Von D. Volbracht
Das Wichtigste in Kürze
Der NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz) überwacht Spannung und Frequenz des Stromnetzes und trennt eine Photovoltaikanlage bei unzulässigen Werten vom Netz. Bei kleinen Anlagen sitzt er im Wechselrichter. Ab einer bestimmten Größe verlangt die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 zusätzlich einen zentralen NA-Schutz am Zählerplatz.
- Schwelle: zentraler NA-Schutz, wenn die Summe der Scheinleistungen 30 kVA übersteigt (VDE FNN)
- Bezugsgröße: Scheinleistung der Wechselrichter in kVA, nicht Modulleistung in kWp
- Spannung: Auslösung über 1,15 Un, über 1,10 Un im Mittel über zehn Minuten und unter 0,8 Un (VDE-AR-N 4105, Prüfbericht für Wechselrichter)
- Frequenz: Auslösung unter 47,5 Hz, über 51,5 Hz und in zweiter Stufe über 52,6 Hz
- Abschaltzeit: höchstens 200 Millisekunden für die schnellen Stufen, Schutz und Kuppelschalter zusammen
- Nachweis: Zertifikat für den NA-Schutz mit ZEREZ-ID und Auslösetest im Inbetriebsetzungsprotokoll
Was ist ein NA-Schutz?
Der NA-Schutz, ausgeschrieben Netz- und Anlagenschutz, ist eine Schutzeinrichtung, die eine Erzeugungsanlage vom öffentlichen Stromnetz trennt, sobald Spannung oder Frequenz den zulässigen Bereich verlassen. Er gehört zu jeder Photovoltaikanlage, die parallel zum Netz arbeitet, vom Steckersolargerät bis zur Gewerbeanlage.
Er besteht aus zwei Teilen. Die Schutzfunktion misst fortlaufend Spannung und Frequenz und entscheidet, ob ausgelöst wird. Der Kuppelschalter führt die Trennung aus. Bei kleinen Anlagen stecken beide Teile im Wechselrichter. Beim zentralen NA-Schutz sitzen ein eigenes Schutzrelais und ein eigener Kuppelschalter am Zählerplatz.
Der wichtigste Zweck ist, ein ungewolltes Inselnetz zu verhindern. Fällt das Netz aus oder wird ein Abschnitt für Arbeiten freigeschaltet, dürfen Anlagen dort nicht weiter einspeisen. Sonst stünden Leitungen unter Spannung, die als abgeschaltet gelten. Der zweite Zweck ist der Schutz der Geräte im Haus und im Netz vor zu hoher Spannung.
Bei welchen Werten löst der NA-Schutz aus?
Der NA-Schutz eines Wechselrichters löst bei drei Spannungs- und drei Frequenzwerten aus, die die VDE-AR-N 4105 im Prüfbericht für den NA-Schutz vorgibt. Die Spannungswerte sind als Vielfaches der Nennspannung Un angegeben. Für das übliche Netz mit 230 Volt zeigt die dritte Spalte die umgerechneten Werte.
| Schutzfunktion | Einstellwert | Bei 230 V |
|---|---|---|
| Überspannung, schnelle Stufe | 1,15 Un | 264,5 V |
| Überspannung, Mittel über 10 Minuten | 1,10 Un | 253 V |
| Unterspannung | 0,8 Un | 184 V |
| Unterfrequenz | 47,5 Hz | - |
| Überfrequenz | 51,5 Hz | - |
| Überfrequenz, zweite Stufe | 52,6 Hz | - |
Für die schnelle Überspannungsstufe und die zweite Überfrequenzstufe nennt die Anwendungsregel eine Obergrenze: Die Abschaltzeit darf 200 Millisekunden nicht überschreiten. Gemeint ist die Auslösezeit des Schutzes zusammen mit der Eigenzeit des Kuppelschalters.
Der Wert für das Mittel über zehn Minuten ist derjenige, der im Alltag am häufigsten anspricht. Er liegt bei 253 Volt und wird erreicht, wenn viele Anlagen an einem langen Netzausläufer gleichzeitig einspeisen. Mehr dazu steht im Abschnitt zu den Störungen.
Die Tabelle gilt für Umrichter, also für Wechselrichter von Photovoltaikanlagen und Speichern. Für direkt gekoppelte Generatoren über 50 kW nennt derselbe Prüfbericht andere Spannungswerte. Zusätzlich muss der Wechselrichter ein Inselnetz aktiv erkennen können. Nach Herstellerunterlagen lag die schnelle Überspannungsstufe in der Vorgängerfassung bei 1,25 Un, ältere Geräte sind deshalb anders eingestellt.
Integriert oder zentral: Ab wann ist was Pflicht?
Ein zentraler NA-Schutz ist Pflicht, sobald die Summe der Scheinleistungen aller Erzeugungseinheiten an einem Netzanschluss 30 kVA übersteigt. VDE FNN, das Gremium hinter der Anwendungsregel, formuliert es so: Ist die Summe SAmax größer als 30 kVA, ist ein zentraler NA-Schutz zu installieren. Bis 30 kVA genügt der im Wechselrichter integrierte Schutz.
| Merkmal | Integrierter NA-Schutz | Zentraler NA-Schutz |
|---|---|---|
| Einsatz | bis 30 kVA Summenleistung | über 30 kVA Summenleistung |
| Ort | im Wechselrichter | am zentralen Zählerplatz |
| Bauteile | Schutzfunktion und Schalter im Gerät | Schutzrelais und Kuppelschalter |
| Nachweis | Zertifikat des Wechselrichters | Zertifikat des Relais, Auslösetest |
| Zusatzkosten | keine | Geräte, Platz im Schrank, Prüfung |
Zwei Punkte führen in der Praxis zu Fehlern. Erstens zählt die Scheinleistung der Wechselrichter in Kilovoltampere und nicht die Modulleistung in Kilowatt-Peak. Zweitens zählt die Summe am Netzanschluss, nicht das einzelne Gerät.
Auf einer Halle liegen Module mit 35 kWp, angeschlossen an einen Wechselrichter mit 30 kVA. Die Summe beträgt 30 kVA, der integrierte Schutz genügt. Kommt später ein zweiter Wechselrichter mit 10 kVA für ein Nebendach hinzu, sind es 40 kVA am selben Netzanschluss. Jetzt ist ein zentraler NA-Schutz nötig, obwohl keines der beiden Geräte allein über der Schwelle liegt.
Laut VDE FNN kann eine dauerhafte, passwortgeschützte Begrenzung der Wechselrichterleistung per Software die Summe senken. Ob das in Ihrem Fall anerkannt wird und ob ein Speicherwechselrichter mitzählt, klärt der Installateur mit dem Netzbetreiber, bevor das Angebot steht. Als dritte Bauform kennt die Anwendungsregel den integrierten NA-Schutz mit abgesetzter Spannungsmessung, bei dem der Wechselrichter die Spannung am Zählerplatz misst.
Welche Regeln gelten für den NA-Schutz?
Maßgeblich ist die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 für Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz. Sie legt fest, welche Schutzfunktionen nötig sind, welche Werte einzustellen sind und mit welchen Formularen der Nachweis geführt wird. Für die Planung reichen vier Regelwerke.
| Regelwerk | Gilt für | Bedeutung für den NA-Schutz |
|---|---|---|
| VDE-AR-N 4105 | Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz | Schwelle, Einstellwerte, Formulare |
| VDE-AR-N 4110 | Anlagen am Mittelspannungsnetz | übergeordneter Entkupplungsschutz |
| § 49d EnWG | Zertifikatsregister | Zertifikate müssen im Register ZEREZ stehen |
| § 13 NAV | Arbeiten an der elektrischen Anlage | nur eingetragene Installationsbetriebe |
Die geltende Fassung der VDE-AR-N 4105 hat den Anwendungsbereich nach oben erweitert. Auch Anlagen mit Anschluss an das Mittelspannungsnetz fallen darunter, solange die installierte Leistung 500 kW und die Einspeiseleistung 270 kW nicht überschreiten. Ein Anlagenzertifikat wird erst oberhalb dieser Werte verlangt. Liegt die Anlagenleistung über 270 kW, gehört zusätzlich das Schutzprüfprotokoll für den übergeordneten Entkupplungsschutz zu den Unterlagen.
ZEREZ ist das zentrale Register für Einheiten- und Komponentenzertifikate. Es wird von der Fördergesellschaft Windenergie und andere Dezentrale Energien geführt, die damit vom Bund beauftragt ist. Für Sie als Betreiber heißt das: Wechselrichter und Schutzrelais brauchen ein Zertifikat, das dort eingetragen ist. Der Netzbetreiber ruft die Daten über die ZEREZ-ID ab.
Wie laufen Einbau und Nachweis ab?
Einbau und Nachweis des NA-Schutzes laufen in vier Schritten ab, die an den Formularen der VDE-AR-N 4105 entlangführen. Die Arbeit erledigt der Installateur. Für Sie ist wichtig zu wissen, welche Unterlagen am Ende vorliegen müssen.
- Anmelden: Im Antrag an den Netzbetreiber stehen die ZEREZ-IDs der Einheitenzertifikate und des Zertifikats für den NA-Schutz. Über 30 kVA gehört ein Schaltplan dazu, der den Einbauort des zentralen NA-Schutzes zeigt.
- Einbauen: Schutzrelais und Kuppelschalter kommen an den zentralen Zählerplatz. Bei Anschluss an die Mittelspannung sitzt der zentrale NA-Schutz so nah wie möglich an der Übergabestation.
- Einstellen und testen: Der Installateur stellt die vorgegebenen Werte ein und führt den Auslösetest durch. Der Auslösekreis ist nach dem Ruhestromprinzip aufgebaut, bei einem Drahtbruch öffnet der Schalter also von selbst.
- Dokumentieren: Im Inbetriebsetzungsprotokoll wird bestätigt, dass der Auslösetest von zentralem NA-Schutz und Kuppelschalter erfolgreich war. Der Betrieb trägt dort seine Eintragungsnummer beim Netzbetreiber ein.
Den Einbau dürfen Sie nicht selbst übernehmen. Nach § 13 der Niederspannungsanschlussverordnung dürfen die Arbeiten außer durch den Netzbetreiber nur durch ein Installationsunternehmen ausgeführt werden, das in ein Installateurverzeichnis eines Netzbetreibers eingetragen ist. Was sonst in die Unterlagen gehört, beschreibt der Beitrag zum Inbetriebnahmeprotokoll.
Fragen Sie bei Anlagen nahe der Schwelle ausdrücklich, ob ein zentraler NA-Schutz eingeplant ist und ob im Zählerschrank Platz dafür ist. Einen verlässlichen öffentlichen Richtpreis gibt es nicht. Kostentreiber sind das Schutzrelais, der Kuppelschalter in der passenden Stromstärke und ein möglicher Umbau des Schranks. Lassen Sie den Posten einzeln ausweisen.
Wann muss ein NA-Schutz nachgerüstet werden?
Ein zentraler NA-Schutz muss nachgerüstet werden, wenn eine Erweiterung die Summenleistung am Netzanschluss über 30 kVA hebt. Typische Auslöser sind ein zweites Dach, ein größerer Wechselrichter beim Austausch oder ein Speicher mit eigenem Wechselrichter.
Prüfen Sie vor jeder Erweiterung drei Dinge. Wie hoch ist die Scheinleistung der vorhandenen Wechselrichter laut Typenschild? Wie hoch ist die des geplanten Geräts? Und zählt der Netzbetreiber beide zusammen? Liegt die Summe knapp über der Schwelle, kann ein kleineres Gerät oder eine dauerhafte Leistungsbegrenzung die Nachrüstung ersparen. Ob sich das rechnet, hängt davon ab, wie viel Ertrag die Begrenzung kostet.
Wer einen Batteriespeicher ergänzt, sollte die Frage früh stellen. Ein Hybridwechselrichter, der den alten ersetzt, ändert die Summe oft nicht. Ein zusätzlicher Speicherwechselrichter auf der Wechselstromseite kann sie erhöhen.
Warum schaltet der NA-Schutz die Anlage ab?
Der NA-Schutz schaltet ab, wenn einer der Einstellwerte überschritten wird, und in den meisten Fällen ist das die Überspannung im Mittel über zehn Minuten. Im Normalbetrieb hat der NA-Schutz keinen Einfluss auf den Ertrag. Wiederholte Abschaltungen an sonnigen Mittagen sind dagegen ein Zeichen, dass die Spannung am Anschluss zu hoch steigt.
Die Ursache liegt selten am Schutz selbst. Wenn eine Anlage einspeist, hebt sie die Spannung an ihrem Anschlusspunkt an. Je länger und dünner die Leitung zwischen Wechselrichter und Zählerplatz und je schwächer das Ortsnetz, desto stärker der Anstieg. Erreicht das Mittel über zehn Minuten 253 Volt, trennt der Schutz.
| Störungsbild | Wahrscheinliche Ursache | Was hilft |
|---|---|---|
| Abschaltung mittags bei Sonne | Spannung am Anschluss zu hoch | Leitung zum Zählerplatz prüfen, Netzbetreiber ansprechen |
| Abschaltung ohne Muster | lose Klemme oder Messleitung | Verbindungen prüfen lassen |
| Anlage schaltet nicht wieder zu | Schutzrelais oder Kuppelschalter defekt | Auslösetest, Bauteil tauschen |
| Netzbetreiber lehnt Inbetriebnahme ab | Zertifikat fehlt oder falsche Einstellwerte | ZEREZ-ID und Prüfbericht nachreichen |
Die Einstellwerte dürfen nicht einfach angehoben werden, um Abschaltungen zu vermeiden, denn sie sind durch die Anwendungsregel vorgegeben. Der richtige Weg ist, den Spannungsanstieg zu senken. Wie Leitungslänge und Querschnitt zusammenhängen, zeigt der Beitrag zu Kabelverlusten. Liegt die Ursache im Ortsnetz, ist der Netzbetreiber zuständig.
Die Anlage wird nach der Modulleistung geplant, der Wechselrichter bewusst größer gewählt, und niemand rechnet die Scheinleistungen zusammen. Bei der Anmeldung stellt sich heraus, dass die Summe über 30 kVA liegt. Dann fehlen Relais, Kuppelschalter und Platz im Schrank. Rechnen Sie die Summe aus, bevor Sie Geräte bestellen.
NA-Schutz beim Balkonkraftwerk
Auch ein Balkonkraftwerk braucht einen NA-Schutz, aber kein eigenes Gerät dafür. Die Schutzfunktion sitzt im Wechselrichter des Steckersolargeräts. Das vereinfachte Anmeldeformular der VDE-AR-N 4105 für Anlagen bis 800 Voltampere verlangt die Bestätigung, dass ein Einheiten- und ein NA-Schutz-Zertifikat mit ZEREZ-ID vorhanden sind.
Die Grenzen für Steckersolargeräte stehen an zwei Stellen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz nennt in § 8 eine installierte Leistung von insgesamt bis zu 2 Kilowatt und eine Wechselrichterleistung von insgesamt bis zu 800 Voltampere. Die Produktnorm DIN VDE V 0126-95 begrenzt den Wechselrichter ebenfalls auf 800 Voltampere. Mit Schutzkontaktstecker erlaubt sie höchstens 960 Watt-Peak Modulleistung, mit einer speziellen Energiesteckvorrichtung bis 2.000 Watt-Peak.
Für den Kauf folgt daraus eine einfache Prüfung: Nennt der Hersteller das NA-Schutz-Zertifikat und die ZEREZ-ID des Wechselrichters? Fehlen diese Angaben, lässt sich das Gerät nicht sauber anmelden. Wie die Anmeldung abläuft, beschreibt VDE FNN auf seiner Seite zu Steckersolargeräten.
Wie oft muss der NA-Schutz geprüft werden?
Verbindlich belegt ist die Prüfung bei der Inbetriebsetzung, ein festes Intervall für Wiederholungsprüfungen nennen die frei zugänglichen Unterlagen von VDE FNN nicht. Das Inbetriebsetzungsprotokoll fragt ab, ob der Auslösetest von zentralem NA-Schutz und Kuppelschalter erfolgreich durchgeführt wurde.
Zwei Details aus der Anwendungsregel sind für den Betrieb nützlich. Die Auslösekontrolle muss nicht mehr über eine Prüftaste am Gerät erfolgen, sie kann auch per Software ausgelöst werden. Und bei der Bauform mit abgesetzter Spannungsmessung muss eine Unterbrechung des Messkreises nach höchstens einer Minute zur Abschaltung führen.
Sinnvoll ist, den Auslösetest bei der regelmäßigen Wartung der Solaranlage mitmachen zu lassen und das Ergebnis zu den Unterlagen zu nehmen. Bei gewerblich genutzten Anlagen können sich Prüfpflichten aus dem Arbeitsschutz und aus dem Versicherungsvertrag ergeben. Fragen Sie außerdem Ihren Netzbetreiber, ob seine Anschlussbedingungen eine Wiederholungsprüfung vorsehen.
Häufige Fragen
Was ist ein NA-Schutz bei einer PV-Anlage?
Der NA-Schutz, ausgeschrieben Netz- und Anlagenschutz, ist eine Schutzeinrichtung, die Spannung und Frequenz des Stromnetzes überwacht und die Photovoltaikanlage bei unzulässigen Werten vom Netz trennt. Er besteht aus der Schutzfunktion, die misst und auslöst, und dem Kuppelschalter, der die Verbindung öffnet. Geregelt ist er in der Anwendungsregel VDE-AR-N 4105.
Ab wann ist ein zentraler NA-Schutz Pflicht?
Sobald die Summe der Scheinleistungen aller Erzeugungseinheiten an einem Netzanschluss 30 kVA übersteigt. VDE FNN formuliert es so: Ist die Summe SAmax größer als 30 kVA, ist ein zentraler NA-Schutz zu installieren. Bis 30 kVA genügt der im Wechselrichter integrierte NA-Schutz.
Zählt für die 30-kVA-Grenze die Modulleistung oder die Wechselrichterleistung?
Die Wechselrichterleistung. Maßgeblich ist die Summe der Scheinleistungen der Wechselrichter in Kilovoltampere, nicht die Modulleistung in Kilowatt-Peak. Eine Anlage mit 35 kWp Modulen und einem Wechselrichter mit 30 kVA bleibt unter der Grenze. Laut VDE FNN kann auch eine dauerhafte, passwortgeschützte Begrenzung per Software die Summe senken.
Hat mein Wechselrichter einen NA-Schutz?
Ja, wenn er für den Netzparallelbetrieb in Deutschland zugelassen ist. Der Nachweis ist das Zertifikat für den Netz- und Anlagenschutz, das der Hersteller für das Gerät vorlegt und das im Zertifikatsregister ZEREZ hinterlegt ist. Der Installateur gibt die ZEREZ-ID bei der Anmeldung an.
Bei welchen Werten löst der NA-Schutz aus?
Für Wechselrichter nennt der Prüfbericht der VDE-AR-N 4105 diese Einstellwerte: Überspannung ab 1,15-facher Nennspannung, ab 1,10-facher Nennspannung im gleitenden Mittel über zehn Minuten, Unterspannung ab 0,8-facher Nennspannung, Unterfrequenz ab 47,5 Hertz, Überfrequenz ab 51,5 Hertz und in einer zweiten Stufe ab 52,6 Hertz. Bei 230 Volt Nennspannung entspricht das als eigene Rechnung 264,5, 253 und 184 Volt.
Braucht ein Balkonkraftwerk einen NA-Schutz?
Ja, aber kein eigenes Gerät. Das Anmeldeformular der VDE-AR-N 4105 für Anlagen bis 800 Voltampere verlangt ein Einheiten- und ein NA-Schutz-Zertifikat mit ZEREZ-ID. Die Schutzfunktion sitzt im Wechselrichter des Steckersolargeräts. Achten Sie beim Kauf darauf, dass der Hersteller beide Zertifikate nennt.
Kann ich den NA-Schutz selbst einbauen oder einstellen?
Nein. Nach § 13 der Niederspannungsanschlussverordnung dürfen Arbeiten an der elektrischen Anlage außer durch den Netzbetreiber nur durch ein Installationsunternehmen ausgeführt werden, das in ein Installateurverzeichnis eines Netzbetreibers eingetragen ist. Die Einstellwerte sind durch die Anwendungsregel vorgegeben und werden im Inbetriebsetzungsprotokoll bestätigt.
Wie oft muss der NA-Schutz geprüft werden?
Belegt ist die Prüfung bei der Inbetriebsetzung: Das Protokoll der VDE-AR-N 4105 fragt ab, ob der Auslösetest von zentralem NA-Schutz und Kuppelschalter erfolgreich war. Ein festes Intervall für Wiederholungsprüfungen nennen die frei zugänglichen Unterlagen von VDE FNN nicht. Sinnvoll ist, den Auslösetest bei der regelmäßigen Wartung der Anlage mitmachen zu lassen und nach den Vorgaben des Netzbetreibers zu fragen.
Was kostet ein zentraler NA-Schutz?
Dafür gibt es keine belastbare öffentliche Quelle, die Preise hängen von Anlagengröße, Schaltgerät und Einbauaufwand ab. Kostentreiber sind das Schutzrelais, der Kuppelschalter in der passenden Stromstärke, der Platz im Zählerschrank und die Prüfung. Lassen Sie den Posten im Angebot einzeln ausweisen.
Fazit
Jede netzgekoppelte Photovoltaikanlage hat einen NA-Schutz, die Frage ist nur, wo er sitzt. Bis 30 kVA Summenleistung genügt der Schutz im Wechselrichter, darüber ist ein zentraler NA-Schutz am Zählerplatz nötig. Entscheidend ist die Scheinleistung aller Wechselrichter am Netzanschluss, nicht die Modulleistung.
Rechnen Sie die Summe vor der Bestellung aus, lassen Sie sich die ZEREZ-IDs der Zertifikate geben und bewahren Sie das Inbetriebsetzungsprotokoll mit dem Auslösetest auf. Mit dem Photovoltaik-Konfigurator ermitteln Sie die passende Anlagengröße.
Quellen und Methodik
Schwelle, Bauformen und Hinweise zur Prüfung stammen von den frei zugänglichen Seiten des VDE FNN zur VDE-AR-N 4105. Einstellwerte, Abschaltzeit und Formularinhalte sind dem veröffentlichten Anhang mit den Vordrucken entnommen. Der Normtext selbst ist kostenpflichtig und wurde nicht eingesehen. Die Aussagen zu Installateur, Zertifikatsregister und Steckersolargeräten folgen dem Wortlaut von § 13 NAV, § 49d EnWG und § 8 EEG. Die Voltwerte und das Rechenbeispiel sind eigene Rechnungen, die Störungstabelle ist eine qualitative Einordnung. Der Hinweis auf den früheren Überspannungswert stammt aus Herstellerunterlagen. Preise nennt dieser Beitrag nicht, weil es dafür keine belastbare Quelle gibt.
- VDE FNN: Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz (VDE-AR-N 4105) - Schwelle, Bauformen, Fragen und Antworten
- VDE FNN: VDE-AR-N 4105, Vordrucke - Einstellwerte, Abschaltzeit, Inbetriebsetzungsprotokoll
- VDE FNN: Steckersolargeräte - Anforderungen an Balkonkraftwerke
- Niederspannungsanschlussverordnung, § 13 Elektrische Anlage - eingetragene Installationsunternehmen
- Energiewirtschaftsgesetz, § 49d - Register für Einheiten- und Komponentenzertifikate
Hinweis: Solar.red steht in keiner geschäftlichen Verbindung mit den genannten Institutionen oder mit Herstellern von Schutzgeräten. Der Beitrag gibt Regelwerke in eigenen Worten wieder und ersetzt weder den Normtext noch die Planung durch eine Elektrofachkraft. Maßgeblich sind die geltende Fassung der Anwendungsregel und die Anschlussbedingungen Ihres Netzbetreibers.
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