Noodstroomvoeding

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Noodstroomvoeding is de voeding van een elektrisch netwerk, die in bedrijf komt zodra de gewone voeding (netspanning van het elektriciteitsbedrijf) uitvalt. Om op noodstroomvoeding over te gaan worden er bijna altijd twee waarden bewaakt. De frequentie, deze mag niet onder de 6% van de normale frequentie komen gedurende 2 seconden. (De normale frequentie is 50 Hz). De andere waarde is de spanning. Deze mag ongeveer 10% afwijken gedurende een bepaalde tijd.

Het verzorgen van noodstroomvoeding kan door middel van een UPS (Uninterruptible Power Supply) of een noodstroomaggregaat.

Een noodstroominstallatie die de netspanning kan overnemen zonder onderbreking wordt een "nobreak installatie" genoemd. Vaak wordt hiervoor een combinatie van UPS en noodstroomaggregaat toegepast. De UPS zorgt voor de eerste minuten, waarna de noodstroomaggregaat de UPS weer gaat voeden.

[bewerken] UPS (Ononderbroken voeding)

Een Uninterruptible Power Supply is een apparaat dat bij uitval van de netspanning de stroomvoorziening van computers en andere apparatuur voor een korte tijd kan overnemen.

Een UPS heeft meestal een accu en een elektronische schakeling die daar weer netspanning van kan maken. Ook is bij sommige soorten UPS'en een detectieschakeling aanwezig die kijkt of de netspanning nog aanwezig is en zo nodig overschakelt op noodstroom.

Karakteristieke eigenschappen van een UPS zijn het maximaal te leveren vermogen en de maximale tijd waarover dit vermogen geleverd kan worden. Kleinere UPS'en kunnen bijvoorbeeld 500 VA leveren en een PC gedurende enige tientallen minuten voeden. Grote UPS systemen kunnen tot enkele MVA (MegaVA) leveren en complete computerruimtes en datacenters van stroom voorzien, meestal totdat een (diesel)generator gestart is.

Een standaard UPS kan meestal zo'n 5 tot 10 minuten op zijn batterijen functioneren. Als de UPS niet 100% belast wordt, dan zal deze tijd langer zijn. De meeste (grotere) UPS systemen zijn uit te breiden met extra batterijen, of worden geleverd met batterijen afgestemd op de gevraagde batterijtijd.

Meestal is een UPS ook uitgerust met een interface naar de PC, zodat de UPS de PC kan laten uitschakelen als de accu-stroom een bepaalde ondergrens bereikt.

Typerend voor een UPS is dat er geen moment spanning ontbreekt. Dit is de reden waarom dit systeem bijvoorbeeld in ziekenhuizen wordt toegepast, maar ook in vrijwel alle computerruimtes.

[bewerken] Opbouw van een UPS

Een UPS kan op verschillende manieren opgebouwd worden.

De meest betrouwbare methode is de zogenoemde double-conversion methode: De netspanning (wisselspanning) wordt altijd omgezet in gelijkspanning. Met deze gelijkspanning worden de accu's opgeladen. Vervolgens wordt de gelijkspanning van de accu's weer omgezet in wisselspanning. De beveiligde apparatuur werkt dus altijd op de stroom van de accu's die continu worden bijgeladen. Door de elektronische regeling is de nieuwe wisselspanning altijd van juiste spanning en frequentie. Een dergelijke UPS voorkomt dus ook andere problemen dan spanningsuitval, zoals korte powerdips, pieken, netvervuiling etc. Doordat een double-conversion UPS altijd in bedrijf is, is de betrouwbaarheid optimaal. Bij een double-conversion UPS wordt de energie twee keer omgezet, wat het rendement beïnvloed. Grote double conversion UPS'en halen een efficiëntie tot 95%.

Alternatieve bouwmethodes zijn de off-line UPS en de line-interactive UPS. De off-line UPS staat uit, maar schakelt zeer snel (binnen 2 tot 10 ms, afhankelijk van de kwaliteit van de module) in bij een stroomstoring. Van de line-interactive UPS zijn verschillende versies, die gemeen hebben dat de voedende spanning wel "verbeterd" wordt voordat het naar de aangesloten apparatuur gaat, maar als de spanning wegvalt, moet de UPS omschakelen om alle stroom te kunnen leveren. Alle offline en line-interactive methodes hebben als nadeel dat er pas zekerheid is over het functioneren van de UPS als de stroom uitvalt.

Fabrikant APC heeft een gepatenteerde "delta conversion online" productlijn. Kenmerkend is dat slechts de "Delta" - het verschil in spanning tussen de in en uitgang -wordt omgezet door middel van een inverter. Hierdoor kan een goede uitgangsspanning gegenereerd worden bij elke variatie aan de ingang. Men kan beargumenteren dat, doordat de hoofd omvormer continue in bedrijf is en er continue uitgangsspanningregeling plaats vindt, de term online hier terecht gebruikt wordt. Echter, Delta conversion deelt twee klassieke nadelen met line-interactive systemen: De werking vanuit batterijen wijkt af van de werking op netspanning en frequentie-afwijkingen kunnen niet zonder uitputten van de batterijen opgevangen worden. Voordelen van Delta-conversie zijn het hoge rendement (tot 97%) en hoge overbelastbaarheid (bij beschikbaarheid netspanning).

Een (online) UPS heeft vrijwel altijd "bypass" voorzieningen. Een automatische bypass wordt ingeschakeld als de UPS het gevraagde vermogen niet kan leveren, bijvoorbeeld wegens defect of overbelasting. Een mechanische of handbypass wordt in professionele UPS systemen toegepast om onderhoud mogelijk te maken terwijl de achterliggende installatie in bedrijf blijft

Naast deze elektronisch opgebouwde systemen ("statische UPS systemen") worden voor grote vermogens soms ook UPS systemen toegepast op basis van mechanische componenten: de roterende UPS systemen. Deze systemen werken met elektromotoren en generatoren en halen hun energie uit batterijen of een vliegwiel. Roterende UPS systemen kunnen samengebouwd worden met een dieselmotor, waardoor feitelijk de functie van het noodstroomaggregaat gecombineerd wordt met de functie van een UPS. Roterende systemen worden hoofdzakelijk toegepast bij hogere vermogens (denk aan vermogens boven 500 kVA).

[bewerken] Noodstroomaggregaat

Een noodstroomaggregaat (NSA), ook wel kortweg noodstroomdiesel is een combinatie van een dieselmotor en een generator. Een NSA levert in tegenstelling tot een UPS niet direct elektriciteit; dit duurt ongeveer 15 seconden omdat na stroomuitval de dieselmotor eerst moet starten en aanlopen.

Het grote voordeel van een noodstroomdiesel is dat deze een groot vermogen gedurende een veel langere tijd kan leveren. Een vermogen van 5 MW gedurende 24 uur is geen uitzondering.

Een combinatie van de twee systemen biedt het voordeel van een ononderbroken stroomvoorziening met een lange overbruggingstijd.

NSA's worden bijvoorbeeld gebruikt in ziekenhuizen en waterzuiveringen en -pompstations om bij uitval van elektriciteit toch door te kunnen werken.

Ook in luchthavens worden NSA's toegepast. Hier wordt vaak een deel van de installatie doorgevoed, zoals brandalarmen, toegangscontrole en het noodzakelijke deel van de verlichting. Ook enkele liften blijven meestal functioneren, om eventueel evacuatie veilig te laten verlopen.