Klassische Lösungen erfordern Überdimensionierung

Für die Absicherung von USV-Anlagen werden häufig klassische Leitungsschutzschalter mit thermisch-magnetischer Kennlinie eingesetzt. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Bei AC 230 V ist eine galvanische Trennung aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich und in den Normen gefordert. Zudem sind elektronische Alternativen für Wechselspannungen – wenn überhaupt verfügbar – teuer, verlustleistungsbehaftet und in keiner Norm zugelassen.

Allerdings benötigt ein klassischer Leistungsschutzschalter für die schnelle magnetische Auslösung sehr viel Energie. So braucht ein C16-Automat, wie er in der Gebäudeinstallation häufig anzutreffen ist, das fünf- bis zehnfache des Nennstroms. Im ungünstigsten Fall sind also fast 160 A nötig, um das Gerät schnell magnetisch auszulösen. Gerade kleine USV-Anlagen können bei einem Netzausfall nicht so viel Strom liefern, da ihre Energie durch die interne Batteriekapazität begrenzt ist.

Dieses Problem, wenn sie es überhaupt erkennen, stellt Planer und Anwender vor eine Herausforderung. Mangels Alternativen passen sie die Leistung der USV-Anlage nicht an den tatsächlichen Strombedarf der Verbraucher, sondern an den Strombedarf im Fall eines Kurzschlusses an. Dies führt häufig zu überdimensionierten Anlagen mit entsprechend erhöhten Anschaffungs- und Wartungskosten sowie Platz- und Energiebedarf.

Hybrider Leistungsschalter für bedarfsgerechte USV-Auslegung

Für die bedarfsgerechte Auslegung von USV-Anlagen hat E-T-A [1] die Electronic Breaker Unit EBU10-T entwickelt (Bild 1). Dieser hybride Wechselspannungs-Leistungsschalter sorgt für den Schutz von Verbrauchern hinter USV Anlagen. Er besteht aus einer parametrierbaren Messelektronik und einem nach EN 60947-2 zugelassenen Leistungsschalter. Das Gerät ist über zwei Drehschalter an die Ausgangsleistung der USV-Anlage sowie an den Leistungsbedarf des Verbrauchers anpassbar. Die intelligente Elektronik erkennt selbstständig, ob eine tolerierbare Einschaltstromspitze oder ein gefährlicher Kurzschluss vorliegt. Im Fehlerfall sorgt die Messelektronik dafür, dass der Stromkreis schnell und selektiv abgeschaltet wird und somit die Ausgangsspannung der USV-Anlage intakt bleibt. Die eigentliche Abschaltung des Stromkreises übernimmt der Leistungsschalter 4230-T, der eine galvanische Trennung und ein hohes Schaltvermögen bis 10 kA bietet.

Durch den Einsatz des hybriden Leistungsschalters können Planer und Anwender die in der VDE 0100-430 [2] geforderten Abschaltzeiten für Endstromkreise bis 32 A von 0,2 s in TT- bzw. 0,4 s in TN-Netzen einhalten. Darüber hinaus müssen sie die USV-Anlage nicht mehr auf den Kurzschlussstrombedarf des Schutzelements abstimmen, sondern können diese entsprechend dem Leistungsbedarf der Last auswählen. Das ermöglicht den Einsatz von USV-Anlagen, die bis zu 1/3 kleiner sind und bis zu 40 % weniger Energie benötigen als überdimensionierte Anlagen. Dies führt zu Kosteneinsparungen bei der Auslegung und im Betrieb der Anlage. Gerade in der heutigen Zeit sind Nachhaltigkeit, Energieeinsparung und -effizienz, Kostenreduktion sowie kompaktere Anlagen wichtige Argumente und ein potenzieller Wettbewerbsvorteil.