Energieeffizient
Gleichstromnetze für kommerziell genutzte Gebäude
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Sicheres Schalten von Gleichströmen
Die Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie birgt ein Gefährdungspotenzial für Mensch und Gerät und benötigt daher besondere Maßnahmen zur Verhinderung von Schäden. Um den Fluss elektrischer Energie von einer Quelle zu einer Senke abhängig vom Zustand des umgebenden Systems sicher zu unterbrechen, sind spezielle Schutzschaltgeräte nötig.
Die Wirkungsprinzipien solcher Schutzgeräte lassen sich allgemein auf fünf Funktionen reduzieren (Bild 9): Datenerfassung, -Datenverarbeitung, Aktor, Human--Machine Interface und Schaltelement.
Von einer Datenerfassungseinheit werden die Kenngrößen des Systems Z1, … , Zn, … , ZN aufgenommen und in einer Auswertungseinheit verarbeitet. Dies kann elektrisch analog und/oder digital oder rein physikalisch oder in einer beliebigen Kombination daraus geschehen. Aus diesem Ergebnis werden M beliebig komplexe Entscheidungskriterien xm = f(Z1, … , Zn, … , ZN) abgeleitet, die zur Steuerung eines Aktors verwendet werden. Das eigentliche Schaltelement ist entweder eine mechanische Kontaktstelle oder ein Leistungshalbleiter oder eine Kombination aus beiden. Schließlich ist noch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI - Human-Machine Interface) erforderlich, die es einem Bediener erlaubt, den Energiefluss unabhängig vom Systemzustand zu unterbrechen oder wieder herzustellen. In diese Systematik lassen sich alle Geräte zum Schutz elektrischer Stromkreise einordnen und beschreiben, indem man die einzelnen Blöcke mit mathematischen und physikalischen Modellen mit Hilfe von CAD-Systemen und Software wie ANSYS und Matlab darstellt.
Stand der Standardisierung
Die Umstellung der Stromnetze in kommerziellen Gebäuden von Drehstrom auf Gleichstrom wird nur mit international einheitlich standardisierten Produkten und Systemen gelingen. Aufgrund der internationalen Aktivitäten zu 380-V-Gleichstromnetzen in Rechenzentren hat die IEC Internationale Elektrotechnische Kommission [5] die Strategische Arbeitsgruppe 4 (SG4) „LVDC distribution systems up to 1500V DC“ gestartet [6]. Diese internationalen Aktivitäten werden in Deutschland durch Firmen und eine Arbeitsgruppe bei der Deutschen Kommission für Elektrotechnik (DKE) im VDE unterstützt [7]. Viele existierende IEC-Standards dokumentieren bereits heute Niederspannungssysteme bis 1.000 V AC und 1.500 V DC. Als Beispiel wird auf die Standard-Serien IEC 60364 [8] und IEC 61557 [9] verwiesen. Parallel zu diesen Aktivitäten auf IEC-Ebene hat ETSI (European Telecommunications Standards Institute) [10] den Standard ETSI EN 300 132-3-1 V2.1.1 für 380-V-Gleichspannungsnetze in Telekommunikationssystemen und Rechenzentren erstellt. Dieser Standard ist derzeit auch eine Grundlage für einen weitergehenden Standard, der von einer Arbeitsgruppe der EMerge Alliance [11] entwickelt wird.
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- Steigerung des Wirkungsgrads durch zentrale Gleichrichter
- Sicheres Schalten von Gleichströmen
- Literatur und Autoren
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