Power Quality Hochverfügbarkeit und höchste Qualität durch innovative USV-Systeme

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1 Stefan Freimann Area Sales Manager ABB Automation Products Power Quality Hochverfügbarkeit und höchste Qualität durch innovative USV-Systeme October 23, 2014 Slide 1

2 Inhalt Übersicht SAIDI Werte Die häufigsten Probleme Probleme lösen mit USV Systemen Schutzbereiche Aufgaben einer USV/Anwendungsbereiche Klassifizierung Funktion Modularität Produkte: DPA UPScale Produkte: Conceptpower DPA October 23, 2014 Slide 2

3 Stromausfälle Übersicht SAIDI-Werte System Average Interruption Duration Index Gesamtausfälle: Niederspannung + Mittelspannung Übersicht zur mittleren Nichtverfügbarkeit innerhalb eines Jahres Quelle Bundesnetzagentur October 23, 2014 Slide 3

4 Stromausfälle Übersicht SAIDI-Werte System Average Interruption Duration Index 130 Störungen unter 1s Quelle: BITKOM Leitfaden-Betriebssichers RZ October 23, 2014 Slide 4

5 Netzqualität Probleme lösen mit USV-Systemen Stromausfall Unterspannung Überspannung Frequenzänderungen Oberschwingungen Powerquality Spannungsspitzen Störspannungen Spannungseinbrüche Schaltspitzen October 23, 2014 Slide 5

6 Netzqualität Aufgaben einer USV Schutzfunktion gegen Spannungsausfälle Schutzfunktion gegen Spannungsschwankungen Filtern und stabilisieren Bereitstellung konstant hoher Spannungsqualität October 23, 2014 Slide 6

7 ABB Anwendungsbereiche USV Systeme Rechenzentren Telekommunikation Industrie Handel Transport Service October 23, 2014 Slide 7

8 October 23, 2014 Slide 8 Power Quality Netzstabilität durch innovative USV-Systeme

9 Klassifizierung USV Anlagen (USV Produktnorm IEC ) On-line USV Line-interactive USV Off-line USV October 23, 2014 Slide 9

10 Klassifizierung USV Anlagen (USV Produktnorm IEC ) Abhängig vom Ausgang Ausgangsspannungskurve dynamisches Verhalten des Ausgangs nur bei "Normalbetrieb" 1e Buchstabe: Normal oder Umgehung 2e Buchstabe: Batteriebetrieb 1e Ziffer: bei Ändern der Betriebsart 2e Ziffer: bei linearem Lastsprung (worst case) 3e Ziffer: nichtlinearer Lastsprung (worst case) bei Normal- oder Batteriebetrieb Code-Bedeutungen Code-Bedeutungen Code-Bedeutungen S: Kurvenform der Ausgangsspannung sinusförmig, 1 = unterbrechungsfrei Verzerrungsform D <0,08. Oberschwingungen < IEC 2 = Spannungsunterbrechung kürzer als 1 ms bei linearer und nichtlinearer ref. Last 3 = Spannungsunterbrechung kürzer als 10 ms X: Kurvenform der Ausgangsspannung sinusförmig bei 4 = Eigenschaften beim Hersteller erfragen. linearer Last. Bei nichtlinearer Last Verzerrungsfaktor D >0,08 bei Überlastung. Y: Spannungskurve nichtsinusförmig. Überschreitet die Grenzwerte nach IEC (siehe Herstellerangaben für Kurvenform). (KLASSE 1) V F I: USV-Ausgang unabhängig vom Netz, Spannungs- und Frequenzänderungen innerhalb der Grenzen nach IEC (Voltage and Frequency Independent) (KLASSE 2) V I: USV-Ausgangsfrequenz abhängig von der Netzfrequenz, Spannung stabilisiert (elektronisch/passiv) innerhalb der Grenzwerte für Normalbetrieb (Voltage Independent) (KLASSE 3) V F D: USV-Ausgang abhängig von Spannungs- und Frequenzänderungen des Netzes (Voltage and Frequency Dependent) Die ersten drei Buchstaben kennzeichen die Güte der Versorgung der Verbraucherlast bei Normalbetrieb, der für mehr als 90% der Betriebszeit zu erwarten ist. Die Auswahl wird dadurch bestimmt, ob enge Toleranzbereiche von Spannung und Frequenz notwendig oder ob weitere Toleranzen zulässig sind, weil die gegebene Belastung gegen Änderung von Frequenz oder Spannung unempfindlich ist Die beiden folgenden Buchstaben kennzeichnen die Spannungskurvenform bei Normalbetrieb (einschließlich gelegentlichen Umgehungsbetriebs) und bei Batteriebetrieb. Eine Aufschaltung von größeren nichtlinearen Lasten kann eine Verzerrung der Spannung im Vergleich mit derjenigen bei einer ohmscher / induktiver Last bewirken. Falls die Kurvenform normalerweise sinusförmig ist, werden irgendwelche Einschränkungen bezüglich nichtlinearer Belastung vom Hersteller angegeben und durch die Kennzeichnung mit einer "X" angezeigt. USV, die bestimmungsgemäß eine nichtsinusförmige Spannung erzeugen, z.b. Rechteckspannung oder rechteckähnliche Spannung erhalten die Kennzeichnung "Y". Diese Art der Kurvenform ist für viele Verbraucher vorübergehend oder auch im Dauerbetrieb zulässig. Die letzten drei Ziffern kennzeichnen das transiente Spannungsverhalten der USV unter verschiedenen Bedingungen und geben die ungünstigste Bedingung an. Diese Kenndaten werden mit genormten Belastungen ermittelt. Das tatsächliche Verhalten bei einer vorgegebenen Anwendung sollte mit dem Hersteller geklärt werden. October 23, 2014 Slide 10

11 Online Dauerwandler VFI-SS-111 (USV Produktnorm IEC ) October 23, 2014 Slide 11

12 TIER Klassifikationen (Verfügbarkeitsklassen US Uptime Institute) Schematische Darstellung der technischen Infrastruktur Tier I / 99,671 % Verfügbarkeit / ca. 28 Stunden Ausfallzeit pro Jahr Eigenschaften: Einfache Versorgungswege zur Energie- und Kälteverteilung keine Redundanzen Schematische Darstellung der technischen Infrastruktur Tier II / 99,749 % Verfügbarkeit / ca. 22 Stunden Ausfallzeit pro Jahr Eigenschaften: Einfache Versorgungswege zur Energie- und Kälteverteilung N+1 Redundanz Schematische Darstellung der technischen Infrastruktur Tier III / 99,982 % Verfügbarkeit / ca. 1,6 Stunden Ausfallzeit pro Jahr Schematische Darstellung der technischen Infrastruktur Tier IV / 99,995 % Verfügbarkeit / ca. 0,4 Stunden Ausfallzeit pro Jahr Eigenschaften: Mehrfache Versorgungswege zur Energie- und Kälteverteilung N+1 Redundanz Wartung im Betrieb October 23, 2014 Slide 12

13 Parallelschaltung von USV Systemen October 23, 2014 Slide 13

14 Eine echte einschubmodulare USV arbeitet mit DPA Dezentrale Parallel Architektur Input Output 3-phasige modulare USV Systeme 3-phasige USV Standgeräte 1-phasige USV Systeme Dezentrales LCD display DPA Dezentraler Microprozessor Dezentrale Batterie Dezentraler statischer Bypass October 23, 2014 Slide 14

15 Irrtümer über einschubmodulare USV Architektur Centralized Parallel Architecture CPA October 23, 2014 Slide 15

16 ABB Produktübersicht 1-phasige USV Systeme 3-phasige USV Standgeräte 3-phasige modulare USV Systeme PowerVario PowerValue 11 PowerValue 31 PoweScale PoweWave 33 DPA UPScale RI DPA UPScale ST Conceptpower DPA 1 kva bis 10 kva 7,5 kva bis 12 kva 7,5 kva bis 20 kva 10 kva bis 50 kva 60 kw bis 500 kw 10 kw bis 80 kw 10 kw bis 200 kw 25 kw bis 500 kw October 23, 2014 Slide 16

17 Qualität und Sicherheit Modulare ABB USV Systeme October 23, 2014 Slide 17

18 DPA UPScale RI und ST DPA UPScale ST DPA UPScale RI Rack Indipendent (RI) RI kw / bis zu 4 Module Standard (ST) ST kw / bis zu 10 Module October 23, 2014 Slide 18

19 DPA UPScale RI Rack Independent Flexibilität /Skalierbarkeit 19 UPScale Module: UPScale M10 UPScale RI 10 UPScale RI 11 UPScale RI 12 UPScale M20 10 kw 20 kw HE = 3 BxHxT 488x132x kg und 21.5 kg BxHxT 488x487x732 (7 HE) Keine internen Batterien BxHxT 488x487x732 (11HE) 1 x 40 x 7.2/9Ah max. 40 Blöcke BxHxT 488x665x732 (15HE) 2x40 x 7.2/9Ah max. 80 Blöcke

20 DPA UPScale RI Rack Independent Flexibilität /Skalierbarkeit UPScale RI 20 UPScale RI 22 UPScale RI UPScale Module: UPScale M10 UPScale M20 10 kw 20 kw HE = 3 BxHxT 488x132x kg and 21.5 kg BxHxT 488x665x732 (15HE) Keine internen Batterien BxHxT 488x798x732 (18HE) 2x40 x 7.2/9Ah max. 80 Blöcke BxHxT 488x1153x732 (26HE) 4x40 x 7.2/9Ah max. 160 Blöcke

21 DPA UPScale ST Modelle UPScale ST 60 UPScale ST UPScale Module: UPScale M10 UPScale M20 UPScale ST 40 UPScale ST kw 20 kw HE = 3 WxHxD 488x132x kg and 21.5 kg BxHxT 550x1135x767 BxHxT 550x1975x757 BxHxT 550x1135x767 BxHxT 550x1975x767 2 x 40 x 7 2/9Ah max. 80 Blöcke 3 x (2x40) x 7.2/9Ah max. 240 Blöcke Nur externe Batterien Nur externe Batterien

22 DPA UPScale ST Modelle UPScale ST UPScale Module: UPScale M10 UPScale M20 10 kw 20 kw HE = 3 WxHxD 488x132x kg and 21.5 kg BxHxT 550x1975x767

23 ABB Conceptpower DPA October 23, 2014 Slide 23

24 CLASSIC 40 kw TRIPLE 120 kw UPGRADE 200 kw CLASSIC 20 kw TRIPLE 60 kw UPGRADE 100 kw Conceptpower DPA Die Modelle 19 DPA-Modul 8kW/10kVA 16kW/20kVA 12kW/15kVA 20kW/25kVA 550x1650x x1975x x1975x780 MX DPA-Modul 24kW/30kVA 32kW/40kVA 40kW/50kVA 730x1650x x1975x x1975x800

25 < Vertikal > Conceptpower DPA 2 D Parallelschaltung < Horizontal >

26 Conceptpower DPA Umwelt und Kosten Konstant hohe Energieeffizienz Bedeutet geringe Verluste bei Teil- und Volllast. Redundante USV-Systeme werden meistens zwischen 25% und 75% belastet. Last=100% =95,2% Last=50% =95,7% Energieeffizienz (%) Last (%)

27 Conceptpower DPA Elektrische Eigenschaften Netzrückwirkung THDi Modernste Booster-PFC Technologie sorgt für einen optimalen THDi-Verlauf. Keine Überdimensionierung des Generators notwendig! 3.4 THDi % Last (%)

28 Leistung (kw) Conceptpower DPA Elektrische Eigenschaften Optimiert auch für kapazitive Lasten Conceptpower DPA kann konstante Wirkleistung Von 0,9 cap. bis 0,8 ind. abgeben , BladeServe r= kapazitive Leistung ,75-0,80-0,85-0,90-0,95 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65

29 Conceptpower DPA ITK Produkt des Jahres October 23, 2014 Slide 29

30 Conceptpower DPA500 Einschubmodular bis 3MW Einschubmodulare USV-Systeme bieten eine ideale Lösung für redundante und im Leistungsbedarf dynamische Strukturen Vertikale Skalierbarkeit: ein bis fünf Module in einem Gehäuse Horizontale Skalierbarkeit: Schränke in Parallelkonfiguration bis 3 MW October 23, 2014 Slide 30

31 Conceptpower DPA 500 Einschubmodular bis 3MW Referenzbeispiel einer Anwendung in einem Rechenzentrum: Die System-Flexibilität ermöglicht eine Erhöhung oder Senkung der Leistungskapazität entsprechend dem Bedarf Zusätzliche Module können hinzugefügt werden, so dass das System bis 3 MW Leistung erreichen kann October 23, 2014 Slide 31

32 ABB Automation Products Dr.-Rudolf-Eberle-Straße 15 D Baden-Baden October 23, 2014 Slide 32