Probleme mit dem "Stand der Technik"

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VON ZUR MÜHLEN'SCHE GmbH

Data Center Group – Büro Köln

EPS Rechenzentrum Infrastruktur GmbH

Der Stand der Technik - eine Irreführung

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Nun ein Wort zum sogenannten „Stand der Technik“: Handelsübliche Umschalteinrichtungen sind so aufgebaut, dass sie einen so genannten Fehlerfall erkennen und somit eine Umschaltung auslösen.

Doch stellt man bei genauerer Recherche fest, dass unterschiedliche Fehler auftreten können, es unterschiedliche Betriebszustände gibt und bei weitem nicht jeder Fehlerfall kritisch für den Weiterbetrieb ist. Folglich unterscheiden handelsübliche Umschalteinrichtungen nicht zwischen unterschiedlichen Fehlern und schon gar nicht zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen. Ebenso sind die Steuerungen nicht vollredundant doppelt aufgebaut.

Problem 1: Der Erdschluss

Bei einem Erdschluss hat einer der drei Außenleiter eine leitende Verbindung zur Erde und besitzt somit Erdpotential. Dies erfolgt meist durch eine mechanische Beschädigung des Erdkabels bei Grabarbeiten.

In den EVU-Netzen ist der Sternpunkt meistens nicht geerdet und somit isoliert oder über Erdschlusskompensation betrieben. Im Erdschlussfall erfolgt eine Verschiebung des Spannungsdreieckes. Man spricht hier auch vom gelöschten Netz, da ein „sauberes“ Dreiphasennetz an den Transformatoren anliegt.

Die Spannung der intakten Außenleiter gegen Erde entspricht der Spannung Außenleiter gegen Außenleiter. Im Dreiphasennetz werden somit die Spannungen der intakten Außenleiter um den Faktor Wurzel 3 erhöht.

Die Folge

Dies hat zur Folge, dass die Isolation der Betriebsmittel stärker beansprucht wird. Aus diesem Grund dürfen Mittelspannungsnetze maximal vier Stunden mit einem Erdschluss betrieben werden.

Ein mit bloßem Auge sichtbares Zeichen eines Erdschlusses ist der kapazitive Spannungsabgriff an der Mittelspannung, an der nur noch zwei Blitzsymbole angezeigt werden. Niederspannungsseitig wird – wenn überhaupt – nur ein kurzes Flackern des Lichtes sichtbar.

Um den Erdschluss zu lokalisieren, werden EVU-seitig Schalthandlungen vorgenommen: Der Erdschluss wird über die Ringleitung weiter geschaltet und somit eingegrenzt.

Die meisten handelsüblichen Mittelspannungsumschaltungen erkennen einen Erdschluss nicht als Fehler und schalten deshalb nicht um. Überhitzte, sich thermisch abschaltende Trafos, wenn sie im Grenzbereich betrieben werden, können die Folge sein. Und das, obwohl die zweite, redundante Einspeisung vollkommen in Ordnung ist.

Problem 2: Phasenbruch oder Komplettausfall

Ist einer der drei Außenleiter komplett abgetrennt, spricht man vom Phasenbruch. Bei einem Phasenbruch wird der nachgeschaltete Transformator nur noch über zwei Wicklungen betrieben.

Dadurch ist ein Phasenbruch messtechnisch gleich einem Komplettausfall zu setzen und die Umschalteinrichtung muss auf das intakte Netz umschalten. Die Umschalteinrichtungen von der Stange erkennen dies meist auch zuverlässig und

schalten um.

Problem 3: Betriebszustände

Nicht nur der Netzfehler ist für eine Umschaltung von Belang, es muss auch verhindert werden, dass bei den unterschiedlichen Betriebszuständen eine unnötige Umschaltung stattfindet. Neben dem Normalbetrieb, bei dem alle drei Außenleiter möglichst ausgeglichen belastet werden, gibt es für die regelmäßig stattfindenden Tests von Netzersatzanlagen noch den Netzparalleltest und den Inseltest.

Beim Netzparalleltest wird immer eine Netzersatzanlage eingeschaltet und parallel zum Netz betrieben. Dabei wird die Netzersatzanlage unter Last betrieben.

Diese Last, die vorgewählt werden kann, wird „gegen das Netz geschoben“. Somit wird Leistung in das Netz der EVU eingespeist und die Netzersatzanlage wird zur Energiequelle im öffentlichen Netz.

Wollen Sie das bezahlen?

Mittlerweile ist dieser Betriebszustand ein höchst erwünschtes Geschäft für die Energieversorger. Die Energieversorger streben an, mit den Kunden Lieferverträge abzuschließen, um bei einem hohen Energiebedarf das Netz des Energieversorgers durch die Kundennetzersatzanlagen zu stützen. Im Zuge der Energiewende mit stark schwankender Energiemenge eine Möglichkeit, das Netz des Energieversorgers stabil zu halten.

Wenn man allerdings bedenkt, dass eine Netzersatzanlage zur Stützung des hochsensiblen und ausfallsicheren Rechenzentrums aufgebaut wurde, sollte man sich gut überlegen, nur der Wirtschaftlichkeit wegen, seine Netzersatzanlage für derartige Zwecke zur Verfügung zu stellen.

Beim Inseltest wird das komplette Rechenzentrum vom Netz genommen und über die Netzersatzanlage betrieben. Es wird somit keine Last mehr vom Netz genommen oder in das Netz gespeist.

Die nach „Stand der Technik“ integrierte Messeinrichtung, misst Außenleiter gegen Außenleiter und schaltet bei einer Unterschreitung von zirka 80 Prozent um. Obige Betriebszustände können somit zu einer ungewollten Umschaltung führen.

Sehr gute Umschalteinrichtungen beherrschen diese ungewollten Schalthandlungen über eine Messkreisunsymmetrieüberwachung und eine eingestellte Verzögerungszeit. Über die Verzögerungszeit wird verhindert, dass bei minimalst andauernden Unsymmetrien, die durchaus auch im Normalbetrieb üblich sind, die Umschaltung anspricht. Bewährt hat sich, die Unsymmetrie auf 30 Prozent und die Verzögerungszeit auf zehn Sekunden einzustellen.

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Der Autor: Bernhard Dürr

Dipl.-Ing. (FH) Bernd Dürr, Jahrgang 1968, erlernte seine theoretischen und praktischen Grundlagen der Elektrotechnik bereits von 1984 bis 1988 in seiner Berufsausbildung zum Elektroinstallateur in einem Industriebetrieb. Nach der Lehre, den praktischen Gesellenjahren und dem Grundwehrdienst folgte sein Studium der Elektrotechnik an der Fachhochschule für Technik in Mannheim und der Fachhochschule Heidelberg.

1995 folgten zwei Anstellungen als Fachplaner und Projektleiter in Ingenieurbüros der Elektrotechnik, bei denen er schon erste Erfahrungen in der Ausstattung von Datenverteilerräumen und Rechenzentren in bundesweiten Projekten sammelte. Mit seinem Wechsel 1999 zur IBM Deutschland GmbH folgte parallel die Weiterbildung und Zertifizierung auf dem Gebiet des Projekt-Managements.

Im Laufe der Zeit erlangte er so die beiden weltweit bedeutendsten Zertifizierungen im Projektmanagement des Project Management Institut (PMI, PMP) und der International Project Management Association (IPMA, Level B) beziehungsweise Deutschen Gesellschaft für Projektmanagement (GPM), sowie das Master’s Certificate in Project Management der George Washington University. Während seiner Tätigkeit bei IBM Deutschland GmbH zeichnete er sich verantwortlich für eine Vielzahl von Um- und Neubauten von mittleren bis sehr großen Projekten, vorrangig dabei im Rechenzentrumsumfeld bei Kunden.

Zudem führte er weit über 100 Sicherheitsanalysen in Rechenzentren sowie physische Rechenzentrumsumzüge durch. Insbesondere in dieser Zeit bei der IBM errang Herr Dürr tiefgreifende Erfahrungen im Bereich der physischen Sicherheit von Rechenzentren. Nach zwei kurzen Stationen in Dienstleistungsunternehmen als Leiter von Projektmanagementabteilungen, kehrte Bernd Dürr 2010 in die Technik zurück, wo er nun wieder verstärkt Rechenzentrumsprojekte plant und durchführt, sowie Kunden in diesem Umfeld berät.

Das Original

*Die Kapitel aus dem Buch „IT-Räume und Rechenzentren planen und betreiben“ wurden DataCenter-Insider vom Autor Bernd Dürr und dem Verlag Bau und Technik zur Verfügung gestellt. Sie wurden von der Redaktion für die Online-Darstellung jedoch geringfügig bearbeitet. Im Original sind mehr Bilder und weitere Erklärungen enthalten.

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