Gesicherte Gleichstromversorgung Modl GmbH Nicole Modl Langenaltheimer Str. 5-9 91788 Pappenheim +49 9143 603 79 [email protected] Energie ist ein Faktor, der aus unseren modernen Volkswirtschaften nicht mehr wegzudenken ist. Tagtäglich ist eine Vielzahl an Energiedienstleistungen notwendig – um die Versorgung von Industrie bis hin zu Privathaushalten mit Energie sicherzustellen. In Deutschland regelt das EnWG (Energiewirtschaftsgesetz) die Anforderungen an die Versorgungssicherheit. § 1 EnWG definiert als Ziel die „möglichst sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente und umweltverträgliche“ Versorgung der Allgemeinheit mit Strom und Gas.“ Zur Erreichung dieses Ziels haben die Betreiber von Übertragungsnetzen insbesondere durch entsprechende Übertragungskapazität und Zuverlässigkeit des Netzes zur Versorgungssicherheit beizutragen (§12 EnWG). Soweit die Theorie. Rund 208.100 mal kommt es jährlich zu Versorgungsunterbrechungen, die in den Verantwortungsbereich der Netzbetreiber fallen und länger als 3 Minuten andauern. Rund 60% aller Störungen dauern jedoch erheblich weniger als 1 Sekunde. Genau diese kurzzeitigen Stromausfälle führen jedoch zu erheblichen Problemen. Aus diesem Grunde gewinnt eine netzunabhängige Stromversorgung immer mehr an Bedeutung. Gesicherte Gleichstromversorgungen bestehen aus elektronisch geregelten Gleichrichtergeräten und Akkumulatoren. Im Normalbetrieb versorgt der Gleichrichter die Verbraucher und hält gleichzeitig die Batterie auf Dauerladung. Bei Ausfall des Netzes übernimmt die Batterie unterbrechungsfrei die Speisung des Verbrauchers. Dies stellt gleichzeitig den wesentlichen Unterschied zu einer USVAnlage dar, welche lediglich die Versorgung der Verbraucher im Falle eines Netzausfalls übernimmt. Kritische Verbraucher für die sich eine gesicherte Gleichstromversorgung empfiehlt: Kommunikationsanlagen Bahntechnik (Signale / Stellwerke) Regelanlagen im Kraftwerksbereich Automatisierungslösungen Antriebe von Leistungsschaltern und Trennern z.B. in Umspannwerken und Schalthäusern Verwendet werden spezielle Pboder NiCd-Batterien, die sich durch ihre hohe Lebensdauer und geringen Wartungsbedarf auszeichnen. Ein integriertes Ladegerät übernimmt bei vorhandener Netzspannung sowohl die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher als auch die Ladung der Batterien, so dass diese immer über ihre volle Kapazität verfügen. Eine kurzzeitige Stromentnahme aus der Batterie, bedingt durch einen Netzausfall wird durch das Ladegerät wieder ausgeglichen. Ein- und dreiphasige induktiv geregelte Gleichrichter Besondere Merkmale Das Prinzip der magnetischen Regelung führt zu einer hohen Verfügbarkeit, da relativ wenige und sehr robuste Komponenten zum Einsatz kommen. Ein sehr geringer Einschaltstrom, sowie die Unempfindlichkeit gegen Netzüberspannungen runden die Stärken dieser induktiv geregelten Bauart ab. Vorzüge - geringe Netzrückwirkung und niedrige Blindleistungsaufnahme - robuste, langlebige Technik - geringer Service- / Wartungs aufwand Aufbau Primärseitige Regelung: die netzseitige Induktivität einschließlich Wechsel- bzw. Drehstromsteller wird so gesteuert, dass die entsprechende Ladespannung auf der GS-Seite gemäß der Kennlinie erzeugt wird Arbeitsweise Die Gleichrichter arbeiten mit parallel geschalteten stationären Batterien. Die Systeme können redundant aufgebaut werden. Technische Daten Eingang: • einphasig 230 V ± 10% 1/N/PE AC • dreiphasig 400 V ± 10% 3/N/PE AC • Frequenz 50 Hz ±6% • Option: andere Eingangsspannungen oder 60 Hz möglich Ausgang: • Nenngleichspannung 24, 48, 60, 110, 220 V • Nenngleichstrom 6 – 630A • Ladespannungen in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und Batterietyp (voreingestellt) bei Bleizellen: Erhaltungsladen: 2,14 V/Z ... 2,27 V/Z Schnellladen: 2,35 ... 2,4 V/Z Option variables Handladen: <2,65 V/Z • Regelgenauigkeit statisch: ± 1% U nenn • Regelgenauigkeit dynamisch: <5% Abweichung bei Lastsprüngen 10-90-10% bei einer Ausregelzeit von < 250 ms • Spannungswelligkeit: < 1%Veff (bei einer Batteriekapazität K5 > 5 x Innen) • Strombegrenzung: einstellbar 10 ... 100 % des Gerätenennstroms • Regelgenauigkeit für den Strom: ±1 % bis Imax und Entladeschlussspannung Gleichrichtersatz: Sechspuls-Brückenschaltung bei dreiphasigen Geräten, Zweipuls-Brückenschaltung bei einphasigen Geräten • Einschaltstrombegrenzung • Ladekennlinie: IU nach DIN 41773 / IEC 478/1 • Ladeautomatik zur schnelleren Wiederaufladung der Batterie nach einer Entladung mit Zeitvorwahl • Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): gemäß der Fachgrundnorm für Störfestigkeit EN 61000-6-2 und der Produktnorm über Störaussendung EN 50022 • Sicherheit: EN 50178 • Messinstrumente: Gleichrichterausgangsspannung und -strom • Umgebungstemperatur: Betrieb – 10°C ... + 40°C Lagerung –25 ... + 75°C • Aufstellhöhe: ≤ 1000 m über NN 100% Leistung • Vorteil: Hohe MTBF und niedrige MTTR Einund dreiphasige induktiv geregelte Gleichrichter - Zubehör Zubehör - Batterierschränke und -Gerüste - Diodenkupplung - DC/DC-Wandler - Batterieverteilung (im ISO-Gehäuse) - Verbraucherspannungsregulierungen erfolgen mittels: • Umrichter (Hochsetzsteller) - Verbraucher-Verteilungen können mit folgende Funktionen überwacht werden: • Netzspannungsüberwachung • Phasenausfallüberwachung • Gleichrichterfehler • DC-Überspannung • DC-Unterspannung • Erdschluss • Batteriekreisfehler • Tiefenladeschutz angesprochen - Fehlermeldung durch potentialfreie Kontakte auf Klemmen verdrahtet bzw. durch eine optische Anzeige mittels LEDs - Sicherungsüberwachung für 10 bzw. 12 Sicherungen mit Meldung durch potentialfreie Kontakte und durch optische Anzeigen mittels LEDs Ein- und dreiphasige, primärgetaktete Gleichrichter Besondere Merkmale Durch modulare Stromversorgungen kann die Leistung in kleinen Stufen angepasst werden dadurch erreicht man eine sehr kostengünstige RedundanzLösung bei hohem Wirkungsgrad und sehr guter Energieeffizienz. Vorzüge des modularen Aufbaus Das modulare Prinzip führt zu geringerem Volumen und Gewicht, dadurch reduzieren sich die Transportkosten und das Einbringen am Aufstellungsort wird erleichtert. Aufbau Die modulare Gleichstromversorgung erlaubt Erweiterungen oder eine Wartung ohne Abschaltung des Systems. Durch die Parallelschaltung von Modulen kann eine Leistungserhöhung oder Redundanz erreicht werden. Durch die modulare Bauform (häufig in n+1 Technik verwendet), erzielt man eine erhöhte Verfügbarkeit und kurze Reparaturzeiten (MTTR) Arbeitsweise Die Gleichrichter arbeiten mit parallel geschalteten stationären Batterien - die Systeme können redundant aufgebaut werden. Technische Daten Eingang: Einphasig 150 bis 250 VAC oder dreiphasig 400V +/- 10% • Frequenz 45 bis 63 Hz Sinusförmige Stromaufnahme Ausgang: Nenngleichspannung 24, 48 oder 60 V • Nennleistung 1 kW ... 10/20 kW je Schrank • Ladespannungen in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und Batterietyp (voreingestellt) bei Bleizellen: verschiedene Spannungskennlinien einstellbar • Ladung von NiCd-Batterien möglich • Ladekennlinie IU nach DIN 41773 / IEC 478-1 • Regelgenauigkeit statisch: ± 0,5% Unenn • Regelgenauigkeit dynamisch: ±1% Unenn • Spannungswelligkeit: < 1,8 mV (frequenzbewertet gemäß ITV-T 0.41) • temperaturgeführte Ladespannungsregelung • aktive Stromaufteilung • Softstart • Überwachungen: Über-, Unterspannung an Eingang und Ausgang, Kurzschluss • Anzeige von Spannung in Ordnung, Überspannung, Betrieb, Störung Umgebungstemperatur: Betrieb: Lagerung: Kühlung: (0°C) ... + 40°C ( –25°C) ... + 60°C Selbstluftkühlung (Lüfterlos) Aufstellhöhe: ≤ 1000 m über NN 100% Leistung Die Gleichrichtermodule in modernster primärgetakteter Technik sind steckbar als Einschübe ausgeführt und in einem Baugruppenträger im Schrank montiert. Eine Parallelschaltung mehrerer Geräte ist hierbei problemlos möglich. Dabei erfolgt automatisch eine gleichmäßige Lastaufteilung zwischen allen Modulen. Die Gleichrichtersysteme werden in Stahlblechgehäuse eingebaut. Die Größe der Gehäuse richtet sich nach den entsprechenden Modulen und ihrer Leistung, aber auch den geforderten Zusatzausrüstungen. Gleichstromversorgung in primärgetakteter Technik mit PFC Besondere Merkmale Die Gleichrichter wurden speziell zum Laden von stationären Bleibatterien und NiCd-Batterien entwickelt. Vorzüge Der hohe Wirkungsgrad (auch bei Teillast) und die durch die PFC (Power Factor Correction) nahezu sinusförmige Stromaufnahme, d.h. geringe Blindleistungsaufnahme aus dem Netz, machen den wirtSchaftlichen Einsatz insbesondere in Zusammenhang mit Netzersatzanlagen möglich. Durch den Einsatz moderner Schaltnetzteiltechnologie ist ein sehr kompakter, platzsparender Aufbau der Anlagen möglich. Aufbau Im Wandgehäuse Arbeitsweise Die primärgetakteten Konstantspannungsgleich-richter mit mikroprozessor-geregelter Steuer- und Alarmplatine. arbeiten mit einer Taktfrequenz von 160 kHz, hierdurch wird ein Wirkungsgrad von > 85% erreicht Technische Daten Eingang: einphasig dreiphasig Frequenz 230 V –15/+15% 1/N/PE 400 V –15/+15% 3/N/PE 50 Hz ±6% Ausgang: Nenngleichspannung 12, 24, 48, 60, 110, 220 V Nenngleichstrom siehe Tabelle Ladespannungen in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und Batterietyp (voreingestellt) bei Bleizellen: Erhaltungsladen: 2,23 V/Z ... 2,3 V/Z Schnellladen: 2,35 V/Z bei NiCd-Zellen: Erhaltungsladen: 1,37 ... 1,45 V/Z Schnellladen: 1,45 ... 1,55 V/Z Ladekennlinie: IU nach DIN 41772 / DIN 41773 Spannungswelligkeit: ≤ 0,05 VRMS Strombegrenzung: 102 % des Gerätenennstroms Regelgenauigkeit für den Strom: ±1 % bis Imax und Entladeschlussspannung Leistungsfaktor PF: 0,99 bei sinusförmigem Eingang Überwachungen: Netzfehler, Gleichrichterfehler, DC-Überund Unterspannung im Ausgang, Batteriekreisüberwachung, Erdschlussfehler +/-, - Zwei zusätzliche potentialfreie programmierbare Meldekontakte mit Zeitverzögerung - Erdschluss ist auf den B-Alarm aufgelegt - alle anderen Alarme können über den A-Alarm signalisiert werden, - ein Sammelstörmeldekontakt Option: Temperaturkompensiertes Laden einzelne Alarmkontakte Messleitungen zur Kompensation des Spannungsabfalls auf der Batterieleitung Ansteuerung des Batterieraumlüfters Umgebungstemperatur: Betrieb – 0°C ... + 40°C Lagerung – 30°C ... + 50°C Aufstellhöhe: ≤ 1000 m über NN 100% Leistung Verbraucherverteilung DC und AC / Batterieverteilung Weiterhin bieten wir Ihnen in unserem Produktbereich „Power Safety“ individuelle und kundenspezifische Verbraucherverteilungen (DC und AC), die eigens für Ihre spezielle Anwendung designed und gefertigt werden. Bitte sprechen Sie uns hierzu einfach an.
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