Überspannungsschutz für Wohn- und Zweckgebäude

Bild 1: Blitz- und Überspannungsgeräte im Bestandsbau

Immobilien sind der wichtigste Vermögensbestandteil privater Haushalte. Damit kommt dem Schutz, der Instandhaltung sowie der zeitgemäßen Ausstattung von Wohngebäuden eine wesentliche Bedeutung zu, zumal mehr als die Hälfte aller Wohngebäude älter als 40 Jahre sind. Dies gilt besonders für die elektrischen Anlagen, die oft den heutigen Herausforderungen im Hinblick auf Sicherheit und Effizienz nicht mehr gerecht werden. Bei Anlagenerweiterungen oder Umbauten wie für PV-Installationen oder auch Elektromobilität stehen umfangreiche Modernisierungsarbeiten an, für die die ursprüngliche Elektroinstallation meist nicht ausgelegt ist.

Eine ähnliche Situation finden wir im Bereich des Blitz- und Überspannungsschutzes vor. Während bei Neubauten die Anforderungen an Einbauort, Platz und Installation schon bei der Planung berücksichtigt werden, ist bei Bestandsbauten meist mit deutlichen Einschränkungen bezüglich Installationsort und Platzangebot zu rechnen. Gemein ist allen Schutz- und Installations­anforderungen die ständige Suche nach kosten- und bauraumoptimierten Lösungen.

Moderne Blitz- und Überspannungsschutzgeräte müssen diese Rahmenbedingungen berücksichtigen und trotz möglicher Einschränkungen den Schutz von Menschen und Sachwerten vor Überspannungen ­sicherstellen. Sie sollten sich in bestehende aber auch zukünftige Applikationsumge­bungen bestmöglich und einfach integrieren lassen (Bild 1).

Kommunikation im Versorgungsnetz

Bild 2: Aufgaben, die das Smart Meter Gateway in der Kundenanlage für den Versorgungs­netzbetreiber übernimmt

Die Grundanforderung der TAB (Technischen Anschlussbedingungen) [1] und der seit April 2019 geltenden VDE-AR-N 4100 [2] besteht darin, eine sichere und störungsfreie Stromversorgung sicher zu stellen. Ein wichtiger Baustein hierzu ist die Installation und der Betrieb von intelligenten Mess­einrichtungen. Der Messstellenbetreiber (in den meisten Fällen ist dies der regionale ­Versorgungsnetzbetreiber) hat hierzu laut MsbG (Messstellenbetriebsgesetz) [3] einen Anspruch auf den Einbau solcher modernen Messeinrichtungen. Kernkomponente intelligenter Messeinrichtungen ist das SMG (Smart Meter Gateway), das als Schnittstelle zwischen dem Versorgungsnetzbetreiber und dem Wohn- oder Zweckgebäude fungiert.

Bild 3: Überspannungsschutz für den Zählerplatz – die Familie »Dehnshield ZP« der vierten Generation

Die Aufgaben (Bild 2) sind für den reibungslosen Betrieb der Stromversorgung in Deutschland von immenser Bedeutung, denn gerade der bis 2050 geplante Anteil ­von 80 % an erneuerbarer Energie erfordert Transparenz auf der Niederspannungsebene, um bei Unstimmigkeiten im Versorgungsnetz schnell reagieren zu können. Die Spannungsversorgung für die intelligente Messeinrichtung muss von der Elektrofachkraft bei einem Neu- oder Umbau des Zähler­platzes zur Verfügung gestellt werden.

Da diese Spannungsversorgung aus dem Vorzählerbereich, dem NAR (Netzseitiger Anschlussraum) erfolgen sollte, wird es in diesem Bereich schnell eng. Der in der Praxis zur Verfügung stehende Platz reicht nicht aus. Denn im Gegensatz zu früher, als ein mechanischer Zähler für ein Wohn­gebäude ausreichte, sitzen heute im Zählerschrank bis zu vier elektronische Zähler, um die Vielfalt der Anwendungen abzu­decken, wie PV-Anlage, Elektromobilität und Wärmepumpe.

Folgende Komponenten sind im NAR ­unterzubringen:

  • Selektive Hauptleitungsschalter,
  • Spannungsabgriff über Sicherungsorgan (Kurzschlussvermögen 25 kA) zur Versorgung des intelligenten Messsystems,
  • Überspannungsableiter für das 40-mm-Sammelschienensystem sowie
  • optionaler Einspeiseadapter.

Überspannungsschutzlösungen für den Einsatz im NAR

Die unterschiedlichen Netzformen in Deutschland, aber auch die Vorgaben zur Spannungsversorgung des intelligenten Messsystems je nach regionalem Versorgungsgebiet, werden mit den Überspannungsschutzgeräten der vierten Generation (Bild 3) abgedeckt. Für ­unterschiedliche Anwendungsfälle bietet die neue Familie »ZP« die passende Schutzlösung:

  • Erhältlich in drei Ausführungen für das TT-, TN-S- oder das TN-C-Netzsystem.
  • Unterschiedliche Varianten je nach Art des auszuführenden Spannungsabgriffs für das intelligente Messsystem, gemäß Vorgabe des regionalen Versorgungsnetzbetreibers über Schmelzsicherung (Variante SG – ­Sicherung Gateway) oder über Leitungsschutzschalter (Variante LSG – Leitungsschutzschalter Gateway).
  • Sowohl für Gebäude ohne äußeren Blitzschutz als auch für Gebäude mit äußerem Blitzschutzsystem verfügbar
Bild 4: Basis-Version mit separatem Spannungsabgriff für das intelligente Messsystem (RfZ = Raum für Zusatz­anwendungen, APZ = Abschlusspunkt Zählerplatz)

In der Basis-Version (Bild 4) ist ein Kombi-Ableiter mit der schmalsten am Markt verfügbaren Bauform erhältlich. Die Bauform ermöglicht die passgenaue Integration eines optionalen Einspeiseadapters. Der Spannungsabgriff für das intelligente Messsystem erfolgt durch ein zusätzliches externes Sicherungsset.

Die Variante »SG« (Bild 5) bietet, neben der schmalen Bauform, zwei integrierte Anschlüsse für die Spannungsversorgung des intelligenten Messsystems. Diese befinden sich auf der Oberseite des Gerätes. Zudem umfasst diese Variante eine wechselbare Schmelzsicherung.

Bild 5: Variante »SG« mit integrierter Spannungsversorgung für das intelligente Messsystem

Die ab Herbst 2020 verfügbare Variante »LSG« (Bild 6) berücksichtigt die Vorgaben einiger Versorgungsnetzbetreiber zum Einsatz eines wiedereinschaltbaren Leitungsschutzschalters im Rahmen der Spannungsversorgung des intelligenten Messsystems. Ein Leitungsschutzschalter lässt sich hier schnell und einfach in das Gehäuse des ­Kombi-Ableiters integrieren und ist damit sowohl mechanisch aber auch elektrisch ­sicher verbunden. Zum Lieferumfang gehört eine notwendige plombierbare Abdeckung des Leitungsschutzschalters um Fehlbetätigungen zu vermeiden.

Bei den Varianten mit Spannungsabgriff ist auf eine erd- und kurzschlusssichere Verlegung der Leitungen in diesem Bereich zu achten [4].
Alle vorgestellten Varianten basieren auf einer wartungsfreien und langlebigen Funkenstreckentechnologie. Damit sind im Zählerplatz direkt installierte Endgeräte wirksam geschützt. Wärmepumpe, Wallbox oder der PV-Wechselrichter auf der AC-Seite beispielsweise sind auch geschützt, sofern die Leitungslänge vom Kombi-Ableiter zur ­Anwendung nicht mehr als 10 m beträgt.

Zusätzlicher Schutz von Geräten und Systemen

Bild 6: Variante »LSG« mit wieder-einschaltbarem Leitungsschutzschalter im Rahmen der integrierten Spannungsversorgung des intelligenten Mess­systems

Der Schutz entfernter Unterverteilungen, Wallboxen oder Wärmepumpen (mehr als 10 m vom Zählerplatz entfernt) erfordert ­SPDs Typ 2, z. B. den neuen dreiphasigen »Dehncord« (Bild 7). Dieses Schutzgerät kann auf Hutschiene oder Wand montiert werden, was eine schnelle und einfache Integration des Überspannungsschutzes auch bei nur geringem Platzangebot ermöglicht.

Schutz der Informationstechnik

Bild 7: Flexibel einsetzbares Überspannungs-schutzgerät Typ 2 (»Dehncord 3P«)

Neben dem Schutz der Spannungsversorgungsseite sollte man auch auf den ent­sprechenden Schutz der informationstech­nischen Schnittstellen achten. Denn eine ­bedarfsgerechte Infrastruktur ist die Grundvoraussetzung für jedes moderne Gebäude. Um eine permanente Datenverfügbarkeit zu ­erreichen, wird der Ausbau der Breitband-Infrastruktur vorangetrieben. Zudem wurden neue Übertragungstechnologien wie VDSL2 Vectoring oder G.fast entwickelt, um hohe Datenraten von DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) zum Endkunden sicher zu stellen.

Fehlende Verfügbarkeit, verursacht durch Störungen infolge von Überspannungen, stellt den Nutzer vor enorme Probleme. Ein Überspannungsschutz schafft hier Sicherheit, damit im modernen Zuhause wichtige Technik störungsfrei funk­tioniert. Bei den bisher verfügbaren Überspannungsschutzgeräten war die Datenübertragung teilweise nur mit Einbußen in der Übertragungs­leistung möglich. Die Lösung hierfür ist ein neues Überspannungsschutzgerät, das sicher schützt und dabei die Datenübertragung nicht beeinflusst. Die neue »Dehnbox TC B 180« (Bild 8) schützt den Telekommunikations-­Anschluss und eignet sich sowohl für den platzsparenden Einbau im Multimediafeld des Zählerplatzes oder zur Montage in unmittelbarer ­Nähe des Abschlusspunktes Linientechnik (APL). Weitere Vorteile sind:

  • Verlustfreie Schutzbeschaltung für mo­derne Übertragungstechnologien (VVDSL, SVVDSL und G.fast),
  • optische Statusanzeige,
  • duale, werkzeuglose Anschlusstechnik (RJ45 und Push-in-Technik),
  • Montage mehrerer Geräte aneinander­gereiht mittels Stecktechnik der Gehäuse möglich sowie
  • Signalverfügbarkeit auch nach Überlast des Ableiters (Fail-Open-Technologie).

Fazit: Umfassender Schutz

Bild 8: Die »Dehnbox TC B 180« schützt den ­Telekommunikations-anschluss – so stehen ­Geräte und Systeme im Smart Home oder im Home-Office auch bei Gewitter-beeinflussungen sicher zur Verfügung

Die Digitalisierung ist ein wesentlicher Bestandteil unseres modernen Lebens und heutzutage eine Selbstverständlichkeit, insbesondere in Zeiten der verstärkten Nutzung von Home-Offices. Moderne Systeme reagieren empfindlicher auf Störungen durch Überspannungen, die in Zeiten des Klimawandels mit steigender Gewitterbedrohung ein ernstzunehmendes Risiko sind.

Blitz- und Überspannungsschutz sind ­unverzichtbare Bausteine, um Menschen zu schützen, Brände zu vermeiden und Aus­fällen empfindlicher Technik vorzubeugen. Moderne Wohn- und Zweckgebäude benötigen daher ein umfassendes Schutzkonzept, egal ob Neubau, Modernisierung oder Nachrüstung. Dazu gehört nicht nur die zuverlässige Absicherung der komplexen Technik des Zählerschrankes, sondern ebenso der dämpfungsfreie Schutz der Telekommunikationsschnittstellen. Die Familie »Dehnshield ZP« für die Zählerverteilung sowie der 3-phasige »Dehncord« zum Endgeräteschutz in kombinierter Anwendung mit der »Dehnbox« bieten zuverlässigen Überspannungsschutz bei voller Verfügbarkeit. Es sind kompakte, flexible und bauraumoptimierte Lösungen für mehr Sicherheit.

Literatur

  • [1] TAB 2019 – Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz (Stand: März 2019); BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Reinhardstraße 32, 10117 Berlin
  • [2] VDE-AR-N 4100 Anwendungsregel: 2019-04 – Technische Regeln für den ­Anschluss von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz und deren Betrieb (TAR Niederspannung)
  • [3] Gesetz über den Messstellenbetrieb und die Datenkommunikation in intelligenten Energienetzen (Messstellenbetriebsgesetz – MsbG) vom 29. August 2016 (BGBl. I S. 2034), das zuletzt durch Artikel 90 des Gesetzes vom 20. November 2019 (BGBl. I S. 1626) geändert worden ist
  • [4] DIN VDE 0100-520 (VDE 0100-520):2013-06 Errichten von Niederspannungsanlagen; Teil 5-52: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Kabel- und Leitungsanlagen (IEC 60364-5-52:2009, modifiziert + Corrigendum Feb. 2011); Deutsche Übernahme HD 60364-5-52:2011

Autoren

  • Dietmar Dürr, Business Development Manager Gebäude­technologie ,Dehn SE + Co KG, Neumarkt
  • Alexander Schneck , Business Development Manager TGA, Dehn SE + Co KG, Neumarkt

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net