UPS-verkon vikasuojaus

25.7.2014

Suositus 5/2010

Kysymys:

Miten pitää toteuttaa UPS-järjestelmällä toteutettujen verkkojen vikasuojaus. Pitääkö suojauksen toteutua myös silloin kun UPS-järjestelmä syöttää asennusta pelkästään akuista verkkokatkon aikana? Voidaanko suojauksessa nojautua UPS-laitteen jännitteen putoamiseen vikatilanteessa?

Suositus:

Koska UPS-järjestelmissä pyritään sähkönsyötön mahdollisimman hyvään jatkuvuuteen, siinä pyritään välttämään turhia katkoja. Kuitenkin vikasuojauksen pitää toteutua kaikissa mahdollisissa käyttötilanteissa. Suojauksen pitäisi olla myös selektiivinen, jotta mahdolliset viat aiheuttaisivat mahdollisimman suppean sähkökatkon.

Suojauksen toteuttamiseen on useita vaihtoehtoja. UPS-laitteen valmistajalla voi olla ohjeita siitä, millainen suojausmenetelmä soveltuu heidän laitteilleen. Jos laite syöttää vain yhtä kulutuskojetta, käytetään laitevalmistajan käyttöohjeiden mukaista suojausta.

UPS-laitteen jälkeinen verkko voidaan toteuttaa IT-järjestelmänä, jolloin ensimmäinen vika ei aiheuta syötön katkeamista, mutta vaatii maasulun ilmaisun. Toisessa viassa pitää kuitenkin syöttö kytkeä pois, eli tässä suhteessa se vastaa TN-verkkoa, jota tässä muuten käsitellään.

Vikasuojaus pitäisi pyrkiä toteuttamaan ryhmäjohtokohtaisilla johdonsuojakatkaisijoilla. Suojalaitteet valitaan siten, ne toimivat nopeasti kun sattuu vika vaihejohtimen ja suojajohtimen tai suojamaadoitetun osan välillä. Suojauksen toiminta-ajan pitää korkeintaan 32 A ryhmäjohdoilla olla taulukon 41.1 mukainen eli enintään 0,4 s 230 V jännitteellä.

Jos syötön automaattista poiskytkentää ei saavuteta suojalaitteilla, pitää kohtien 411.3.6 ja SFS 6000-5-55 kohdan 551.4.3.1 mukaan jos staattisella vaihtosuuntaajalla syötetyn sähköasennuksen osien vikasuojaus riippuu siitä sulkeutuuko ohituskytkin automaattisesti ja toimivatko ohituskytkimen syötönpuoleiset suojalaitteet kohdan 411.3 mukaisessa ajassa, niin vaihtosuuntaajan kuormituspuolella on käytettävä kohdan 415.2 mukaista lisäpotentiaalintasausta samanaikaisesti kosketeltavien jännitteelle alttiiden osien ja muiden metalliosien välillä.

UPS-järjestelmällä on ominaisuus, että oikosulun sattuessa se rajoittaa syöttämäänsä virtaa ja jännitettä. Tavallisesti tämä rajoitusaika on 100…300 ms. Tämä ominaisuus on ensisijaisesti tarkoitettu suojaamaan itse UPS-laitetta vaurioitumiselta. Jos UPS-laitteen valmistaja ilmoittaa, että kaikissa suojajohtimeen tai maahan sattuvissa vioissa laitteen ulostulojännite laskee lyhyessä ajassa (samassa ajassa kuin vaaditaan syötön automaattiseen poiskytkentään, yleensä 0.4 s) arvoon joka on korkeintaan 50 V vaihtojännitettä tai 120 V tasajännitettä, ja valmistaja on suunnitellut laitteen siten, että laite toimii suojalaitteena suunnitellulla tavalla, voidaan suojauksessa soveltaa SFS 6000-4-41 kohdan 411.3.2.5 periaatteita. Tämä ei kuitenkaan ole suositeltavaa, koska suojaus ei ole selektiivinen ja vika yhdessä ryhmäjohdossa voi aiheuttaa koko syötön katkeamisen.
UPS-järjestelmän syöttämä maksimivirta on hyvin rajoitettu. Tämä arvo on aina tarkistettava valmistajan tiedoista. Pieni virta ja lyhyt vaikutus edellyttää tavallisesti johdonsuojan toimintaa pikalaukaisualueella. Tavallisesti UPS-järjestelmä syöttää oikosulkuvirran verkon impedanssista välittämättä, eli johdon pituus ei vaikuta virran rajoitukseen.
Mikäli laite palauttaa automaattisesti jännitteen, järjestelmä tulee suojata ulkoisilla suojalaitteilla.