DIN 6280-12-1996 Generating sets - Uninterruptible power supply - Part 12 Dynamic UPS systems with and without reciprocating internal combustion engines《发电机组 连续供电 第12部分 带和不带活塞式内燃机的.pdf

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1、Inhalt Vorwort 1 1 Anwendungsbereich und Zweck. 2 Normative Verweisungen . . 2 . 2 4 Verwendete Formelzeichen. 3 6 Ausfhrungsarten . 4 7 Auswahlkriterien 6 8 Energiespeicher . 6 9 Elektrische Hauptkomponenten der USV-Anlage 9 10 Hubkolben-Verbrennungsmotor . 10 Schalt- und Steuerungseinrichtungen .

2、1 O 13 Prfungen . . .10 Anhang A (informativ) Ausfhrungsbeispiele 11 Anhang B (informativ) Literaturhinweise .14 Seite . . 11 12 Dimensionierung und berwachung der Lager des Maschinensatzes 1 O Stromerzeugungsaggregate Teil 12: Dynamische USV-Anlagen mit und ohne Hubkolben-Verbrennungsmotor U nte rb

3、rec h u ngsf reie St romversorg u ng Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschu Maschinenbau (NAM) im DIN erstellt. - DIN 6280-1 2 - DIN1 DIN b280-12 96 H 2794442 05h7072 788 Seite 2 DIN 6280-12 : 1996-06 1 Anwendungsbereich und Zweck Diese Norm gilt fr unterbrechungsfreie Stromversorgungs- Anlagen

4、(USV) mit rotierenden elektrischen Maschinen bzw. Maschinenstzen, die je nach Anwendungsfall mit Hubkol- ben-Verbrennungsmotoren kombiniert werden. Eine USV-Anlage nach dieser Norm hat in erster Linie die Aufgabe, eine stndige Wechselstromversorgung der Ver- braucher sicherzustellen. Die USV-Anlage

5、kann darber hin- aus dazu dienen, die Qualitt der Wechselstromversorgung zu verbessern, indem festgelegte Anforderungen eingehalten werden. Auerdem kann die USV-Anlage zur Spannungs- und/oder Frequenzumwandlung verwendet werden. Diese Norm legt, unter Bezug auf die Festlegungen in der Reihe der Norm

6、en DIN 6280, die besonderen Anforderungen und Prfungen von Stromerzeugungsaggregaten bzw. Maschinenstzen zur unterbrechungsfreien Stromversor- gung fest. 2 Normative Verweisungen Diese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verwei- sungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese nor- mative

7、n Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend,. aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere Anderungen oder berarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder Uberarbeitung eingear- beitet sind. Bei und

8、atierten Verweisungen gilt die letzte Aus- gabe der in Bezug genommenen Publikation. I DIN 6280-1 Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Allge- meine Begriffe Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungs

9、motoren - Lei- stungsauslegung und Leistungsschilder Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Betriebsgrenzwerte fr das Motor-, Generator- und Aggregateverhalten Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennung

10、smotoren - Dreh- zahlregelung und Drehzahlverhalten der Hubkolben- Verbrennungsmotoren; Begriffe Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Schalt- und Steuerungseinrichtungen fr den Aggregate- betrieb; Anforderungen Hubkolben-Verbrennungsmotoren -

11、 Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Betriebsverhalten im Aggregatebetrieb, Begriffe Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Stromerzeugungs- aggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren - Abnahmeprfung DIN 6280-2 DIN 6280-3 DIN 6280-4 I DIN 6280-7 DIN 6280-8 DIN 6280-9 Normen der

12、Reihe DIN EN 50091 Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Halbleiter Stromrichter - Unterbrechungsfreie Stromver- sorgung (USV); Identisch mit IEC 146-4 : 1986 DIN VDE 0558-5 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Norm gelten die folgenden Defini- tionen: 3.1 Allgemeine Begriffe Nach DIN 6280 3.2 Unt

13、erbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung im Sinne dieser Norm ist die unterbrechungsfreie Weiterversorgung der Ver- braucher bei Strung der blichen Stromversorgung. Hierbei mssen Spannung und Frequenz innerhalb festge- legter statischer und dynamischer Grenzwer

14、te und die Span- nungsverzerrung, innerhalb der fr die Verbraucher fest- gelegten Grenzen bleiben. Als unterbrechungsfreie Stromversorgung gilt auch eine Wei- terversorgung der Verbraucher nach einer Kurzunter- brechung (z. B. bei Schaltvorgngen), soweit dies fr Verbraucher zulssig ist. 3.3 USV-Anla

15、ge Eine USV-Anlage besteht aus allen Komponenten und Aus- rstteilen, die im jeweiligen Anwendungsfall die unterbre- chungsfreie Stromversorgung sicherstellen. 3.4 Maschinensatz Ein Maschinensatz im Sinne dieser Norm ist eine Kombina- tion von rotierenden elektrischen Maschinen wie Gleich- strom-, As

16、ynchron- oder Synchronmotor mit einem Synchrongenerator oder eine Synchronumkehrmaschine (Motor- und Generatorunktion) 3.5 Stromrichter Einrichtung zum Stromrichten, die ein oder mehrere elektro- nische Ventilbauelemente und, soweit erforderlich, Transfor- matoren, Filterkreise und Hilfseinrichtunge

17、n enthlt. (Aus: DIN VDE 0558-5 : 1988-09 und IEC 146-4) Die Stromrichter knnen netz-, last-(maschinen-) oder selbst- gefhrt sein. 3.6 Netzdrossel Eine Netzdrossel ist ein geregelter oder ungeregelter induk- tiver Widerstand, der in der Netzzuleitung der USV-Anlage angeordnet ist. 3.7 Elektronischer

18、Schalter (z. B. Thyrictorcchalter) Einrichtung mit mindestens einem steuerbaren elektroni- schen Ventilelement (aus DIN VDE 0558-5 : 1988-09) fr elektronisches Schalten in Leistungskreisen. (AUS: DIN VDE 0558-5 : 1988-09) 3.8 Umgehung (Bypass) Alternativer Strompfad zum USV-System 3.9 Energiecpeiche

19、r In Energiespeichern fr USV-Anlagen wird kinetische oder elektrochemische Energie gespeichert. Bei Ausfall der blichen Stromversorgung wird diese Energie entweder wh- rend der gesamten Ausfallzeit oder bis zur bernahme der Energieversorgung durch den Hubkolben-Verbrennungsmotor fr die Verbraucher z

20、ur Verfgung gestellt. BIN1 DIN 6280-12 9b.M 3.1 O Aucfallzeit ta (Netzausfallzeit) Ausfallzeit t, ist die Zeit, in der die bliche Stromversorgung entweder ausgefallen ist oder in ihren Spannungs- und Fre- quenzwerten auerhalb der Toleranzbereiche liegt. ANMERKUNG: Die Toleranzbereiche fr Spannung un

21、d Frequenz knnen fur Verbraucher und USV-Anla- gen unterschiedlich sein. 3.1 1 Unterbrechungezeit t, Die Unterbrechungszeit im Sinne dieser Norm (im Unterschied zu der Definition in DIN 6280-8 : 1993-02, Abschnitt 5.3.1) ist die Zeit, whrend der die Spannung und die Frequenz am Verbraucher auerhalb

22、der Toleranz- bereiche liegen. 3.12 berbrckungszeit tb Die berbrckungszeit tb ist die Zeit, fr die die USV-Anlage die Verbraucheranlage stndig unter festgelegten Betriebs- Versorgung der Verbraucher Netz 2794442 I2567073 bb4 Seite 3 DIN 6280-12 : 1996-06 bedingungen bei Ausfall der blichen Stromvers

23、orgung mit elektrischer Energie versorgen mu. 3.1 3 Ausfal I h uf i g kei t Anzahl der Ausflle der blichen Stromversorgung je Zeitein- heit, whrend der die Energiespeicherung der USV-Anlage in Anspruch genommen wird. ANMERKUNG: Dazu mu auch die Aufladezeit des Energiespeichers beachtet werden. 3.1 4

24、 Sycterngebundene Drehzahl (Systemdrehzahl) Drehzahl (n,), die sich aus der Netzfrequenz und der Polzahl der elektrischen Maschine ergibt. 3.15 Syctemfreie Drehzahl Drehzahl (n2), bei der sich der Energiespeicher mit einer hheren als der systemgebundenen Drehzahl dreht. ANMERKUNG: Bei Sofortbereitsc

25、haftsanlagen (no break) ist t, = O Bild 1 : Schematische Darstellung der verwendeten Zeitbegriffe am Beispiel einer Schnellbereitschaftsanlage (short break) 4 Verwendete Formelzeichen ta Ausfallzeit tb Uberbrckungszeit tu Unterbrechungszeit n Anzahl von Anlagen n, systemgebundene Drehzahl n2 systemf

26、reie Drehzahl 5 Weitere Vorschriften und Anforderungen Wenn spezielle Anforderungen aus Vorschriften von Abnah- megesellschaften oder Behorden, z. B. fr berwachung, beachtet werden mussen, so mu dies vom Auftraggeber angegeben werden. Weitere Anforderungen sind zwischen Hersteller und Auf- traggeber

27、 zu vereinbaren. DINI DIN 6280-LZ 9b.m 2?614442 05b7074 550 Seite 4 DIN 6280-1 2 : 1996-06 6 Ausfhrungsarten 6.1 Mgliche Systeme I Unterbrechungsfreie I Strornversorgungs-Anlagen usv Dynamische USV-Anlagen USV-Anlagen Dynamische USV-Anlagen als Maschinensatz als Maschinensatz zustzlich mit Hu bkolbe

28、n- I I Dynamische U SV-Anlagen mit direkt gekoppeltem kinetischen Energiespeicher Dynamische USV-Anlagen mit Batterie oder quivalentem kinetischen Energiespeicher Dynamische USV-Anlagen als Sofortbereit- scha-isaggregat (ohne U nterbrechungczeit) Bild 2: bersicht mglicher USV-Anlagensysteme 6.2 Syst

29、emkonfiguration Die unterbrechungsfreie Stromversorgung wird erreicht durch die Kombination von elektrischen Maschinen, (ggf. Stromrichtern und Schaltern) und Energiespeichern sowie ggf. durch Antrieb mit Hubkolben-Verbrennungsmotor. Fr eine Stromversorgung mit Energiespeichern fr zeitbe- grenzte be

30、rbrckung werden kinetische Speicher (im Sekundenbereich) und elektrochemische Speicher (im Minu- tenbereich) verwendet. Fr eine Stromversorgung zur Lang- zeitberbrckung wird eine Kombination von Maschinensatz und Hubkolben-Verbrennungsmotor verwendet. ANMERKUNG: Als weitere Mglichkeit der Langzeit-

31、berbrckung kann ein separates Stromerzeugungs- aggregat (siehe 5.2.1 von DIN 6280-1 : 1983-02) ber eine USV-Anlage die Verbraucher versorgen. Kriterien fr die Auswahl der verschiedenen Ausfhrungs- arten von USV-Anlagen sind unter anderem: ! 1 - Verbraucheranforderung, - Netzeinflsse, - Ausgangsleist

32、ung, - Verfgbarkeit, - Wirtschaftlichkeit, - Platzbedarf. In den folgenden Abschnitten werden einige typische Anord- nungen und ihre wesentlichen Merkmale dargestellt: Dynamische USV-Anlagen als Schnellbereit- schaftsaggregat (mit Kurzunterbrechungszeit) 6.3 Grundstzliche Schaltungen fr verschiedene

33、 6.3.1 Aktiver Bereitschaftsbetrieb Betriebsweisen (Schnellbereitschaft - Shortbreak) i Netz 1, *rbraucher 4, USV-Anlage I Bild 3: Aktiver Bereitschaftsbetrieb In der USV-Anlage wird zur Versorgung der Verbraucher berwiegend ein Synchrongenerator verwendet. Die Versorgung der Verbraucher erfolgt aus

34、 dem Netz, soweit dieses in den fr die Verbraucher festgelegten Grenzen von Spannung, Frequenz usw. zur Verfgung steht. 1) Statische USV-Anlagen nach den Normen der Reihe 2) blicherweise mit Dieselmotor 3) berwiegend vom ffentlichen Netz (EVU) oder Industrie- 4) Zu den unterbrechungsfrei zu versorge

35、nden Verbrau- 5) Die Anschlsse knnen zusammengefat sein. DIN EN 50091, DIN VDE 0558-5 netz. chern. - Die aus dem Netz gespeiste USV-Anlage luft, prak- tisch unbelastet, galvanisch von den Verbrauchern getrennt, mit. - Bei Netzausfall bzw. berschreitung der Grenzabwei- chungen werden die Verbraucher

36、auf die USV-Anlage umgeschaltet. Die dabei auftretende Unterbrechungszeit betrgt, je nach Zulssigkeit seitens der Verbraucher und Ausfhrung der Umschalteinrichtung 2 bis 500 ms. - Die Weiterversorgung der Verbraucher erfolgt - je nach Auslegung des die USV-Anlage versorgenden Energiespeichers - zeit

37、lich begrenzt oder bei Verwen- dung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors praktisch unbegrenzt (siehe Abschnitt 9) - Kehrt das wieder stabilisierte Netz innerhalb der ber- brckungszeit tb zurck, werden die Verbraucher auf das Netz zurckgeschaltet. - Bei Verwendung einer Synchronisierungseinrichtung kan

38、n die Rckschaltung unterbrechungsfrei erfolgen. ANMERKUNG: Fr den aktiven Bereitschafts- betrieb werden im allgemeinen Schnell- bereitschaftsaggregate nach 5.2.2 von DIN 6280-1 : 1983-02. verwendet. USV-Anlage Fr Antrieb der USV-Anlage und Speisung der Verbraucher werden berwiegend zwei gekuppelte e

39、lektrische Maschinen (Motor und Generator) oder eine Kombination aus beiden verwendet. - Die Versorgung der Verbraucher erfolgt, sowohl bei stabilem als auch gestrtem Netz, galvanisch von diesem getrennt aus der USV-Anlage. Bei Netzausfall bzw. ber- schreitung der Toleranzgrenzen am Eingang der USV-

40、 Anlages) wird die Energie fr die zeitlich begrenzte Weiterversorgung dem Energiespeicher (siehe auch Abschnitt 5.2) entnommen bzw. fr eine praktisch unbe- grenzte Weiterversorgung durch einen Hubkolben-Ver- brennungsmotor (siehe Abschnitt 9) sichergestellt. Nach stabilisierten Netzverhltnissen wird

41、 die Versorgung der USV-Anlage wieder vom Netz bernommen. ANMERKUNG: Fr den Begriff ?Durchlaufbetrieb wird in DINVDE 0558-5 der Begriff ?Dauer- betrieb? verwendet. Der Begriff ?Dauerbetrieb ist jedoch im Sinne der Reihe der Normen DIN 6280 anders definiert (siehe 4.1 von DIN 6280-1 1983-02). 6.3.3 A

42、ktiver Mitlaufbetrieb (Sofortbereitschaft - No-break) Netz- Verbraucher 4, Bild 5: Aktiver Mitlaufbetrieb Seite 5 DIN 6280-1 2 1996-06 Fr Antrieb der USV-Anlage und Versorgung der Verbraucher werden Synchronmaschinen in elektrischer Doppelfunktion (Umkehrmaschine) oder Zweimaschinenstze verwendet, w

43、obei letztere zeitweilig parallel geschaltet sein knnen. - Die Versorgung der Verbraucher erfolgt aus dem Netz, soweit dieses in den fr das System festgelegten Span- nungs- und Frequenztoleranzen vorhanden ist. - Die USV-Anlage - ebenfalls aus dem Netz gespeist - luft praktisch unbelastet mit. Durch

44、 einen im Netzstrang geschalteten induktiven Widerstand (Drossel) findet eine weitgehende Entkoppelung zwischen Verbraucher und Netz statt, so da Spannungsschwankungen entspre- chend der Systemauslegung durch die parallel geschal- tete/en Synchronmaschine/en ausgeglichen werden. - Bei Netzausfall bz

45、w. berschreitung der Toleranz- bereiches) erfolgt ein unterbrechungsfreier bergang der Versorgung aus der Synchron-Umkehrmaschine. - Den Antrieb der USV-Anlage bernimmt dann der Energiespeicher zeitlich begrenzt bzw. ein Hubkolben- Verbrennungsmotor nahezu unbegrenzt (siehe Abschnitt 9). Der bergang

46、 auf direkte Versorgung der Verbraucher auf das wieder stabilierte Netz wird synchron und unterbre- chungsfrei vorgenommen. 6.3.4 Betriebskombinationen Ver- 4) Netz- drossel A 1_r 1 I Bild 6: Betriebskombination Durch Kombination von Schaltungskonzepten, wie z. B. nach Abschnitt 5.3.2 und 5.3.3 kann

47、 an einem zeitlich berwie- gend Spannungs- und frequenzstabilen Netz der verlustr- mere ?aktive Mitlaufbetrieb? gefahren und bei gelegentlich grerer Schwankungsbreite des Netzes auf ?Durchlaufbe- trieb? bergegangen werden. 6.4 Parallelschaltung von USV-Anlagen 4) - Verbraucher I -t Netz 31, 5) -t Bi

48、ld 7: Parallelschaltung von USV-Anlagen 9, 4), 5) siehe Seite 4 6) Dynamische USV-Anlage mit integriertem netz- bzw. maschinengefhrtem Zwischenkreis-Stromrichter erlau- ben durch netzunabhngige Spannungs- bzw. Frequenz- regelung die Versorgung der Verbraucher aus Netzen mit greren Schwankungsbreiten

49、, ohne Inanspruchnahme des jeweiligen Energiespeichers. DIN1 DIN b288-32-.96 0 277qLbq2 U567076 323 Seite 6 DIN 6280-12 1996-06 Parallelbetrieb mehrerer USV-Systeme findet berwiegend aus Grnden der Leistungserhhung bzw. -Anpassung und/ oder zur Erhhung der Verfgbarkeit statt. I 6.4.1 Leistungsparallelbetrieb I Leistungsparallelbetrieb ist erforderlich bei: - grerem Gesamtleistungsbedarf als durch eine ein- zelne ausgewhlte Anlage abge