowohl der gleichstromseitige Lasttrennschalter (Trenneinrichtung) als auch die Trenneinrichtung auf der Wechselspannungsseite sind vernünftigerweise auch wenn im Teil 712 nicht ausdrücklich gefordert - in der Nähe des Wechselrichters - zu errichten (siehe Bild 3). Wegen der Forderung nach einem Lasttrennschalter lassen sich, nach Ende der Einführungsfrist, die bisher häufig verwendeten Steckverbinder auf der Gleichspannungsseite nicht mehr verwenden. Trenneinrichtung Trenneinrichtung Seite: z. B. Leitungsschutzschalter, Leistungsschalter mit Trennfunktion, Sicherungen, Sicherungslasttrenner, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (s), ENS, wenn sie zum Trennen geeignet ist, alle Einrichtungen nach Abschnitt von DIN VDE (VDE ) Lasttrennschalter Seite: z. B. Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter mit Trennfunktion, Lasttrennschalter mit oder ohne Sicherungen mit Lastschaltvermögen (auch bei kleinen Strömen) Tabelle 2) Übersicht über mögliche Trenneinrichtungen WARNHINWEISE In Abschnitt wird gefordert Auf allen Anschlusskästen (-Anschlusskasten und PV- Teilgenerator-Anschlusskasten) müssen gut sichtbare Warnhinweise vorgesehen werden, die darauf hinweisen, dass die aktiven Teile in den Anschlusskästen auch nach dem Trennen vom PV-Wechselrichter unter Spannung stehen können. Einen Vorschlag für ein solches Schild gibt es im Teil 712 nicht (an einem Vorschlag wir zur Zeit gearbeitet).