Stromausfälle, Datenverluste und Produktionsstopps – das sind Alpträume, die Unternehmen nachts wach halten. Die Wahl des richtigen unterbrechungsfreien Stromversorgungssystems (USV) ist vergleichbar mit der Panzerung kritischer Abläufe mit einem undurchdringlichen Schild gegen elektrische Störungen. Aber wie können Unternehmen sicherstellen, dass dieser Schutzschild sowohl effektiv als auch auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist? Der technische Leitfaden von Fuji Electric India analysiert die wichtigsten Aspekte bei der Auswahl und Konfiguration von USV-Anlagen und bietet einen Fahrplan für eine widerstandsfähige Strominfrastruktur.
Vor der Auswahl einer USV ist die Definition der betrieblichen Anforderungen von entscheidender Bedeutung. USV-Anwendungen umfassen verschiedene kritische Bereiche, darunter Beleuchtung, Anlaufstrom, Transport, mechanische Versorgungssysteme, HLK, Datenverarbeitung, Telekommunikation, Lebenserhaltung und Signalschaltungen. Einige Einrichtungen benötigen möglicherweise eine USV, um mehrere Zwecke gleichzeitig zu erfüllen. Zu den wichtigsten zu bewertenden Faktoren gehören:
- Akzeptable Verzögerungszeit: Der maximal zulässige Abstand zwischen Stromausfall und USV-Aktivierung.
- Backup-Dauer: Die minimal erforderliche Laufzeit für Not- oder Notstromversorgung.
- Lastkritikalität: Die Bedeutung der Lasten, die die USV unterstützen muss.
Diese Faktoren beeinflussen direkt die Auswahl der USV-Kapazität und -Art.
Einphasenstrom ist in Haushalten und kleinen Unternehmen üblich und reicht für Beleuchtung, Ventilatoren, begrenzte Klimaanlagen, Computer und Motoren unter 5 PS aus. Einphasenmotoren ziehen jedoch deutlich höhere Anlaufströme als dreiphasige Äquivalente, wodurch Dreiphasenstrom für industrielle Anwendungen effizienter ist.
Dreiphasenstrom dominiert weltweit große Unternehmen, Rechenzentren und die Fertigung. Obwohl die Umstellung auf Dreiphasenstrom höhere Kosten verursacht, ermöglicht er eine sicherere und wirtschaftlichere Verkabelung. In Indien sind Dreiphasenanschlüsse für Lasten über 5–7 kW Standard. Die USV-Auswahl (ein- oder dreiphasig) hängt ab von:
- Angeschlossene Lasttypen.
- Elektrische Gebäudeinstallation von Schaltanlagen bis zu geschützten Räumen.
Dreiphasenstrom besteht aus drei Einphasenstromkreisen mit 120-Grad-Phasenunterschieden, die eine höhere Leistungskapazität liefern. USV-Systeme verfügen über drei mögliche Phasenkonfigurationen:
- Dreiphaseneingang/Dreiphasenausgang (3/3): Für Dreiphasenlasten.
- Dreiphaseneingang/Einphasenausgang (3/1): Für Einphasenlasten.
- Einphaseneingang/Einphasenausgang (1/1): Für kleine Anwendungen wie Geldautomaten oder Desktop-Computer.
Eine zentralisierte Stromversorgung mit großen Dreiphasen-USV-Systemen vereinfacht die Kontinuitätsplanung, während dezentrale Ansätze mehrere kleinere USV-Einheiten für den lokalen Schutz einsetzen.
Die Bestimmung der USV-Kapazität beinhaltet:
- Lastbedarf: Tabellieren Sie die angeschlossenen Lasten, einschließlich Leistungsfaktoren (gemessen oder geschätzt).
- USV-Konfiguration: Wählen Sie Redundanz (z. B. N+1 für kritische Lasten).
- Kapazitätsauswahl: Teilen Sie die Gesamtlast durch N, um die einzelne USV-Kapazität zu ermitteln.
Bei dynamischen Lasten müssen Faktoren wie Stoßströme, Spitzenprozessströme und Betriebssequenzen berücksichtigt werden.
Batterien liefern Gleichstrom während Stromausfällen und sind für die USV-Funktionalität von entscheidender Bedeutung. Ventilregulierte Blei-Säure-Batterien (VRLA) sind aufgrund des wartungsfreien Betriebs weit verbreitet. Wichtige Überlegungen:
- Konstruktionslebensdauer vs. tatsächliche Lebensdauer: Beeinflusst durch Temperatur, Ladezyklen und Entladungstiefe.
- Temperatureinfluss: Die Kapazität sinkt unter 25 °C; die Lebensdauer halbiert sich für jeweils 8 °C über 25 °C.
- Entladehäufigkeit/Tiefe: Häufige flache Zyklen reduzieren die Lebensdauer weniger als tiefe Zyklen.
Die Batteriekapazität muss Folgendes berücksichtigen:
- Lastmerkmale (kontinuierlich, nicht kontinuierlich, momentan).
- Konstruktionsmargen (10–15 % Puffer).
- Alterungsfaktoren (1,25-Multiplikator für Blei-Säure).
- Temperaturkorrekturkoeffizienten.
Kabel: Der Querschnitt hängt vom zulässigen Temperaturanstieg und Spannungsabfall ab. Neutralleiter in Dreiphasensystemen können das Doppelte des Phasenquerschnitts erfordern.
Schutzschaltung: Leitungsschutzschalter (MCCBs) schützen vor Überlastungen und Kurzschlüssen. Koordinierungsregeln:
- Vorgelagerte Geräte müssen höhere Fehlerströme als nachgelagerte Geräte tolerieren.
- Der Batterieschutz erfordert MCCBs mit magnetischen Auslöseeinstellungen unter 70 % des Batterie-Kurzschlussstroms.
Die richtige Auswahl von Kabeln und Schutzvorrichtungen gewährleistet die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems bei Fehlern.