N-Überlastungsgefahr/Schieflast bei einphasiger Einspeisung mit 20 A

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Moin,

es ist ja meines Wissens legitim, beispielsweise mit einem einphasigen PV-Wechselrichter 20 A einphasig ins Netz einzuspeisen.
Genauso ist es legitim, einphasige Verbraucher mit bis zu 20 A am Netz zu betreiben.

Folglich könnte man doch theoretisch im Extremfall auf L1 bis zu 20 A einspeisen und gleichzeitig L2 und L3 jeweils mit 20 A belasten. Somit ergibt sich ein Neutralleiterstrom von 40 A.
Bei ordentlich dimensionierten Netzanschlüssen sind 40 A sicherlich erst einmal kein Problem, aber die Schieflast beträgt so ja doch das doppelte dessen, was als Maximum eigentlich zulässig wäre und bei eher schwach ausgelegten Netzanschlüssen mit 25 A Vorzählersicherung und 35 A Hausanschlusssicherung wären 40 A auf dem N eben auch schon zu viel.
Wird dagegen in so einem Fall (wo einphasige Wechselrichter angeschlossen sind) irgendetwas vorbeugend unternommen oder läuft das nach dem Motto „Wird schon passen“ bzw. „Augen zu und durch“?

Gruß
Marius

#2

Ja.

Ich habe genau den Fall gehabt: 4,6 kW Wechselrichter und mit 20 A einphasig abzusichernde Wärmepumpe (komplett dämlich, weil der Kompressor sowieso über einen Inverter läuft - den hätte man leicht für Drehstrom auslegen dürfen). Der WR lag auf L1, der Kompressor auf L2. Ich habe das dann mal gedreht.

Über sowas machen sich die Kollegen anscheinend keine Gedanken.

Aber da ich ja dank der DIN VDE AR-N 4100 mittlerweile weiß, dass unsere Standard-Absicherung von Zählerplätzen mit 10 mm² Adern an 63 A mit „E“-Charakteristik ebenfalls auf dem Prinzip „wird schon gutgehen“ basiert - was soll man dazu sagen?
Sobald ich mit Dauerlasten („nicht haushaltstypisch“) rechnen muss, darf ich denselben Zählerplatz nur noch mit 35 A absichern, um den möglichen Dauerstrom auf 32 A zu begrenzen.
Also hat irgendjemand herausgefunden, dass mehr als 32 A bei Dauerlast den Zählerplatz zum Kochen bringen. Man darf aber weiterhin bei haushaltstypischer Belastung mit 63 A absichern.
Ich glaube kaum, dass meine werten Kollegen bei der Wallbox-Montage daran denken, dass der Zählerplatz nunmehr nur noch mit 35 A abgesichert werden darf. Und da der schlaue VDE nicht zwischen Last und Erzeugern differenziert, muss man hierzulande den verbauten 63 A SLS rausschmeißen, wenn Dauer"lasten" einer Erzeugungsanlage dazu kommen.

Wie man an obigen Werten erkennen kann, wohne ich nördlich des Weißwurstäquators. Ba-Wü und Bayern setzen 35 A als Standard für ein Haus an, nördlich davon sind es 63 A. Warum? Weil die das schon immer so gemacht haben.

Mich kotzt dieses unsinnige Flickwerk der Normen immer mehr an. Aber zum Glück prüft es ja niemand und solange nichts passiert, kümmert es niemanden.

#3

Ja, das ist schon optimistisch.

Das verstehe ich nicht. Bei 35 A Absicherung ist der Dauerstrom doch eher auf etwa 38-40 A „begrenzt“.

#4

„Soll für Anwendungen mit einem Dauerstrom von 32 A neben dem Kurzschlussschutz auch der Überlastschutz durch die Trennvorrichtung nach 7.5 (SH-Schalter) sichergestellt werden, darf ein SH-Schalter mit einem Bemessungsstrom von 35 A (z. B. E-Charakteristik) eingesetzt werden. Dieser stellt sicher, dass bei Erreichen der Grenztemperaturen der Betriebsstrom auf 32 A begrenzt wird.“

Die gehen also davon aus, dass die Hitze nach unten steigt, dort den SH-Schalter aufheizt und so für ein früheres Auslösen sorgt.

Finde den Fehler.

„10 mm² ist für folgende Betriebsarten einsetzbar:
Betriebsströme ≤ 32 A bei Erzeugungsanlagen und/oder Bezugsanlagen mit nicht haushaltsüblichem Lastverhalten (Dauerbetriebsstrom, z. B. bei Direktheizungen, Speichern, Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge), unabhängig von deren Einschaltdauer“

Dauerbetrieb ohne Berücksichtigung der Dauer. So so.

#5

Moin,

zugegebenermaßen war Drehstrom nie meine Stärke. Aber damit ich dein Problem auch verstehe habe ich eine Frage:

Bei einer gleichmäßigen, rein ohmschen Lastverteilung auf L1 bis L3 würde ja zB im Scheitelpunkt der Spannung von L1 dort der maximale Strom in den Neutralleiterknoten REINließen und genau die Hälfte dieses Stromes JE L2 und L3 RAUSfließen. Als Summe ergäbe sich dann gar kein Strom: 0A.
Bei maximal ungleichmäßiger Lastverteilung, also zB L2 und L3 ohne Last, wäre der Neutralleiterstrom gleich dem Strom auf L1 der ja auf irgendeinem Wert abgesichert ist.

Im Falle deiner Einspeisung ist die Stromrichtung aber umgedreht. Also muss man NICHT die Ströme durch L1 + L2 + L3 aufsummieren, sondern stattdessen -L1 + L2 + L3 (*) was halt im schlechtesten Fall nicht Null, sondern 2x den Strom durch L1 ergibt. Richtig so?
Man müssen den Strom deiner Stromquelle also eigentlich um 180° phasenverschoben gegenüber der Spannung an L1 einspeisen und die Leitung nicht zu überlasten, oder?

Jetzt frage ich mich gerade wie so ein PV-Wechselrichter eigentlich funktioniert (wie gesagt ich komme eher aus der Welt der sehr, sehr kleinen Ströme :wink: ). Wie ist denn die Phasenlage von L1 und dem ausgesandten Strom? Wenn die Spannung deines Wechselrichters genau in Phase, also 0° ist, dann treffen im Spitzenmoment die 325V des Netzes auf die 325V deiner PV-Anlage und dann fließt gar kein Strom weil es kein Spannungsgefälle gibt. Das kann doch nicht sein, Oder wo denke ich falsch?

VG
J~

*mir ist gerade aufgefallen, dass die Vorzeichen auf den Neutralleiterknoten bezogen eigentlich umgedreht sein müssten. Aber wenn ich das jetzt ändere, wird es wohl noch verwirrender. Und von der Logik meiner Frage her ist es wohl auch egal.

#6

Also: rund um die Uhr. Und wenn unterbrochen, dann ist die Wärmelast eh geringer.
Was ist also das Problem?
Ach: Und Hitze steigt nach unten. Ne, das zwar nicht. Aber sie folgt auch dem guten Wärmeleiter Kupfer…

#7

Korrekt, das ist ja genau das, was im ersten Beitrag steht.

Hmnjaaaa… 180° Verschiebung heißt Vorzeichenwechsel. Du möchstest jetzt also, dass deine PV-Anlage den Strom nicht im Gegentakt zur Spannung ins Netz drückt, sondern im Gleichtakt zieht - also verbraucht. Das ist irgendwie nicht Sinn der Sache. Außerdem ist der Strom dann 0, das ist ja nicht notwendig. Es reicht ja, die PV-Anlage auszuschalten, dann hast du den einfachen Strom im N-Leiter.

Doch doch, die PV-Anlage drückt den Strom in Phase zur Spannung des Netzes rein. Stell dir vor, die Leitung zum Hausanschluss hat 0,1Ohm, dann macht die Solaranlage 327V, und drückt auf diese Weise 20A ins Netz - am Hausanschluss sind dann weiterhin nur 325V.
Eine Phasenverschiebung führt zu Blindleistung - das heißt, ein Teil der abgegebenen Leistung wird wenige Millisekunden später wieder aufgenommen. Selbst, wenn die Anlage einen Speicher hat, der sie aufnimmt (um sie kurz danach wieder abzugeben), das ist Leisung die nirgens im Netz dann sinvoll verbraucht wird - das erwärmt höchstens die Leitungen.

Interessant auch:
Es geht ja auch darum, die Erwärmung von Kabeln zu begrenzen. Fließt ein Strom auf nur einem Außenleiter, ergibt das ne Wärmeleistung P auf dem Leiter, und die gleiche nochmal auf N. Also 2P. Belastet man zwei Leiter, bleibt der Strom auf N gleich, man landet so bei 3P. Belastet man alle drei Leiter gleich, fließt auf dem N kein Strom, die Leistung ist weiterhin 3P. Hängt an einen Außenleiter nun die PV-Anlage, hat man die drei (effektiv) gleichen Ströme in den Außenleiter, sowie den doppelten Strom im N - und damit 5P. Also 60% mehr Wärmeleistung auf dem Kabel als bei symmetrischem, reinem Verbrauch…

#8

Moin,

nee. Meine Idee war, den Strom nicht im Gleichtakt zur Spannung L1 einzuspeisen sondern im Gegentakt. Dann würde sich der Strom im Knotenpunkt „N“ wieder zu Null ergeben.

also verbraucht. Das ist irgendwie nicht Sinn der Sache. Außerdem ist der Strom dann 0,

der Strom in N ist Null im Idealfall und im schlchtesten Fall eben nur EINMAL L1-max

Doch doch, die PV-Anlage drückt den Strom in Phase zur Spannung des Netzes rein.

Tatsächlich tut sie das (oft/meist/manchmal?) eher nicht. Wenn auch aus anderen Gründen:
https://www.sma.de/partner/expertenwissen/sma-verschiebt-die-phase

Stell dir vor, die Leitung zum Hausanschluss hat 0,1Ohm, dann macht die Solaranlage 327V, und drückt auf diese Weise 20A ins Netz - am Hausanschluss sind dann weiterhin nur 325V.

OK… Der Ausgangswiderstand des Hausnetzes ist natürlich sehr klein. Mit ner höheren Speisespannung dreht sich die Stromrichtung um.

Danke soweit erstmal!

VG
J~

#9

Hi!
Ja gut, ein wenig verschoben darf der Strom schon sein, aber es geht da um ein paar Grad.

Dennoch: Blindleistung bedeutet im Extremfall, dass kurzzeitig Energie aufgenommen, und kurz danach eingespeist wird… Irgendwo muss die aber dann auch zwischengespeichert werden.

Mir ist jetzt bei deiner Idee noch nicht ganz klar, was du vorhast. Du hast zwei durch Verbraucher belastete Außenleiter, und eine mit der PV-Anlage. die soll ihren Strom aber nicht in Phase mit ihrem Außenleiter einspeisen, sondern verschoben. Aber wie weit, und bezüglich welchen Außenleiters?