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Diesel-USV-Systeme Kontinuierliche Energieversorgung Unterbrechungsfreie Energieversorgung für kritische Anwendungsbereiche Power to rely on People to rely on Einleitung In modernen, wirtschaftlichen Abläufen stellen die Qualität und Zuverlässigkeit der Stromversorgung eine stete Herausforderung dar - besonders in kritischen Anwendungsbereichen. Hochkomplexe Systeme und Prozesse müssen zuverlässig und unterbrechungsfrei mit Energie versorgt sein, um zeitliche und wirtschaftliche Anforderungen optimal erfüllen zu können. In der heutigen Zeit ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung jedoch in Dimensionen angelangt, in denen gerade dies keine Selbstverständlichkeit mehr ist. Die Realität zeigt, dass gelieferte Energie sich nicht immer als zuverlässig erweist. jedem Jahr nicht nur Schäden an empfindlichen Ausrüstungen verursachen, sondern auch finanzielle Konsequenzen haben,ja sogar Menschen gefährden können. Man stelle sich den Datenverlust beispielsweise in einer Bank vor, die Ausschussproduktion einer Serie Wafers in der Halbleiterproduktion, den Zusammenbruch eines Telefonnetzes in einer Großstadt – all dies sind Beispiele, die gravierende Folgen und häufig irreparable Schäden bedeuten, aber auch aufzeigen, wie wichtig eine unterbrechungsfreie Stromversorgung besonders in sensiblen Anwendungen ist. Hier liegt die Herausforderung für Hitec Power Protection. Unsere Aufgabe ist es anspruchsvollen Kunden hochwertige Lösungen für eine kontinuierliche, saubere Energieversorgung zu bieten und zwar bevor Verluste auftreten. Mit seiner “Continuous Power Supply” hat Hitec Power Protection sich als weltweit führender Anbieter von USV-Systemen einen Namen gemacht und garantiert Unternehmen in vielen Industriesegmenten Kontinuität der Betriebsprozesse. Qualität ist uns Verpflichtung. Wir sind der Partner für alle Bereiche sicherer Stromversorgung: in Datenzentralen und der Halbleiterproduktion, in der Telekommunikation oder verfahrenstechnischen Anlagen, Hitec Power Protection schützt Prozesse und Infrastrukturen zuverlässig – beim Auftreten vor kurzen Stromunterbrechungen ebenso wie bei den längsten Stromausfällen – garantiert! Die von Versorgungsunternehmen bereitgestellte Energie ist nicht immer von ausreichender Qualität 160 140 120 N E T Z AU S F Ä L L E / JA H R 100 80 60 40 20 10 - 10 0m s 100 - 50 0m s 500 ms -1 s 1- 3s 3- 20 s >2 0s Über 280 Netzstörungen jährlich in allen Industrieländern und nicht immer zuverlässig verfügbar. Das schlägt sich in einer ständig ansteigenden Zahl von Stromunterbrechungen und –ausfällen nieder, die in Power to rely on People to rely on Hitec Power Protection: Sicherheit – für uns selbstverständlich! 1 Vorreiter einer Technologie History Seit 50 Jahren ist Hitec Power Protection marktführend als Anbieter zuverlässiger Diesel-USVSysteme. 1956 haben wir als Erste das Prinzip der Induktionskupplung eingesetzt, das Herzstück eines jeden Hitec USV-Systems. Heute bauen wir hochwertige Single Module Systeme bis zu 3.000 kVA, die sich einfach erweitern lassen. Bis heute hat Hitec weltweit über 1.100.000 kVA an DieselUSV-Systemen installiert. Viele Jahre Erfahrung zeugen für Qualität und Verarbeitung. 1956 Erste Batteriedynamische USV-Systeme 1963 Zusammenschluss führender Niederländischer Elektrounternehmen zu Holec 1000 INSTALLIERTE LEISTUNG (MVA) 800 1969 Erstes Diesel-USV-System (300 kVA) 600 400 200 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 1974 500 kVA Diesel-USV-System Installierte Gesamtleistung in Diesel-USV-Systemen Hitec gilt als Marktführer in Sachen zuverlässiger Stromversorgung. Qualitätssicherung 1991 Erste Induktionskupplung mit freilaufendem Innenrotor Jede Stufe in diesem komplizierten Produktionsverfahren bis hin zur Inbetriebnahme und dem Kundendienst erfüllt strengste Qualitätsanforderungen und ist nach ISO 9001 zertifiziert. Alle Systeme werden gemäß EN, IEC, VDE, BS, UL und ANSI geliefert. Zusätzlich durchläuft jedes einzelne System vor der Auslieferung eine Reihe strenger Tests. Unsere USV-Prüfstände mit einer Testkapazität von 20 MVA (50 und 60Hz) sind die größten weltweit! 1998 Umfirmierung zu Hitec Power Protection 2006 50 Jahre im Dienste unserer Kunden – weltweit! 2 Systembeschreibung Ein Hitec Power Protection USV nutzen heißt Sicherheit einsetzen. Die USV-Systeme filtern die bereitgestellte Eingangsspannung und schützen einfach aber effektiv vor Stromausfall. Das einzigartige Konzept und die Auslegung des USV ermöglichen maximale Zuverlässigkeit und bieten höchstmögliche Autonomie. Je nach Umfang der verfügbaren Kraftstoffmenge sichert das System uneingeschränkte Energieversorgung. Die FREILAUFKUPPLUNG bildet die mechanische Verbindung zwischen Induktionskupplung bzw. Generator und Dieselmotor. Bei stehendem Diesel ermöglicht diese Kupplung die freie Innenläuferrotation der Induktionskupplung. Sobald der Dieselmotor startet und mit gleicher Drehzahl wie Induktionskupplung und Generator läuft, wird er automatisch eingekuppelt und treibt nun den Generator an. Das besondere an diesem System ist, dass der Dieselstart ohne Belastung erfolgt. Dies garantiert einen schnellen, zuverlässigen Start. USV von Hitec sind modular aufgebaut, so dass auch SCHALTSCHRÄNKE vom Lieferanten Ihrer Wahl eingesetzt werden können. Die INDUKTIONSKUPPLUNG, das Herz der Maschine und des einzigartigen Hitec Power Protection-Konzepts. Der Außenläufer (rot) enthält eine zweipolige Drehstromwicklung, die im Normalbetrieb den freilaufenden Innenrotor (gelb) auf die dreifache Drehzahl beschleunigt. Bei Netzausfall wirkt die Induktionskupplung als Kraftspeicher. Die kinetische Energie des Innenläufers wird durch eine Gleichstromwicklung auf den Außenläufer übertragen. Die Energiemenge ist mehr als ausreichend, um die Zeit zu überbrücken, die der Diesel zum Start und zum Erreichen der erforderlichen Drehzahl benötigt. Im Normalbetrieb läuft der GENERATOR als Synchronmotor (Nullast-übererregt) und hält den Außenläufer der Induktionskupplung auf gleicher Drehzahl (rot). Der Generator läuft mit der Drossel als ein dynamischer Aktiv-Filter. Bei Netzausfall wird der Generator zuerst von der Induktionskupplung, später durch den Dieselmotor angetrieben und versorgt die kritische Last. Power to rely on People to rely on 3 Der DIESELMOTOR wird im Normalbetrieb nicht benötigt, aber weiterhin auf Temperatur gehalten und geschmiert, um den sofortigen Einsatz in Notsituationen zu gewährleisten. Unbelastet erreicht der Dieselmotor bei Netzausfall die Nenndrehzahl. In diesem Modus wird die kinetische Energie der Induktionskupplung dazu verwendet, die kritische Last zu versorgen. Innerhalb von fünf bis zehn Sekunden übernimmt der Diesel den Generatorantrieb.Und die Stromversorgung hat jeder moment funktioniert. Die Diesel-USV-Systeme sind dank des HUMAN MACHINE INTERFACE (HMI), einfach zu bedienen. Es zeigt einen Totalüberblick auf die jeweiligen Zuständes des Diesel-USV-Systems. Fernüberwachung ist selbstverständlich möglich über eine serielle und/oder Modem Verbindung und sogar über das Internet! DiCon, das Microprozessor gesteuerte KONTROLLSYSTEM der USV, überwacht ständig Generatorspannung, Wirk- und Blindleistung, Dieseldrehzahl, sowie die Funktion der Induktionskupplung. Seine universelle Konstruktion ermöglicht eine Softwarekombination mit diversen anderen Systemen und Konfigurationen. Mittels der DROSSEL wird das Netz vom Verbraucher abgekoppelt und kontinuierlich gefiltert. Die Generator-Drossel-Kombination generiert eine Ausgangsspannung mit geringsten Toleranzen. 4 Vier Pfeiler, ein Prinzip USV: Einfach, Sicher, Zuverlässig Hitec Power Protections einzigartiges Konzept für kontinuierliche und sichere Stromversorgung stützt sich auf vier Grundprinzipien, von denen jedes einzelne die beispiellosen Vorteile eines Hitec DieselUSV gegenüber herkömmlichen Batterie-USVSystemen untermauert. 1. Hitec USV: Statische USV und Notstrom Ein herkömmliches Batterie-USV besteht aus Gleichrichter, Batterie und Wechselrichter. Die USV liefert bei Netzausfall zeitweise Strom aus der Batterie und übergibt erst dann die kritische Last an einen Notstromgenerator zur Langzeitstromversorgung. Diese Art von USVSystemen beansprucht sehr viel kostspieligen Platz, aufwändige Belüftung und die dazugehörigen Batterien müssen zum Ausgleich von Temperaturschwankungen in klimatisierten Räumen aufgestellt werden. Solche intensive Kühlsysteme tragen sehr stark zu den hohen Lebensdauerkosten dieser Batterie-USV bei. Netzseite Hitec USV-System 3 Ein Hitec-Diesel-USV hingegen vereint die Prinzipien eines konventionellen Systems in einem Konzept. Die Vorteile liegen klar auf der Hand. Eine geringere Anzahl an Komponenten bedeutet geringere Installationskosten bei größerer Zuverlässigkeit. Die dadurch deutlich kompakteren Hitec USV ermöglichen somit eine enorme Platz- und Gewichtsersparnis. Bei Netzausfall stellt das Hitec USV die Energie aus der Schwungmasse der Induktionskupplung bereit, bis der Diesel übernehmen kann. Dieses Prinzip macht die Verwendung umweltschädlicher und unzuverlässiger Batterien überflüssig. 4 1 2 Netzseite Batterie USV + Notstromaggregat Der einfache Aufbau der Hitec-USV im Vergleich zu Batterie USVKonfigurationen 1 Doppelumrichter (Statische USV) 2 Batterien (VRLA) 3 Notstromaggregat 4 Oberwellenfilter Power to rely on People to rely on 5 2. Netzinteraktives System Hitec USV-Systeme sind netzinteraktiv und parallel zum Netz geschaltet. Paradoxerweise ist das eine logische Lösung. Da das Netz normalerweise zuverlässig in guter Qualität vorhanden ist, nutzen interaktive Systeme diesen Vorteil. Das USV arbeitet parallel zum Netz. Ein herkömmliches Batterie-USV formt den Strom durch Gleich- und Wechselrichter zweifach um. Dies bringt eine immense Steigerung des Fehlerrisikos bei gleichzeitigen Einbußen an Effizienz mit sich. Darüber hinaus benötigt die Batterie-USV ständig Kühlung der Raumluft. Werden die dafür benötigten Energiekosten mit in die Rechnungeinbezogen, liegen die Betriebskosten erheblich höher als bei einem Diesel-USV. Das hocheffiziente netzinteraktive System... ...im Vergleich zum traditionellen Doppelwandlerkonzept Das Hitec USV-System ist der Wächter, der bereit steht einzuspringen, wenn die Netzversorgung ausfällt, oder außerhalb der Toleranzen liegt. Zudem kommt es ohne zweifache Stromumformung aus und bleibt auch in dieser Hinsicht eines der zuverlässigsten und effizientesten Systeme. Netzinteraktive Systeme: Leibgarde für kritische Anwendung 6 3. Aktivfilter Besondere Vorteile des aktiven Filters Die Kombination von Drosselspule und Synchrongenerator wirkt als Netzfilter und sorgt für einen sauberen Netzstrom. Durch die Position der Drosselanzapfung ergibt das Verhältnis der Impedanz von Generator zu Drosselspule eine Nullimpedanz (X”d + Xc = 0). Hitec USV-Systeme benötigen keine zusätzliche Leistungselektronik um die Ausgangsspannung zu generieren, anzupassen oder umzuformen. Es werden keine eigenen Oberwellen erzeugt wie bei der traditionellen USV. Im Gegenteil: das Diesel-USV wirkt wie ein Filter sowohl für netzseitige als auch für lastseitige Oberwellen. Zusätzlich liefert der Generator Blindleistung zur Verbesserung des Eingangsleistungsfaktors. • Kompensation der netzseitigen Spannungsabweichungen • Filterung der netzseitigen Oberwellenspannungen • Filterung der lastseitigen Oberwellenströme • Keine Generierung eigener Oberwellen • Eingangsleistungsfaktor > 0.98 Rotierender Filter: Netz-, und Lastunabhängig Drosselspule Xb Xa Xc Netz Last X"d Elektrisches Äquivalenzdiagram des Aktivfilters Die Hitec USV – ein Filter für alle Netzausfälle Q3 1 3 7 6 Q1 Q2 4 2 5 1 Spannungsspitzen 5 Hochfrequenzstörungen 2 Frequenzunterschiede 6 Klirrfaktor 3 Unterspannungen / Spannungseinbrüche 7 Unterbrechungsfrei gleichmäßige Energieversorgung 4 Netzausfälle 7 4. Systeme ohne Einsatz von Batterien Hitec USV-Systeme nutzen den kinetischen Energiespeicher zur Überbrückung des Dieselstarts während eines Stromausfalles. Dieses Konzept ohne Verwendung von Batterien, das Hitec Power Protection bereits 1969 patentiert und weiterentwickelt hat, ist seitdem auf der ganzen Welt erfolgreich im Einsatz. Das Herz einer Batterie-USV hingegen ist gleichzeitig auch sein schwächster Punkt. Die riesigen Batterien stellen den Kunden vor enorme Probleme, die erst im Lauf der Jahre deutlich werden. Einige typische Nachteile von Batterie-USV-System Keine Batterie = keine Probleme TATSÄCHLICHE LEBENSDAUER (JAHRE) 100 90 80 70 60 LEBENSDAUER (%) 50 40 30 20 10 25/77 30/86 35/95 40/104 45/113 50/122 9 7 5 3 5 55/131 Temperatur (oC/oF) Batterie-Lebensdauer verkürzt sich rasant bei höheren 10 15 Theoretische Lebensdauer (Jahre) Unterschied zwischen theoretischer und tatsächlicher Lebensdauer Umgebungstemperaturen Probleme, die ein Hitec USV nicht kennt: Lebensdauer Batterien sind für 5 bis 15 Jahre Gebrauchs dauer gebaut. Sie sind jedoch oft schon nach 3 bis 5 Jahren erschöpft. Die Lebensdauer einer statischen USV beträgt 10 bis15 Jahre. Hitec USV-Systeme leisten 25 Jahre gute Dienste. Umweltschäden Batterien enthalten umweltschädliche Substanzen. Altbatterien gehören in den Sondermüll. Die Entsorgungskosten sind sehr hoch. Temperaturabhängigkeit Die Kapazität einer Batterie nimmt bei niedrigen Temperaturen deutlich ab, während sich die Lebensdauer pro 10°C über 20°C halbiert! Somit ist die Installation in klimatisierten Räumen hierfür ein Muss. Wartung Die beste Methode eine Batterie-USV zu prüfen ist ein Kapazitätstest. Dazu muss man die Batterien abkoppeln. Das ist umständlich und kostet Zeit. 8 Systembetrieb Lastabhängig Drehzahl (RPM) 3n n 0 1 2 4 3 1 Zeit 1 Normal Betrieb Q3 Im Normalbetrieb funktionieren Drosselspule und Generator als aktiver Filter und schützen vor Störungen. Der Generator läuft als Motor und treibt den Außenläufer der Induktionskupplung mit einer Drehzahl von 1500/1800 Umdrehungen pro Minute an. Durch Erregung der Zweipoldrehstromwicklung des Außenläufers, erreicht der Innenläufer eine Geschwindigkeit von 3000/3600 Umdrehungen pro Minute. Dabei wird kinetische Energie im Innenläufer gespeichert. Der Außenläufer der Induktionskupplung ist durch die Freilaufkupplung isoliert vom Dieselmotor. 2 Q1 1 1 2 3 4 1 1 2 3 4 1 Übergang zum Dieselbetrieb Bei Unterbrechung oder Abweichungen in der Netzversorgung, öffnet der Netzschalter Q1. Die Wicklungen der Induktionskupplung werden gleichzeitig aktiviert, so dass die kinetische Energie des Innenläufers zum Außenläufer übertragen werden kann. Die Generatordrehzahl bleibt unverändert bei 1500/1800 Umdrehungen pro Minute. Gleichzeitig startet der Dieselmotor und läuft in weniger als zwei Sekunden auf 1500/1800 U/min hoch, woraufhin die Freilaufkupplung automatisch einkuppelt. In den nächsten Sekunden treibt der Diesel zusammen mit der Kupplung den Generator an und stellt die Verbraucherversorgung sicher. Während dieser 5 bis 10 Sekunden übernimmt der Diesel den Generatorantrieb allein. Power to rely on Q2 People to rely on Q3 Q1 Q2 2 9 3 Dieselbetrieb Wenn der Dieselmotor läuft, wird die Wicklung des Außenläufers wieder angeregt, so dass der Innenläufer wieder auf 3000/3600 Umdrehungen hoch läuft. Die Drehzahl des Dieselmotors wird ständig digital überwacht, um eine konstante Ausgangsfrequenz in sehr engen Toleranzen sicherzustellen. Die zusätzliche Unterstützung des Generators durch die Induktionskupplung ermöglicht sehr hohe Lastzuschaltungen. 4 Q3 Q1 Q2 3 1 2 3 4 1 1 2 3 4 1 Zurück zum Normalbetrieb Sobald die Netzversorgung wieder hergestellt ist, synchronisiert sich das USV mit dem Netz und schließt Q1. Der Dieselmotor wird nun auf 1450/1750 U/min gedrosselt und die Freilaufkupplung kuppelt aus. Gleichzeitig läuft der Generator wieder als Motor und der Außenläufer der Induktionskupplung kann seine Nenndrehzahl von 1500/1800 U/min wieder aufnehmen. Der Dieselmotor wird kurzzeitig im Leerlauf bis zur Bereitschaftstemperatur heruntergekühlt, gestoppt, und wieder in Bereitschaft versetzt. Q3 Q1 Q2 4 Kritische und unkritische Last Sobald der Motor die nötige Drehzahl erreicht hat, wird die unkritische Last auf den Ausgang der USV durch schließen des Q6 geschaltet (Q5 hat bereits vorher geöffnet). In maximal 10 Sekunden wird die unkritische Last wieder versorgt. Auch kleinste Unterbrechungen in der Stromversorgung können verhängnisvolle Folgen haben. Zum Beispiel für Rechner, Internetserver usw., während andere Komponenten wie etwa Klimageräte, Beleuchtung usw. keinen Schaden davontragen. Mit nur einem USVSystem können beide Verbrauchergruppen mit Strom versorgt werden. Dank des kombinierten Hitec Power Protection, USV/NEA-Konzepts. Der Generator der USV ist ausreichend dimensioniert, um eine entsprechende Kurzschlussleistung sicherzustellen und einerseits Störungen schnell auszugleichen sowie andererseits die Ausgangsspannung auch bei einer Netzspannungsabsenkung zu regulieren. Im Dieselbetrieb wird diese Überdimensionierung genutzt, um auch die unkritischen Verbraucher mit zu versorgen. Bei dieser Option ist der Dieselmotor ebenfalls für die Gesamtlast ausgelegt. Diese Konfiguration wird als Kombi-USV/NEA-System bezeichnet. Die unkritische Last ist nicht unmittelbar mit dem USV-Abgang verbunden. Bei einer Netzstörung liefert das USV unterbrechungsfrei Strom, indem der Dieselmotor gestartet und beschleunigt wird. Q3 Q1 Q2 Kritische Last 1 2 3 Q6 Unkritische Last Q5 Ein Kombi-USV/NEA-System als optimale Investition 1 Nennleistung 2 Kritische Last 3 Nennleistung Diese Kombi-USV/NEA Konfiguration gewährleistet hohe Zuverlässigkeit bei reduziertem Platzbedarf. Der größte Teil unserer USV-Systeme ist als KombiUSV/NEA im Einsatz Kombi-USV/NEA: Optimale Ausnutzung! 10 Die einzigartigen Vorteile der USV 3. Netzinteraktiv ohne Elektronik Bei aller Einfachheit beinhaltet die Hitec USV einzigartige Merkmale und zahlreiche Vorteile. Als weltweit führender Hersteller und Lieferant von USV-Systemen hat Hitec Power Protection diese verschiedenen Aspekte in ein zuverlässiges Konzept gebündelt, das sich von dem der herkömmlichen Batterie- und NotstromgeneratorKombinationen deutlich abhebt. Das Hitec USVPrinzip ist daher immer die bessere Wahl! Die Netzinteraktivität des Hitec Diesel-USV bietet enorme Vorteile. Das USV braucht keine doppelte Energieumwandlung durchzuführen wie es BatterienUSV während des Netzbetriebes müssen. Darüber hinaus werden keine Leistungselektroniken eingsetzt, sondern der eingebaute Synchrongenerator stellt die Stromversorgung sicher. 1. Eine Lösung ohne Einsatz von Batterien 1.0 Das USV-Konzept kommt ohne Batterien aus, denn es nutzt kinetische Energie zur Überbrückung der Dieselanlaufzeit und ist nicht betroffen von den typischen Problemen der Batteriesystemen. Das Hitec Diesel-USV-Konzept ist einfacher und effizienter als ein Batterie-USV mit StandbyGenerator: Oberwellenfilter, Gleichrichter,Batteriespeicher, Wechselrichter, Thyristorschalter, Notstromaggregat; USV von Hitec Power Protection vereint alles in einem System. Voreilend 90 % Dieselbetrieb (Netz außer Toleranz) 2. Hitec USV = Statische USV + Notstrom Leistungsfaktor Dieselbetrieb (Netz außer Toleranz) 0.98 Nacheilend Netzspannung 100 % 110 % Der Leistungsfaktor ist nahezu Eins (> 0,98) Merkmale und Vorteile Power to rely on Lösung ohne Einsatz von Batterien Netzintera ktiv ohne Leistung elektronik • Keine Re-investition alle 3 bis 5 Jahre in neue Batterien • Keine Klimaanlage notwendig • USV hat geringeren Platzbedarf • Keine Entsorgungskosten für Altbatterien (umweltfreundlich) • Keine Zusatzkosten durch Entsorgung • Keine doppelte Energieumwandlung; höherer Wirkungsgrad • Keine Leistungswandlung; höhere MTBF und Verfügbarkeit • Harmonische Ströme oder Spannungen werden nicht generiert • Längere Laufzeit im Vergleich zu ElektronikUSV-Systemen (24 Jahre zu 15 Jahren) Hitec USV = Statische USV + Notstro m Drossel+ Generator = Aktiv Filter • Weniger Komponenten, dadurch größere Zuverlässigkeit • Hohe MTBF und Verfügbarkeit • Niedrige Installations und inbetriebnahmekosten • Kleinere Abmessungen und geringerer Platzbedarf • Nur ein Leistungsabgang zur Verbraucherverteilung • Einfaches Konzept; leichte Bedienung und Instandhaltung • Hohes Kurzschlussleistung; schnelles Abschalten von Verbraucherkurzschlüssen ohne Bypass • Blindleistung wird vom Generator geliefert (pf > 0.98) • Spannungseinbrüche und –spitzen der Netzversorgung werden bereinigt • Kompensation der Phasenverschiebung zum Netz • Filterung von netzseitigen Oberwellenspannungen • Filterung von lastharmonischen Strömen People to rely on 11 4. Drossel + Generator = Aktiv Filter Herkömmliche Batterie-USV-Systeme müssen in solch einem Fall zum Bypass umschalten und das Netz den Fehler beheben lassen. Ist in einem solchen Moment jedoch kein Netz verfügbar, ist die Last völlig ungeschützt und ein Lastverlust höchst wahrscheinlich. Auch bei diesem Vergleich erweist sich ein Hitec Power Protection USV als sehr sicher. Die Tatsache, dass das Hitec USV-System keine Umschaltung zum Bypass vollzieht, sollte nicht unterbewertet werden! Die magnetisch gekoppelte Drosselanzapfung und der Generator arbeiten als Aktivfilter, der den Laststrom wirksam von allen Störungen befreit. Der Hitec-Generator ist im Stande den 14 fachen Nennstrom als Kurzschlussstrom zu liefern – ein weiter wesentlicher Vorteil gegenüber konventionellen Batterie-USV-Systemen. Bei einem Kurzschluss am Verbraucher der USV filtert das System diesen und verbleibt gleichzeitig im Normalbetrieb. 1100 100 Batterie UVS + Notstromaggregat 880 60 660 20 0 2 400 800 1000 1200 1600 2 Hitec USV-System PLATZBEDARF (M ) 40 PLATZBEDARF (FT ) 80 Fazit Gegenüber herkömmlichen USV-Systemem bieten Hitec Power Protection USV-Systeme viele Vorteile wie geringer Platzbedarf, niedrige Installationskosten, jährliche Stromkosteneinsparungen, kein Bedarf an Klimageräten, kein Bedarf an umweltschädlichen Batterien, geringe Bodenlast, keine Kompatibilitätsprobleme mit Notstrom Generatoren, hohe Zuverlässigkeit und keine finanziellen Verluste durch Re-Investition in Austauschbatterien. 440 220 0 1800 Ausgangsleistung (kVA) Platzbedarf einer Hitec USV im Vergleich zur Batterie USV Niedrigste Laufzeitkosten - garantiert Höherer Wirkungsgrad, geringer Platzbedarf, kein Bedarf an Austauschbatterien, geringeres Gewicht, höhere Effizienz und keine teure Investition in Klimaanlagen und damit verbundene Betriebskosten. Dies alles trägt zu deutlich geringere Lebensdauerkosten eines Hitec Power Protection USV-Systems bei. Preis Modell Hitec Power Protection hat ein Modell entwickelt, nach dem die Lebensdauerkosten eines Hitec USVund die eines herkömmlichen Batterie-USVSystems kalkuliert werden können. Dieses Modell legt nicht nur die Erstinvestierung sondern auch die jährlichen Betriebskosten während der ganzen Lebensdauer zugrunde. Wir würden uns freuen Ihnen die bestehenden Unterschiede erläutern zu dürfen. warten das USV-System. Gegen ein monatliches Entgelt überlassen Sie uns Ihre Sorgen. Finanzierungs-Leasing: Hitec Power Protection bietet maßgeschneiderte Möglichkeiten mit Finanzierungs-Leasing. Für eine festen Preis jährlich wird ein USV installiert. Wartung und Service können Sie uns überlassen – je nach vertraglichen Vereinbarungen. Verschiedene Leasingmöglichkeiten Als Beweis des Vertrauens in unser Konzept und die Kostenvorteile bieten wir unseren Kunden verschiedene Leasingmöglichkeiten an. Mit einer Vielzahl von Beschaffungsmöglichkeiten für ein Hitec Power Protection USV-System in Verbindung mit geringen Lebensdauerkosten, ist es leichter denn je nicht nur eine technisch sichere, sondern auch finanziell zuverlässige Lösung für kontinuierliche Stromversorgung mit größtmöglichem Ertrag zu bekommen. Ausrüstungs-Leasing: Stromversorgung, gesichert von Hitec Power Protection und mit größter Sicherheit und Qualität gegen ein festen Preis. Wir liefern, installieren und 12 System-Konfiguration USV-Systeme sind in verschiedenen Konfigurationen lieferbar. Jede Konfiguration wird auf Kundenwunsch maßgeschneidert. Dabei kann es sich um ein einzelnes USV-Modul wie auch eine redundante USV/NEA-Verteilung handeln. Einzel Systeme Single Output USV-System Niederspannungs (NS) USVSystemen Einfachstes Mittel für die Lieferung konditionierte und gesicherte Leistung für alle kritischen Last Mittelspannungs (MS) USVSystemen Einfachstes Mittel für die Lieferung konditionierte und gesicherte Leistung für große kritische Last, für die Niederspannung nicht die ideale Lösung oder sogar unmöchlich ist. Kombinierte USV/NEASystemen (Dual Output) (NS und MS) Vermeidet den Bedarf an gesonderten Netzersatzanlagen für nicht-kritische Lasten Q3 Netz Q2 Q1 Kritische Last Beim Einzel-USV-System sind die Komponenten wie Generator, Induktionskupplung, Dieselmotor und Drossel als Block zusammengestellt, so dass unterbrechungsfrei gefilterter Strom für die kritische Last sichergestellt werden kann. Mittelspannungssystem Für höhere Leistungsbereiche werden Mittelspannungssysteme eingesetzt. Hitec Power Protection bietet hierfür zwei Versionen an. Die erste Konfiguration beinhaltet ein Niederspannungs-USV-Modul und einen Maschinentransformator. Die zweite Konfiguration beinhaltet ein Mittelspannungsmodul. Leistungsschalter und Drossel werden auf das Niveau der Mittelspannung abgestimmt. Single Output, sowie Dual Output und Mittelspannungssysteme sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich. Kombinierte USV/NEA-System Um ausreichende Kurzschlussleistung und enge Spannungstoleranzen sicherstellen zu können, ist der Generator überdimensioniert. Diese zusätzliche Kapazität wird eingesetzt um einen eventuellen Bedarf bei den unkritischen Lasten zu decken. Hier muss auch die Kapazität des Diesels erhöht werden, um kritische und unkritische Last versorgen zu können. Diese Konfiguration nennt man KombiUSV/NEA-System. Bei Netzstromausfall, wird die USV vorrangig die kritische Last schützen. Sobald der Diesel gestartet und die kritische Last stabilisiert hat, wird das USV durch Schließen des Q6 auch die unkritische Last versorgen. Für diese Konfiguration sind praktisch keine zusätzlichen Kosten oder Platzanforderungen notwendig... Q3 Q2 Q1 Q3 Kritische Last Q1 Q2 Kritische Last Q6 Unkritische Last MV Netz Netz LV Q6 Unkritische Last Q5 Q5 USV Power to rely on People to rely on Kombisystem 13 Parallel / Parallel Redundant Systeme Hierarchische (MasterSlave; MS) Konfiguration Eine weitere Möglichkeit für zwei Paralleleinheiten ist die hierarchische Konfiguration. Dies ist eine angemessene Lösung für zwei Gruppen mit kritischer Last, jedoch ohne gemeinsamen Abgang. Bei Störung eines Systems synchronisiert das Mastersystem beide Einheiten, während der Kuppelschalter Q13 schließt. Es tritt kein gemeinsamer Fehlerpunkt auf. Parallel Konfiguration (PR) Für alle Leistungsbereiche, die über unser größtes Einzelmodul (3.000 kVA) hinausgehen, werden Parallelkonfigurationen zur Erweiterung der Gesamtausgangsleistung angeboten. Ebenso werden mit Parallelbausteinen Redundanzanlagen gebaut. Die am häufigsten eingesetzte Redundanzkonfiguration ist “N+1”. Während zwei Einheiten zur Versorgung der kritischen Last erforderlich sind, wird eine weitere Einheit als Ausfallssicherung eingesetzt. Die Anzahl der Paralleleinheiten ist durch den zulässigen Gesamtstrom/Kurzschlussstrom der Anlage begrenzt. Gesamtströme von über 6.000 A, sind nicht sinnvoll, d.h. die Gesamtabgangsleistung bei Niederspannung 400 V/480 V, liegt bei maximal 4.000 kVA/5.000 kVA. A-system Q1 Q3 Q2 Kritische Last Q6 Unkritische Last Q5 Netz B-system Q1 Q13 Q3 Q2 Kritische Last Q6 Unkritische Last Q5 Q3 1Q1 1Q2 2Q1 2Q2 3Q1 3Q2 Hierarchische Konfiguration (MS) Q4 Kritische Last Q6 Unkritische Last Netz Q5 Parallele Konfiguration (PR) USV Kombisystem 14 Vernetzte (CrossLink; CL) Konfiguration In einer parallelen Konfiguration ist die gesamte kritische Last an eine Abgangsschiene angeschlossen. Für alle Fälle mit zwei unabhängigen Lasten kann eine vernetzte Konfiguration (oder Q29Konfiguration) verwendet werden. Wie in parallelen Systemen beträgt die Redundanz über die Gesamtmenge der Einheiten gesehen N+1, im Normalbetrieb arbeitet das System allerdings wie zwei unabhängige parallele Systeme. Jedoch teilen sich beide Systeme die Redundanz und bei Überlastung eines Systems wird durch Schließen des Schalter Q29 die zusätzliche Leistung, die in beiden Systemen zur Verfügung steht, nutzbar gemacht. Tritt im Schalterbetrieb ein Ausfall der Abgangsschiene auf, beschränkt sich der Ausfall auf die fehlerverursachende Schiene, denn das andere System wird durch Öffnen des Schalters Q29 abgetrennt. Nur die kritischen Lasten teilen sich die Redundanz; für nicht-kritische Lasten ist keine Vernetzung vorgesehen. Somit verhindert die (CrossLink; CL) Konfiguration nahezu alle einzelnen Fehlerstellen in der Schienenstruktur. Die Einschränkungen des Systems gleichen denen eines parallelen Systems. AQ3 A1Q1 Kritische Last A1Q2 AQ4 AQ6 A2Q1 A2Q2 AQ5 Unkritische Last (optional) Netz Q29 B1Q1 B1Q2 BQ6 BQ5 B2Q1 Unkritische Last (optional) B2Q2 BQ4 Kritische Last BQ3 (CrossLink; CL) Konfiguration Merkmale Systemkonfiguration Vorteile Vorteilen Merkmale Systemkonfigurationen Characteristics Parallele redundante Konfiguration (PR) Einfachstes und kompaktes Mittel, um USVEinheiten redundant auszulegen und zur Unterstützung großer oder vielschichtiger Lasten Hierarchische Konfiguration (MS) Keine gemeinsame USV-Abgangsschiene Vernetzte Konfiguration (CL) Praktisch keine gemeinsame Abgangsschiene. In Multimodulsystemen werden weitaus weniger USV-Aggregaten als in hierarchischen Konfigurationen (MS) benötigt, um die notwendige Redundanz zu erreichen. Isoliert parallele Konfiguration (IP) Keine gemeinsame Abgangsschiene durch zusätzliche Kuppelschalter und Isolierdrosseln. Effizienter und flexibler Ausnutzung der systemredundanten Kapazität. Isoliert redundante Konfiguration (IR) Keine gemeinsame Abgangsschiene durch Trennung von Last und Abgängen USV-Einheiten. Weniger Schalter und Drosseln notwendig als in einem isoliert parallelem System Teilredundante Konfiguration (DR) Keine gemeinsame Abgangsschiene durch Trennung von Last und Abgängen USV-Einheiten. Weniger Schalter und Drosseln notwendig als in einem isoliert parallelem System Effizienter und flexibler Ausnutzung der systemredundanten Kapazität. Isoliert parallele (IP) Konfiguration Isoliert redundante (IR) Konfiguration In der isoliert parallelen Konfiguration werden die Fehlertoleranzen des redundanten Systems mit der Laufaufteilungsleistung des redundanten Systems kombiniert. Eine parallel redundante Konfiguration wird üblicherweise verwendet, wenn Redundanz gefordert ist. Mit einer isoliert redundanten Konfiguration wird Redundanz mittels einzelner Einheiten hergestellt, wobei alle Einzelsysteme ihre individuelle kritische Last versorgen. In einer “N + 1” Konfiguration stellt ein zusätzliches System die erforderliche Sicherheit dar. Dieses Backup-System läuft normalerweise im Leerlauf und wird bei Ausfall eines der Systeme automatisch (durch Schließen von Q3A) dessen Last übernehmen anstatt auf Bypass zu schalten. Zusätzlich kann die unkritische Last auf die Redundanzanlage umgeschaltet werden. Zur Wartung oder bei Auftreten eines Fehlers an einer Anlage wird die unkritische Last auf die Netzversorgung zurückgeschaltet und die kritische Last wird unterstützt. Alle Leistungsschalter in dieser Konfiguration sind ausgelegt auf den Nennstrom jeder Einzelanlage. Die isoliert parallele Konfiguration verbindet Mehrfacheinheiten miteinander, wodurch Redundanz erreicht wird, während die Isolation zwischen den Einheiten gleichzeitig aufrechterhalten bleibt. Wirklast kann dann zwischen den Einheiten aufgeteilt werden, während Lastfehler voneinander getrennt werden. Ein Fehler und eine Last haben somit keinen Einfluss auf andere Lasten. Isoliert redundante (IR) Konfiguration Line interactive Drossel 1Q1 1Q2 1Q1 1Q3 1Q5 Line interactive Drossel 2Q1 1Q5 2Q3B Stern schiene Stern schiene Unkritische Last 3 nQ5 2Q6 Unkritische Last A 3Q3A 3Q2 Kritische Last B 3Q6 Unkritische Last B 3Q5 Pufferdrossel nQ2 nQ6 Kritische Last A Netz Kritische Last 3 nQ3 2Q2 3Q3B 3Q1 Line interactive Drossel 2Q3A 2Q5 Pufferdrossel 3Q5 Unkritische Last C (Optional) Netz 3Q2 3Q3 People to rely on Unkritische Last 1 Kritische Last 2 3Q6 Power to rely on 1Q6 Unkritische Last 2 Line interactive Drossel nQ1 Kritische Last 1 2Q1 2Q5 1Q2 Netz Pufferdrossel 2Q6 3Q1 Stern schiene 2Q2 2Q3 Netz 1Q3 Pufferdrossel 1Q6 Redundanzschiene Isoliert parallele (IP) Konfiguration Stern schiene Kritische Last n Unkritische Last n 15 QMS3 Überwachung Teilredundante (Distributed Redundant; DR) Konfiguration Mit QMS3 bietet Hitec Power Protection eine leistungsfähige Software für die Überwachung und War tung von USV-Systemen. QMS3 ist ein multifunktionales und anwenderfreundliches Tool, das sich unter Windows auf einem handelsüblichen PC installieren lässt. Der aktuelle Status, die Historie und elektrischen Parameter werden gespeichert und übersichtlich präsentiert. Auf dem Bildschirm ebenso wie auch für den Ausdruck. In der isoliert redundanten Konfiguration ergänzt die redundante Einheit normalerweise eine unkritische Last, bzw. läuft im Leerlauf mit. Dies kann besser mit einer teilredundanten Konfiguration gelöst werden. Teilredundante Systeme sind normalerweise für “N+1” Redundanzen ausgelegt, wobei jedoch keines der Einzelmodule explizit als Redundanzmodul gilt, sondern alle Module diese Funktion gleichermaßen übernehmen. Bei einem Fehler an einem Einzelmodul wird die Last proportional auf die verbleibenden Einheiten verteilt. Die Last wird unterbrechungsfrei mittels Automatik Transfer Schalter (ATS) auf die restlichen Aggregate geschaltet. Der Vorteil hierbei ist ein Aussondern der fehlerhaften Einheit und eine gleichmäßige Lastverteilung über alle verbleibenden Aggregate. Teilredundante Konfiguration Redundanzschiene ABC 1Q3 1Q1 ATS Kritische Last A1 ATS Kritische Last A2 1Q2 Netz 1Q6 Unkritische Last A Überwachung Ihrer USV mit QMS3 Software auf einen Blick 1Q5 2Q3 2Q1 ATS Kritische Last B1 ATS Kritische Last B2 2Q2 Netz 2Q6 Einfacher Zugriff Ein PC mit QMS3 Software kann über Serial Link, Modem oder Internet an das USV angeschlossen werden. Unkritische Last B 2Q5 Detaillierte Information 3Q3 3Q1 ATS Kritische Last C1 ATS Kritische Last C2 3Q2 Netz 3Q6 Das Programm liefert detaillierte Informationen über den Zustand des USV und erleichtert die Überwachung. Daten wie Spannung, Strom, Schalterstellungen, Betriebstatus, Arbeitsstunden, Starthäufigkeit usw. werden angezeigt. Aber das ist noch nicht alles: die Software liefert nicht nur aktuelle Information sondern auch die gesamte Historie aller Zustandsänderungen und Ereignisse aus den letzten sechs Monaten entweder in Form einer Liste oder als Schaltbild. Unkritische Last C 3Q5 USV Kombisystem Die QMS3 Software für Fernüberwachung ist eine effiziente Werkzeug für Anwender und Servicetechniker und erweitert die Möglichkeiten bei Bedienung, Service und Wartung Ihres USVSystems. Eine Anzeige als Ereignisdiagramm ist ebenso möglich und sinnvoll bei der Überwachung von Mehrfachblocksystemen. 16 Installation & Inbetriebnahme Kundenunterstützung Die Installation und Inbetriebnahme einer Hitec Power Protection USV ist sehr einfach und lässt sich mit der Installation einer Notstromanlage vergleichen. Der Name Hitec Power Protection ist gleichbedeutend mit Zuverlässigkeit, Qualität und kompetenter Unterstützung. Die beste Technologie ist immer nur so gut, wie Kundenunterstützung und Service. Hitec Power Protection verfügt über ein weltweites Netzwerk von qualifizierten Serviceorganisationen. Im Vergleich zu einer Batterie-USV mit Notstromaggregat entfällt bei der Hitec Power Protection USV schon im Vorwege die Installation von Batterien, Oberwellenfilter und Verkabelungsund Synchronisationsausrüstungen. Wir bieten: • Help Desk Services rund um die Uhr für Ihre Anfragen zur Bedienung, Überwachung/Unterstützung, Fehlersucher etc. • Überwachung und Diagnose.Unsere Serviceabteilung kann sich auf Wunsch über Internet oder Modem in das USV-System einwählen und Ihnen bei der Bedienung, Wartung, Fehlersuche usw. zur Seite stehen. • Schulungen zur Bedienung und Wartung unserer Systeme für Anfänger und Fortgeschrittene. • Vermietung von USV-Systemen bis zu 1.000 kVA im Container für Noteinsätze, umfangreiche und kritische Wartungen oder befristete Stromversorgung etc. • Das USV wird auf einem robusten Grundrahmen vorinstalliert. Zur leichteren Einbringung und Montage ist optional ein geteilter Rahmen erhältlich. • Installation von Abgas-, Kraftstoff- und Kühlsystemen ist mit der für Notstromaggregate zu vergleichen. • Raumbelüftung ist für Hitec Power Protection USV ähnlich wie für Notstromaggregate • Standardschaltanlagen vermeiden komplizierte zusätzliche Installation und Inbetriebnahmen. • Das HMI ermöglicht einen einfachen und schnellen Überblick über alle wichtigen Systemdaten und ist ein leistungsstarkes Tool für eine schnel le und einfache Inbetriebnahme des USVSystems. . Wir installieren Ihr komplettes USV System Power to rely on People to rely on 17 Technische Daten Eingang: Sanstige Eingangsspannung: LV MV Spannungstoleranz: Leistungsfaktor: 380...480 V 50/60 Hz bis zu 24 kV 50/60 Hz +/- 10% > 0.98 Farbgebung: RAL 7032 (Kieselgrau): RAL 5012 (Blau): Ausgang: Dieselmotor: Ausgangsspannung: LV MV Spannungstoleranz: Spannungsasymmetrie: Harmonische Verzerrung: Harmonische Filterung: Frequenz Abweichung: Kurzschlußstrom: cos phi: 380...480 V 50/60 Hz bis zu 24 kV 50/60 Hz +/- 1% < 2% < 3.5% (bei linearer Filterung) > 95% ( in beide Richtungen) < 0.5% ... 2.5% bis zu 14x Leistungsfaktor 0.8 Umgebung: Schutzart: Betriebsstandort: Umgeb.Temperatur: Rel. Luftfeuchtigkeit: IP 21 oder > optional < 150 m über NN 0.....35°C < 95% nicht kondensierend Optionen: • Überwachung über Internet oder Modem • Sonstige abweichende Bedingungen, Leistungen, Spannungen usw. • Schallreduzierung, Umbauhauben • Mittelspannung Konfigurationen • Containerausführungen • Vibrationsüberwachung • Überwachung auf Lagerschwingungen System: Wirkungsgrad: Crestfaktor: RFI: Grundrahmen und Schalttafeln Induktionskupplung & Generator Gem. Hersteller bis zu 97% ≥3 A (EN 55.011) Weitere Optionen auf Anfrage Verfügbare Module Max. Ausgangleistung (kVA) Typ Kritische Last Ungefähre Abmessungen* Kritischer + Unkritischer Last mm (inch) kg (lbs) 50 Hz 60 Hz 500 600 1.000 1.200 5,900 x 1,600 x 2,100 8.000 (230 x 65 x 85) (17.700) 1200 1.000 1.200 2.000 2.400 7,200 x 1,900 x 2,100 13.000 (285 x 75 x 85) (28.700) 2200 1.700 2.000 1.800 2.200 60 Hz Ungefähre Gewichte* 600 1800 50 Hz LxBxH 2.250 2.500 2.900 3.000 8,600 x 1,900 x 2,400 21.500 (340 x 75 x 95) (47.400) 8,600 x 1,900 x 2,400 24.750 (340 x 75 x 95) (54.600) * Abmessungen und Gewichte der Leistungsmodule, ohne Schalt- und Steuerschränke Alle Daten in diesem Prospekt dienen ausschließlich der Information und können Änderungen unterliegen. aus den aufgeführten Daten können keine Rechtsansprüche geltend gemacht werden. Verbindliche Angaben nur in den projektbezogenen Angeboten. 18 Ein vertrauenswürdiger Partner Hitec Power Protection ist eine niederländische Firma Hitec liefert komplette Systeme, einsetzbar in jeder mit Hauptsitz und eine hochmoderne Endfertigung Anwendung und Umgebung. Unsere Kunden stellen und Prüfeinrichtung in Almelo, nahe der Grenze zu hohe Anforderungen. Durch langjährige Erfahrung und Deutschland. modulare Konzepte können wir diese Forderungen in Maßarbeit erfüllen. Vertrauen verpflichtet. Deshalb Als international orientiertes Unternehmen haben wir steht unserer Organisation eine Serviceabteilung zur Niederlassungen in den USA, Großbritannien, China, Seite, die das ganze Jahr, 24 Stunden täglich bereit Spanien, Singapur und eine Vertretung in Taiwan für steht, um weltweit schnell zu reagieren und die benö- die östlichen Regionen, als auch Stützpunkte an den tigte Unterstützung und Service zu bieten. Für uns strategisch wichtigsten Plätzen der Welt. selbstverständlich. Für unsere Kunden notwendig. Niederlande Hauptsitz Hitec Power Protection bv Bedrijvenpark Twente 40 7602 KB Almelo The Netherlands Telefon: +31 546 589 589 Fax: +31 546 589 489 e-mail: info@hitec-ups.com web: www.hitec-ups.com Taiwan Hitec Power Protection Taiwan Ltd. 5F-1, No. 27, Puding Rd., Hsinchu 300 Taiwan Telefon: +886 (03) 56 36 781 Fax: +886 (03) 56 37 135 e-mail: info@hitecasia.com web: www.hitec-ups.com Großbritannien Hitec Power Protection Ltd. Unit B21a Holly Farm Business Park Honiley, Kenilworth Warwickshire, CV8 1NP UK Telefon: +44 1926 48 45 35 Fax: +44 1926 48 43 36 e-mail: info@hitec-ups.co.uk web: www.hitec-ups.com China Hitec Power Protection (Far East) B.V.Beijing Office D-1016 C, Building Top Box, No. 69 Bei Chen West Street Chaoyang District, Beijing 100029 China Telefon: +86 10 587 72 036 Fax: +86 10 587 72 037 e-mail: china@hitec-ups.com web: www.hitec-ups.com USA Hitec Power Protection Inc. 12502 Exchange Drive, Suite 404 Stafford, Texas 77477 USA Telefon: +1 (281) 240 - 5335 Fax: +1 (281) 240 - 4774 e-mail: hitec@hitecusa.com web: www.hitecusa.com Singapur Hitec Power Protection BV 583 Orchard Road #16-01 Forum 238884 Singapore Telefon: +65 67 37 68 69 Fax: +65 67 37 68 70 e-mail: singapore@hitec-ups.com web: www.hitec-ups.com Spanien Hitec Power Protection Ibérica S.L Pol. Ind. Moli d’en Serra C/Alt Penedes nave 4 43710 Santa Oliva (Tarragona) Spain Telefon: +34 977 668 902 Fax: +34 977 157 334 e-mail: info@hitec-ups.com