Zuverlässiger Spannungsschutz für empfindliche Verbraucher

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Conductix-Wampfler GmbH

Schubert & Salzer Data GmbH

ABB AG

Zuverlässiger Schutz gegen Spannungsschwankungen

Der PCS100 AVC besteht aus zwei Umrichterstufen, die nicht in den Strompfad zwischen dem Verbraucher und dem Energieversorger geschaltet sind. Die Korrekturspannungseinkopplung erfolgt mittels einer Transformatorwicklung zwischen dem Versorger und der kritischen Last (Bild 4). Dieser Aufbau reduziert das Risiko negativer Auswirkungen auf den Verbraucher. Das Produkt enthält außerdem ein redundantes Bypasssystem, das das aktive Spannungsreglersystem bei einem theoretischen internen Fehler vom Kundennetz trennt. Das Bypasssystem dieser Plattform hat in mehr als zwölf Jahren Anlagenbetrieb und bei über 450 MVA installierter Leistung nie versagt.

Der aktive Spannungsregler ist in einem Leistungsbereich von 160 kVA bis 20 MVA als Schaltschrank für die Niederspannungsverteilung oder als Containerlösung für Mittelspannungsanwendungen erhältlich. Er bietet eine Onlinespannungsregelung im Bruchteil einer Sekunde, feine Skalierbarkeit im Hinblick auf das Spannungs- und Leistungsniveau, eine betriebssichere Umrichterplattform, Regelungssoftware und einen Wirkungsgrad von 97 bis 99 %.

Der aktive Spannungsregler ermöglicht eine schnelle und vollständige Korrektur von dreiphasigen Einbrüchen auf bis zu 70 % der Nennspannung und von einphasigen Einbrüchen auf bis zu 55 % der Nennspannung für 30 s. Bei tieferen Spannungseinbrüchen unternimmt er teilweise eine Korrektur, was oft einen Lastabwurf verhindert. Alle Modelle können zudem Spannungsschwankungen von ±10 % der Netzspannung kontinuierlich ausregeln und Unsymmetrien in der Versorgungsspannung beseitigen.

Schutz vor kurzzeitigen Unterbrechungen

Der PCS100 UPS-I ist ein Offline-USV-System (Bild 5), das bei einer Unterschreitung der Nennspannunvon von 90 % die Versorgung durch eine elektronische Netzabschaltung (Utility Disconnect) trennt und selbst übernimmt. Das System ist bis zu einer Anschlussspannung von 480 V und einer Bemessungsleistung von 2,4 MVA lieferbar.

Durch die parallele Anordnung bietet diese Lösung mehrere Vorteile im Vergleich zu klassischen USV-Anlagen. Weil die Kurzschlussströme nicht über das Gerät fließen, muss der Industriekunde seinen bestehenden Schutz nicht verändern. Des Weiteren kann ein interner Fehler oder ein zu hoher Kurzschlussstrom nicht zu einer Netztrennung führen. Mit einem Wirkungsgrad von 99 % ist das System auch wesentlich effizienter im Betrieb als klassische USV-Anlagen. Als Speichermedium können außer Batterien auch Hochleistungskondensatoren verwendet werden, die nur geringe präventive Wartungsmaßnahmen benötigen und bis zu 500.000 Arbeitszyklen bieten.

Ergänzendes zum Thema

Toshiba: Produktion wird vor Spannungseinbruch und Spannungsspitzen geschützt

Toshiba Mobile Display (TMD), eine 100-prozentige Tochter der Toshiba Co., Ltd, ist ein Hersteller von mittelgroßen bis kleinen TFT-Flüssigkristallmodulen. Für das neue Werk des Displayherstellers in Ishikawa (Japan) lieferte ABB entsprechende Einrichtungen zum Netz- und Produktionsschutz.

Zu den wichtigsten Herausforderungen von TMD beim Bau des neuen Werks gehörte der Umgang mit Spannungseinbrüchen. Ein Spannungseinbruch kann je nach Ausmaß bewirken, dass für die Überprüfung und das Wiederanfahren von Produktionslinien und für die Sicherung der Produktqualität ein ganzer Arbeitstag benötigt wird. Dadurch können Kosten von mehreren Millionen Yen (10.000 Euro) entstehen. TMD hat in anderen Werken festgestellt, dass Spannungseinbrüche hauptsächlich durch extreme Wetterbedingungen, wie Gewitter, verursacht werden.

Um dies zu verhindern, war das Unternehmen dazu übergegangen, bei einem angekündigten Gewitter die Produktion zu stoppen, um die Folgen von Spannungseinbrüchen zu verhindern. Künftig sollen Spannungseinbrüche durch den Einsatz von ABB-Technik abgefangen werden. TMD entschied sich für den PCS100 AVC (aktiver Spannungsregler) und die PCS100 UPS-I von ABB. Der PCS100 AVC schützt das System vor Spannungsspitzen und -einbrüchen und gewährleistet eine kontinuierliche Spannungsregelung. Die PCS100 UPS-I sorgt außerdem für den Schutz bei starken Spannungsspitzen und -einbrüchen und überbrückt je nach Speichersystem (Superkondensatoren oder Batterien) und Systemlast Stromausfälle von einigen Sekunden bis zu mehreren Minuten. Bei diesem Projekt fiel die Wahl auf zwei 480-V-AVC, die vor Spannungseinbrüchen bis auf 40 % schützen, und ein Batteriesystem UPS-I, das fünf Minuten lang 500 kVA über eine dreiphasige 208-V-Spannungsversorgung bereitstellen kann.

Beim japanischen Displayhersteller kann seit der Einführung des PCS100 AVC flexibel entschieden werden, ob für den Netzschutz die Zusatzeinspeisung komplett herangezogen werden soll oder nicht. Dadurch konnte man die Kosten deutlich reduzieren, Platz einsparen und die Energie effizienter einsetzen.

Hoher Wirkungsgrad reduziert Energieverbrauch

Mit einem Wirkungsgrad von 98 bis 99 % ermöglichen die Produkte AVC und UPS-I deutliche Energieeinsparungen im Vergleich zu klassischen Lösungen. Hinzu kommt, dass ein Großteil des Wartungsbedarfs bei ähnlichen Spannungsreglern für das Speichermedium (meist Batterien) anfällt. Beim PCS100 AVC entfällt dies, und beim PCS100 UPS-I werden meistens Hochleistungskondensatoren eingesetzt, die nur einen Bruchteil der Wartungskosten von Batterien verursachen. Die mittlere Reparaturzeit (MTTR) für ein elektronisches Leistungsmodul beträgt bei diesen Lösungen typischerweise weniger als eine halbe Stunde.

* Mario Sadowski leitet den Vertrieb Power Quality bei der ABB Automation Products GmbH in Ladenburg; Sophie Benson-Warner ist Mitarbeiterin der Abteilung LV Power Converter Products bei ABB in Napier (Neuseeland)

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