NA-Schutz PV-Anlage: Pflicht, Grenzwerte und Nachweis

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.

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.

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.

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.

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.

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

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.

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.

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

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.

1. VDE FNN: Erzeugungs­anlagen am Nieder­spannungs­netz (VDE-AR-N 4105) - Schwelle, Bauformen, Fragen und Antworten
2. VDE FNN: VDE-AR-N 4105, Vordrucke - Einstellwerte, Abschaltzeit, Inbetriebsetzungs­protokoll
3. VDE FNN: Stecker­solar­geräte - Anforderungen an Balkon­kraftwerke
4. Nieder­spannungs­anschluss­verordnung, § 13 Elektrische Anlage - eingetragene Installations­unternehmen
5. Energie­wirtschafts­gesetz, § 49d - Register für Einheiten- und Komponenten­zertifikate