Netzanalyse in der Verwaltung einer großen Drogeriekette
Ein Blick hinter die Kulissen eines AKI-Kundenprojekts. Unternehmensgründer Jörn Kiene – Vater der heutigen Inhaber – plaudert aus dem Nähkästchen.
Diese Analyse trifft als Beispiel für viele Elektroinstallationen in abgewandelter Form zu. Für Sie als Leser und Interessierter mag es ein Beispiel dafür sein, was bei Ihnen geändert werden sollte, um einen sicheren EDV-Betrieb zu gewährleisten. Die Elektroinstallation ist das Fundament eines sicheren Betriebes. Die dargestellten Maßnahmen am Ende des Berichtes (er ist hier verkürzt wiedergegeben) sind als allgemeingültig anzusehen. Besonders bei Verwendung von Stromerzeugern ist eine Überprüfung der Anschüsse ratsam.
Nach der Errichtung eines Neubaus mit einem Hochregallager hatten sich die allgemeinen Störungen im EDV-Zentrum vermehrt.
Das Gebäude hat eine zentrale Einspeisung über einen neuen Transformator mit größerer Leistung. Dort waren alle Abgänge richtig, das heißt keine N-PE-Brücken.
Die Gerüstverteiler der Hauptverteilung hatten je eine N-PE-Brücke. Die PE-Schienen in allen Verteilern waren nicht isoliert aufgebaut. Auf der Haupt-PE- und Haupt-N-Schiene fließen Ströme von bis zu 24 Ampere und auf dem PA (Potenzialausgleichsschiene) bis zu 14 Ampere. (Man beachte, dass auf den Leitern, die eigentlich keinen Strom führen und der Sicherheit dienen, Ströme fließen.)
Die 150-Hz-Ströme auf den Schienen stammen erwartungsgemäß von den vielen Rechnern und anderen nicht linearen Verbrauchern im Rechenzentrum und im ganzen Gebäude. Diese haben aber bereits den 1,3-fachen Wert der 50 Hz Grundfrequenz erreicht. Jeder weitere zusätzlich angeschlossene Verbraucher führt dann automatisch auch zu einer Erhöhung der Ströme auf dem PE.
Der Strom auf dem PE dürfte, bei Betrachtung der Phasenströme, bei max. 3 bis 4 Ampere liegen. Betrachtet man die Differenz der Phasenströme, so lässt sich sehr leicht errechnen, dass auch der PA mit Betriebsströmen beaufschlagt ist.
Daraufhin wurden alle Stromerzeuger, Haupt- und Unterverteilungen untersucht.
Es fanden sich im Altbau unerlaubte PEN-Leiter (4-Leiter statt 5-Leiter) in jedem Stromerzeuger.
Weitere PEN-Leiter wurden mit bis zu 9 Unterverteilungen und PEN-Brücken in einer Verteilung einer Kompensationsanlage gefunden.
Im Koppelschrank Altbau / Neubau war die PE-Schiene zwar isoliert aufgebaut, aber es befanden sich mehrfach Brücken zwischen PE und PA.
Bedingt durch eine nicht EDV/EMV-gerechte – eine verPENte – Installation, teilen sich diese Oberschwingungs- und Betriebsströme auf den N- und PE-Leitern sowie über den PA auf. Dies hat wiederum zur Folge, dass alle Störungen sich ungehindert ausbreiten und Schäden auch an nicht elektrischen Teilen, wie z. B. an Rohrsystemen, verursachen können. Weiterhin hat hierdurch der PE ein schwimmendes Erdpotenzial. Das bedeutet, dass ein lastabhängiges Erdpotenzial vorhanden ist, welches besonders bei Störungen wie z.B. Überspannungen zusätzliche Probleme verursachen wird.
Bei den Untersuchungen wurde auch festgestellt, dass die Überspannungsableiter in den Unterverteilungen zum Teil nicht richtig eingebaut sind. Es ist nicht zweckmäßig, den Erdanschluss von den Klasse-„C”-Ableitern auf den PA anzuschließen. Hierdurch wird im Ernstfall der N- und PE-Leiter so angehoben, dass trotzdem Schäden entstehen.
Ganz besonders ist in der Unterverteilung der IT-Sicherheitszelle ein Fehler vorhanden, welcher im Ernstfall zu erheblichem Schaden führen kann. Überspannungsableiter sollten so nahe wie möglich an der Einspeisung angeschlossen werden. In dieser Unterverteilung ist jedoch die Einspeisung unten und die Ableiter sind oben installiert. Zusätzlich ist die Erdleitung ebenfalls durch den ganzen Schrank geführt und ist noch zusätzlich auf den PA-Anschluss angeschlossen. Hier ist im Falle einer Überspannung der erhoffte Schutz unwirksam und es können Schäden im Schrank auftreten, von den Schäden im IT-Sicherheitsraum und dem Verlust und Ausfallzeit des Rechenzentrums ganz zu schweigen.
Messungen auf willkürlich ausgesuchten Datenleitungen ergaben z. T. bedenkliche Werte. Ströme zwischen 10 und 15 Milliampere waren keine Seltenheit. Auf einer Datenleitung im alten Rechenzentrum wurden sogar 54 Milliampere gemessen. Diese Ströme sind unter dem Gesichtspunkt zu bewerten, dass ab 10 Milliampere ein Datentransfer langsamer wird und ab etwa 100 Milliampere mit akuter Abbrandgefahr der Netzwerkplatinen in den EDV-Geräten zu rechnen ist.
Empfehlungen
Oberstes Ziel einer Umstellung ist, ein fremdspannungsarmes PE- und PA-System zu bekommen. Hierzu dürfen die Betriebsströme nur auf dem N-Leiter fließen. Die Ströme sind richtig zu kanalisieren, indem alle Vermaschungen zwischen N und PE beseitigt werden. Das bedeutet, alle 4-Leiter-Versorgungskabel zu den Unterverteilungen sind auszutauschen gegen 5-Leiter-Kabel. Eine Vermaschung zwischen PE und PA ist nicht zu vermeiden. An Stellen, an welchen die Hauptströme entstehen, also in den Stromerzeugern und Schaltschränken, sollten zusätzliche PA-Leiter verlegt werden. Hierzu sind aber, wo möglich, die PE-Schienen isoliert aufzubauen.
Um eine EDV/EMV-gerechte Stromversorgung zu bekommen, müssen folgende Maßnahmen durchgeführt werden:
Maßnahmen:
1. Es muss ein zentraler Erdungspunkt (ZEP) geschaffen werden.
2. Hierzu müssen, genau wie bei N, alle PE-Schienen in den Hauptverteilungen isoliert aufgebaut werden. Die PE-Schiene könnte mit den Befestigungsschrauben Berührung mit der Betonarmierung in den Wänden haben. Es ist darauf zu achten, dass zufällige Berührungen zwischen den PE-Geflechten der konzentrischen Kabel und dem Rahmen verhindert werden. (Am besten mit Schrumpfschlauch überziehen.)
3. Von dieser gemeinsamen PE-Schiene gehen dann die vorhandenen Leiter zur Haupt-PA-Schiene. Der bzw. die Rahmen sind ebenfalls mit PA zu verbinden.
4. Eine entsprechend starke Brücke ist zwischen N- und PE-Schiene einzubauen. Diese Brücke ist mit ZEP zu beschriften.
5. Transformatoren und Netzersatzanlagen (Stromerzeuger) werden in besonderer Form zusammengeschaltet. (Wir stellen gerne eine Zeichnung zur Verfügung.) Wichtig ist, dass die N-und PE-Leiter jeweils folgerichtig auf die entsprechenden Anschlüsse gelegt werden. Da die N- und PE-Leiter durchgängig getrennt durch das ganze Unternehmen geführt werden sollen, werden die Anschlüsse der Stromerzeuger in den jeweiligen Steuerschränken angeschlossen.
6. Um die Stromerzeuger richtig auf N- und PE-Schienen anschließen zu können, müssen in den Aggregaten die Anschlüsse geändert werden. Des Weiteren: PEN-Brücken entfernen, neue Leitungen an PE und PA führen, N/PA Brücken entfernen und PA am Klemmbrett des Aggregates mit PA und PE im Steuerschrankverbinden
Erst nach Verlegung und Anschluss aller neuen Kabel und nach Durchführung der Änderungen in den Verteilungen und den Stromerzeugern dürfen die dann überflüssigen N/PE-Brücken entfernt werden. Dieses Öffnen der Brücken und die anschließende Kontrolle erfolgt im laufenden Betrieb und muss messtechnisch begleitet werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass auch alle Brücken erfasst sind, um einen zufälligen Abbrand zu verhindern.
Wenn Sie mehr über die Netzanalyse wissen möchten, dann rufen Sie einfach an: Telefon 06162/5227 oder 06162/5228 oder schreiben Sie eine E-Mail an info@aki-usv.com. Weitere Informationen zu unseren Produkten und Dienstleistungen finden Sie auch auf unserer Website unter www.aki-usv.com.
