VDE-AR-N 4110 - Technische Anschlussregeln Mittelspannung (TAR MS) VDE-AR-N 4110
Übersicht Die VDE-AR-N 4110 regelt die technischen Anforderungen für den Anschluss von Kundenanlagen und Erzeugungsanlagen an das Mittelspannungsnetz. Sie definiert erweiterte Anforderungen gegenüber der Niederspannung.
Gültig seit: 01.11.2018 (aktuelle Fassung 2024)
Anwendungsbereich
Netzanschlüsse im Mittelspannungsnetz (1 kV < U ≤ 52 kV)
Typische Spannungen: 10 kV, 20 kV, 30 kV
Erzeugungsanlagen > 135 kW
Kundenanlagen mit MS-Anschluss
Speicheranlagen im MS-Netz
Abgrenzung zu anderen Regelwerken
Spannungsebene Regelwerk Leistungsbereich Niederspannung VDE-AR-N 4100/4105 ≤ 135 kW Mittelspannung VDE-AR-N 4110 135 kW - 50 MW Hochspannung VDE-AR-N 4120 > 50 MW Höchstspannung VDE-AR-N 4130 > 100 MW
Netzanschluss Übergabestation
Komponente Anforderung Bauart Kundeneigentum oder Netzbetreiber Aufstellung Zugänglich für Netzbetreiber Schutzart Mindestens IP23D Abmessungen Nach DIN EN 62271-200
Schaltanlagen-Konfiguration Typische Stationsaufbauten:
Einschleifstation (Standard):
┌─────────┬─────────┬─────────┐
│ Kabel │ Abgang │ Kabel │
│ ein │ Trafo │ aus │
└─────────┴─────────┴─────────┘Stichanschluss:
┌─────────┬─────────┐
│ Kabel │ Abgang │
│ ein │ Trafo │
└─────────┴─────────┘
Doppelsammelschiene:
┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐
│ Kabel 1 │ Kuppler │ Abgang │ Kabel 2 │
└─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘
Transformatoren
Parameter Anforderung Schaltgruppe Dyn5, Dyn11 (Standard) Kurzschlussspannung uk 4-6% Leerlaufverluste Nach VO (EU) 548/2014 Kühlung ONAN, ONAF
Typische Bemessungsleistungen:
Leistung Anwendung 250 kVA Kleine Gewerbe 400 kVA Mittlere Gewerbe 630 kVA Industrie Standard 1000 kVA Große Industrie 1600-2500 kVA Großverbraucher
Erzeugungsanlagen Zertifikatstypen
Typ Anwendung Inhalt Einheitenzertifikat Wechselrichter, Generator Elektrische Eigenschaften Komponentenzertifikat Schutzgeräte, Regler Funktionsnachweis Anlagenzertifikat Gesamtanlage Netzverträglichkeit
Zertifikatspflicht
Anlagengröße Erfordernis ≤ 950 kW Einheitenzertifikate + vereinfachtes Anlagenzertifikat > 950 kW Vollständiges Anlagenzertifikat > 10 MW Erweiterte Nachweise
Netzstützende Funktionen Spannungshaltung Blindleistungsbereitstellung:
Betriebsart Q-Bereich Steuerung cos φ fest ±0,95 Konstant cos φ(P) variabel Wirkleistungsabhängig Q(U) variabel Spannungsabhängig Q-Sollwert variabel Ferngesteuert
Q(U)-Kennlinie für MS:
Q/Pn
│
+0,41├────────────────────┐ kapazitiv
│ │
0├──────────┬───────────┼───────────┬──────────► U/Un
│ │ │ │
-0,41├──────────┘ │ └────────── induktiv
│ │
│ 1,0 │
│ 0,9 1,1 │
Frequenzstützung
Frequenzbereich Verhalten 47,5 - 49,0 Hz FSM-U (Unterfrequenz-Stützung) 49,0 - 50,2 Hz Normalbetrieb 50,2 - 51,5 Hz LFSM-O (Überfrequenz-Abregelung) > 51,5 Hz Trennung
FSM-U (Frequency Sensitive Mode - Underfrequency):
Parameter Wert Aktivierung < 49,8 Hz Gradient 2-12% Pn/Hz Reaktionszeit < 2 s
LFSM-O (Limited Frequency Sensitive Mode - Overfrequency):
Parameter Wert Aktivierung > 50,2 Hz Gradient 40% Pn/Hz Abregelung Linear bis 0% bei 51,5 Hz
Wirkleistungsreduktion
Steuersignal Wirkung Rundsteuerung 4 Stufen (100/60/30/0%) IEC 61850 Stufenlos 0-100% Analoge Vorgabe 4-20 mA oder 0-10 V
Schutzkonzept Primärschutz (Netzschutz)
Schutzfunktion ANSI-Code Einstellung Überstromzeitschutz 50/51 Nach Kurzschlussstrom Richtungsüberstrom 67 Bei Ringnetzen Distanzschutz 21 Bei langen Leitungen Erdschlussrichtung 67N Nach Netzsternpunkt
Sekundärschutz (Anlagenschutz)
Schutzfunktion ANSI-Code Typische Einstellung Überspannung 59 1,15 Un, 3 s Unterspannung 27 0,8 Un, 1,5 s Überfrequenz 81O 51,5 Hz, 100 ms Unterfrequenz 81U 47,5 Hz, 100 ms Rückleistung 32 -5% Pn, 5 s Schieflast 46 10% I2/I1, 5 s
Entkupplungsschutz
Stufe Schutzgerät Ort Primär Übergeordneter Entkupplungsschutz Übergabestation Sekundär NA-Schutz im Wechselrichter Erzeugungseinheit Backup Zentrale Entkupplung Fernwirktechnik
Fault Ride Through (FRT) LVRT (Low Voltage Ride Through)
U/Un │
1,0 ├─────────────────────────────────────
│ Normalbetrieb
0,9 ├─────────────────────────────────────
│
0,7 ├─────────────────┬───────────────────
│ Netzstützung │ Übergang
0,25 ├─────────────────┤
│ Trennung │ Netzstützung
0,0 ├─────────────────┴───────────────────
0 150ms 700ms 1,5s t
Spannungsbereich Dauer Anforderung U ≥ 0,9 Un beliebig Normalbetrieb 0,7 ≤ U < 0,9 Un ≤ 1,5 s Am Netz bleiben 0,25 ≤ U < 0,7 Un ≤ 700 ms Blindstromeinspeisung U < 0,25 Un ≤ 150 ms Am Netz bleiben
Blindstromeinspeisung bei LVRT
Spannungsabfall ΔU Zusätzlicher Blindstrom ΔIq 0-10% 0 10-50% k × ΔU × In (k=2..6) > 50% 100% kapazitiv
k-Faktor: Netzbetreiber-spezifisch (Standard: k=2)
HVRT (High Voltage Ride Through)
Überspannung Dauer Anforderung U ≤ 1,10 Un beliebig Normalbetrieb 1,10 < U ≤ 1,15 Un ≤ 60 s Am Netz bleiben 1,15 < U ≤ 1,20 Un ≤ 100 ms Am Netz bleiben U > 1,20 Un - Trennung erlaubt
Kommunikation und Fernwirktechnik Schnittstellen
Protokoll Anwendung Standard IEC 61850 Primär für Schutz und Steuerung Edition 2.1 IEC 60870-5-104 Fernwirktechnik TCP/IP IEC 60870-5-101 Serielle Verbindung Legacy Modbus TCP Wechselrichter-Anbindung Ergänzend
Datenpunkte (Mindestumfang) Meldungen (Statusmeldungen):
Schalterstellung aller Leistungsschalter
Schutzanregungen und -auslösungen
Betriebszustand (Bereit/Läuft/Störung)
Wirkleistungsabregelung aktiv
Messwerte:
P, Q, S (Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung)
U (Spannung alle Phasen)
I (Strom alle Phasen)
f (Frequenz)
cos φ (Leistungsfaktor)
Sollwerte:
P-Sollwert (Wirkleistungsbegrenzung)
Q-Sollwert oder cos φ-Sollwert
Spannungssollwert
Fernwirkanbindung
Komponente Anforderung Übertragungsweg Redundant empfohlen Verfügbarkeit ≥ 99% Reaktionszeit < 2 s Sicherheit VPN oder dedizierte Leitung
Messtechnik Wandler-Anforderungen Stromwandler:
Anwendung Klasse Bürde Abrechnung 0,2S oder 0,5S 5-15 VA Schutz 5P20 oder 10P20 15-30 VA Betriebsmessung 1,0 5-10 VA
Typische Übersetzungen:
Primärstrom Sekundär Anwendung 100/5 A 5 A Bis 80 kVA 200/5 A 5 A Bis 160 kVA 400/5 A 5 A Bis 320 kVA 600/5 A 5 A Bis 500 kVA 1000/5 A 5 A Bis 800 kVA
Spannungswandler:
Primärspannung Sekundär Klasse 10.000/√3 V 100/√3 V 0,2 oder 0,5 20.000/√3 V 100/√3 V 0,2 oder 0,5 30.000/√3 V 100/√3 V 0,2 oder 0,5
Zählung
Messung Zählertyp Klasse Bezug RLM (Lastgang) A Einspeisung RLM (Lastgang) A Blindarbeit Optional B oder C
Inbetriebnahme Erforderliche Dokumente 1. Planungsphase:
- Netzanschlussbegehren
- Vorprüfung durch Netzbetreiber
- Netzverträglichkeitsprüfung
2. Vor Inbetriebnahme:
- Anlagenzertifikat
- Einheitenzertifikate
- Komponentenzertifikate
- Schaltpläne und Einstelllisten
3. Bei Inbetriebnahme:
- Inbetriebsetzungsprotokoll
- Schutzprüfprotokolle
- Fernwirkprotokolle
- Konformitätserklärung
Prüfungen
Prüfung Inhalt Durchführung Schutzprüfung Alle Schutzfunktionen Vor Zuschaltung Blindleistungstest Q(U) oder Q-Sollwert Bei Inbetriebnahme FRT-Nachweis Simuliert oder dokumentiert Zertifikat Kommunikationstest Alle Datenpunkte Vor Freigabe
Zuschaltprozedur 1. Spannungsfreiheit am Übergabepunkt feststellen
2. Schutzprüfung durchführen
3. Transformator zuschalten (Einschaltpeak)
4. Niederspannungsseite prüfen
5. Erzeugungsanlage synchronisieren
6. Schrittweise Leistungssteigerung
7. Protokollierung aller Schritte
Praktische Anwendung Stromfee Planungs-Checkliste MS-Anschluss
[ ] Netzebene klären (10 kV, 20 kV, 30 kV)
[ ] Kurzschlussleistung am NAP ermitteln
[ ] Transformatorleistung dimensionieren
[ ] Schutzkonzept abstimmen
[ ] Fernwirkanbindung planen
[ ] Zertifizierungspfad festlegen
Typische Stolpersteine
Problem Lösung Zu geringe Kurzschlussleistung Netzverstärkung oder Anpassung Fehlende Zertifikate Frühzeitig beim Hersteller anfragen Fernwirk-Inkompatibilität IEC 61850 Profil abstimmen Q-Regelung nicht aktiv Werkseinstellung prüfen
Kostenrahmen
Position Richtwert Übergabestation (Eigentum) 50.000-150.000 EUR Transformator 630 kVA 20.000-40.000 EUR Schutz- und Fernwirktechnik 30.000-80.000 EUR Anlagenzertifikat 10.000-50.000 EUR Netzanschlusskosten Netzbetreiber-abhängig
Referenzen
VDE-AR-N 4110:2018-11 (aktuelle Fassung)
VDE-AR-N 4100:2019-04 (TAR Niederspannung)
VDE-AR-N 4120:2018-11 (TAR Hochspannung)
IEC 61850 (Kommunikation)
EN 50549-2 (Erzeugungsanlagen MS)
VDE 0101 (Starkstromanlagen)
Tags: #VDE #Mittelspannung #Transformator #Schaltanlage #IEC61850 #LVRT #HVRT #Schutzkonzept #Uebergabestation #Stromfee
Generiert mit Stromfee Academy | Bild: Leonardo AI Flux
