Absicherung unterbrechungsfreier Stromversorgungen
Sicherstellung der Verfügbarkeit
Strombegrenzte Anwendungen sind in der Industrie gut bekannt. Ein Beispiel sind Schaltnetzteile auf DC 24V-Ebene und deren speziellen Anforderungen in der Absicherung von Lastkreisen. Hier ist zunehmend der elektronische Überstromschutz auf dem Vormarsch. Denn dadurch lässt sich die Verfügbarkeit der Stromquelle sicherstellen. Wie verhält es sich jedoch bei strombegrenzten Anwendungen für AC 230V mit dem Einsatz von unterbrechungsfreien Stromversorgungen – den sogenannten USV? Gibt es hier auch schon elektronische Lösungen, um die Verfügbarkeit zu gewährleisten?
Die Kennlinie des Leitungsschutzschalters ist in zwei Bereiche unterteilt. (Bild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH)
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen kommen heute in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz. Speziell da, wo die Stromversorgung bei Netzausfall sicherzustellen ist. Dabei wird durch die Stromversorgung beim Ausfall der Netzspannung diese über Batterie gepuffert. Die USV versorgt die Geräte für eine bestimmte Zeit weiter mit AC 230V. So lässt sich die Funktion und Verfügbarkeit verschiedener Einrichtungen gewährleisten. Das heißt, an die USV sind unter Umständen diverse Stromkreise angeschlossen. Diese sind für sich mittels Überstromschutzorganen durch Leitungsschutz abgesichert. Im Fehlerfall eines Verbrauchers durch Überlast oder Kurzschluss ist ein Ausfall der USV zu vermeiden. Deshalb soll das Überstromschutzorgan den Fehler rechtzeitig abschalten und damit den fortlaufenden Betrieb der USV gewährleisten. Das bedeutet: Bei mehreren angeschlossenen Stromkreisen ist die Selektivität im Fehlerfall sicherzustellen. Es geht um Selektivität in der strombegrenzten Anwendung der USV von mehreren Überstromschutzorganen. Und das in Parallelschaltung. Parallelschaltung heißt, die USV versorgt verschiedene Stromkreise simultan zueinander. Das Schutzorgan muss wie folgt reagieren: Sichere Abschaltung des fehlerbehafteten Stromkreises, bei gleichzeitiger Versorgung der parallelen Zweige mit Strom durch die USV. Nur so lässt sich verhindern, dass ein Fehler in einem spezifischen Stromkreis die gesamte USV in den Fehlermodus bringt. In der Parallelschaltung kommen zur Absicherung nach wie vor standardmäßig Leitungsschutzschalter zum Einsatz. Die Kennlinie des Leitungsschutzschalters ist in zwei Bereiche aufgeteilt. Es gibt einerseits einen Teil für die Überlastauslösung durch Bimetall. Hier beträgt die Abschaltzeit ungefähr eine bis mehrere Sekunden für den Bereich des ein- bis dreifachen des Nennstromes. Andererseits gibt es einen Bereich für die Auslösung bei Kurzschluss durch die Stromspule mit Schlaganker. Dieser Bereich gilt für das 3-, 2- bis 4- oder 8-fache des Nennstrom.
Frontansicht Typ EBU (Bild: E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH)
Schnelligkeit ist gefragt
Die USV muss den für den Fehlerfall notwendigen Kurzschlussstrom zur Verfügung stellen. Nur dann löst der Leitungsschutzschalter nach Kennlinie sicher aus. Im Fehlerfall muss zur Auslösung das 3- bis 5-fache des Nennstromes fließen. Die Kapazität der USV ist deshalb entsprechend hoch auszulegen. Eine schnelle Abschaltung im Fehlerfalle ist wichtig. Denn Schnelligkeit verhindert eine längere Überlastung der USV. So kommt diese nicht in einen Fehlermodus. Für die Absicherung von parallelen Stromkreisen bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen auf der Sekundärseite im Bereich AC 230V gibt es auch schon elektronische Lösungen. Diese sind mit einem Leitungsschutz kombiniert. Ein bekanntes Produkt der Typ EBU (electronic breaker unit). Der elektronische Teil stellt die empfindliche Messeinheit. Diese löst im Fehlerfall sicher aus. Der Leitungsschutzschalter ist für die Abschaltung des Lastkreises zuständig. Durch die Elektronik ist es möglich, eine sehr genaue Anpassung des Schutzgerätes auf den Nennstrom im Lastkreis vorzunehmen. Durch die exakten Einstellmöglichkeiten des Typ EBU, lässt er sich sehr gut auf die USV justieren. Dies geschieht in Bezug zum Kurzschluss, notwendigen Nennstrom und Überlastverhalten. Für den Fehlerfall lässt sich damit eine exakte Reaktion des Gerätes parametrieren.
