Die sichere IT-Stromversorgung Störungen aus dem Netz und was man dagegen tun kann

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1 Die sichere IT-Stromversorgung Störungen aus dem Netz und was man dagegen tun kann z.b Störung im 5.OG Dipl. Ing. Karl-Heinz Otto von der IHK Lippe zu Detmold seit 1981 Öffentlich bestellt und vereidigt für Elektrische Niederspannungsanlagen Leistungs- und EDV Elektronik Lage Lippe

2 EMV Beeinflussungen auf ein Gebäude

3 Wußten Sie, daß 80% aller Überspannungsschäden durch einen üblichen, aber falschen Stromanschluß entstehen? Computer defekt! Daten verloren! Ursache: üblicher VDE gerechter Stromanschluß als TNC System

4 Unterschiede zwischen TN-C und TN-S- Systemen

5 Netzgrundformen nach VDE 0100 T

6 Elektrische Störungen in Datennetzen und Computerinstallationen erfolgreich erkennen und beseitigen

7 Netzfilter X und Y - Kondensatoren

8 Nicht lineare Lasten: Umrichter, Netzteile, Schaltnetzteile Netzgeräte mit kapazitiver Glättung Netzgeräte dienen der Gleichspannungsversorgung für die elektronischen Geräte und werden heutzutage ohne Eingangstransformator gebaut. U AC U DC Die Aufladung des Speicherkondensators erfolgt in einer kurzen Zeit mit einem hohen Stromimpuls. Der dabei entstehende Stromverlauf ist nicht sinusförmig und erzeugt Oberschwingungen

9 1. Teil Die Probleme am Einzelplatz

10 Ausgleichsströme!!! über Datenleitungen Auch EDV-Geräte am Einzelplatz sind untereinander mit Datenleitungen verbunden. Gleichzeitig sind sie meistens an verschiedenen Steckdosen angeschlossen. Auf den Datenleitungen zum Drucker, Monitor etc. kommt es dadurch häufig zu Ausgleichsströmen Diese Ströme können Teile des Computers zerstören und Ihre Daten gefährden

11 Böses Erwachen nach dem Auspacken:

12 Beim Anschließen des Monitorkabels

13 blitzte der Bildschirm kurz auf

14 und verlosch Wie konnte das passieren?

15 Nach Öffnen der Mehrfachsteckdose (1,25 ) wurde klar: Der Erdleiter war gebrochen. Der PC war deshalb nicht geerdet, kapazitive Ausgleichsströme konnten in den Monitor fließen und dort die Zerstörung anrichten

16 Es gibt viele verschiedene Stromversorgungsanschlüsse auf der Welt, aber nur einen EDV-Anschluss Stecker Für den Anschluß von Computern müssen wir ganz besonders auf eines achten: die Erdung!

17 Vier Zeitbomben ticken in unseren Steckdosen Bei diesen "preiswerten" Mehrfachsteckdosen kommt es gelegentlich zu umgeknickten Erdlaschen

18 Alte Verlängerungskabel haben häufig lockere Kontakte. Dies kann zu Erdungsfehlern und Schmorbränden führen

19 Im Neubau und nach Renovierungen gibt es immer wieder übertünchte Erdkontakte. Mein Freund der Maler

20 Durch diese Mehrfachsteckdose entstanden in einer Arztpraxis drei Schäden innerhalb einer Woche. Das Kabel war nur zweipolig. Mißtrauen Sie gebastelten Anschlußkabeln!

21 Ausgleichsströme zwischen verschiedenen Steckdosen lassen sich leicht vermeiden: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes sollten in der gleichen Mehrfachsteckdose stecken. Prüfen Sie optisch die Erdkontakte der Steckdosen. Überlassen Sie weitere Prüfungen einem Fachmann

22 2. Teil Vernetzungsprobleme

23 Die Energieversorgung einer Etage regelt der Stockwerksverteiler

24 Neutralleiter Hier kommen in der Regel drei spannungsführende Leitungen an. Sie heißen als Hinleiter Phasen. Die Farben der Leitungen sind leider auf der Welt verschieden. Der Rückleiter als Neutralleiter führt den Strom zurück zur speisenden Quelle und ist in der Regel im Keller im Hausanschluß geerdet

25 Der Erdleiter PE hat überall die Farbe gelb/grün, der PEN-Leiter leider auch Stockwerksverteiler In den meisten Gebäuden geht der (PEN) Erd und N- leiter von den Steckdosen bis zum Stockwerksverteiler. Hier wird aus dem PEN der Neutralleiter aus dem PEN entnommen. Der PE ist aber überall durch den Erder / Eisen vorhanden.

26 Der Strom fließt nun über die Phase durch den Verbraucher, z.b. einen Computer, und zurück über den Neutralleiter (blau). Für stand-alone Geräte ist die Welt noch in Ordnung!

27 Verteiler 2. Stock Verteiler 1. Stock Anders ist dies bei vernetzten Geräten, vor allem, wenn diese an verschiedenen Stockwerksverteilern angeschlossen sind Weiter

28 Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc

29 Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc......teilt sich an der Brücke und fließt nun über zwei Wege zurück:

30 ...teilt sich und fließt: Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc... einerseits weiter über den Neutralleiter

31 ...teilt sich und fließt: Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc... einerseits weiter über den Neutralleiter andererseits über Erdleiter, Computer,

32 ...teilt sich und fließt: Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc... einerseits weiter über den Neutralleiter andererseits über Erdleiter, Computer, Netzwerkleitungen,

33 ...teilt sich und fließt: Der durch den Neutralleiter zurückfließende Strom aller Geräte, Lampen etc... einerseits weiter über den Neutralleiter andererseits über Erdleiter, Computer, Netzwerkleitungen, und weitere Geräte in den nächsten Stockwerksverteiler!

34 Noch einmal zur Klarheit: Auch bei einer absolut üblichen Verkabelung können starke Ströme durch Ihre Computer und Peripheriegeräte fließen!

35 Dies kann längere Zeit gutgehen! Doch schon bei kleineren Störungen der Stromversorgung, z.b. - durch Spannungsschwankungen - ferne Blitzeinschläge - dem Einschalten größerer Verbraucher kann es zu gravierenden Schäden an der Hardware kommen

36 Noch schlimmere Ausmaße nehmen die Schäden an, wenn es zu einer Unterbrechung des Neutralleiters kommt. Jetzt fließt der gesamte Rückstrom durch sämtliche Geräte des Netzwerkes ab und zerstört alles, was ihm in die Quere kommt!

37 Es gibt hauptsächlich drei Ursachen für Neutralleiterunterbrechungen:

38 Es gibt hauptsächlich drei Ursachen für Neutralleiterunterbrechungen: 1. Unbedachtes Abklemmen während Installationsarbeiten

39 Es gibt hauptsächlich drei Ursachen für Neutralleiterunterbrechungen: 2. Korrodierte Anschlußklemmen durch Überlastung Wo kommen diese Überlastungen her?

40 3.Probleme mit Neutralleiterklemmen und nichtlinearen Lasten

41 Teuflische N-Trennklemmen

42 Teuflische N-Trennklemmen verursachen Sternpunktverschiebungen 230 V 280 V

43 Die in jüngster Zeit immer häufiger auftretenden Überlastungen des Neutralleiters haben ihren Grund: Die vielen Schaltnetzteile von Dimmern, Computern und Stromsparlampen belasten Leitungen und Klemmen durch nicht-sinusförmige Rückströme: Auch der Dimmer ist ein Schaltnetzteil Nebenbei bemerkt: Dadurch entstehen auch Störungen auf den Datenleitungen

44 Neben den fehlgeleiteten Rückströmen gibt es noch ein weiteres Problem: Durch die Verbindung mit Datenleitungen entsteht eine Schleife, (hier rot markiert) die auch Erdschleife genannt wird

45 Zusätzlich können in der Nachbarschaft abgeleitete Blitze erhebliche Ströme in die entstandene Schleife einstreuen!

46 Typischer Blitzschaden: Die Chips platzen über den Prozessor Chip auf

47 Wie können Sie Schäden vermeiden? 3. Teil 1. Verbesserung der Elektro-Installation 2. Neustrukturierung des Netzwerkes Beginnen wir mit der Elektro-Installation:

48 Weltweit werden drei verschiedene Stromversorgungssysteme genutzt: TN, TT und IT - Systeme T N - System L1 L2 L3 N PE Die beiden Anfangsbuchstaben geben jeweils die Erdungsverhältnisse der Stromquelle und der Gerätekörper an. T = direkte Erdverbindung (Terra) I = Stromquelle ist gegen Erde isoliert N = Gerätekörper werden mit dem Neutralpunkt der Stromquelle verbunden. L1 L2 L3 N PE Beim häufig verwendeten TN - System gibt es drei Varianten: TN-C, TN-C-S und TN-S System. T T - System Seltener wird das TT-System verwendet, in manchen Ländern oder Gegenden wird es aus gutem Grund vorgeschrieben. L1 L2 L3 PE Das IT - System wird nur bei bestimmten Anlagen verwendet I T - System

49 PEN PEN L N PE L N PE TN - C Systeme Bei den bisher gezeigten Beispielen handelte es sich um sog. TN-C-S oder TN-C Systeme, bei denen der Erdleiter (PE) mit dem Neutralleiter (N) kombiniert (combined) war, um Leitungen zu sparen. Aus PE und N wird dann ein PEN-Leiter. Wie bereits gezeigt, ist dies für vernetzte Geräte äußerst schädlich. Jedes Stromversorgungssystem mit einem PEN-Leiter ist bei Verwendung von EDV-Netzen ungeeignet! TN-C System O.K

50 L N PE TN - S Systeme separater Erdleiter L N PE Sie sollten Ihre Elektroinstallation auf ein TN-S Netz umrüsten lassen. Dazu wird ein separater Erdleiter eingezogen. Alle Brücken zwischen Erd- und Neutralleiter müssen entfernt werden. Es gibt keinen PEN-Leiter im ganzen System. Arbeiten an der Elektroinstallation darf nur der Fachmann durchführen! TN-S System O.K

51 Wichtig im TN-S Netz: An keiner Stelle des Strom- versorgungssystems darf es eine Brücke zwischen Neutral- und Erdleiter geben, außer im Hausanschluß! Heimtückische Brücken können jedoch überall lauern, z.b. in Aufzügen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen und Unterverteilungen. Die Stromversorgung muß deshalb dauerhaft überwacht werden, z.b. durch Differenzstromwächter. Hier steckt die Brücke in einer alten Steckdose

52 Datenleitung L1 L2 L3 N PE In manchen Gegenden EON Wesertal wird die Stromversorgung mit einem TT-System realisiert. Hier werden die Gerätek tekörper nicht mit dem Neutralleiter verbunden, sondern direkt geerdet. Der PE bleibt stromfrei. Ein FI Schutz ist eingesetzt T T - System O.K. Das TT - System ist grundsätzlich für r vernetzte EDV-Anlagen gut geeignet, jedoch sollte darauf geachtet werden, daß die Erder möglichst niederohmig sind (R < 10 Ohm)

53 L1 L2 L3 PE Das IT-System wird vor allem dann verwendet, wenn der Arbeitsablauf besonders gut gegen Unterbrechung abgesichert sein muß,, wie z.b. im OP- Bereich eines Krankenhauses, oder ein Prozessablauf in der chemischen Industrie. I T - System O.K. Das IT-System ist für f r EDV-Anlagen ungeeignet, weil deren Entstörfilter i.d.r. ungenügend gend ausgerüstet stet sind

54 Auch beim TN-S und beim TT-System sollte man zusätzlich bedenken: Um Blitzeinstreuung zu vermeiden, sollte man Datenleitungen nicht an Außenwänden führen

55 Bei Freileitungen: Informationen zu geeigneten Überspannungseinrichtungen am Hausübergabepunkt gibt es beim Stromversorgungsunternehmen sowie bei der Telefongesellschaft

56 Wie können Sie Schäden vermeiden? 1. Verbesserung der Elektroinstallation 2. Verbesserung der Netzwerkleitungen Ein Eingriff in die Elektroinstallation ist in vielen Fällen schwierig, z.b. in gemieteten Räumen. Deshalb sollten alternativ oder zusätzlich Maßnahmen an Netzwerk- und Datenleitungen getroffen werden

57 Die Verwendung von Lichtwellenleitern zwischen Gebäudeteilen behebt die bisher genannten Probleme: keine Ausgleichsströme auf Datenleitungen keine Störung der Datenübertragung keine Induktionsströme von Blitzen

58 Die Verwendung von Lichtwellenleitern zwischen Gebäudeteilen behebt die bisher genannten Probleme: keine Ausgleichsströme auf Datenleitungen keine Störung der Datenübertragung keine Induktionsströme von Blitzen

59 Kleinere Netzwerke Verteiler 2. Stock Verteiler 1. Stock 50 cm Bei kleineren Netzwerken wird es preiswerter sein, die Stromversorgung über das Stockwerk hinaus mitzuführen. Um Störungen auf den Datenleitungen zu vermeiden, sollte 0,5m Abstand zwischen den Leitungen sein

60 Peripheriegeräte an seriellen Datenleitungen Für serielle Anschlußleitungen zwischen verschiedenen Gebäudeteilen gibt es kostengünstige Lichtleiter zur Selbstmontage

61 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite:

62 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes in die gleiche Mehrfachsteckdose

63 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes in die gleiche Mehrfachsteckdose L1 L2 L3 N PE Wenn möglich, Installation eines überwachten TN-S oder TT-Stromversorgungsystems

64 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes in die gleiche Mehrfachsteckdose L1 L2 L3 N PE Wenn möglich, Installation eines TN-S oder TT-Stromversorgungsystems Lichtwellenleiter zwischen verschiedenen Gebäudeteilen verwenden

65 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes in die gleiche Mehrfachsteckdose L1 L2 L3 N PE Wenn möglich, Installation eines TN-S oder TT-Stromversorgungsystems Lichtwellenleiter zwischen verschiedenen Gebäudeteilen verwenden Bei kleinen Netzwerken die Stromversorgung mitführen

66 Mit diesen 5 Tips sind Sie auf der sicheren Seite: Alle Geräte eines Arbeitsplatzes in die gleiche Mehrfachsteckdose L1 L2 L3 N PE Wenn möglich, Installation eines TN-S oder TT-Stromversorgungsystems Lichtwellenleiter zwischen verschiedenen Gebäudeteilen verwenden Bei kleinen Netzwerken die Stromversorgung mitführen Bei langen seriellen Kabeln Lichtleiter verwenden

67 Netzersatzanlagen, USV-Systeme, Statische Transfare Schalter, Netzfilter

68 Brandschutzplan führt zum Verteilerraum

69 Unterverteiler 5.OG

70 Netzstruktur muss heute besser erfasst werden

71 Vereinfachte Fehlerdarstellung als Ein-Linien Diagramm Trafo Z E P N Generator PE UV 1.EG UV Keller UV Technik UV 2.EG UV EDV UV Heizung

72 Preiswerte Einbauwandler und teure Klappwandler

73 Unverschämt teure Mobile Wandler

74 Adaption Spannung und Strom am Einspeisepunkt

75 Zu kleine und nicht prüfbare Unterverteiler

76 Die Idee --- nimm

77 Messung mit 2 Multifunktionsmessgeräten 5. Teil

78 Prinzip FI und Prüfung mit Prüftaste durch definiertem Differenz Strom ZEP zb 8 A

79 Feste Einbauten zur Ist Erfassung und Adapteranschluss

80 Einbau in die Anlagen

81 TN-S Analysator Mobil mit Ethernet und RS

82 Ablesung über Ethernet mittels Power Adapter Universelle TNS-Software für Socomec Diris / Janitza / MGE / Dahms / PML mit gleicher erprobter praxisgerechter Maske

83 Betriebsaufzeichnung im sek-bereich

84 Einheitliche Bildschirmmaske für unterschiedliche MFG

85 Einfache Verlaufsgraphiken und Lastgänge

86 Prüfungen nach BGV A3 und Betriebssicherheitsverordnung 4. Teil

87 Tätigkeit Durchgängigkeit der Schutzleiterverbindung Ableitstrom Isolation der aktiven Leiter gegen Masse Sichtkontrolle Dokumentation

88 BGV A3 Prüfungen mit RCM besser mit dem TNS-Analysator ohne abzuschalten in RZ und Sicherheitsanlagen

89 Leckstrommessung / Isolationswiderstand

90 Prüfungen nach Bedingungen und deren Beurteilung

91 Betriebsdaten

92 Sicherheitsdaten im Normalzustand mit einem Fehler von 2,350 A

93 Aufprägen eines Prüfstromes von 6,68A

94 Anzeige 0 7,11 A Fehler

95 Festhalten des Überschreitungspunktes

96 Dokumentenlogger

97 Sicherheitsaufzeichnung von Diff. und PE Strom

98 Unterscheidung Ortsfest zu Ortsveränderlich

99 Ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel Was nützt eine Prüfung in Intervallen? Vergleich eines Wachdienstes zu automatischer Gefahrenmeldeanlage

100 Danke