Grundlagenwissen zur Stromversorgung in Rechenzentren, Teil 2

Probleme mit dem "Stand der Technik"

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Die Einspeisung ins RZ-Netz

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Eine sehr hohe Verfügbarkeit beim Anschluss ans Normalnetz (AV) an der weitest beeinflussbaren Stelle erreicht man, wenn man seine Stromversorgung aus zwei unterschiedlichen Umspannwerken erhält. Ist dies nicht möglich oder scheitert es aus wirtschaftlichen Gründen, sollte man zumindest eine Ringeinspeisung realisieren.

Der Ring wird seitens des Energieversorgers offen gefahren. Das heißt: Die Einspeisung ist eine klassische Stichleitung. Sollte der Ring an einer Stelle unterbrochen werden, wird er an der zuvor offenen Stelle geschlossen und somit eine Weiterversorgung der vom Fehlerfall nicht betroffenen Kunden weiter sichergestellt.

In seltenen Fällen liegen die Fehler im Umspannwerk, so dass der Komplettausfall des Ringes ein Risiko geringeren Eintritts ist. Je nach Bezugsgröße erhält man die Einspeisung in der Regel in zwei unterschiedlichen Spannungsbereichen. Kleinere bis mittlere Rechenzentren werden meistens über einen normalen Hausanschluss mit 400 V Drehstrom versorgt.

Bis zu welcher Bezugsgröße mit Niederspannung versorgt werden kann, ist mit dem örtlichen Energieversorger abzustimmen. Dies hängt unter anderem davon ab, wie das physikalische Netz beschaffen ist und welche Reserven noch vorhanden sind.

Versorgung per Mittelspannung

Wird diese Grenze überschritten, erfolgt die Einspeisung über eine Mittelspannung, in Deutschland meist mit 10 kV oder 20 kV (10.000 Volt oder 20.000 Volt).

Sofern der Rechenzentrumskomplex mit Mittelspannung eingespeist werden soll, wird in der Regel im eigenen Gebäude eine kundeneigene oder eine energieversorgereigene Mittelspannungsstation aufgebaut. Die Transformatoreinspeisungen und die Messeinrichtung sind in der Anlage integriert (siehe: Abbildung 2ff).

Die Mittelspannungsanlagen gibt es in zwei unterschiedlichen Ausführungen. Die luftisolierten Mittelspannungsanlagen sind heute noch sehr weit verbreitet. Allerdings werden neue Anlagen heutzutage hauptsächlich gasisoliert aufgebaut.

Die gasisolierten Anlagen

Bei gasisolierten Anlagen verwendet man Schwefelhexafluorid SF6 als Isoliergas. Die anorganisch, chemische Verbindung aus Schwefel und Fluor ist unter Normalbedingungen farb- und geruchlos, ungiftig, unbrennbar und äußerst reaktionsträge. Allerdings ist sie toxisch, weshalb SF6-Anlagen in den USA und auf Schiffen verboten sind.

Die Durchschlagfestigkeit ist fast dreimal höher als Luft oder Stickstoff. Zudem dient es in manchen Anlagen als Löschgas, um den Schaltlichtbogen zu unterbrechen, da es ca. 100-mal besser löscht als Luft. In modernen gasisolierten Schaltanlagen wird der Strom im Vakuum mittels Vakuum-Leistungsschalter geschaltet. Um Leckagen in den Anlagen festzustellen, muss der Gasdruck regelmäßig überprüft werden.

Durch die Eigenschaften des Isoliergases sind die gasisolierten Mittelspannungsanlagen im Vergleich zu luftisolierten Anlagen sehr kompakt und klein. Durch den reduzierten Flächen- und Raumbedarf spart es Gebäudekosten.

MTBF beträgt 500 Jahre

Dieses hermetisch geschlossene System bietet einen hervorragenden Schutz gegen alle externen Einflüsse. Sodann ist es bis über 30 Jahre nahezu wartungsfrei, da sich alle elektrischen aktiven Teile innerhalb des Gasraumes befinden.

Dieses spezielle Konstruktionsprinzip unterstützt nachhaltig die Vermeidung von Fehlern und bietet somit eine hohe Betriebssicherheit, was als Voraussetzung für eine Automatisierung des Netzbetriebes gilt. Die mittlere Ausfallrate (MTBF – Mean Time Between Failures) liegt bei über 500 Jahren.

Der Einsatz von Kunststoff als Isoliermaterial ist sehr gering, was eine Minimierung der Brandlast nach sich zieht. Trotzdem bietet das System höchste Isolationsfähigkeit bis zum Ende der Lebensdauer.

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