Kalte Fakten für den Fachplaner Belastbare, technische Daten für eine reibungslose und nachhaltige Planung der USV Stromversorgungstechnik Produkt Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage, einschubmodular aufgebaut, skalierbar und redundant Baureihe WISUS-MS Anbieter Wöhrle Stromversorgungssysteme GmbH Eigenschaften auf einen Blick: Schrittweise skalierbar von 50 kW bis 800 kW pro Systemschrank und bis zu 6,4 MW pro USV-System Konfigurierbar für N, N+1, 2N, 2N+1, N+X und 2N+X Extrem geringe Verlustleistungen mit einem pPUE von nur 1,03 durch 97 % Wirkungsgrad Stand: November 2017 – aktuelle Version auf Homepage unter: www.woehrle-svs.de/lv
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Kalte Fakten für den Fachplaner - USV-Systeme...DIN 50600 Bitkom TÜV Nord Tekit – TÜV Saarland BICSI
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Kalte Fakten für den Fachplaner
Belastbare, technische Daten für eine reibungslose und nachhaltige
Wöhrle Stromversorgungssysteme GmbH Seit über dreißig Jahren entwickelt, produziert und vertreibt Wöhrle intelligente sowie maßge-schneiderte Stromversorgungssysteme. Im Kompetenzzentrum in Steinenbronn entstehen USV-Anlagen, Schaltnetzgeräte, DC-USV-Systeme sowie Transformatoren in echter Maßarbeit und schwäbischer Perfektion. Neben Standardlösungen werden dabei auch Sonderlösungen realisiert, die auf die individuellen Bedürfnisse und besonderen Anforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Wöhrle-USV-Lösungen zeichnen sich besonders aus, durch einen geringen Energieverbrauch, maximale Energieeffizienz und hoher Leistung bei minimalen Betriebskosten (TCO). Dabei bietet Wöhrle ein breites Leistungsspektrum bis in den MVA-Bereich an. Ein umfangreicher, professionel-ler und zuverlässiger Service vervollständigt das Leistungsportfolio von Wöhrle. 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr. Aufgrund der jahrelangen Erfahrung und Spezialisierung werden die Produkte weltweit sowohl im industriellen Umfeld und in kritischen Umgebungen als auch in IT-Applikationen und in Rechenzen-tren eingesetzt. Darüber hinaus werden Lösungen für die Medizintechnik sowie für die Bereiche Sicherheit, Energie, Umwelt und Lasertechnologie realisiert.
2 Betriebsarten aus EN 62040-3 ............................................................................................................................................. 5
17 Kontaktpersonen für den Fachplaner.................................................................................................................................. 38
1 Begriffsdefinitionen Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung - USV - besteht aus einer Kombination von elektro-nischen Stromrichtern und Energiespeichern (Akkumulatoren), die für die kurzfristige Aufrechter-haltung der Stromversorgung eines Verbrauchers im Falle eines Netzausfalles sorgt. Die perma-nente Vorhaltung von Energie ist – je nach eingesetzter Technologie – mit unterschiedlich großen Verlusten verbunden. Modularität (auch Baustein- oder Baukastenprinzip) ist die Aufteilung eines Ganzen in Teile, die als Module, Bauelemente oder Bausteine bezeichnet werden und über entsprechende Schnittstel-len interagieren. Bei einem modularisierten Aufbau werden Gesamtsysteme aus standardisierten Einzelbauteilen entlang definierter Schnittstellen zusammengesetzt. Darüber hinaus bieten modu-lare Systeme eine erhöhte Flexibilität (Anpassungsfähigkeit), wenn verschiedene kompatible Mo-dule zur Verfügung stehen, die angebracht, entfernt, gewechselt oder anders gruppiert werden können, um das System an neue Bedingungen anzupassen. Eine modulare USV-Anlage ist eine parallelschaltbare USV-Anlage, in der mehrere identische Module (oder parallelschaltbare Einzelblöcke) über definierte Schnittstellen miteinander interagie-ren. Eine einschubmodulare USV-Anlage besteht aus kleineren, einfach transportablen und parallel-schaltbaren USV-Modulen die in einen Systemschrank integriert werden und über definierte Schnittstellen miteinander interagieren. Redundanz (lat. redundare = im Überfluss vorhanden sein) wird dadurch erreicht, dass ein Modul (oder eine Anlage) mehr installiert wird als für die Last erforderlich ist. Durch Modularität wird die Erweiterung (Skalierbarkeit) vereinfacht. Skalierbarkeit vermeidet eine kostspielige Überdimensionierung und spart Energie.
Statische USV-Typen werden in drei Kategorien aufgeteilt. In der europäischen Norm EN 62040-3 werden die Klassifizierung und die zugehörigen Bestimmungsmethoden für statische USV-Sys-teme definiert und beschrieben. Man unterscheidet dabei mehrere Netzstörungsarten (s. Tabelle unten).
Dynamische USV-Anlagen mit und ohne Verbrennungsmotoren unterliegen der DIN 6280-12. Für den Einsatz in Rechenzentren sollten grundsätzlich statische USV-Anlagen mit der Klassifizie-rung »VFI« nach EN64040-3 bzw. Diesel-USV-Anlagen nach DIN 6280-12 eingesetzt werden.
Statische USV-Anlagen nach dieser Klassifizierung sind im Leistungsbereich von etwa 0,5 kW ver-fügbar und können je nach Fabrikat bis zu einer Leistung von mehreren MW parallel geschaltet werden.
Netzstörungen Zeit EN 62040-3 USV-Lösung Ableiter-Lösung
1. Versorgungsunterbrechungen >10 ms VFD
Voltage + Fre-quency De-pendent
Klassifizierung 3
Passiver Standby-Betrieb (offline)
-
2. Spannungsschwankungen >16 ms -
3. Spannungsspitzen 4-16 ms -
4. Unterspannungen Kontinuierlich VI *)
Voltage Inde-pendent
Klassifizierung 2
Line-Interactive-Betrieb
-
5. Überspannungen kontinuierlich -
6. Spannungsstöße (Surge) <4 mx
VFI
Voltage + Fre-quency Inde-pendent
Klassifizierung Double Conver-sion Betrieb (online) Dauer-wandler
-
7. Blitzeinwirkungen Sporadisch Blitz- und Überspan-nungsschutz IEC 60364-5-534
99.671 Tier I Tier 1 Cat 1/Cat 1+ VK-1 A Level 1 Stufe 1 Class F1
99.749 Tier II Tier 2 Cat 2/Cat 2+ VK-2 B Level 2 Stufe 2 Class F2
99.982 Tier III Tier 3 Cat 3/Cat 3+ VK-3 C Level 3 Stufe 3 Class F3
99.995 Tier IV Tier 4 Cat 4 VK-4 D Level 4 Stufe 3+ Class F4
99.9999 VK-4
erweitert E
4 Konfigurationsbeispiele und Skalierbarkeit Es sind USV-Systemschränke für 4,6,8,10 und 12 Module erhältlich. Insgesamt können 128 Mo-dule in bis zu 8 Systemschränken (6,4 MW) parallel geschaltet werden.
5 USV-Redundanzmöglichkeiten Folgende Redundanzen werden üblicherweise beim Einsatz von USV Anlagen angewendet, Bei-spiel mit einer Last von 100 kW:
100 kW
100 kW
100 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
100 kW
100 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
50 kW
100 kW
100 kW
100 kW
100 kW
N
N+1
N+1
N+2
2N
2(N+1)
2(N+1)
A
B
A
A
B
B
AUSLASTUNG
100 %
AUSLASTUNG
50 %
AUSLASTUNG
67 %
AUSLASTUNG
50 %
AUSLASTUNG
50 %
AUSLASTUNG
25 %
AUSLASTUNG
33 %
6 Checkliste für LV Texte Diese Checkliste für Fachplaner, Errichter und Betreiber dient als Unterstützung bei der Erstellung von Leistungsverzeichnissen für USV-Systeme und deren Einbindung in Ausschreibungen.
Um zukünftig über ein normgerechtes Rechenzentrum zu verfügen, ist es erforderlich, Verfügbar-keitsschutzklassen, sowie ein geeignetes Niveau der Energieeffizienz festzulegen und die Planung und Ausführung entsprechend auszulegen. Betroffen sind nicht nur Planer und Errichter, sondern insbesondere auch Betreiber und Nutzer von Rechenzentren, da Normen nicht einfach ignoriert werden sollten. Hierbei können haftungsrechtliche Konsequenzen nicht ausgeschlossen werden. Die Umwandlungsverluste in USV-Anlagen sind durch hohe und weiter steigende Stromkosten un-terschiedlich kostenintensiv. Deshalb sollten Angaben über zugesagte Wirkungsgrade sorgfältig überprüft und verglichen werden.
Es ist darauf zu achten, dass alle Angaben über Verlustleistungen und Wirkungsgrade von akkreditierten Prüfstellen (z.B. TÜV oder VDE) typbezogen bestätigt wurden, damit die In-vestition und alle berücksichtigten Folgekosten (CAPEX und OPEX) auf nachweislich be-lastbaren Daten und Zahlen basieren.
Angaben über Wirkungsgrade müssen auf Messungen der Wirkleistung in kW basieren (EN62040-3, 6.6.11 - durch Messung der Eingangs- und Ausgangswirkleistung bei Normal-betrieb und verfügbarer Nennlast).
Angaben über Wirkungsgrade sind besonders im Teillastbereich mit 15-50 % Auslastung zu berücksichtigen (USV-Anlagen werden selten unter Volllast betrieben und sind meistens redundant ausgelegt).
Die USV-Anlage ist für die Betriebsart V-F-I (Doppelwandlermodus/Dauerbetrieb) nach EN 62040-3 auszulegen.
Gefordert wird eine konfigurierbare USV-Leistungsvirtualisierung. Bei geringer Belastung
sorgt sie für eine zusätzliche Maximierung des Systemwirkungsgrades parallel betriebener USV-Leistungsmodule und -Systeme. Die Virtualisierung optimiert den Betrieb einzelner Leistungsmodule für höhere Wirkungsgradwerte im Doppelwandlermodus, in dem nicht be-nötigte Leistungsmodule in den Ruhemodus versetzt werden. Dadurch wird die prozentuale Belastung der übrigen Module maximiert. Im Fall einer erhöhten Last werden die ruhenden Leistungsmodule umgehend aktiviert. Hierdurch ergibt sich ein Höchstmaß an Energieeffizi-enz und Einsparungen an Energiekosten wie in der DIN ISO 50001 gefordert.
Die projektierte Anfangsnennleistung und Endleistung muss festgelegt werden. Häufig wird
im Rechenzentrum (Serverraum oder Technikraum) mit einer geringen Leistung gestartet. Die projektierte Endleistung wird in der Regel erst Jahre nach der Inbetriebnahme erreicht. Mit einer einschubmodularen Anlage kann ein günstiger Arbeitspunkt (hoher Wirkungsgrad) durch Anpassung auf die Verbraucherleistung gewährleistet werden, ohne die Installation ändern zu müssen oder in Betrieb befindliche Anlagen abzuschalten. Die etwas höheren Kosten werden durch die Energieeinsparung nach wenigen Jahren ausgeglichen.
IT-Last ist voreilend, somit kapazitiv. Transformatoren und Motoren sind meistens nachei-lend, somit induktiv. Deshalb ist darauf zu achten, dass die volle Leistung in kW im Bereich 0,7 voreilend bis 0,7 nacheilend ohne Leistungsminderung verfügbar sein muss.
Die volle Ausgangsleistung in kW muss auch bei einer Umgebungstemperatur von bis zu
+40°C dauerhaft zur Verfügung stehen.
Der Parallelbus von parallelgeschalteten Systemschränken und Modulen muss aus Verfüg-barkeitsgründen über fehlertolerante Ringleitungen miteinander interagieren.
Bei modularen Systemen haben Updates von interner Steuersoftware in den Modulen syn-
chron zu erfolgen. Ein synchronisiertes Software-Update vermeidet unterschiedliche Soft-ware-Versionen in den einzelnen Modulen und unterbindet schwerwiegende Komplikatio-nen im Parallelbus (möglicher Ausfall der USV). Der Anbieter muss die Funktionalität nach-weisen und garantieren.
Um den Anforderungen der höchsten Verfügbarkeitsklassen (EN 50600, BSI, TIER) zu ge-nügen, muss eine Wartung oder Austausch von USV-Modulen im laufenden Betrieb, ohne Umschaltung auf die elektronischen Umgehungsschalter (Bypass), erfolgen können. Eine Umschaltung auf das „ungeschützte Netz“ ist bei höheren Verfügbarkeitsklassen nicht zu-lässig und darf nicht durchgeführt werden.
7 LV-Text USV – Anlage als statische, einschubmodulare und erweiterbare (skalierbare) Dreiphasen-USV für N+1 redundanten Parallelbetrieb mit elektronischen Umgehungsschalteinrichtun-gen
Leistungsanforderung: XXX kVA / XXX kW Nennleistung der Leistungsmodule: 50 kVA / 50 kW Nennleistung der Systemschränke für Leistungsmodule: XXX kVA / XXX kW Max. Ausgangsleistung für Redundanz: XXX kVA / XXX kW Freie Steckplätze für Leistungsmodule zur Erweiterung: XX
Funktionsweise/Geforderte Eigenschaften Um Störungen und Unregelmäßigkeiten des öffentlichen Stromversorgungsnetzes von den span-nungsempfindlichen Verbrauchern fernzuhalten, soll eine statische unterbrechungsfreie Stromver-sorgungsanlage (USV - Anlage) eingesetzt werden. Sie ist als modulare Anlage, bestehend aus parallel geschalteten 50 kW Einschubmodulen aufzu-bauen. Das USV-System muss unabhängig von der im Endausbau benötigten Leistung individuell an den Verbraucher angepasst werden können und bei steigendem Leistungsbedarf erweiterbar sein. Die optionale N+1 Redundanz wird dadurch erreicht, dass ein USV-Modul mehr als für die notwendige angeschlossene Verbraucherleistung installiert wird. Der interne elektronische Bypass der USV muss auch bei Teilbestückung auf die maximale An-schlussleistung des Schrankes ausgelegt sein. Das komplette System muss unabhängig von der im Endausbau benötigten Leistung individuell an den Verbraucher angepasst werden können, und bei steigendem Leistungsbedarf erweiterbar sein. Zur Verbesserung des Selektivitätsverhaltens im Ausgangsverteilerkreis muss sichergestellt sein, dass bei vorhandenem Netz der elektronische Bypass den 10-fachen Nennstrom für mindestens 100 ms sowie der Wechselrichter bei nicht vorhandenem Eingangsnetz den 3-fachen Nennstrom für mindestens 200 ms liefern kann.
Jedes Modul muss aus den Funktionsteilen Gleichrichter, Booster, Wechselrichter, Batteriekreis, DC-Wandler zur rippelfreien Batterieladung bestehen. Zur einfachen Handhabung sind die USV-Module in Einschubtechnik auszuführen und in Schränke einzubauen. Die Schränke sind so aufzubauen, dass die erforderliche Anzahl von USV-Modu-len eingebaut werden kann. Im unteren Schrankteil ist das Modul des elektronischen Bypasses so-wie eine Handumgehung (Revisionsschalter) anzuordnen. Zur einfachen Handhabung sind die USV-Baugruppen in Einschubtechnik auszuführen und in Sys-
temschränke einzubauen.Zur Erzielung einer größtmöglichen Versorgungssicherheit, für die an-
geschlossenen Verbraucher, werden nur nach dem Doppelwandler Prinzip (Online-Betrieb) arbei-tende Anlagen gemäß Klassifikation VFI-SS-111 (Voltage und Frequency Independent) nach EN 62040-3 zugelassen. Der Gesamtwirkungsgrad des USV-Systems ist leistungsabhängig und muss ab 25 % Last einen Mindestwert von 95,5 % erfüllen. Angaben zur Wirkungsgrad müssen durch zertifizierte Prüfinstitute nachgewiesen werden. Die USV-Anlage muss aus Gründen der Nachhaltigkeit und weiter steigenden Stromkosten über ein zuschaltbares Lastmanagementsystem (Hibernation Mode) zur Wirkungsgradoptimierung im Teillastbetrieb und bei redundantem Systemaufbau verfügen. Nicht benötigte Leistungsmodule werden auf Wunsch oder automatisch (konfigurierbar) in den Bereitschaftsbetrieb versetzt. Die ver-bleibenden Module werden somit höher ausgelastet und arbeiten mit einem höheren Wirkungs-grad. Eine Rotation der Abschaltung der Module muss möglich sein, somit wird eine wesentlich hö-here Gebrauchsdauer der Module garantiert. Eine Begrenzung der maximalen Eingangsleistung muss programmierbar sein. Es muss gewährleistet sein, dass die Anlage in Doppelwandler-Modus (Online-Betrieb) VFI-SS-
111 verbleibt.Darüber hinaus muss die USV-Anlage einen weiteren wählbaren Betriebsmodus zur
Wirkungsgradoptimierung besitzen. In dieser Betriebsart versorgt die USV die Last direkt und zu-verlässig mit Netzstrom über den statischen Bypass, solange die Netzspannung und -frequenz in-nerhalb bestimmter Grenzen liegen. Dieser Modus zur Wirkungsgradoptimierung muss einen Wir-kungsgrad von mindestens 98 % gewährleisten. Die USV-Anlage muss über ein automatisches System zur Optimierung des Ladeverfahrens, zur laufenden Überwachung des Batteriezustandes sowie zur Durchführung von automatischem Batte-rietests verfügen, die regelmäßig in frei programmierbaren Zeitabständen eingeleitet werden kön-nen. Das Batteriemanagementsystem sorgt dafür, dass die Batterien nur bei Bedarf geladen wer-den. Zum Funktionsumfang gehören auch die Optimierung der Ladedauer und eine Aufladung mit temperaturabhängigen Ladespannungen. Bei einem Netzausfall erfolgt die Energieversorgung für den Wechselrichter unterbrechungsfrei in-nerhalb der vorgegebenen Überbrückungszeit aus den Batterien, bzw. für die Zeit bis das öffentli-che Netz wiederkehrt oder ein Ersatznetz die Energieversorgung des Gleichrichters übernimmt. Über den DC-Wandler werden dann automatisch die Batterien in einer angemessenen Zeit wieder aufgeladen.
Die Schaltkreise am Netzeingang der USV müssen so ausgelegt sein, dass ein sinusförmiger Strom mit ein Lastfaktor von nahezu 1 erzielt wird. Der Klirrfaktor des Eingangsstroms darf im Be-reich von 25 bis 100 % der Nennleistung nicht größer als 4 % sein. Dadurch muss eine eventuell vorgeschaltete Netzersatzanlage (z.B. Dieselgenerator) mit höchstens Faktor 1,2 x USV - Leistung überdimensioniert werden. Um die Energiekosten zu minimieren muss gewährleistet sein, dass die zulässige Netzverzerrung am Eingang ohne 12-Puls-Technik oder Transformatoren eingehalten wird. Um über den gesamten Lastbereich einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, werden aus-schließlich transformatorenfreie USV - Anlagen zugelassen. Der Wechselrichter erzeugt aus der Gleichspannung eine stabilisierte Wechselspannung mit kon-stanter Frequenz. Netzstörungen dürfen sich auf die Wechselrichterausgangsspannung nicht aus-wirken, und selbst ein Totalausfall des Netzes muss ohne Einfluss auf die angeschlossene Last bleiben. Das USV System verfügt an der Tür über ein benutzerfreundliches, menügeführtes Touchscreen-Display für die Bedienung der Anlage. Hierüber hat die Konfiguration, Steuerung der Anlage zu er-folgen und ermöglicht den Zugang zu allen Messwerten im Systemschrank sowie der einzelnen Modulen. Ein Eventregister mit mindestens 2.000 registrierten und speicherbaren Ereignissen ist gefordert. Es muss gewährleistet sein, dass sich die prozentuale Lastanzeige auf die entnommene Wirkleistung bezieht und es muss im Display Wirk-, und Scheinleistung angezeigt werden. Ein Austausch von einem defekten USV - Modul in einer Redundanzkonfiguration muss aus Ver-fügbarkeitsgründen ohne Umschaltung auf EUE (elektronische Umgehungsschalteinrichtung) im laufenden Betrieb unter Einhaltung der Lastenhandhabungsverordnung (LasthandhabV) erfolgen können. Die Module müssen ohne zusätzliche Konfiguration eingesetzt und in den Parallelverbund geschaltet werden können. Updates von interner Steuersoftware in den Modulen haben synchron zu erfolgen. Ein synchroni-siertes Software-Update vermeidet unterschiedliche Software-Versionen in den einzelnen Modulen und unterbindet schwerwiegende Komplikationen im Parallelbus (möglicher Ausfall der USV). Der Anbieter muss die Funktionalität nachweisen und garantieren. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit haben die USV Systeme (Schränke) intern über einen redundan-ten Bus, so dass auch ein Ausfall bzw. ein Austausch einer Buskarte im Onlinemode erfolgen kann. Es müssen bis zu 8 Systemschränke und bis zu 128 USV-Module parallelschaltbar sein. Das System kann sowohl mit Wandabstand, als auch mit entsprechendem Toplüfter Paket (Op-tion) direkt an die Wand aufgestellt werden. Auch eine Gangschottung muss standardmäßig mög-lich sein.
Spezifikationen Eine statische skalierbare und unterbrechungsfreie Stromversorgung modular aufgebaut. Gefordert USV - Klassifikation gem. EN 62040-3: VFI-SS-111 (Spannungs- und Frequenzunabhängig) Leistungsanforderung: XXX kVA / XXX kW Nennleistung der Leistungsmodule: 50 kVA / 50 kW Nennleistung der Systemschränke für Leistungsmodule: XXX kVA / XXX kW Max. Ausgangsleistung für Redundanz: XXX kVA / XXX kW Freie Steckplätze für Leistungsmodule zur Erweiterung: XX Leistungserhöhung durch Zusatzmodule: gefordert Zur einfachen Handhabung sind die USV-Module in Einschubtechnik auszuführen und in spezielle USV-Steuerschränke einzubauen. Sicherheit: EN 62040-1 EMV: EN 62040-2 Betriebsanforderungen: EN 62040-3 Bedienfeld / Display / Anzeige: 7 Zoll Touchscreen (mehrsprachig) zur Konfiguration, Abruf von bis zu 2.000 Alarme sowie allen relevanten Messergebnisse, wie unter anderem: Schein-, Wirkleis-tung, Ausgangsstrom, prozentuale Angaben des Systems bzw. der Einzelmodule, Spannungen (Netzeingang , Ausgang, Batterieanlage) Ereignisspeicher: Eintrag aller betriebsrelevanten Daten mit Datum und Uhrzeit Eingang: 3 x 400/230 V Toleranz (ohne Batterieentladung bei Belastung):
Bei 40°C: 3×324/187 bis 485/280 V für <100 % Last;
Bei 30°C: 3×305/176 bis 3×485/280 V für <100 % Last;
Bei 40°C: 3×262/151 bis 3×485/280 V für < 80 % Last;
Bei 30°C: 3×249/144 bis 485/280 V für < 80 % Last;
Bei 40°C: 3×201/116 bis 485/280 V für < 60 % Last;
Bei 30°C: 3×194/112 bis 485/280 V für < 60 % Last.
bei 25-100 % Nennlast Dieselgenerator-Überdimensionierung Faktor : < 1,2 x USV-Leistung Ausgang: 400/230V (5 Leiter) Bypass elektronisch: 1 x pro Systemschrank Bypass manuell integriert: Handumgehung gefordert Spannungsregelung: < +/- 1 % statisch Ausgangsfrequenz: 50 Hz Überlastbarkeit Wechselrichter: 110 % 60 Min / 125 % 10 Min / 150 % 1 Min Schutzart: IP 20 Wirkungsgrad:
Bei 10 % Last > 95,0 % Bei 25 % Last > 96,5 % Bei 40 % Last > 97,0 % Bei 50 % Last > 96,5 % Bei 75 % Last > 96,5 % Bei 100 % Last > 96,0 %
Netzwerkkarte (SNMP oder ModBus in Slot) mit Web-Interface: gefordert Programmierbare Relaisschnittstelle: gefordert Ausgeschriebener Anlagentyp: Wöhrle WISUS Serie MS Abmessungen: z.B. 600 x 2.000 x 850 mm (BxHxT) (abhängig vom Schranktyp)
Montage und Inbetriebnahme Anlieferung, Einbringung, Montage und Inbetriebnahme gefordert Gewährleistung/Wartung Für die USV – Anlage ist eine komplette und vollständige Gewährleistung für einen Zeitraum von 2 Jahren ab Installation zu garantieren. Die Gewährleistung im 2. Jahr ist an den Abschluss eines Wartungsvertrags mit dem Errichter der Anlage gebunden. Dies ist ein Konfigurationsbeispiel. Wenn Sie einen individuellen LV-Text wünschen, kontaktieren Sie uns. Wir antworten gerne und schnell. Kontaktinformationen finden Sie am Ende des Doku-ments.
9 Produktbeschreibungen Wesentliche Merkmale von WISUS-MS 50-800 kW:
Hoher Wirkungsgrad und Energie sparend
WISUS-MS bietet einen besonders hohen Wirkungsgrad von bis zu 97 % im Normalmodus.
Hohe Zuverlässigkeit und Redundanz
Hot-Swap-Fähigkeit des Leistungsmoduls, Bypassmoduls und des Steuermoduls, einfache Wartung und Erweiterung.
Redundanz: Die Steuermodule verwenden ein redundantes Design. Lüfter haben eine hohe Fehlertoleranzfähigkeit: Wenn ein einzelner Lüfter im Normalmodus defekt ist, läuft die WISUS-MS-Anlage mit 50 % Last; wenn zwei Lüfter defekt sind, läuft die WISUS-MS-Anlage mit 30 % Last.
Konzentrierter Bypass und keine Lastverteilungsprobleme. Der Bypass ist eher einfach und zuverlässig, ein Redundanzdesign ist nicht nötig.
Hohe Leistungsdichte
Die Leistungsdichte der Leistungsmodule kann bis zu 23 W/Inch3 erreichen, das ist die höchste der Branche.
Stromleistung eines einzelnen Systemschranks bis zu 800 kW (16 x 50-kW-Module), 50 % Einsparung der Aufstellfläche, mehr IT-Rack-Platz.
Erweiterbarkeit: Die Anlage unterstützt 8 parallele Einheiten, die Maximalleistung pro Sys-tem beträgt 6,4 MW
Hohe Belastbarkeit
Die Anlage WISUS-MS besitzt einen Ausgangsleistungsfaktor (PF) von 1 und ist für induktive und kapazitive Lasten mit PFs von über 0,5 geeignet.
Hohe Aufladung
Die Batterieladekapazität kann bis zu 30 % der Grundkapazität eines Leistungsmoduls erreichen. Es muss kein externes Ladegerät konfiguriert werden, wenn eine Reihe von Batteriesträngen kon-figuriert sind.
1. Gleichrichter: Ein PWM-Gleichrichter mit IGBT-Transistoren konvertiert den Eingangswech-selstrom (400 V) in Gleichstrom (740 V). Mit der Sanftanlauftechnik wird die Ausgangs-spannung des Gleichrichters langsam ohne Auswirkungen auf das Netz auf 740 V DC an-gehoben. Mithilfe des modernen IGBT-Gleichrichters wird ein Eingangsleistungsfaktor von > 0,99 und eine Verzerrung durch Oberschwingungen des Eingangsstroms von unter 3 % erzielt, was zu vielen wichtigen Vorteilen für Ihre Reduzierung der Zusatzkosten führt. Ge-währleistet sauberen, sinusförmigen Eingangsstrom und vermeidet Unreinheit der Vor-schaltstromversorgung.
2. Wechselrichter: Der Inverter wandelt Gleichstrom (740 V) in Wechselstrom (380 V) um. Zu-sammen mit einem fortschrittlichen Regelalgorithmus wird der Oberwellen- und Klirranteil wirkungsvoll auf 2 % reduziert.
3. Statischer Doppelschalter: Der statische Doppelschalter besteht aus Thyristor und Relais,
um die unterbrechungsfreie Schaltung zwischen Bypass und Wechselrichter sicherzustel-len. Die Steuerschaltung verwendet eine „Nulldurchgang“-Konversionstechnologie, um zu gewährleisten, dass die USV-Schaltdauer bei 0 ms liegt. Unabhängig von Änderungen der Netzfrequenz bleibt die Stabilität der Ausgangspannung und -frequenz ununterbrochen gesichert.
4. Energy Control Unit ECU: WISUS-MS verwendet ein Design mit verteilter Steuerung und
zentralen Einstellungen für optimalen Betrieb. Die Energy Control Unit (ECU) verarbeitet Signale innerhalb eines Schranks und zwischen Schränken sowie Statusinformationen und überträgt die Daten an das Überwachungsmodul.
105 % < Last ≤ 110 %: Wechsel zu Bypassmodus nach 60 Minuten 110 % < Last ≤ 125 %: Wechsel zu Bypassmodus nach 10 Minuten 125 % < Last ≤ 150 %: Wechsel zu Bypassmodus nach 1 Minute Last > 150 %: Wechsel zu Bypassmodus nach 200 ms
Ausgangsleistung in kW und kVA in Abhängigkeit von cosphi 50-kW-Leistungsmodul: Wirkleistung wird nicht gemäß PF 0,5 kapazitativ - 0,5 induktiv herabgesetzt
10.7 Umgebungsbedingungen
WISUS-MS
Modulbereich 50 kW
Modul-Typ 50-kW-Modul
Betriebstemperatur °C 0 – 40
Lagertemperatur °C -40 – +70
Max. Aufstellungshöhe (über Meeresspiegel) m 1.000 m ohne Leistungsminderung
Leistungsminderungsfaktor für den Einsatz in Höhen über 1.000 m über Meeresspiegel gemäß IEC 62040-3
Meter über Meeresspiegel (m / Fuß) Leistungsminderungsfaktor
10.9 Verkabelungs- und Blockdiagramm für alle Systemschränke und Module Der Kunde ist für die Verkabelung zum Anschluss der USV an die Stromquelle vor Ort verantwort-lich. Die Montageendprüfung und die Inbetriebnahme der USV und des zusätzlichen Batterie-schranks muss von qualifiziertem Servicepersonal, zum Beispiel einem lizensierten Serviceingeni-eur des Herstellers oder einem vom Hersteller zertifizierten Vertreter, durchgeführt werden. Wei-tere Informationen und Verfahren werden im Benutzerhandbuch beschrieben. Anschlussübersicht (Anschlussklemmen) Anforderungen an den Stromversorgungsanschluss für den 200-kW-Schrank
Anschlussbeschreibung Anschluss- Methode
Schraubentyp Schraubenloch Durchmesser
Drehmoment
Netzeingang OT-Crimp-Anschlüsse M10 10,5 mm 26 Nm
Bypasseingang OT-Crimp-Anschlüsse M10 10,5 mm 26 Nm
Batterieeingang OT-Crimp-Anschlüsse M12 13,5 mm 46 Nm
Netzeingangsanschluss DT-Crimp-Anschlüsse M16 18 mm 120 Nm
Bypasseingangsanschluss DT-Crimp-Anschlüsse M16 18 mm 120 Nm
Batterieeingangsanschluss DT-Crimp-Anschlüsse M16 18 mm 120 Nm
Ausgangsanschluss DT-Crimp-Anschlüsse M16 18 mm 120 Nm
Erdungsanschluss DT-Crimp-Anschlüsse M12 - 470 Nm
11 Kabelquerschnitte, Selektivität, Kurzschlussfestigkeit, Schutzor-gane und Überlastbarkeit
Empfohlene Querschnittsflächen für Stromkabel Hinweise:
Beachten Sie für die Auswahl, den Anschluss und die Führung der Stromkabel lokale Sicher-heitsvorschriften und -bestimmungen.
Wenn sich die externen Bedingungen ändern, zum Beispiel die Verkabelung oder die Umge-bungstemperaturen, führen Sie eine Überprüfung gemäß IEC-60364-5-52 oder lokaler Vorschrif-ten durch.
Wenn die Nennspannung 400 V beträgt, multiplizieren Sie den Strom mit 0,95. Wenn die Nennspannung 415 V beträgt, multiplizieren Sie den Strom mit 0,92.
Wenn die Primärlasten nicht lineare Lasten sind, erhöhen Sie die Querschnittsflächen der Neutralleiter um das 1,5 - 1,7-fache.
Wenn der Netzeingang und der Bypasseingang eine gemeinsame Stromquelle besitzen, konfigu-rieren Sie die Eingangsstromkabel als Netzeingangskabel. Zudem gelten die in Tabelle 3-3 aufge-listeten Kabel nur für die folgenden Bedingungen:
200 kW: Die Kabel werden entlang der Wand oder am Boden installiert (Norm IEC-
60364-5-52 C). 300 kW: Die Kabel werden in einer einzelnen Schicht über einen Ka-belleiter oder ein Kabelhalterung geführt (Norm IEC60364-5-52 F).
Die Umgebungstemperatur beträgt 30 °C.
Der AC-Spannungsverlust liegt unter 3 % und der DC-Spannungsverlust unter 1 %.
200 kW: Geschmeidiges, ein- oder mehradriges 90°C-Stromkabel mit einem Kupferleiter; 300 kW: Geschmeidiges, einadriges 90°C-Stromkabel mit einem Kupferleiter
Es wird empfohlen, dass das AC-Stromkabel nicht länger als 30 m und das -DC-Stromka-bel nicht länger als 40 m sein sollte. Bei größeren Längen sind die Querschnitte zu erhö-hen.
Hinweise: Die in der Tabelle empfohlenen Upstream-Eingangsleistungsschalter dienen nur als Referenz. Wenn mehrere Lasten angeschlossen werden, dürfen die Spezifikationen der Leitungsschutzschal-ter die empfohlenen Spezifikationen nicht überschreiten. Die Leistungsschalterauswahl dient dem Schutz von Lasten und Kabeln, und mit dem kaskadieren-den Prinzip wird ein bestimmter Schutz realisiert.
Gewicht des leeren Systemschranks ohne Module und ohne Batterien
kg 222 218 429 615 676 1.028
Gewicht des Sys-temschranks mit Modulen und ohne Batterien
kg 354 (mit 4 Modulen)
416 (mit 6 Modulen)
693 (mit 8 Modulen)
945 (mit 10 Modulen)
1.072 (mit 12 Modulen)
1.556 (mit 16 Modulen)
Gewicht des Moduls kg 33
13 Installationsplanung, Aufstellung und Wärmeabgabe Installationsplanung Die Mindestabstände müssen einen ordnungsgemäßen Luftstrom an der USV-Anlage und das Öff-nen der Tür ermöglichen. Die USV-Anlage WISUS-MS ist für Warm- oder Kaltgangschottung bes-tens geeignet.
Mindestabstände für einzelne USV
USV-Modell A1
(mm)
B1
(mm)
C
(°)
D
(mm)
Alle (50–800K) 500 800 120° 500
Abbildung: Draufsicht und Angabe der Mindestabstände für
eine einzelne USV.
B1
A1
USV-An-lage Schrank
Türöffnung
C
D Der Abstand
nach oben ist nur erforderlich, wenn seitlich keine Abstände vorhanden sind.
Zugänglichkeit Von vorne uneingeschränkt für Service und Wartung zugänglich (kein Bedarf für Zugang an der Seite, oben oder hinten)
Aufstellung Siehe Abschnitt 10.11
Kabelanschluss Eingang/Ausgang Oben oder unten
Wärmeableitung pro Modul mit nicht linearer Last
Modulbereich 50 kW
Modul-Typ 50-kW-Modul
Wärmeabgabe mit 100 % nicht linearer Last pro Modul (EN 62040-1-1)
W 1.545
Wärmeabgabe mit 100 % nicht linearer Last pro Modul (EN 62040-1-1)
BTU 5.273
14 Batteriewerte
Modul-Typ Einheit 50-kW-Modul
Zulässige Anzahl an 12-V-Batterieblöcke / 1,2-V-NiCd-Zellen Abhängig von der USV-Raumtempera-tur
-
384–600 V DC (32–50 Batterien, standardmäßig 40). Bei 38 oder 36 Batterien wird die Ausgangsleistung auf 0,9 herabgesetzt. Bei 34 oder 32 Batterien wird die Ausgangsleistung auf 0,8 herabgesetzt.
Maximaler Batterieladestrom A 32 A
Batterieladekurve Ohne Rippelstrom; IU (DIN 41773)
Temperaturkompensation Standard (Temp.-Sensor optional)
Batterietest Automatisch und regelmäßig (einstellbar)
15 Servicedienstleistungen Wartung/Service der USV-Anlagen (Quelle: Bitkom) „Grundvoraussetzung für die Aufrechterhaltung der ordnungsgemäßen Funktion ist die Wartung gemäß den Vorgaben des Herstellers durch dafür vom Hersteller autorisiertes Fachpersonal. Ver-schleißteile müssen gemäß Herstellerangaben vor Ablauf Ihrer Gebrauchsdauer erneuert werden. Auf Grund der häufig eingesetzten, wartungsfrei verschlossenen Bleibatterien wird auf deren War-tung ein nicht so großes Augenmerk gelegt. Die Bezeichnung »wartungsfrei« bezieht sich jedoch auf das Innere der Batterie. Das bedeutet, dass kein destilliertes Wasser aufgefüllt werden muss. Jedoch müssen sämtliche Verbindungen und die Polschrauben auf das entsprechende Drehmo-ment geprüft werden. Die Spannungen der einzelnen Batterien sind in Ladeerhaltung und in der Entladephase aufzunehmen und zu protokollieren. Nur anhand dieser Daten kann der Zustand der Batterie beurteilt/bewertet werden. Ebenso wichtig ist die regelmäßige Reinigung der Batteriean-lage, um Kriechströme bzw. Kurzschlüsse zu vermeiden. Ein nicht zu vernachlässigender Sicherheitsaspekt im Störungsfall ist die personelle und zeitliche Verfügbarkeit von entsprechendem Fachpersonal zur Beseitigung von Störungen.“
16 Schnittstellen, Anschlüsse und Softwarezubehör
16.1 Kommunikations- und Überwachungssystem
Power-Management-Display (PMD) 7"-LCD-Farbdisplay für jedes Rack
Serielle Anschlüsse RS485 am DB26-An-schluss
Anschluss an ein Netzwerkmanagementgerät über zwei Leitungen.
USB 1x für die Überwachung und das Software-Management
Kundenschnittstellen: Schwachstromkontakt-karte
Die Schwachstromkontaktkarte ermöglicht der USV das Batteriesys-tem zu überwachen und zu verwalten (einschließlich des externen Batterieschalters), Alarmsignale für externe Geräte bereitzustellen und eine Notabschaltung (EPO) per Fernzugriff zu implementieren. Max. 12V DC
Als eine Steuerschnittstelle für das gesamte System kommuniziert die Bussteue-rung/Energy Control Module (ECM) mit jedem Modul und bietet einen Bus für die Kommu-nikation mit der Schwachstromkontaktkarte. Die Systemsteuerungskarte gewährleistet aus-geglichenen Ausgangsstrom zwischen Modulen, so dass die Strombelastung gleichmäßig verteilt wird.
Liefert dem Display Modulbetriebsinformationen.
Steuert den Betrieb eines einzelnen WISUS-MS- und Parallelsystems und meldet die WISUS-MS-Statusinformationen an andere Überwachungsmodule.
Das System bietet drei Arten von CAN-Kommunikation (Control Area Network): Überwa-chungs-CAN-Kommunikation, rackinterne Parallel-CAN-Kommunikation und Parallel-CAN-Kommunikation zwischen Racks. Die nachfolgende Abbildung zeigt die logischen Verbin-dungen.
16.1.4 Schwachstromkontaktkarte
Funktionen: Die Schwachstromkontaktkarte ermöglicht es der USV, den Batterietrennschalterkasten zu steuern und zu überwachen sowie EPO zu implementieren. Spezifikationen:
Maximal zwei Schwachstromkontaktkarten im ECM-Baugruppenträger
Die Überwachungsschnittstellenkarte überwacht den WISUS-MS-Status, liefert Notfallbe-fehle, meldet Systeminformationen und zeigt die wesentlichen WISUS-MS-Daten und -Pa-rameter auf dem LCD-Display an.
Die Überwachungsschnittstellenkarte bietet einige externe Anschlüsse sowie eine Reihe von Überwachungs- und Steuerfunktionen.
Spezifikationen:
Hot-Swap-fähig
1 HE hoch
16.1.7 Display
Funktionen: Das Display verwendet für die Anzeige der WISUS-MS-Informationen ein 7-Zoll-Dünnschichttran-sistor (TFT)-LCD-Display. Spezifikationen: Abmessungen (H x B x T): 175 mm x 264 mm x 40 mm
(1) Statusanzeige (2) LCD-Bildschirm
Status Farbe Bedeutung
Ein
Rot Ein kritischer Alarm wurde generiert und der Summer ertönt ununterbrochen.
Gelb Ein minderschwerer Alarm wurde generiert und der Summer ertönt intermittie-rend. Die gelbe Anzeige leuchtet zum Beispiel statisch, wenn der Wechsel-richter im Normalbetrieb keine Stromzufuhr bereitstellt.
Funktionen: Bei einer Rückspeisung sendet die Rückspeiseschutzkarte Signale, um Alarmsignale auszulösen oder die Feedbackschleife schnell zu trennen. Spezifikationen:
Hot-Swap-fähig
0,5 HE hoch
16.2.2 Schwachstromkontakterweiterungskarte
Funktion: Die Schwachstromkontakterweiterungskarte bietet fünf potentialfreie Relaiskontaktausgänge und fünf Signaleingangsanschlüsse. Die Karte implementiert zahlreiche Alarm- und Steuerungsfunktio-nen, um Kundenanforderungen zu erfüllen. Spezifikationen:
Maximal zwei Schwachstromkontakterweiterungskarten im ECM-Baugruppenträger
Hot-Swap-fähig
0,5 HE hoch
Hinweise:
Für Schwachstromkontaktausgänge betragen DC-Nennspannung und -strom 24 V DC und 0,6 A und die Maximalwerte sind 30 V DC und 1,0 A. AC-Nennspannung und -strom betragen 24 V AC und 0,6 A, und die Maximalwerte sind 30 V AC und 1,0 A. Stellen Sie während des Kabelanschlusses sicher, dass die Spannung und die Stromstärke diese Höchstwerte nicht überschreiten.
DO_1–DO_5 können kritische und minderschwere Alarme, den Bypassmodus, Batteriemo-dus, niedrige Batteriespannung, Dieselgeneratorsteuerung und weitere Status anzeigen. DO_1 zeigt standardmäßig niedrige Batteriespannung an und weitere sind reserviert.
DI_1 und DI_2 ermöglichen, Tür- und Wasseralarme zu überwachen.
Alle DIs sind reserviert. Benutzer können DOs flexibel je nach den tatsächlichen Anforde-rungen zuweisen.
fen. Wenn der voreingestellte Status auftritt, wird
das Relais geschlossen. Benutzer können die
Schwachstromkontakte anhand der tatsächlichen
Anforderungen als normalerweise offen oder nor-
malerweise geschlossen einstellen.
COM
DO_2
NO Zeigt Relaisausgangssignale an. Der Schwach-stromkontakt ist standardmäßig normalerweise offen. Wenn der voreingestellte Status auftritt, wird das Relais geschlossen. Benutzer können die Schwachstromkontakte anhand der tatsächli-chen Anforderungen als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen einstellen.
COM
DO_3
NO Zeigt Relaisausgangssignale an. Der Schwach-stromkontakt ist standardmäßig normalerweise offen. Wenn der voreingestellte Status auftritt, wird das Relais geschlossen. Benutzer können die Schwachstromkontakte anhand der tatsächli-chen Anforderungen als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen einstellen.
COM
DO_4
NO Zeigt Relaisausgangssignale an. Der Schwach-stromkontakt ist standardmäßig normalerweise offen. Wenn der voreingestellte Status auftritt, wird das Relais geschlossen. Benutzer können die Schwachstromkontakte anhand der tatsächli-chen Anforderungen als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen einstellen.
COM
DO_5
NO Zeigt Relaisausgangssignale an. Der Schwach-stromkontakt ist standardmäßig normalerweise offen. Wenn der voreingestellte Status auftritt, wird das Relais geschlossen. Benutzer können die Schwachstromkontakte anhand der tatsächli-chen Anforderungen als normalerweise offen oder normalerweise geschlossen einstellen.
Notizen: Alle Urheber-, Eigentums- und Nutzungsrechte für die in dieser Drucksache enthaltenen Informati-onen und Konzeptionen liegen ausschließlich bei Wöhrle Stromversorgungssystem GmbH, sofern nicht ausdrücklich andere Quellenangaben genannt sind.