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Fehler bei der USV-Dimensionierung
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Wie sieht die Praxis aus?
Üblicherweise werden USV-Anlagen nach der geforderten Anschlussleistung je nach Anwendung am Ausgang 1- oder 3-phasig ausgewählt.
Was wird oft nicht bedacht?
Ein zweites und eigentlich fast noch wichtigeres Auswahlkriterium bei der Dimensionierung der USV wird häufig nicht näher betrachtet: der von der USV bereitgestellte Kurzschlussstrom
Kurz erklärt:
Beim Ausfall der allgemeinen Stromversorgung schaltet die USV in den Batteriebetrieb und dient als Energiequelle. Auch in diesem Betriebszustand kann es zu Fehlern an einem Verbraucherabgangskreis kommen und die nachgeordneten Schutzorgane müssen sicher ausgelöst werden können.
Energiewege im Fehlerfall bei vorhandenem Netz und im Batteriebetrieb:
Erster Fehlerfall:
Durch den internen Bypass der USV-Anlage liegt die Netzspannung an. Zur Auslösung der Abgangssicherungen steht durch die große Impedanz des vorgelagerten Netzes, inkl. Netztrafo des Versorgers, ausreichend Energie zur Verfügung.
Anders im zweiten Szenario, dem Batteriebetrieb:
Die Energie des vorgelagerten Versorgungsnetzes ist nicht verfügbar! Da viele Lasten die im Fehlerfall fliesenden Ströme mit t > 10 ms (Netzteile meist > 20 ms) nicht „überleben“, muss Schaden durch ein verspätetes Abschalten der Ausgangssicherungen vermieden werden! Weiterhin ist es wichtig, dass die vom Fehlerfall betroffenen nachgeschalteten Sicherungen vor dem USV-internen elektrischen Schutz und damit vor dem kompletten Lastabwurf ausgelöst werden. So wird verhindert, dass evtl. störungsfreie Lasten unnötig abgeschaltet werden.
Was ist demzufolge bei der Dimensionierung der USV zu beachten?
Die Impedanz im Stromkreis wird im Batteriebetrieb nur durch die sehr geringen Leitungslängen und -querschnitte innerhalb der USV sowie durch die Batterien und elektronischen Komponenten wie dem Wechselrichter bestimmt. Dementsprechend steht im Gegensatz zum erstgenannten Fehlerfall weniger Energie zum Auslösen der Sicherungen zur Verfügung. Unter Berücksichtigung der technischen Gegebenheiten der konkreten USV geben die Hersteller in ihren Datenblättern die am Ausgang sicher auslösbaren Sicherungen an. Betrachten wir beispielhaft eine 15 kVA USV. Diese kann laut Hersteller am dreiphasigen Ausgang höchstens einen B10A Automaten (bzw. C4A) normgerecht auslösen.
Die anschließbare Last einer USV richtet sich somit nicht nur nach der maximalen Nennlast der USV, sondern nach den im Fehlerfall sicher auszulösenden Sicherungsgrößen!
Ihre Verbrauchslast passt nicht zur auslösbaren Sicherung?
3 Lösungsmöglichkeiten
Lösung 1
Lastaufteilung auf mehrere Endstromkreise mit kleineren Teillasten
Lässt es die Gesamtanschlusslast zu, kann diese auf mehrere Endstromkreise mit den laut Datenblatt auslösbaren Sicherungen aufgeteilt werden.
Lösung 2
Einsatz einer überdimensionierten USV
höhere Leistungsklassen der USV lassen größere Abgangssicherung zu
Nachteile der Überdimensionierung:
1. höherer Anschaffungspreis
2. Größere USV haben bei gleicher Verbrauchslast aufgrund der geringeren Auslastung einen schlechteren Wirkungsgrad, was im Onlinebetrieb auf Jahressicht einen erheblich höheren Energieaufwand für den Betreiber zur Folge hat.
Lösung 3
Einsatz einer 1-phasigen USV
Im Leistungsbereich bis etwa 20 kVA bieten die Hersteller Anlagen auch mit einem 1-phasigen Ausgang an, welche größere Sicherungen als die 3-phasigen Anlagen sicher auslösen können.
Nachteile der 1-phasigen USV:
1. kein Anschluss von Drehstromverbrauchern möglich
2. alle Ausgangslasten werden mit einer Phase gespeist
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