Überspannungsschutz für den Zählerplatz

Quelle: Phoenix Contact

Die neue Richtlinie VDE-AR-N 4100 zu Installation und Betrieb von Zählerplätzen erfordert immer mehr Komponenten direkt im netzseitigen Anschlussraum. Kombi-Ableiter mit schmaler Baubreite für 40-mm-Sammelschienensysteme lassen dafür den entsprechenden Platz.

Seit dem 1.10.2016 ist durch die DIN VDE 0100-443 und die DIN VDE 0100-534 der Einbau von Überspannungsschutz am Speisepunkt in jedem Neubau sowie bei wesentlichen Änderungen der Niederspannungsanlage vorgeschrieben. Dies soll Isolationsversagen verhindern und dem vorbeugenden Brandschutz dienen. ­Eine schnelle und einfache Lösung ist der Einbau einer Überspannungs-Schutzeinrichtung (SPD, surge protective device) auf dem Sammelschienensystem im netzseitigen Anschlussraum.

Die VDE-AR-N 4100, erschienen im April 2019, beschreibt die technischen Regeln für den Anschluss von Anlagen an das Niederspannungsnetz sowie deren Betrieb. Der Einbau von SPD im netz- oder anlagenseitigen Anschlussraum eines Zählerplatzes ist jetzt ausdrücklich gestattet. Vor dem Zähler sind ausschließlich SPD Typ 1 sowie Kombi-Ableiter SPD Typ 1+2 oder SPD Typ 1+2+3 mit Funkenstrecken erlaubt. Die Funkenstrecken müssen sicher isolieren und den nach dem Zünden einsetzenden Folgestrom so begrenzen und löschen, dass die Hausanschlusssicherungen nicht auslösen. Diese Anforderungen erfüllt z. B. der VDE-geprüfte Kombi-Ableiter »FLT-SEC-ZP2«. Die Schutzfunktion dieses SPD Typ 1+2+3 reicht auch aus, wenn das Gebäude über ein äußeres Blitzschutzsystem oder eine Freileitungseinspeisung verfügt (Bild 1). Das Gerät verfügt über eine betriebsstromfreie Statusanzeige und netzfolgestromfreie Funkenstrecken.

Bild 1: Mit 27 mm Baubreite spart der Kombi-Ableiter Platz im netzseitigen Anschlussraum des Zählerplatzes

Schutzschaltungen für 5-Leiter-Netze im Vergleich

Bild 2: Der Kombi-Ableiter ermöglicht eine direkte Montage auf dem 40-mm-Schienensystem – für den Schutz sorgen die leckstromfreien Funkenstrecken in der 3+1-Schaltung

Überspannungsschäden haben unterschiedliche Ursachen: Atmosphärische Entladungen verursachen Überspannungen zwischen dem Schutzleiter und den aktiven Leitern (Gleichtaktstörungen), und Schalthandlungen sorgen für Überspannungen zwischen den Außenleitern und dem Neu­tralleiter (Gegentakt-Störungen). Beides kann die Betriebsmittel schädigen, daher sollte ein SPD auch vor beidem schützen. Für die richtige Auswahl eines SPD für den Zählerschrank lohnt sich also der Blick ins Innere des Gerätes. Für 5-Leiter-Systeme gibt es SPD mit 4+0- und mit 3+1-Schaltung.

Die 4+0-Schaltung bietet einen Schutzpfad zwischen jedem aktiven Leiter und dem Schutzleiter (L-PE). Hierdurch ist zwar der nach DIN VDE 0100-534 verpflichtende Schutz bei Gleichtaktstörungen gegeben. Aber für den empfohlenen Schutz vor Gegentaktstörungen – insbesondere zum Geräteschutz – sind dann in der Regel zusätzliche SPD zwischen den aktiven Leitern und dem Neutralleiter (L-N) notwendig.

Wer die 3+1-Schaltung nutzt, hat eine SPD-Kombination mit einem Schutzpfad zwischen jedem Außenleiter und dem Neu­tralleiter (L-N) sowie einen Schutzpfad zwischen dem Neutralleiter und dem Schutzleiter (N-PE). Resultat ist ein kombinierter Schutz bei Gleichtakt- und Gegentaktstörungen direkt in einem Gerät. Innerhalb des Schutzbereichs von 10 m sind deshalb im Gegensatz zur 4+0-Schaltung üblicherweise keine zusätzlichen SPD für den Geräteschutz erforderlich.

Nach DIN VDE 0100-534 ist in Verbindung mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCD) die Errichtung von SPD auf der Versorgungsseite der RCDs vorzunehmen, um diese vor Impulsströmen zu schützen. In TT-Systemen ist dabei aus Gründen des Fehlerschutzes (indirektes Berühren) die 3+1-Schaltung vorgeschrieben, die aber auch in TN-S-Systemen verwendet werden kann. Die 4+0-Schaltung hingegen ist ausschließlich in TN-S-Systemen erlaubt. Die 3+1-Schaltung bietet damit deutliche Vor­teile: zum einen die einfache Auswahl des SPD und Reduktion der Variantenvielfalt am Lager durch die Eignung für TN-S- und TT-Systeme. Und zum anderen ist dank des niedrigen Schutzpegels zwischen L und N innerhalb des Schutzbereichs von 10 m kein zusätzliches SPD für Endgeräte erforderlich. Damit bleibt die 3+1-Schaltung die beste Wahl für 5-Leiter-Netze.

Neue Freiräume im Zählerschrank

Der netzseitige Anschlussraum (NAR) eines Zählerplatzes dient unterschiedlichen Zwecken. Die SH-Schalter als Trennvorrichtung für die Anschlussnutzeranlage sind hier untergebracht, und die Spannungsversorgung des intelligenten Messsystems (iMSys) ist von dort abzugreifen. Außerdem wird der NAR für den Einbau der verpflichtenden Überspannungs-Schutzeinrichtung bevorzugt. Für all diese Funktionen steht auf dem Sammelschienensystem – je nach Fabrikat des Zählerschranks – eine Baubreite zwischen 210 mm und 216 mm zur Verfügung. Bei zwei SH-Schaltern bleiben für Spannungsabgriff und Überspannungsschutz im ungünstigsten Fall nur 48 mm.

Bild 3: Installation im netzseitigen Anschlussraum (NAR): Der Kombi-Ableiter (Mitte) lässt viel Freiraum, um die Installation nach eigenen Bedürfnissen zu gestalten

Die gängigen Kombi-Ableiter mit integriertem Spannungsabgriff sind zwar oft ­schmaler als 48 mm, aber abgesichert werden sie meistens über eine Schmelzsicherung. Das kann zu Akzeptanzproblemen bei Netzbetreibern führen, wenn diese einen Leitungsschutzschalter fordern. Kombi-Ableiter mit einem integrierten Leitungsschutzschalter sind aber 54 mm breit und passen deshalb nicht in jeden Zählerschrank. Und was, wenn der Spannungsabgriff erst später nachgerüstet werden soll?

Hilfreich wäre ein Kombi-Ableiter ohne Spannungsabgriff, der so schmal ist, dass er auch bei einem nur 210 mm breiten NAR und zwei SH-Schaltern noch in Kombina­tion mit einem separaten Sicherungselement oder Leitungsschutzschalter einsetzbar ist. Man wäre flexibel und könnte den Zählerschrank individuell und dennoch konform zur Anwendungsregel VDE-AR-N 4100 gestalten.
Mit 27 mm Baubreite verbleiben bei dem Kombi-Ableiter »FLT-SEC-ZP2« (Bild 2) selbst bei zwei SH-Schaltern die erforderlichen 18 mm für die Aus- oder Nachrüstung mit jeder gewünschten Form der Absicherung zur Versorgung des Smart Meter Gateways (SMG). Zusätzlich zur mechanischen Statusanzeige lässt sich der Ableiter um einen potentialfreien Fernmeldekontakt erweitern oder nachrüsten.

Der Anwender entscheidet, ob die Einspeisung über den SH-Schalter, über einen Einspeiseadapter oder über Sammelschienenklemmen erfolgt. Die Absicherung der Spannungsversorgung des intelligenten Messsystems erfolgt über einen vom Überspannungsschutz unabhängigen Leitungsschutzschalter oder über Sicherungselemente. Selbst in Kombination mit zwei SH-Schaltern und einem Leitungsschutzschalter für den Spannungsabgriff zum RfZ (Raum für Zusatzanwendungen) und APZ (Abschlusspunkt Zählerplatz) passt der Kombi-Ableiter auch in Zählerschränke mit schmalem netzseitigen Anschlussraum (Bild 3).

Schutz weiterer Systeme

Auch für alle weiteren eingeführten und ­herausgehenden Leitungen – etwa Kommunikationsleitungen und Bussysteme – sollte am Gebäudeeintritt ein passendes Überspannungs-Schutzgerät installiert werden. Nur wenn zwischen allen Systemen hohe Überspannungen begrenzt werden, ist die bestmögliche Verfügbarkeit gegeben.

Autor

Christoph Klosinski, M.Sc., Produktmanager, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg;

Dipl.-Ing. Axel Rüther, Vertriebsmarketing Elektronik, Phoenix Contact Deutschland GmbH, Blomberg

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net