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Zuverlässige Reserve-Stromversorgung

Netzqualität, Energie Management

Kein Energieversorgungsunternehmen der Welt kann garantieren, dass die Energieversorgung frei von Spannungs- und Frequenzschwankungen ist. Die Möglichkeit des Auftretens von Fehlern in Ihren Anlagen oder im öffentlichen Energieverteilungssystem ist unbestreitbar und unvorhersehbar.

Da IT-Installationen besonders empfindlich auf Schwankungen und Verzerrungen der Stromversorgung reagieren, werden in der Regel zum Ausgleich unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USVs) installiert. In einigen Installationen sind sogar eine zweite, von einer separaten Versorgungsleitung versorgte USV und ein Notstromgenerator vorhanden. Letzterer kann so eingestellt werden, dass der Start automatisch drei Minuten nach der Erkennung einer Unterbrechung der Stromversorgung erfolgt. Wenn das Risiko aufgrund des Wetters oder anderer lokaler Ereignisse entsprechend groß ist, werden einige Anlagen vorzeitig manuell auf die Reserve-Stromversorgung umgeschaltet.

In Abbildung 1 ist ein typisches Notfall-Stromversorgungssystem für kritische Installationen dargestellt.

USV-Tests mit dem Netz- und Stromversorgungsanalysator Fluke 435 sorgen für eine zuverlässige Reserve-Stromversorgung | Fluke
Abbildung 1. Klassisches Schaltbild einer Kombination aus USV und Notstromgenerator

Führen Sie während der Installation und nach der Inbetriebnahme des Systems regelmäßig (je nach den vertraglichen Vereinbarungen monatlich oder vierteljährlich) die folgenden Prüfungen durch, um die ordnungsgemäße Funktion Ihres Notfall-Stromversorgungssystems zu gewährleisten. Die Prüfungen während der Installationsphase sind in zwei Schritte unterteilt:

  1. Vor der Installation: Prüfung vor dem Anschluss der kritischen Lasten
  2. Kombiniert: Anschluss der kritischen Lasten und Prüfung, während der Notstromgenerator ein- und ausgeschaltet wird

Vor der Installation

1. Funktions- und Alarmprüfungen der USV

Zweck der Prüfung: Prüfung der USV-Funktion, des LED-Displays und der Alarmmeldungen

2. Abnahmeprüfung der USV

Zweck: Prüfung und Messung der USV-Spezifikationen (Hinweis: Es werden zwei Fluke 435 benötigt.)
Verfahren: Spannung, Strom, Wirkleistung, Scheinleistung, Leistungsfaktor, gesamte harmonische Verzerrung (THD) von Spannung und Strom am Eingang und Ausgang aufzeichnen
Die Lasten zwischen 0 % und 100% in 25-%-Schritten für die symmetrische Belastungsprüfung variieren. Für die unsymmetrische Belastungsprüfung ist die folgende Lastmatrix zu verwenden:

Abbildung 2. Sequenz für unsymmetrische Belastungsprüfung..

SequenzPhase 1Phase 2Phase 3
1Zu 100 %Zu 100 %Zu 0 %
2Zu 0 %Zu 0 %Zu 100 %
3Zu 100 %Zu 50 %Zu 100 %
4Zu 50 %Zu 100 %Zu 50 %

3. Burn-in-Test der USV

Zweck: Überprüfen, ob das USV-System mit Nennlast bei Umgebungstemperaturbedingungen funktioniert.

Verfahren: Die USV mit der Nennlast belasten und je nach vertraglichen Anforderungen acht bis 24 Stunden lang betreiben.

4. Schrittweise Belastung der USV und Prüfung der Überbrückungsverluste bei Transienten

Zweck: Nachweis der richtigen Reaktion des USV-Moduls auf Transienten
Verfahren: Messen der Reaktion der USV auf Transienten für:

  1. Lastschritte von 0 % bis 100 % und zurück auf 0 %
  2. Lastschritte von 0 % bis 50 % und zurück auf 0 %
  3. Lastschritte von 50 % bis 100 % und zurück auf 50 %
  4. USV-Betrieb mit Überbrückungsnetzverlust

In dem in Abbildung 4 gezeigten Beispiel verändert sich die Spannungssignalform auf den drei Phasen trotz der Änderung des Laststroms um 100 % kaum.

Abbildung 3. Burn-in-Prüfungsaufzeichnungen
Abbildung 4. Erfolgreiche USV-Prüfung mit schrittweiser Belastung

5. Start-/Stopp-Prüfung der USV

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion, wenn die USV bei Volllast ein- und ausgeschaltet wird
Verfahren: Bei mit 50 % und 100 % Last betriebenem Modul den Wechselrichter AUS- und EINSCHALTEN. Transienten, Lastspannung, Laststrom, Strom in Netz 2 und Strom in Netz 1 aufzeichnen.

6. Akkuentladeprüfung der USV bei Volllast

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen USV-Funktion für 15 Minuten bei Volllast während eines Netzausfalls
Verfahren: Die Akkuzellen vor und nach der Entladung mit einem Akkuüberwachungssystem ausmessen.

7. Netzausfall- und Netzwiederherstellungsprüfung der USV

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion bei Netzausfall und Netzwiederherstellung
Verfahren: Das Modul mit normaler Last betreiben und den USV-Haupteingang EIN- und AUSSCHALTEN.
Transienten, Lastspannung, Laststrom und Strom in Netz 1 aufzeichnen.

8. Akkuausfall- und Akkuwiederherstellungsprüfung der USV

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion bei Akkuausfall und Akkuwiederherstellung
Verfahren: Das Modul mit normaler Last betreiben und den Hauptschalter für das Akkupaket an der USV EIN- und AUSSCHALTEN. Transienten, Lastspannung, Laststrom und Strom in Netz 1 aufzeichnen.

9. Prüfung der USV bei -Lastumschaltung

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion während der Lastumschaltung Verfahren: Das Modul mit normaler Last betreiben und die USV AUS- und EINSCHALTEN, bis die Last mit der statischen Überbrückung betrieben wird. Dieses Verfahren umkehren, d. h. Umschaltung von statischer Überbrückung auf die USV.
Lastspannung, Laststrom und Überbrückungsstrom aufzeichnen.

10. Prüfung USV-Umschaltung auf Überbrückung und zurück

Zweck: Nachweis der ordnungsgemäßen Funktion mit externer Überbrückung Verfahren: Umschaltung der Last auf externe Überbrückung und zurück auf USV. Lastspannung und Laststrom aufzeichnen.

Abbildung 5. Prüfung mit schrittweiser Belastung

Kombinierte Prüfung

Die kritischen Lasten und den Notstromgenerator anschließen und die gleichen Prüfungen bei 0 % und 100 % Lastbedingungen durchführen. Die Umschaltung zwischen Netzstromversorgung, USV und Notstromgenerator überwachen, um sicherzustellen, dass die Transienten und Signalform-Verzerrungen innerhalb der zulässigen Grenzwerte bleiben.

Instandhaltungsprüfung

Über die gesamte Lebensdauer des Notfall-Stromversorgungssystems sind regelmäßig (monatlich) Instandhaltungsprüfungen durchzuführen. Außer für den Notstromgenerator ist das gleiche Verfahren wie bei der kombinierten Prüfung anzuwenden. Der Notstromgenerator muss nur einmal jährlich geprüft werden.

Fazit

Bei der Inbetriebnahme und Instandhaltung eines Notfall-Stromversorgungssystems sind zahlreiche Prüfungen durchzuführen. Viele Parameter (Dreiphasenspannung und -strom, Leistung, Leistungsfaktor, Oberschwingungen und Transienten) müssen gleichzeitig über einen Zeitraum von acht bis 24 Stunden protokolliert und im Berichtsformat dokumentiert werden. Verwenden Sie einen Netz- und Stromversorgungsanalysator mit Datenprotokollierung und Berichtserstellung, wie den vom Projektteam (verantwortlich für Engineering und Installation) und Serviceteam (Instandhaltung) in diesem Beispiel verwendeten Fluke 435.