Electronic Breaker Unit EBU10, Bild: E-T-A

Um sich vor einem Stromausfall zu schützen, werden USV-Anlagen genutzt. Doch so zuverlässig sind diese nicht. Die Electronic Breaker Unit EBU10 kann helfen. Bild: E-T-A

Der Einsatz unterbrechungsfreier Stromversorgungen bei Unternehmen rückt immer mehr in den Fokus. Dabei steht der sichere Betrieb oder aber mindestens das Überführen der Anlagen in einen sicheren Zustand im Vordergrund. Eine plötzliche Abschaltung von Anlagenteilen und die daraus resultierenden Konsequenzen gilt es unbedingt zu verhindern.

Wer sich vor diesen Gefahren schützen will, kauft eine USV-Anlage. Der eigentliche Schutz ist allerdings in Frage gestellt, da auch die Ausgangsleistung einer USV-Anlage begrenzt ist. Kommt es während des USV-Betriebs zu einem Kurzschluss, kann dieser sehr schnell den maximal zulässigen Strom der Anlage überschreiten. Dies überschreitet die Belastungsgrenze und überlastet die Anlage. Durch den Eigenschutz führt dieses zur sofortigen Abschaltung. Dadurch bleibt nicht nur der vom Kurzschluss betroffene Strompfad unversorgt, sondern alle an der USV-Anlage angeschlossenen Verbraucher. Die Stromversorgung kritischer Anlagenteile und Prozesse auch bei Spannungseinbrüchen oder Netzausfällen ist somit nicht mehr gewährleistet. Der eigentliche Sinn einer USV-Anlage ist verfehlt. Grund für dieses Verhalten ist der Einsatz konventioneller Schutzschalter. Die in der Regel verwendeten Leitungsschutzschalter reagieren oftmals nur sehr langsam beziehungsweise unzuverlässig.

Absichern, dimensionieren, sparen

Stromaufnahme eines Netzteils, Grafik: E-T-A
Die schwarze Kennlinie zeigt die Stromaufnahme eines Netzteils. Beim Einschalten des Gerätes steigt diese an und pendelt sich anschließend auf den Nennstrom des Gerätes ein. Die Stromaufnahme befindet sich innerhalb des Arbeitsbereiches der USV-Anlage. Dieser ist rot dargestellt. Der Betrieb der Last ist somit gewährleistet. Wird der Strompfad mit Hilfe eines Leitungsschutzschalters Typ C 10 A abgesichert, demonstriert die Abbildung, dass dessen Arbeitsbereich außerhalb des Arbeitsbereiches der USV-Anlage liegt. Das bedeutet, im Fehlerfall kann die USV-Anlage den notwendigen Strom zur Auslösung des Leitungsschutzschalters nicht liefern. Grafik: E-T-A

Bei der Verwendung eines Leitungsschutzschalters mit C-Kennlinie muss für 10 ms ein Kurzschlussstrom von mindestens 100 A fließen, damit dieser auslöst. Ist es der Stromversorgung nicht möglich, den notwendigen Abschaltstrom in dieser Höhe zu liefern, kommt es zu einer Verlängerung der Abschaltzeit. Im ungünstigsten Fall löst dieser gar nicht aus. Daher werden die USV-Anlagen oftmals überdimensioniert, um ein Auslösen zu gewährleisten und so den Betrieb der anderen Lasten sicherzustellen. Dadurch fällt die Anlagenleistung und somit die Investition deutlich höher aus. Zu diesen höheren Investitionen addieren sich die Kosten für Wartung und Betrieb der Anlage. Dies hängt zusammen mit höheren Verlustleistungskosten und dem deutlich schlechteren Wirkungsgrad der überdimensionierten Anlage.

An diesem Punkt setzt die Electronic Breaker Unit EBU10 aus dem Hause E-T-A an. Der EBU10 ist eine Kombination aus zwei Geräten. Die Basis bildet ein Leitungsschutzschalter nach EN 60947-2. Dieser gewährleistet die Abschaltung von Kurzschlussströmen von bis zu 10.000 A. Dazu wird ein Zusatzmodul kombiniert. Dieses zusätzliche Elektronik-Softwaremodul passt das Verhalten des Gerätes an die verwendete USV-Anlage an und gewährleistet dadurch deren bestmöglichen Schutz im Fehlerfall.

Last im Fehlerfall sicher abschalten

Die Einstellbarkeit des EBU10 vereinfacht die Projektierung der Anlage und dessen Anpassung. Dafür genügt es, den vom USV-Hersteller geforderten Leitungsschutzschalter als Grundlage für den EBU10 zu verwenden. Die Verfügbarkeit funktioniert analog zu den gängigen Leitungsschutzschaltern. Er ist mit den Charakteristiken B und C sowie den Nennstromstärken von 6 A, 10 A und 16 A erhältlich. Fordert der USV-Hersteller zum Beispiel einen Leitungsschutzschalter vom Typ C10, so wählt der Planer einfach den gleichen EBU-Typ aus. Ist diese Vorauswahl getroffen, bedarf es nur noch der Anpassung an den Nennstrom der USV-Anlage. Dafür genügt es, den Nennstrom von deren Typenschild abzulesen und mit Hilfe eines Drehschalters an der Vorderseite des EBU10 auszuwählen. Diese Einstellung gewährleistet die zuverlässige Auslösung des betroffenen Lastkreises im Fehlerfall. Der Betreiber vermeidet damit eine Überlastung der USV-Anlage und das Abschalten aller Lastpfade.

Die Erweiterung des Leitungsschutzschalters mit dem Hard- und Softwaremodul des EBU10 verschiebt die Kennlinie des Leitungsschutzschalters. Möglich ist dies durch die kontinuierliche Strom- und Spannungsmessung des Moduls. Mit Hilfe der Software ist das Gerät in der Lage, unterschiedliche Muster zu erkennen und die Last im Fehlerfall sicher abzuschalten. Daher ist die bisherige Überdimensionierung der USV-Anlage nicht mehr notwendig. Mit Hilfe des EBU10 kann sie auf die Erfordernisse der Last angepasst werden und spart dadurch Investitions- und Betriebskosten. tha

Betrieb mit EBU, Grafik: E-T-A
Mit Hilfe des EBU10 kommt es zu einer Verschiebung der Abschaltkennlinie. Da er auf den Nennstrom der USV-Anlage angepasst wird, befindet sich seine Abschaltkennlinie innerhalb des Arbeitsbereiches der USV-Anlage. Kommt es zu einem Kurzschluss, wird der betroffene Strompfad abgeschaltet. Die übrigen Verbraucher bleiben von diesem Fehler unberührt. Ein Betrieb der angeschlossenen Verbraucher ist weiterhin gewährleistet. Durch die Anpassung des EBU10 an den Nennstrom der USV-Anlage ist die bisher notwendige Überdimensionierung hinfällig. Das bringt Einsparungen von rund 40 % bei den jährlichen Energiekosten und Investitionen. Somit wird der Betrieb der USV-Anlagen sicherer und preiswerter. Grafik: E-T-A