EMV in kritischen Gebäuden für A-Team -Maintal

Transkript

1 EMV in kritischen Gebäuden für A-Team -Maintal Antennen- äußerer Blitzschutz-Ableiter Fussboden Korrosion-Lochfraß Erdung Blitzschutz - Potentialausgleich

2 Folgen magnetischer Felder in Gebäuden (wie Rechenzentren, Krankenhäuser, Einkaufszentren usw.), Auswirkungen und Möglichkeiten zur Optimierung der elektrischen Anlagen

3 Auswirkungen der Oberschwingungen auf TN-C und TN-S- Systemen

4 Der geschlossene Stromkreis AC/DC gilt auch für die EDV, alles andere ist Funktechnik Hinleiter AC 1 oder 3 DC Erzeuger Last Rückleiter

5 Leitungsmechanismus mit Peter Lustig als Videoeinspieler..\..\..\Eigene Videos\Löwenzahn.mpg

6 1. Elektrischer Strom = Wärme = Magnetisches Feld = 1 Trillionen Elektronen / 1A Ladungsträgertransport ist in der Lage 1,118 mg Silber aus einer Silbernitratlösung abzuscheiden

7 Typische elektrische Anlage eines kritischen Gebäudes

8 Einpoliges Strangfluss Schema

9 Energieverteilung in einem EKZ

10 Energieverteilung in einem EKZ mit Differenzströmen am ZEP=PEN

11 Strom erzeugt zwangsweise ein magnetisches Feld 1 A Wechselstrom erzeugt im Abstand von ca. 16 cm ein magnetisches Feld von 1 µt. 1 T = 1000µT 1µT = 1000nT sind schon für Mensch und Monitore kritisch

12 Rechte Hand Regel für magnetische Felder

13 Eine induktive Kopplung klingt mit einem Radius 1/r 3 ab

14 Magnetisches Feld Die Schweiz ist Vorreiter für eine bessere elektrische Installation durch Reduzierung von nicht ionisierender Strahlung. Strenge Anlagengrenzwerte für den Schutz vor nicht ionisierender Strahlung in der Schweiz, damit soll dem Vorsorgeprinzip Rechnung getragen werden. Gleiches gilt für Schweden und Russland. Anlagen Grenzwert für 50 Hz Der Anlagengrenzwert für die Effektivwerte der magnetischen Flussdichte beträgt 1 µ Tesla!!!! Für Elektronenrastermikroskope 30 n T pk In Deutschland 100 µ Tesla für Anlagen über 1000 V

15 Einheiten im Vergleich

16 Elektrischer Strom: Stromdichte und Kenntnisse der Ströme

17 Lockere Schrauben P = I² x R

18 Lockere Schrauben

19 Nur 2 vergessene lockere Schrauben

20 Wärmebildkameras helfen Schwachstellen zu entdecken Strom erzeugt Wärme = 10 Temperaturerhöhung ½ Lebensdauer Kunststoffe /Isolierstoffe altern Extremfall Brand

21 Elektrischer Wechsel Strom = AC

22 Bezeichnungen des linearen Wechselstromsystems

23 Erklärung des Effektivwertes

24 ..\..\..\..\..\..\PSL\PQ_Teahing_Toy.exe

25 Nicht lineare Lasten: Umrichter, Netzteile, Schaltnetzteile, Gleichrichter an 50Hz

26 Die Taktfrequenzen steigen und Pulsweiten-Modulation nimmt Einzug

27 Spannungseinbrüche durch steile Stromanstiege

28 Warum wird sich der Trend weiter verstärken? Stromanaylse an neuen Verbrauchern 2010 Beleuchtung, EVG, LED Unterhaltungselektronik PC-Telefon-Kommunikation Sicherheitstechnik Waschmaschinen Geschirrspüler Mikrowelle, Induktionsöfen

29 DC Anwendungen und unterschiedliche Netzteile im Standby Energie-Effizienz ist gefragt EN schreibt bis 2013 vor, dass Energiekontrollen gemacht werden = Monitoring Elektro

30 DIN EN Die Bundesregierung hat die verbindliche Einführung von Energiemanagementsystemen in der Industrie im Sept.09 beschlossen. Für die Einführungsphase bis 2013 wurde ein vierstufiges Einführungsmodell entworfen. Dieses sieht vor: Die DIN EN bzw. ISO sieht die Einführung eines betrieblichen Energiemanagementsystems voraussichtlich ab 2011 vor. Für Energiesteuerermäßigungen ist so ein betriebliches Energiemanagementsystem dann Pflicht. Der Zeitraum 2011 / 2012 kann wahrscheinlich als Übergangsphase genutzt werden, obwohl laut Gesetzesentwurf ein solches System ab 2011 Pflicht ist. Ab 2013 wird es nur noch Energiesteuerermäßigungen geben, wenn Unternehmen ein betriebliches Energiemanagementsystem betreiben

31 Getestete und zertifizierte Netzteile ohne Schaltpläne in grossen Stückzahlen als Wegwerfprodukte ausgeliefert

32 Ursachen für kapazitive Lasten in Rechenzentren Beispiel Messungen an Server A Server A: 230 V 1,64 A 356 W 378 VA PF 0,942 cap THD 30 % CF

33 Ursachen für kapazitive Lasten in Rechenzentren Beispiel Messungen an Netzteil Server B Last: 0% 30% 60% pf: - 0, Bemerkung: 8 var kap

34 Es fehlen Klassifikation der Lasten am Beispiel Magnetfeld Kochplatte

35 Es fehlen Klassifikation zur Verhinderung der Resonanzbedingung Induktivität: XL = 2 * π * f * L Reaktanz steigt bei hohen Frequenzen Kapazität: XC = 1 / (2 * π * f * C) Reaktanz sinkt bei hohen Frequenzen Impedanz: Z = R² + (ωl 1 /(ωc))² Resonanzbedingung: XL = XC

36 Ableitströme im khz Bereich gelangen auf das PE System

37

38 Ableitstromarme Ausführung von Filtern

39 X und Y Kondensatoren gem. VDE T

40 PWM Umrichter verursachen Störungen im khz-bereich, wenn nicht Sinusfilter induktiv glätten

41 5-10kHz PWM - Signale auf der Sinusform erzeugen Geräusche an Drosseln, Schaltern, Leuchten, Bildschirmen 5 khz

42 Stromanalyse an elektronischen Verbrauchern mit unterschiedlichen Messtechniken u Frequenzanalysen Ozillogramm einer Audioanlage Frequenzmessung bis 1000 Hz Ozillogramm einer Induktions-Herdplatte Frequenzmessung bei 23,71 khz

43 Stromeinspeisung von 6 PV Anlagen

44 OS bei der 360. ten = Hz

45 Frequenzbereich der Felder

46 Frequenzbereich der Felder aus Energie-Sicht khz 46

47 Einfluss von NF oder HF auf Leitungen

48 I L 1 / A Hin- und rückfließende Ströme ungleich 0, wenn der Rückleiter mehrfach geerdet ist Stromverlauf und Momentanwerte (1-Phasen Phasen-Wechselstrom) S tr o m r ic h tu n g t / m s e k. G I N / A S tr o m r ic h tu n g t / m s e k. Teilströme über alle PE / PA Da die Ströme invertiert sind ist der Momentanwert der Summe = NULLN Erdsysteme

49 Hin- und rückfließende Ströme gleich 0 in jedem Stromkreis, wenn der Rückleiter einmal geerdet ist Hinleiter Rückleiter ZEP = 0,2 0,5% vom Aussenleiterstrom

50 Hin- und rückfließende Ströme ungleich 0, wenn der Rückleiter mehrfach geerdet ist Endstromkreis Fehlerstrom ZEP = 0,2 0,5% vom Aussenleiterstrom überschritten N-Streuströme auf dem PE u PA

51 Einflüsse auf ein Elektronisches System

52 Einflüsse der Bahn auf die Erdungssysteme

53 Brandmeldeanlage Hotel Elektronik spinnt Dauernd Fehlalarme Feuerwehr steht vor der Tür 1,6 Ampère auf PE der Alarmzentrale

54 Telefonanlage Elektronikschaden Ausfall nach Einschalten von zwei elektrischen Heizkörpern-Sternpunkt- Verschiebung Schaden Verseuchtes Erdungssystem

55 LON-Bus Gebäudeleittechnik 4-Leiter in NSHV 5-Leiter Abgänge Das LON-System spinnt

56 LON-Bus Gebäudeleittechnik ~1 A auf PA- Zuleitung! Impulse auf dem Bus!

57 LON-Bus Gebäudeleittechnik Messung PE und Bus Bus-Spike PE-Impuls

58 LON-Bus Gebäudeleittechnik Bus- Spikes Bei Betätigung Jalousie

59 Folgen der magnetischen Felder auf Lebewesen Nicht ausgeglichene Ströme in Kabeln bilden niederfrequente elektromagnetische Felder, die gesundheitliche Beeinträchtigung exponierter Mitarbeiter auslösen können

60 Hautschichten und deren Schädigungen durch mag. Feldern Rötung / Schwellung Blasenbildung Zerstörung

61 Hautschichten u LS Schädigungen durch mag. Feldern

62 Persönliche Betroffenheit und Dank 12/09 Hier bei uns am Rathausplatz ist die Welt- vor allem die elektrische Welt ohne elektromagnetische Felder- nach der Umrüstung und Dank Ihrer Unterstützung soweit in Ordnung. Besonders meine Frau kann nun nach inzwischen 2 Brustkrebs-Operationen, die - so wie es scheint - erfolgreich verlaufen sind, wesentlich entspannter in die Zukunft schauen. Wir haben einige turbulente Wochen hinter uns und denken, dass wir nun unseren Standort hier genießen können, nachdem er uns nicht mehr negativ beeinflusst

63 Was war die Ursache?? Ströme durch 2 PEN auf dem Erdungsystem Potentialausgleich zwischen 2 Trafostationen als PEN BK Netz Heizungs-Pot- Anlage

64 Unwohlsein und Elektrosensibilität durch doppelte PEN

65 Datenverlust nach 1,5 Jahren

66 Magnetfelder wirken auf S/L-Köpfe

67 Köpfe mit Hall-Elementen

68 Korrosionen an Rohrleitungen aus Stahl

69 Korrosionen an Rohrleitungen aus Kupfer

70 Korrosionen an Sprinkler- und Erdungssystemen

71 Trockensprinklerrohre

72 Schaden an TNS Systemen durch vorhandene Fehler N zu PE

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74 Die verpente Elektroinstallation Stromanalyse an realen Abgangsstromkreisen Messen mit der Stromzange Bild

75 Ausfälle und deren Parameter

76 Spannungsmerkmale

77 Ursache und Wirkung

78 Grenzwerte nach EN

79 Energiequalität Parameter der Energiequalität nach IEC und EN

80 Vorgaben der EN

81 Unterschiede in der EN zur IEC 40 x 50 Hz = 2000 Hz=2 khz

82 TNS Analysatoren Warum? 1. Unbemerkte Veränderung des Netzes 2. Nur zeitweise auftretende Fehler 3. Zu hohe Spannung zwischen N und PE 4. Veränderte Netzqualität U und I 5. Unvollständiger Körperschluss endet in Erdschluss 6. Feuchtigkeit senkt Isolationswiderstand 7. Lichtbogen erzeugt Ströme auf PE 8. PE kann von anderen Stromkreisen beeinflusst werden 9. N kann verschleppt werden 10. Automatische BGV A 3 möglich

83 Voraussetzungen, 5-6 Wandler, Spannungsabgriffe Einbauwandler Klappwandler Abgesicherte Spg Netzversorgung Zusätzl. Messbuchsen Datenanschlüsse 12 Kanäle

84 Klassische Schaltung mit 6 Wandlern am Einspeisepunkt und kleinen Verteilungen Vorteil: 2 unterschiedliche Wandlergruppen einstellbar u 1:1 Verkabelung Nachteil: Der Differenzstrom erfordert empfindliches Wandlerverhältnis u 6 Wandler

85 Holmgreenschaltung mit 5 gleichen Wandlern unterwegs Vorteil: Der Differenzstrom sehr empfindlich Nachteil: PE mit zt. schlechten Übersetzungsverhältniss

86 Zukunftsmusik, preiswerte intelligente Bausteine Offene Systeme mit DigitalSTROM aus der CH Strom und Spg Erfassung über Chip Integrierbar in Geräte oder Klemmen Datenleitung über Stromnetz Ca. 60 Zusatzfunktionen progammierbar Keine Verkabelung Internetfähig Soll Extrem preiswert werden Leider erst ab 2010 verfügbar