Phoenix: Überspannungsschutz für den Zählerplatz

Seit dem 1. Oktober 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. Für diesen Zweck wurde der neue VDE-geprüfte Kombiableiter FLT-SEC-ZP2 konzipiert. Die Schutzfunktion dieses SPD Typ 1+2+3 reicht auch aus, wenn das Gebäude über ein äußeres Blitzschutzsystem oder eine Freileitungseinspeisung verfügt.

Die Norm 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 Kombiableiter 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. Mit seiner betriebsstromfreien Statusanzeige und seinen netzfolgestromfreien Funkenstrecken erfüllt der neue Kombiableiter die strengen Vorgaben der VDE-AR-N 4100 zum Einsatz von SPD im Hauptstrom-Versorgungssystem.

Neue Freiräume im Zählerschrank
Der netzseitige Anschlussraum (NAR) eines modernen Zählerplatzes dient unterschiedlichen Zwecken. Die SH-Schalter als Trennvorrichtung für die Anschlussnutzeranlage sind hier untergebracht, und die Spannungsversorgung des intelligenten Messystems (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 und 216 mm zur Verfügung. Bei zwei SH-Schaltern bleiben für Spannungsabgriff und Überspannungsschutz im ungünstigsten Fall nur 48 mm.

Die gängigen Kombiableiter 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, weil diese einen Leitungsschutzschalter fordern. Kombiableiter 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 Kombiableiter 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 nur 27 mm Baubreite ist der FLT-SEC-ZP2 der schmalste Kombiableiter für das 40-mm-Sammelschienensystem. Selbst bei zwei SH-Schaltern verbleiben 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 mit einem Handgriff um einen potentialfreien Fernmeldekontakt erweitern oder nachrüsten. Damit erfüllt sich der Wunsch vieler Anwender nach einer permanenten Überwachung der Schutzwirkung.

Der Anwender entscheidet, ob die Einspeisung über den SH-Schalter, über einen Einspeiseadapter oder über Sammelschienenklemmen erfolgt. Die Absicherung der Spannungsversorgung des intelligenten Messystems 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 FLT-SEC-ZP2 auch in Zählerschränke mit schmalem netzseitigen Anschlussraum.

Schutzschaltungen für 5-Leiter-Netze im Vergleich
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 beiden Fällen schützen. Hinsichtlich der richtigen 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.

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

Fazit
Der Kombiableiter FLT-SEC-ZP2 passt auch in Kombination mit zwei SH-Schaltern in jeden Zählerschrank – seine schmale Baubreite von nur 27 mm macht dies möglich. Sollte zwischen den Komponenten auf dem Sammelschienensystem eine Lücke bleiben, wird sie mit der beiliegenden Abdeckung verdeckt. So ist die Berührsicherheit immer gegeben. Durch die 3+1-Schaltung ist der FLT-SEC-ZP2 universell einsetzbar, und er macht in vielen Fällen zusätzliche SPD für den Geräteschutz überflüssig.

Warum Überspannungsschutz?
Bei Neubau oder Änderungen an bestehenden Installationen ist Überspannungsschutz vorzusehen.
Wenn moderne Gebäude immer smarter werden, erfordert die Elektrotechnik eine immer höhere Verfügbarkeit.
Überspannungsschutz verhindert den Verlust von Daten, den Ausfall wichtiger Geräte sowie den Brand der Elektroinstallation.