In Branchen, in denen es auf einen unterbrechungsfreien Betrieb kritischer Systeme ankommt, gibt es einen Trend zu umfangreicheren Anlagen. Diese benötigen eine leistungsstarke Energieinfrastruktur und dazu passend eine größere unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Die neue Prüfanlage von ABB im Power-Protection-Werk in der Schweiz eignet sich für die derzeit größten USV-Systeme und ist so dimensioniert, dass sie auch noch weitaus größere Anlagen testen kann.

Mit dem technischen Fortschritt der vergangenen Jahre haben sich auch die Bedürfnisse in Bezug auf die USV verändert. Die Spezifikationen werden immer komplexer, und zunehmend sind höhere Leistungen gefordert. Der Hersteller ABB Power Protection nennt in diesem Kontext hohe Investitionen in die Forschung und Entwicklung bei der Herstellung von Lösungen für die unterbrechungsfreie Stromversorgung, seien sie standardisiert oder individuell nach Kundenwunsch. Mitte 2017 nahm er eine neue Prüfanlage für USV-Anlagen in Quartino in Betrieb. Die Investition im Tessin will der Hersteller als einen weiteren Schritt verstanden wissen, sich als Zentrum für die Entwicklung und Produktion von USV-Anlagen zu positionieren.

Das neue Prüffeld für USV-Anlagen gehört zu den größten in Europa. Mit der Anlage lassen sich die derzeit leistungsfähigsten USV-Konfigurationen als eine Einheit testen. Bei der Lieferung an den Kunden sind sie dadurch schnell und reibungslos in die Energieversorgung integrierbar. Ein stark wachsender Bereich, der dank der neuen Prüfanlage noch gezielter bedient werden soll, sind die Datacenter. Michele Sargenti, Geschäftsführer von ABB Power Protection, erklärt dazu: „Für Branchen wie etwa die Datacenter ist es entscheidend, dass die Dauerleistung gewährleistet ist. Die Größe der Datacenter nimmt stetig zu und damit auch die Ansprüche an die Energieversorgung. Jetzt sind wir nicht nur in der Lage, entsprechende Systeme zu entwickeln und zu implementieren, sondern sie auch vor Ort zu testen.“

Umfangreiche Prüfanlage

Damit sich eine USV von ABB in die Energieinfrastruktur des Kunden einfach integrieren lässt, wird die gesamte USV-Konfiguration inklusive der Hilfssysteme mit Schaltgeräten und statischen Transferschaltern als eine integrierte Einheit getestet, bevor sie die Fabrik verlässt. Kunden von ABB kaufen heute weitaus größere USV-Systeme als früher. Datacenter nutzen beispielsweise 2- bis 3-MW-Anlagen, und erste Systeme jenseits der 3 MW gibt es bereits. Die wichtigste Aufgabe der Prüfeinrichtung ist die Werksabnahme des Kunden. Speziell zu diesem Zweck ist die Anlage geplant. Darüber hinaus bietet sie jedoch auch Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Produkte, für spezielle Produkttests sowie für Typprüfungen.

Die Anlage beherbergt fünf Prüfstationen. Jede verfügt über eine AC-Leistung von 800 kW (4 MW gesamt) und eine DC-Leistung, die eine Batteriekapazität von 480 kW simulieren kann (2,4 MW gesamt). Echte Batterien können ebenfalls zum Einsatz kommen. Die Testanlage hat 200 Batterien zu je 90 Ah vorrätig, die eine Autonomie von zehn Minuten bei 500 kW bieten. Die Batterien sind in einer Ein- bis Vier-Strang-Konfiguration aufbaubar, und zwar mit 40 bis 50 Batterien pro Strang.

Die neue USV-Prüfanlage von ABB in Quartino in der Schweiz kann Systeme bis vier Megawatt testen. Bild: ABB

Als Nennspannung für die Tests lassen sich 400 VAC (variabel bis −30 Prozent) oder 480 VAC (variabel bis +10 Prozent) bereitstellen – alles bei 50 oder 60 Hz, variabel bis 35/70 Hz mit Leistungsfaktor ±0,5. Zusätzlich zu den Prüfungen bei 400 VAC sowie Standardspannungen für Europa und andere IEC-Märkte können in der Anlage auch Tests bei 208 VAC und 480 V laufen, die typisch für den Raum Nordamerika und andere UL-Märkte sind.

Flexibles Layout

Der Testbereich ist so ausgelegt, dass sich auch erweiterte USV-Systeme einfach prüfen lassen – inklusive etwa Ein- und Ausgangs-Schaltfelder, Stromversorgungseinheiten (PDUs) und statischer Transferschalter (STSs). Die Anlage verfügt über eine getrennte Einspeisung für große USV-Systeme. Tests von bis zu zehn USV-Einheiten können in einem parallelen System ablaufen. Statische Bypass-Module sind bis 5.000 A prüfbar. Die Systemanforderungen unterscheiden sich laut ABB von Kunde zu Kunde. Um alle möglichen Testanfragen abdecken zu können, steht eine umfangreiche Palette an Prüfverfahren zur Verfügung:

  • Sichtprüfung (Qualität, Sicherheit, Etikettierung und Kennzeichnung),
  • Isolationswiderstands- und Schutzleiterprüfung,
  • stationäre Messungen (Eingangs-/Ausgangs-Stabilität, Oberwellen, Effizienz, nichtlineare Standardlast, variabler Leistungsfaktor (Cos Phi)),
  • dynamische Tests (Änderung der Betriebsart, Lastsprung, Überlast, Sicherungsauslösung),
  • Erwärmungstests für Transformatoren,
  • Fehlersimulationen (zum Beispiel Übertemperaturauslösung, Batteriefehler),
  • Systemtests (Lastverteilung, Isolation defekter Module),
  • Burn-in-Test,
  • Prüfung der Kundenschnittstellen (potenzialfreie Kontakte, SNMP),
  • AC-Kurzschlusstest: Phase gegen Phase, Phase gegen Neutralleiter,
  • Fehlertest AC-Eingangsnetz sowie
  • Test von AC-USV ohne Neutralleiter bis 2 × 800 kVA.

Eine große Bedeutung liege auf der Beteiligung des Kunden bei jedem einzelnen Schritt des Lieferprozesses – vom ersten Design des Produkts bis zu seiner endgültigen Inbetriebnahme und darüber hinaus. Die USV-Prüfeinrichtung umfasst deshalb einen voll ausgestatteten Konferenzraum. In dieser komfortablen Räumlichkeit mit großen Fenstern mit Blick auf die Prüfanlagen können künftige Nutzer und ABB-Ingenieure den gesamten Prüfprozess verfolgen. Zusätzlich zum direkten visuellen Zugang sind dort die Messwerte aus den Prüfanlagen im Konferenzraum in Echtzeit angezeigt. Das Prüfzentrum liegt direkt neben dem Bereich, in dem die Werksabnahmen stattfinden – also die Kundenabnahmen vor dem Versand. Telekonferenz- und Videotechnik lässt hier die Wahl der persönlichen oder Online-Teilnahme. Die Werksabnahmen werden für spätere Analysen und zur Protokollierung erfasst. Die USV-Testanlage gewinnt einen großen Teil der eingesetzten Energie während des Prüfvorgangs zurück. Dazu wird die für die Tests benötigte Energie über elektronische Lasten geleitet. Nur zehn Prozent der tatsächlichen Leistung, die in den Tests zum Einsatz kommt, stammt aus dem öffentlichen Netz.

Damit verfügt ABB über ein Werkzeug, um hochwertige USV-Systeme für Anwendungen mit sehr hohem Leistungsbedarf erfolgreich zu entwickeln, zu bauen und zu testen.

Daniel Haller ist Project-Manager USV-Systeme bei ABB, www.abb.de.