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Haben Sie die WISO Sendung vom 13.03.2006 verfolgt?

Das Thema “Feuer durch überlastete Leitungen” ist brandaktuell.
Je mehr Elektronik Sie in Verbindung mit alten Elektroinstallationen nutzen, desto größer ist Ihr Brandrisiko.
Der Hintergrund: Elektronische Geräte nutzen den Strom nicht komplett, sondern lassen ungenutzten Strom zurückfließen. Zudem erzeugen sie zu der üblichen 50 Hertz Frequenz noch weitere Frequenzen. Der Rückleiter wird dadurch mehr belastet als früher bei den herkömmlichen elektrischen Verbrauchern. An den Klemmstellen, wo die Leitungen angeschlossen werden, z.B. in Verteilerdosen oder in Sicherungskästen, können sich die Klemmen lösen, weil der Kupferdraht weich ist und durch die Wärme nachgibt. Damit ist der Kontakt der Leitungen nicht mehr gegeben und es entsteht Wärme, die sogar zu einem Brand führen kann.

Folgen Sie dem Rat, der in WISO gegeben wurde und lassen Ihre Elektroinstallationen regelmäßig prüfen. Bauen Sie eine Netzsicherheitsüberwachung (FI Schutzschalter) als Schutzeinrichtung ein. Die Netzsicherheitsüberwachung (Name: Sureline) schaltet bei Stromereignissen blitzschnell ab und schützt so vor Brand. Sie schützt Personen und Geräte und erspart Ihnen den Ärger mit der Versicherung.

Von Fritz Gronemeier, München

Brandschäden durch Leitungsüberlastung

Dieser Beitrag zeigt – unter anderem an einem Praxisbeispiel – dass es aufgrund der in vielen Verwaltungsgebäuden immer stärker auftretenden Belastung durch Oberwellenströme nicht nur zu Störungen von elektronischen Geräten und Anlagen (IT, TK, GLT) kommen kann, sondern immer häufiger auch zu Schmor-, Brand- und dadurch letztendlich auch zu Überspannungsschäden. Diese Gefahr sollte nicht unterschätzt und die Verantwortlichen im Unternehmen informiert werden.

Das Thema der Überlastung durch die so genannten N- oder PEN-Leiter ist bisher eher am Rande behandelt worden. Doch – und das beweisen die Statistiken der Versicherer – kommt es hier nicht selten zu Verschmorungen und auch zu Brandschäden in den Unterverteilungen – eine Bedrohung auch für die IT-Systeme. Glücklicherweise sind die Brand- und Brandfolgeschäden in ihrer Summe bisher noch nicht gravierend, doch muss die Frage: “Ist bei der erkannten Brandursache “technischer Defekt” bei dem einen oder anderen Brandschaden die wahre Brandursache “Überlastung des N- bzw. PEN-Leiters” nicht erkannt worden, oder aber ist nicht exakt genug danach gesucht worden?” gestellt werden.

Als Basis für diesen Beitrag dient ein Gutachten. Das Gutachten wurde von Dipl.-Ing. Michael Rieth-Hoerst (Sachverständiger und vom Innenministerium BW anerkannter Prüfer elektrischer Anlagen) erstellt, das sich speziell mit dieser Problematik beschäftigt. Das nachfolgende Beispiel zeigt an einem konkreten Schadensereignis die Gefahr, die im Prinzip jedem elektrischen System droht.

Die Praxis

In einem großen Kaufhaus mit technischem Angebot wurde eine Abteilung für Audio- und Videotechnik eingerichtet. Für mehrere überdimensionale Fernsehwände wurde aus der vorhandenen Unterverteilung die Last so aufgeteilt, dass die Belastung der einzelnen Phasen in etwa gleich groß war. Die im Wesentlichen von TV-Gräten aufgenommenen Leistungen bewirkten einen Phasenstrom, der in allen 3 Phasen ungefähr 50 Ampere hatte und damit im Rahmen des von der Unterverteilung zu erbringenden Stromes lag. Allerdings hatte sich niemand die Mühe gemacht zu prüfen, welcher Strom auf dem N-Leiter zu messen war. Aber schließlich steht in allen Lehrbüchern der Elektrotechnik, dass bei symmetrischer Belastung der drei Phasen der N-Leiter stromfrei ist. Nur bei unsymmetrischer Last fließt auf dem N-Leiter ein geringer Ausgleichstrom. Dass dies nur bei ohmscher, induktiver oder kapazitiver Last gilt, steht (wenn überhaupt) bestenfalls im Kleingedruckten.

Im vorliegenden Fall addierten sich bei Phasenströmen von jeweils ca. 50 Ampere die Oberwellenströme auf dem N-Leiter auf ca. 90 Ampere auf. Ein Wert, der für den installierten N-Leiter mit einem Querschnitt von 6 mm² deutlich zu hoch war. Durch die permanente Überlastung erhitzte sich der N-Leiter so stark, dass die Isolierung verschmorte. Zu diesem Zeitpunkt bemerkte noch niemand den noch relativ geringen Schaden, das Verhängnis nahm seinen Lauf.

Eine weitere Auswirkung der permanenten Überlastung war, dass der N-Leiter langsam, aber sicher, abschmorte, bis es zum Bruch des N-Leiters kam. Der Bruch des N-Leiters hatte zur Folge, dass durch den nicht mehr festen Sternpunkt mindestens eine der Phasen eine Überspannung erhielt, welche die Netzteile der angeschlossenen TV-Geräte zerstörte. Durch den sich aufgrund der ständig verändernden Belastung (einerseits durch Zerstörung von Netzteilen durch Überspannung, andererseits durch Abschalten von Sicherungsautomaten aufgrund von Überlastung) dauernd veränderten Sternpunkt setzte ein Prozess des ” Hin- und Herschaukelns” ein, der sich so lange fortsetzte, bis nahezu alle Netzteile der TV-Geräte an den Fernsehwänden zerstört waren. Nach Angaben des Personals haben die TV-Geräte “geraucht”. Der Gesamtschaden lag deutlich im 6-stelligen Bereich.

Die “oberwellengerechte” Elektroinstallation:

Für eine “oberwellengerechte” Elektroinstallation sind mehrere Faktoren von Bedeutung. Als Erstes muss selbstverständlich die richtige Netzform für die Stromversorgung vorhanden sein. VerPENnte Stromversorgungsnetze (TN-C- oder TN-C-S-Netz), in denen auf allen PE- und/oder PA-Leitungen und auf allen daran angeschlossenen Systemen vagabundierende Ströme in Größenordnungen bis über 50 (fünfzig) Ampere zu messen sind, dürfen auf keinen Fall akzeptiert werden, wenn folgende elektronische Geräte in nennenswerter Anzahl zum Einsatz kommen:

  • Schaltnetzteile (werden für nahezu alle elektrischen Geräte und Anlagen eingesetzt, in denen elektronische Bauteile vorhanden sind)
  • USV-Anlagen mit elektronischem Gleich- und Wechselrichter
  • thyristorgesteuerte Antriebsregelungen
  • elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen
  • Dimmer für ohmsche Lasten (Helligkeitssteuerungen für Glühlampen, Leuchtstofflampen etc.)

IT-Systeme

Nach Erfahrungen treten Probleme in vernetzten Computersystemen (Datenpaketfehler, Server “verliert” Client oder umgekehrt, unerklärbare Abstürze von Servern oder Clients, Datenverfälschungen oder -verluste etc.) bereits ab 50 bis 100 mA vagabundierender Ströme auf den Datenleitungen auf. Messungen haben vagabundierende Ströme von bis zu 0,8 Ampere auf einer Kat-5-Verkabelung, von bis zu 2,3 Ampere auf Koaxialkabeln und von bis zu 3,7 Ampere auf den Systemkabeln einer Rechner-Rechner-Kopplung ergeben. Dabei wurden Frequenzen von 16 2/3, 100 und 150 Hz gemessen, was die für die Stromversorgung zuständigen Fachkollegen nicht selten in höchstes Erstaunen versetzte, denn laut Ausbildung ist “in Deutschland und im europäischen Verbundnetz die Frequenz der Stromversorgung 50 Hz, außer für Bahnanlagen, hier ist die Frequenz 16 2/3 Hz”.

Grundsätzlich muss mit den oben geschilderten oder anderen Problemen bis hin zu Schäden an elektrischen und/oder elektronischen Geräten und Anlagen gerechnet werden, wenn der Strom (Oberwellenstrom) auf dem PEN- oder N-Leiter die Größenordnung von 10 % des geringsten Phasenstromes erreicht oder übersteigt. Ist dies der Fall und treten Probleme der oben geschilderten Art auf, hilft nur der Umbau der Stromversorgung und der Aufbau eines lückenlosen 5-adrigen TN-S-Netzes. Dabei muss nach dem Umbau durch Messung nachgewiesen werden, dass der Strom über die Verbindung vom N- zum PE-Leiter in der Größenordnung von 0 Ampere liegt. Ist dies nicht der Fall, sind entweder noch unentdeckte Brücken zwischen N- und PE-Leiter vorhanden oder die Ableitströme von elektronischen Filtern zu hoch. In beiden Fällen kann ein Experte mit der entsprechenden Erfahrung helfen, die richtige Fehlerquelle zu orten und entsprechende Maßnahmen zur Beseitigung ergreifen.

Auch wenn keine der oben geschilderten Probleme vorhanden oder bekannt sind: Übersteigt der Strom (Oberwellenstrom) auf dem PEN- oder N-Leiter die Größenordnung von 100 % des maximal zulässigen Phasenstromes und ist der PEN- oder N-Leiter NICHT in seinem Querschnitt reduziert, oder übersteigt der Strom (Oberwellenstrom) auf dem PEN- oder N-Leiter die Größenordnung von 50 % des maximal zulässigen Phasenstromes und ist gleichzeitig der PEN- oder N-Leiter in seinem Querschnitt reduziert, muss wegen der Überlastung des PEN- oder N-Leiters mit den eingangs geschilderten Schäden (Verschmorung, Brand, PEN- oder N-Leiterbruch) gerechnet werden.

Die Gefahr durch Verschmorung oder Brand kann entweder durch entsprechende Vergrößerung des Querschnittes (doppelter Phasenquerschnitt) des PEN- oder N-Leiters oder durch spezielle Verdrosselung des N-Leiters (Frequenzsperren für 16 2/3 und/oder 100 und/oder 150 Hz) verringert werden. Welcher der beiden Lösungen im Einzelfall der Vorzug gegeben werden wird, sollte mit einem Experten mit entsprechender Erfahrung besprochen werden.

Fazit

Zusammenfassend muss gesagt werden, dass der oben beschriebene Schaden in seinem Ausmaß sehr leicht hätte verhindert werden können. Die erforderlichen Investitionskosten hätten bei deutlich weniger als 1 % der anschließenden Schadenkosten gelegen.Weiterhin ist festzustellen, dass für den Betrieb von moderner Elektronik in einem modernen Gebäude leider immer noch die hoffnungslos veralteten TN-C- oder TN-C-S-Netze installiert werden, ein Fehler, der nach den gültigen Normen zwar grundsätzlich zulässig ist, nach einem vom Bundesgerichtshof im Mai 1998 veröffentlichten Urteil im Schadensfall aber zu Lasten des Elektroinstallateurs gewertet wird. Für den Handwerksbetrieb ergibt sich hieraus fast zwangsläufig die Forderung nach einer EMV-gerechten Elektroinstallation, aufgebaut als TN-S-Netz.

Fritz Gronemeier ist Senior Security Consultant bei der TESCON,
Beratungsgesellschaft für betriebliche Sicherheit mbH.
© SecuMedia-Verlags-GmbH, D-55205 Ingelheim,
KES 3/2000, Seite 18

„Nationale Kulturkatastrophe” schreibt das Darmstädter Echo als Überschrift zum Brand der berühmten Herzogin-Anna-Amalia-Bibliothek in Weimar.

Ein weiterer Artikel auf der gleichen Seite hat die Überschrift:
Kostbare Bücher gehören in den Tresor,
Bibliotheken-Charme der Sammlungen ginge verloren.

Auszüge aus dem Artikel: … Bestände haben einen Sammlungs- und Entstehungszusammenhang. Derart gewachsene Gebilde haben ihre Wirkung als Ensemble und sollten nicht auseinandergerissen werden … Im Grunde gehören kostbare Bücher und Handschriften komplett in feuerfeste Tresore. Dies sei jedoch aus Platzgründen kaum möglich.

Zudem gehe der Charme der Sammlungen bei einer kompletten Aufbewahrung im Tresor verloren.

In vielen Bibliotheken sei damit begonnen worden, den Bestand zu verfilmen. Es gebe Überlegungen, besonders wertvolle Bestände auf so genannten Sicherheitsfilmen festzuhalten. Dieses Verfahren werde seit 1961 für Archivmaterial des Bundes und der Bundesländer zu Sicherungszwecken praktiziert.

Es kommen immer 3 Dinge zusammen, um einen Brand zu verursachen: Energie (kann aus elektrischer Energie kommen), Wärme (kann von alten Elektroinstallationen herkommen oder defekten Geräten) und brennbares Material (Papier). Das ist bei Bibliotheken der Fall.

Es gibt Lösungen für solche Anwendungen. Diese sehen genauso aus wie für große Rechenzentren. Der Bibliotheksraum wird entsprechend ausgekleidet. Der Charme bleibt bei geschickter Architektur erhalten. Der Raum bzw. die Räume werden ausgeräumt und die entsprechende Auskleidung wird angebracht. Hernach kommt alles wieder an seinen Platz.

Zur ständigen Überwachung gibt es ebenfalls Lösungen:
Erstens ist eine regelmäßige Prüfung der elektrischen Einrichtungen notwendig. Dies wird gesetzlich vorgeschrieben. Das ist die Grundlage für die Sicherheit

.Zweitens gibt es Überwachungsgeräte, die bei Fehlern in elektrischen Einrichtungen wie Installationen und elektrischen Geräten den Strom blitzschnell abschalten können. Die Zündenergie wird damit sofort und frühzeitig entzogen. Es kann keine Wärme mehr entstehen, die einen Brand auslösen kann.

Drittens gibt es eine universelle Überwachung, an die verschiedenartige Meldesensoren angeschlossen werden können. Damit lassen sich Wärme, Feuchtigkeit und andere wichtige Dinge zentral erfassen und per Fernmeldung, z. B. über Telefonmodem, Internet oder auf Handy, melden.

Viertens gibt es Brandfrüherkennungssysteme, die auf kleinste Veränderungen der Luftzusammensetzung reagieren und sofort einen Alarm auslösen. Zum Beispiel kann eine geringfügige Erwärmung eines Kabels erkannt werden. Die Isolierung gibt dann Partikel frei. Diese werden erfasst und gemeldet.

Fünftens gibt es statt Wasser auch andere Löschmittel, die in einem geschlossenen Raum sofort wirken. Es entsteht dabei kein Schaden für die Bücher.

Datenträger, z. B. Mikrofilme, können auch nur eine gewisse Zeit den Umweltbedingungen standhalten. Diese müssen bei gleich bleibender Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden. Der Schutz vor Feuer ist der gleiche wie für die Bibliothek. Im Gegenteil, es ist ein noch höherer Aufwand mit Folgekosten zu betreiben.

Damit wäre ein Bibliotheksschutz in kurzen Worten beschrieben. Eigentlich dient diese Beschreibung nicht nur dem Brandschutz in Bibliotheken, sondern auch für den Brandschutz in Filmarchiven. Man denke an den Brand des Filmarchivs des ZDF in Berlin. Alle Dokumentationen von „Kennzeichen D” sind dabei vernichtet worden.

Fragen Sie bei AKI Power Systems nach. Sie können Lösungen für kostbare Archive wie Bibliotheken, Filmarchive und andere Archive bekommen. Der Charme der genutzten Räume braucht nicht aufgegeben werden. Rufen Sie einfach an: Telefon 06162/5227 oder 06162/5228, besuchen Sie unsere Website unter www.aki-usv.com, oder schreiben Sie eine Mail an info@aki-usv.com.

Die IT Protection Box ist die neue Serverschrank-Lösung, in der IT-Anlagen kleiner und mittelgroßer Unternehmen sicher und platzsparend in Büroräumen untergebracht werden. Als Raum-in-Raum-Lösung macht sie den Einbau von Serverräumen überflüssig. Darüber hinaus stellt sie alle Vorteile eines Sicherheitsschrankes zur Verfügung.

Ihr Vorteil

  • Sicherheitsschrank statt Serverraum
  • Schutz der IT-Anlage vor unbefugtem Zugriff, vor Diebstahl, Zerstörung und Feuer
  • Ausstattung mit Klimatisierungs- und USV-Anlage für störungsfreien Betrieb der IT-Anlage
  • Aufstellort frei wählbar
  • drei Schrankgrößen erhältlich, erweiterbar

Sicherheit
In der IT Protection-Box ist Ihre IT-Anlage sicher aufgehoben. Die Schrankverkleidung schützt sie vor dem Zugriff nicht autorisierter Personen. Bei geschlossenen Türen sind Manipulationen an den Geräten ausgeschlossen. Einbrecher haben keine Chance, die Geräte oder Teile davon zu stehlen oder zu zerstören. Im Fall eines Brandes schützt die widerstandsfähige Stahlverkleidung den Inhalt des Schrankes. Optionale Sensoren melden das gewaltsame Öffnen der Türen oder etwaige Rauchentwicklung im Sicherheitsschrank. Weitere Überwachungssensoren und Brandfrüherkennung mit Löscheinrichtung können die Sicherheit ergänzen.

Klimatisierung
Mit der Klimakomponente „Cabinet Cooler” mit externer Außeneinheit schaffen Sie Umgebungsbedingungen, die Ihrer IT-Anlage einen einwandfreien Betrieb garantieren. Kühlleistungen von 3, 4 oder 6 kW sorgen durch entsprechende Fühler für eine optimale Temperatur im Schrankinneren. Sensoren überwachen ihre Funktion und schalten im Brandfall die Ventilatoren der Anlage ab. Die zusätzliche Schalldämmung (doppelwandige A1) ermöglicht das ungestörte Arbeiten in unmittelbarer Nachbarschaft der IT Protection Box.

Unterbrechungsfreie Stromversorgung USV
Die IT Protection Box bietet genug Platz für USV Anlagen, die eine dauerhafte und nachhaltige Verfügbarkeit Ihrer Daten garantiert. Die Schutzwirkung der USV und der eingesetzten Hardware lässt sich durch den Einsatz von Überspannungsschutzbausteinen und Sureline auch gegen Überspannungen und Neutralleiterbruch ergänzen. Mit entsprechenden Batteriemodulen erhalten Sie eine Überbrückungszeit von mindestens 6 Minuten bis maximal 2 Stunden.

Flexible Raum-in-Raum-Lösung
Mit der IT Protection Box hat die Platzverschwendung ein Ende. Die IT-Anlage ist sicher untergebracht, ohne dass Handwerker Räume teilen oder entsprechend umbauen müssen. In der Wahl des Bürostandortes sind Sie frei und unabhängig vom Vorhandensein eines Serverraumes. Die Büroräume können flexibel genutzt werden, Sie müssen sich nicht langfristig auf einen Standort des Schrankes festlegen. Wenn er nicht mehr passt, findet die IT Protection Box an einer anderen Stelle des Büros Platz, auf Gängen oder Fluren oder sogar in einem Lagerraum bzw. in einer Fertigungshalle. Damit die Anlagen auch an ihrem neuen Standort mühelos bedient und gewartet werden können, lassen sich die Türanschläge entsprechend der räumlichen Bedingungen umbauen. Gegen Aufpreis erhalten Sie Ihre IT Protection Box in der bevorzugten Farbe Ihrer Wahl.

Technische Daten
Farbe Hellgrau RAL7035
Maße außen: Breite 1360 mm, Tiefe 810 mm, Höhe 1950 mm
Zugang Vorderseite, Rückseite
Freiraum vorn 620 mm, Freiraum hinten 320 mm
19″ Rack innen
Leergewicht 380 kg
Maximale Temperaturdifferenz innen 18°C bis 27°C, außen -20°C

Möchten Sie mehr über die Raum-in-Raum-Sicherheitslösung wissen, so rufen Sie einfach an: Telefon 06162/5227 oder falls besetzt, 06162/5228, oder senden Sie eine Mail an info@aki-usv.com.