USV vs. USV mit Überspannungsschutz: Welche sollten Sie wählen?

Einführung

In der heutigen vernetzten Welt, in der bereits wenige Sekunden Ausfallzeit kritische Abläufe stören können, ist ein zuverlässiger Stromversorgungsschutz unerlässlich geworden. In diesem Bereich dominieren zwei gängige Lösungen: die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und die USV mit Überspannungsschutz. Obwohl viele davon ausgehen, dass eine USV allein einen umfassenden Schutz bietet, ist die Realität komplexer.

Eine USV stellt in erster Linie die Kontinuität der Stromversorgung bei Ausfällen sicher, während Überspannungsschutzgeräte (SPDs) vor vorübergehenden Überspannungen schützen, die durch Blitzschlag, Netzumschaltung oder Gerätestörungen verursacht werden. Die Wahl zwischen einer Standard-USV und einer USV mit integriertem Überspannungsschutz erfordert ein Verständnis ihrer Rollen, Stärken und Einschränkungen. Dieser Artikel vergleicht beide Optionen, beleuchtet die technischen Aspekte des Überspannungsschutzes und zeigt, wie die Kombination von USV mit Hochleistungs-SPDs,wie sie von unserem Unternehmen hergestellt werden, schafft die zuverlässigste Lösung.

Was ist eine Standard-USV?

A Standard-USV ist darauf ausgelegt, Geräte bei Stromausfällen, Spannungseinbrüchen oder Stromausfällen betriebsbereit zu halten. Durch die Speicherung von Energie in Batterien und deren sofortige Umwandlung in nutzbaren Wechselstrom gewährleistet eine USV einen reibungslosen Betrieb, wenn die Hauptstromquelle ausfällt.

Es gibt drei weit verbreitete USV-Typen:

• Standby-USV (Offline).: Bietet die grundlegendste Backup-Stufe und schaltet bei Ausfällen auf Batteriebetrieb um. Es eignet sich für Heim- oder kleine Bürogeräte.

• Line-Interactive-USV: Fügt eine Spannungsregulierung hinzu und schützt vor Unter- und Überspannung, ohne auf Batteriebetrieb umzuschalten, was die Batterielebensdauer verlängert.

• Online-Doppelkonvertierungs-USV: Bietet eine kontinuierliche Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und zurück in Wechselstrom und gewährleistet so eine stabile, saubere und isolierte Stromversorgung. Es wird in geschäftskritischen Umgebungen wie Rechenzentren, Krankenhäusern und der industriellen Automatisierung eingesetzt.

Trotz dieser Vorteile garantiert eine Standard-USV keinen vollständigen Schutz vor energiereichen Überspannungen. Während die meisten USV-Einheiten über eine minimale Überspannungsfilterung verfügen – oft durch kleine MOVs – können diese Komponenten dem Ausmaß von Überspannungen, die durch Blitze oder Schaltereignisse in Stromsystemen verursacht werden, nicht standhalten.

Was ist eine USV mit Überspannungsschutz?

Eine USV mit Überspannungsschutz integriert begrenzte Funktionen zur Überspannungsunterdrückung direkt in das USV-System. Diese Modelle kombinieren Notstrom mit eingebetteten MOV-basierten Überspannungsableitern, wodurch sie kleinere Überspannungen und Spannungsspitzen unterdrücken und bei Ausfällen kontinuierlich Strom liefern können.

Diese doppelte Funktionalität macht sie praktisch für Umgebungen wie Heimbüros, IT-Netzwerke kleiner Unternehmen oder Unterhaltungselektronik, in denen Platz- und Kosteneffizienz Priorität haben.

Es ist jedoch wichtig, die Grenzen dieser Integration zu erkennen. Der Überspannungsschutz in solchen USV-Einheiten ist typischerweise für kleine Transienten ausgelegt, oft im Bereich von einigen hundert Joule. Sie können kein dediziertes Überspannungsschutzgerät vom Typ 1 oder Typ 2 ersetzen, das den Anforderungen entspricht IEC 61643-11. In Bereichen, die häufigem Blitzeinschlag ausgesetzt sind, oder in sensiblen Industrieanwendungen, macht die alleinige Verwendung dieser integrierten Funktion die Ausrüstung angreifbar.

USV vs. USV mit Überspannungsschutz – Technischer Vergleich

Eine USV mit Überspannungsschutz ist für Umgebungen mit geringer Beanspruchung praktischer, kann jedoch nicht den Schutz bieten, der bei Überspannungsereignissen mit hoher Energie erforderlich ist. Für kritische Installationen bleibt ein externes SPD unerlässlich.

Warum USV allein für den Überspannungsschutz nicht ausreicht

Elektrische Überspannungen können Größenordnungen von über 20 kV und 5 kA erreichen, Werte, die weit über die Toleranz des internen Überspannungsfilters einer USV hinausgehen. Sich allein auf eine USV zur Überspannungsunterdrückung zu verlassen, setzt sowohl die USV selbst als auch die angeschlossenen Geräte einem ernsthaften Risiko aus.

Gemäß IEC 61643-11 wird die Leistung von SPDs durch mehrere Parameter definiert:

• Uc (Maximale Dauerbetriebsspannung): Die höchste RMS-Spannung, der ein SPD ohne Betrieb standhalten kann.

• Up (Spannungsschutzstufe): Die Restspannung wird während eines Überspannungsereignisses an das Gerät übertragen.

• In (Nennentladestrom): Die Fähigkeit des SPD, wiederholte Überspannungen zu bewältigen (8/20 μs Wellenform).

• Imax (maximaler Entladestrom): Der maximale Stoßstrom, dem das SPD einmal ohne Ausfall standhalten kann.

Beispielsweise sind unsere auf DIN-Schienen montierten SPDs vom Typ 2 für Nennentladeströme von bis zu 20–40 kA und Restspannungen unter 1,5 kV ausgelegt und bieten einen weitaus robusteren Schutz als jeder eingebaute USV-Überspannungsfilter.

Best Practice: USV mit externer SPD-Kombination

Der zuverlässigste Ansatz besteht nicht darin, zwischen USV und SPD zu wählen, sondern sie zu kombinieren. Eine mehrschichtige Strategie stellt sicher, dass sowohl die Stromkontinuität als auch der Überspannungsschutz berücksichtigt werden.

1. Typ 1 SPD – Installiert am Serviceeingang oder am Hauptverteilerkasten.

   • Schützt vor energiereichen Überspannungen durch Blitzeinschläge.

   • Unser FLP25-275/3S+1 SPD ist speziell für dreiphasige TN-S- und TT-Systeme konzipiert und verfügt über eine Iimp-Fähigkeit von 25 kA pro Pol, was es ideal für den Eingangsschutz macht.

2. Typ 2 SPD – Installiert am USV-Eingang.

   • Schützt den USV-Gleichrichter und den Wechselrichter vor Schaltstößen und Netztransienten.

   • Unser SLP40-275/3S+1 SPD bietet einen Nennentladestrom von bis zu 20 kA und einen maximalen Entladestrom von bis zu 40 kA und gewährleistet so eine zuverlässige Koordination mit USV-Systemen.

3. Typ 3 SPD – In der Nähe empfindlicher Lasten installiert.

   • Schützt PCs, Server, Router und medizinische Geräte vor Restüberspannungen nach vorgeschaltetem Schutz.

   • Unsere kompakten steckbaren SPDs vom Typ 3 bieten niedrige Klemmspannungen und schnelle Reaktionszeiten und gewährleisten so die Gerätesicherheit auf Endbenutzerebene.

Durch die kaskadierte Kombination von USV und SPDs profitieren Anwender von einem unterbrechungsfreien Betrieb bei Stromausfällen und gewährleisten gleichzeitig einen umfassenden Schutz vor Überspannungen aller Größenordnungen.

Anwendungen aus der Praxis

• Heim- und Kleinbüros: Eine USV mit integriertem Überspannungsschutz kann einen bequemen Schutz bieten, aber durch die Hinzufügung eines an der Schalttafel montierten Typ-2-SPD wird die Lebensdauer der Geräte verlängert und das Risiko von Netzstörungen verringert.

• Rechenzentren: Online-Doppelwandler-USV-Systeme in Kombination mit SPDs vom Typ 1 und Typ 2 sind unerlässlich, um sowohl Kontinuität als auch robusten Schutz gegen Blitz- und Schaltüberspannungen zu gewährleisten.

• Gesundheitseinrichtungen: Kritische Geräte wie Bildgebungssysteme und lebenserhaltende Maschinen erfordern eine garantierte Betriebszeit der USV, während SPDs den Schutz vor gefährlichen Überspannungen gewährleisten.

• Industrielle Automatisierung: SPS, Motorantriebe und Sensoren sind sehr anfällig für Überspannungen, die durch Schaltvorgänge und Blitzeinschläge in der Nähe verursacht werden. Die Kombination von USV mit industrietauglichen SPDs sorgt für Systemzuverlässigkeit und -sicherheit.

Häufig gestellte Fragen

Schützt eine USV vor Überspannungen?
Nur bedingt. USV-Geräte verfügen über eine grundlegende Filterung, können jedoch ohne zusätzliche SPDs keine Überspannungen mit hoher Energie bewältigen.

Reicht eine USV mit Überspannungsschutz gegen Blitzeinschlag?
Nein. Lightning erfordert ein Typ-1-SPD am Serviceeingang, um sowohl die USV als auch die angeschlossene Last zu schützen.

Kann ich einen Überspannungsschutz mit einer USV verwenden?
Ja, aber die beste Vorgehensweise besteht darin, SPDs auf Verteilungs- und Lastebene zu installieren, anstatt sich auf einfache Plug-in-Geräte zu verlassen.

Welcher SPD-Typ eignet sich am besten für USV-Systeme?

• Typ 1 für den Blitzschutz am Hauseingang.

• Typ 2 für den USV-Eingang und die Überspannungsunterdrückung auf Verteilungsebene.

• Typ 3 für sensible Endgeräte.

Abschluss

Beim Vergleich von USV mit USV mit Überspannungsschutz liegt der Hauptunterschied in ihren Rollen. Eine Standard-USV gewährleistet die Notstromversorgung bei Ausfällen, während eine USV mit integriertem Überspannungsschutz einen begrenzten Schutz gegen kleinere Spannungsspitzen bietet. Allerdings kann keines von beiden den robusten Schutz einer dedizierten SPD ersetzen.

Für geschäftskritische Umgebungen und Regionen mit häufigen Blitz- oder Netzstörungen besteht die beste Vorgehensweise darin, eine kaskadierte Schutzstrategie anzuwenden:

• Verwenden Sie eine USV zur kontinuierlichen Stromversorgung.

• Setzen Sie SPDs vom Typ 1, Typ 2 und Typ 3 für eine umfassende Überspannungsunterdrückung ein.

Unser Unternehmen ist auf fortschrittlichen elektrischen Niederspannungsschutz spezialisiert und bietet ein umfassendes Portfolio an SPDs an, die sich nahtlos in USV-Systeme integrieren lassen. Mit Produkten wie dem SPD FLP25-275/3S+1 Typ 1 und dem SPD SLP40-275/3S+1 Typ 2 stellen wir sicher, dass Ihre Strominfrastruktur nicht nur unterbrechungsfrei, sondern auch vollständig vor schädlichen Überspannungen geschützt ist.

Durch die Kombination der Stärken von USVs und SPDs können Sie maximale Zuverlässigkeit, eine längere Gerätelebensdauer und die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards erreichen.