Auszug aus Normen und Empfehlungen. Smart Energy & Power Quality Solutions

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1 Auszug aus Normen und Empfehlungen Smart Energy & Power Quality Solutions

2 VDE RCM-Überwachung (Ausnahmeregelung) Nach der neuen VDE vom Juni 2007 sind Fehlerstrom- Schutzschalter für Endstromkreise der Benutzer unter und ( Zusätzlicher Schutz für Endstromkreise und Benutzung durch Laien ) gefordert. Dies gilt für Stromkreise <=20A. Verbindlich Durch eine Anmerkung einer Ausnahmeregelung wird die Forderung wieder aufgehoben. Wenn Elektrofachkräfte vorhanden sind und eine ständig überwachte Einrichtung eingebaut ist, so dass Schäden rechtzeitig entdeckt und behoben werden können, kann ein FI umgangen werden. Als ständig überwachende Messeichrichtung werden Differenzstromüberwachungseinrichtungen (RCM) verwendet. by Janitza electronics GmbH, Februar

3 BGV by Janitza electronics GmbH, Februar

4 BGV Prüfung? Entbindet nicht folgende Punkte durchzuführen: Sichtprüfung auf äußerlich erkennbare Mängel Schutzmaßnahmen und Abschaltbedingungen Schleifenwiderstände (Prüfung der Durchgängigkeit von Schutzleitern) Funktionsprüfung Folgender Punkt wird erfüllt: Isolationswiderstände Die Prüfschärfe und Umfang kann durch eine kontinuierliche Überwachung reduziert werden. Die Prüffristen und Umfang sind anwendungsbedingt festzulegen. Sprechen Sie mit dem Bettreiber und holen Sie falls erforderlich einen Sachverständigen und oder die Berufsgenossenschaft mit ins Boot! by Janitza electronics GmbH, Februar

5 VDS und Fehlerstromüberwachung Sicherheitsvorschriften für elektrische Anlagen bis 1000 Volt VdS 2046 : (11) 3.2 Erhalten des ordnungsgemäßen Zustandes Um die Sicherheit in elektrischen Anlagen auf Dauer zu gewährleisten, wenn Isolationswiderstandsmessungen aus örtlichen oder betrieblichen Gegebenheiten nicht durchgeführt werden können, müssen Ersatzmaßnahamen getroffen werden. Solche Maßnahmen werden in der Publikation Schutz bei Isolationsfehlern (VdS 2349) beschrieben Ersatzmaßnahme ist hier eine permanente RCM Überwachung by Janitza electronics GmbH, Februar

6 VDS und Neutralleiterüberwachung by Janitza electronics GmbH, Februar

7 BITKOM und Hochverfügbarkeit Hochverfügbarkeit So schreibt die BITKOM in Ihrem Leitfaden Betriebssichere Rechenzentren wie folgt: In Rechenzentren werden höchste Verfügbarkeitsanforderungen gestellt. Entsprechend ist die Energieversorgung nachhaltig sicherzustellen. Geradezu selbstverständlich ist die Forderung, dass die Stromversorgung des Rechenzentrums selbst und aller Bereiche im gleichen Gebäude, zu denen Datenkabel laufen, als TN-S System ausgeführt sein muss. Unbedingt nötig für den sicheren Betrieb ist eine permanente Selbstüberwachung eines sauberen TN-S Systems (z. B. mit RCMs) und die Aufschaltung der Meldungen an eine ständig besetzte Stelle, z. B. an die Leitzentrale. Die Elektrofachkraft erkennt dann über entsprechende Meldungen den Handlungsbedarf und kann durch gezielte Servicemaßnahmen Schäden vermeiden. Erfüllung des Sicherheitskriteriums RCM-Fehlerstromüberwachung in Datencentern by Janitza electronics GmbH, Februar

8 Überwachung des Zentralen Erdungspunktes im TNS-System UMG509/512 UMG96RME by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Es darf grundsätzlich nur EINE einzige Verbindung zwischen dem Neutralleiter (N) und dem Erdungssystem (PA) bzw. Schutzleiter (PE) geben! ZEP Seite: 8

9 Überwachung des Zentralen Erdungspunktes Grenzwert für den ZEP: 2mA pro A in Abhängigkeit zur Gesamtleistung Fehl- Differenzstrom ~ 5A 2. Erweiterung 3. Erweiterung ~18A 1. Erweiterung ~0,1A Februar???? =5000mA Fehlerstrom Fehl- Differenzstrom ~ 0,1A TN-S Netzform Ertüchtigung TNS-System OK! info@perfekte-netze.de by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 9

10 VDS und Neutralleiterüberwachung und RCM 4.3 Oberschwingungen Errichten des Stromversorgungssystems Bei Stromversorgungssystemen mit PEN-Leiter fließen im gesamten Erdungs- und Potentialausgleichssystem betriebsbedingte Ströme, die Schäden verursachen können (siehe Abschnitt 3.3). Für neu zu errichtende elektrische Anlagen sind deshalb TN- als TN-S-Systeme zu planen (Bild 4). Für bestehende TN-C-Systeme wird die Umrüstung auf ein TN-S-System empfohlen. TN-S-Systeme sind möglichst ab der Einspeisung (Übergabestelle) zu realisieren. Um die Funktionsfähigkeit eines TN-S-Systems auch auf Dauer zu gewährleisten (kein Leiterschluß zwischen N- und PE-Leiter, Vertauschen von N- und PE-Leiter), ist dieses durch eine Differenzstrom-Meldeeinrichtung (RCM) zu überwachen (Bild 7). Wenn der eingestellte Ansprechwert erreicht wird, muß eine wahrnehmbare optische und akustische Fehlermeldung erfolgen, damit Mängel sofort beseitigt werden können. Damit die Meldung erfolgreich ist, sollte sie ggf. an einer besetzten Stelle aufgeschaltet werden. Wird auf die Aufschaltung verzichtet, ist die zwangsläufige Abschaltung des fehlerhaften Stromkreises erforderlich. Hinweis: Aus brandschutztechnischen Gründen werden Schutzeinrichtungen, Melde- oder Überwachungsgeräte mit einem Bemessungsdifferenzstrom/Ansprechstrom <300mA empfohlen. by Janitza electronics GmbH, Februar

11 VDS und Neutralleiterüberwachung und RCM Sicherheitsvorschriften für elektrische Anlagen bis 1000 Volt VdS 2046 : (11) Um die Sicherheit in elektrischen Anlage, in denen zahlreiche nicht lineare Verbrauchsmittel (wie Frequenzumrichter, Steuerungen durch Phasenanschnitt z.b. bei Beleuchtungsanlagen) betrieben werden, zu erhöhen, sind regelmäßig, z.b. einmal jährlich, zusätzlich auch nach wesentlichen Änderungen der elektrischen Anlage oder Art und Anzahl der elektrischen Verbraucher, der Strom im Neutralleiter zu messen. Ist die Sicherheit der Anlage durch zu hohe Oberschwingungsströme gefährdet, sind Maßnahmen zum Schutz bei Oberschwingungen nach Publikation Störungsarme Elektroinstallation (VdS 2349) zu treffen. by Janitza electronics GmbH, Februar

12 Anforderungen zitiert aus der DIN EN (VDE ): Komplexitätsniveau Anforderungen Die Verteilungseinrichtungen müssen so ausgewählt werden, dass Spannung, Strom und Leistungsfaktor auf allen anliegenden Phasen und auch auf dem Neutralleiter gemessen werden können.. Teilbare Stromwandler zur Nachrüstung ohne Abschaltung by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 12

13 Praxisfall Stromoberschwingungen Dritte Stromoberschwingungen addieren sich im Neutralleiter Der Neutralleiterstrom ist hier deshalb weitaus höher als die einzelnen Phasenströme Schlechte Netzteile eingebaut? Ein Ausfall des Neutralleiters durch Stromüberlastung hat fatale Folgen by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 13

14 Praxisfall Stromoberschwingungen by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 15

15 Praxisfall Stromoberschwingungen by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 16

16 Praxisfall Stromoberschwingungen L3 ~ 255V L1 ~ 229V L2 ~ 208V N ~ 25V Im Extremfall: Wegfall des Neutralleiters mit Sternpunktverschiebung = Totalausfall by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 17

17 Praxisfall Stromoberschwingungen Mit einem Belastungstest an den verbauten Netzteilen, konnte die hohe Stromverzerrung der Netzteile nachgewiesen werden 1.5 Current Amps 1.0 ms 1Ø Amps Current 1Ø 0.0, 2,55, 7,510,12,515,17, DC Harmonic msec by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 18

18 Praxisfall Stromoberschwingungen Durch den Einsatz aktiver Oberschwingungsfilter konnten die hohen Neutralleiterströme reduziert werden. Der Oberschwingungsfilter hat sehr hohe Kosten verursacht by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 19

19 Praxisfall Stromoberschwingungen Hier ist die Oberschwingungsbelastung mit ca. 20% deutlich geringer. Der Neutralleiter führt nur einen Strom in Höhe von ca. 1/3 des Außenleiterstromes. An diesem PDU sind höherwertige Netzteile mit PFC installiert by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 20

20 Praxisfall Stromoberschwingungen Mit einem Belastungstest an den verbauten Netzteilen konnte eine niedrigere Stromverzerrung der Netzteile nachgewiesen werden 1.5 Amps 1.0 ms 1Ø Amps 1Ø 0 Current, 2,55, 7,510,12,515,17, Current DC Harmonic msec by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 21

21 Anforderungen zitiert aus der DIN EN (VDE ): Stromqualität: Wenn von den Herstellern der Einrichtungen, die an die geschützten Steckdosen anzuschließen sind, keine alternativen Anforderungen festgelegt wurden, muss die Stromqualität zwischen der USV und den geschützten Steckdosen EN :2002, Klasse 1, erfüllen. Außerdem ist der Effektivwert der Spannung ständig innerhalb 5 % zu halten. by Janitza electronics GmbH, Februar

22 Praxisbeispiel EN Report by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 23

23 Netzqualitätsüberwachung als Nachweis der Hochverfügbarkeit Permanente Überwachung der Netzqualität als Nachweis und zur aktiven Kontrolle der elektrischen Hochverfügbarkeit und Zustandskontrolle der Verbraucher by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 24

24 Elektrische Hochverfügbarkeit auswerten :42:14' :42:16'136 1,359 Sekunden Unterspannung L3 206,97 V 93,05 V 104,61 V 198,40 V :42:14' :42:16'143 1,359 Sekunden Unterspannung L1 206,97 V 93,36 V 144,77 V 198,28 V :42:15' :42:16' ,882 ms Unterspannung L2 206,97 V 94,31 V 96,52 V 101,70 V :13:09' :13:09' ,930 ms Unterspannung L1 206,97 V 163,06 V 167,28 V 186,89 V :27:05' :27:06' ,032 ms Unterspannung L2 206,97 V 174,85 V 178,62 V 199,82 V :13:10' :13:10' ,857 ms Unterspannung L1 206,97 V 189,24 V 196,08 V 199,91 V :13:10' :13:10' ,857 ms Unterspannung L2 206,97 V 189,26 V 194,97 V 199,20 V Downtime der Versorgungsspannung by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 25

25 Netzersatzanlagenbetrieb & Reaktionszeiten (Stresstest) Bei einem Netzausfall wird das Zusammenspiel zwischen NEA und USV-Anlagen protokolliert. Der Betrieb wird wie eine Art Flugschreiber mitgeschrieben. by Janitza electronics GmbH, Informationsveranstaltung 2014 Seite: 26

26 Anforderungen zitiert aus der DIN EN (VDE ): Befähigung zur Energieeffizienz und Energieverteilung a) Komplexitätsniveau 1 sieht die Messung von Stromversorgungskennlinien von Primär-, Sekundär-und (gegebenenfalls) zusätzlichen Versorgungen vor; b) Komplexitätsniveau 2 sieht die Messung von Stromversorgungskennlinien an entsprechenden Zwischenpunkten zwischen den Primärverteilungseinrichtungen und den endgültigen Sekundärverteilungseinrichtungen vor; c) Komplexitätsniveau 3 sieht die Messung der Stromversorgungskennlinien an den Steckdosen vor. by Janitza electronics GmbH, Februar

27 Anforderungen zitiert aus der DIN EN (VDE ): Einzelphasenmessungen und Neutralleitermessungen L1,L2,L3,IN EN50160 EN by Janitza electronics GmbH, Februar

28 Komplexitätsstufe 1-3 mit Janitza 10kV G Trafoeinspeisung, Generatoren und USV-Anlagen Messgerät zur PQ-Analyse EN50160 Klasse A Maße IEC Analyse von Kurzzeitunterbrechungen und Transienten Flicker und Oberschwingungsanalyse bis zur 63. Harmonischen Genauigkeit 0,1 U/I und 0,2S for kwh Hauptschalter und Haupteinspeisung (z.b. Kühlung, ) Analyse von Kurzzeitunterbrechungen und Transienten Oberschwingungsanalyse bis zur 40. Harmonischen Genauigkeit 0,2 U/I und 0,2/0,5S für kwh Integrierte Modbus /TCP / IP Gatewayfunktion Überwachung NSHV, UV; Lichtverteilung; Mieter, PDUs & etc. Energieverbräuche, Ströme, Spannungen, Lastgänge, Oberschwingungen, HoheMessgenauigkeit EinfacheSystemanbindung UMG103 UMG104 UMG96RM UMG20CM UMG511/512 UMG605 UMG508/509 UMG604 by Janitza electronics GmbH, Februar

29 Anforderungen zitiert aus der DIN EN (VDE ): Wo ein Rechenzentrum in einem Mehrzweckgebäude untergebracht ist, sollten die Drittverteilungseinrichtungen mit einer speziell dafür vorgesehenen Einspeisung von der Primärverteilungseinrichtung aus gespeist werden. Wo Sekundär-und zusätzliche Versorgungen eingesetzt werden, sollte die Schaltanlage zur Übertragung der Versorgung ebenfalls dem Rechenzentrum speziell zugeordnet werden. Dadurch wird eine getrennte Energieüberwachung für die angeschlossene Ausrüstung ermöglicht. Der Mehrwert der Messung der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung des Stroms (THCD) und der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung der Spannung (THVD) sollte erwogen werden. by Janitza electronics GmbH, Februar

30 Praxisfall: Gesamt-Oberschwingungsverzerrung Eine Stromverzerrung von bereits 10% macht hier den Generatorbetrieb unmöglich. Die resultierende Spannungsverzerrung liegt bei 13% Verbraucher steigen aus by Janitza electronics GmbH, Februar

31 Praxisfall: Gesamt-Oberschwingungsverzerrung Bei dieser Versorgungsspannung ist ein fehlerfreier Betrieb unmöglich Abhilfe leistet ein zusätzlicher Generator um das Netz zu stärken oder aktive Oberschwingungsfilter by Janitza electronics GmbH, Februar

32 Praxisfall: Gesamt-Oberschwingungsverzerrung by Janitza electronics GmbH, Februar

33 3 in 1 Lösung in einem System by Janitza electronics GmbH, Februar

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! by Janitza electronics GmbH, RCM-Messung mit dem UMG96RME-RCM, Fragen an: Seite: 35

35 Impressum Copyright, responsibility and liability All rights reserved. Duplication may be carried out after expressed written permission of Janitza electronics GmbH only. No liability can be assumed for correctness and completeness. In no case, there is a reliability for damage, which can occur using the retrieved information. Janitza electronics GmbH Vor dem Polstück 1 D Lahnau Deutschland Tel Fax: info@janitza.de by Janitza electronics GmbH, RCM-Messung mit dem UMG96RME-RCM, Fragen an: gerald.fritzen@janitza.de Seite: 36