Der von der USV ertragbare Ausgangskurzschlussstrom ist seit dem 14. Februar 2016, als die Änderung A1:2013 der internationalen Norm IEC 62040-1:2008, die die allgemeinen und sicherheitstechnischen Anforderungen für USV betrifft, in Kraft trat, zum heißen Thema geworden.
Mit dieser Änderung werden besondere Anforderungen an die Kurzschlussfestigkeit des USV-Ausgangsstroms eingeführt. Sie zwingt insbesondere USV-Hersteller, einen von der USV-Leistung abhängigen Mindestwert für den Verkauf der USV zu garantieren. Abgesehen von den praktischen Auswirkungen, die mit dieser Änderung einhergehen, versuchen wir zu verstehen, was ein Kurzschlussstrom ist und warum er so wichtig ist.
Der voraussichtliche Kurzschlussstrom ist eine grundlegende Größe für die Entwicklung elektrischer Systeme, die auch unter den schlimmsten Fehlerbedingungen Sicherheit garantieren können. Für die Sicherheit des gesamten Systems müssen die Entwickler daher dafür sorgen, dass der USV-Kurzschlussstrom höher als der Fehlerstrompegel des Standorts ist. Um das erforderliche Sicherheitsniveau zu erreichen, müssen alle Komponenten berücksichtigt werden.
Die ausschließliche Berücksichtigung des voraussichtlichen Kurzschlussstroms der Quelle kann sich als nachteilig erweisen, da die durch die Impedanz der Verbindung zwischen Quelle und Bypass-Eingang bewirkte Entschärfung außer Acht gelassen würde. Im gesamten Strompfad zwischen dem Bypass-Eingang und dem USV-Ausgang gibt es verschiedene Komponenten und Geräte, die von dem Kurzschlussstrom durchflossen werden. Ihr Design legt indirekt die Grenze des maximalen perspektivischen Kurzschlussstroms der Quelle fest.
Darunter können wir die Kabel, die Trennvorrichtungen, die statischen Vorrichtungen (nach dem Akronym „Silicon Controlled Rectifiers“ SCR genannt) und mögliche Sicherungen erwähnen.
Die Kurzschlussstromeffekte können elektrodynamisch oder thermisch sein. Die thermischen Auswirkungen bestehen in der Wärmeabgabe über die Leiter durch den Joule-Effekt, und da die Kurzschlussströme viel höher sind als der Nennstrom, überhitzt das Bauteil und verschlechtert sich.
Bei den elektrodynamischen Effekten handelt es sich hingegen um anziehende oder abstoßende mechanische Wirkungen zwischen den Komponenten, die vom Quadrat der Stromspitze abhängen. Ein maximaler Geräteschutz erfordert also den Einsatz von sehr flinken Sicherungen. Diese Art von Sicherung ist in der Lage, die voraussichtliche Kurzschlussstromspitze zu begrenzen, wenn sie einen bestimmten Wert überschreitet.
Eine zulässige Lösung, um einen höheren Kurzschlussstrom zu erreichen, ist die Vergrößerung der Sicherung auf Kosten des SCR-Schutzes. In diesem Szenario müssen im seltenen Fall eines Kurzschlusses direkt an der USV-Ausgabe sowohl der SCR als auch die Sicherungen ausgetauscht werden.
An dieser Stelle haben wir alle Komponenten in einem Szenario mit einer einzelnen USV betrachtet. Wenn das elektrische System stattdessen aus mehr als einer parallel geschalteten USV besteht, muss der in der USV-Ausgabe erträgliche Kurzschlussstrom berücksichtigt werden. In diesem Fall beträgt der maximale unbeeinflusste Kurzschlussstrom 80 % des Einzelwerts der USV multipliziert mit der Anzahl der USV im Parallel-System (ohne Berücksichtigung von Redundanz). 80 % ist eine Sicherheitsmarge, die berücksichtigt, dass es aufgrund von Asymmetrien in den Geräteanschlüssen zu einer unvollkommenen Kurzschlussstromverteilung kommen kann.
Allein durch das Lesen der obigen kurzen Erklärung wird klar, dass der von einer USV erträgliche Kurzschlussstrom ein komplexes aber auch gleichzeitig heikles Thema ist.
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