Smart Energy & Power Quality Solutions made in Germany Muc14/5.3_G. Fritzen... · 2018-10-29 ·...

Smart Energy &

Power Quality Solutions

Energietransparenz, Netzqualität & RCM in Rechenzentren

Smart Energy & Power Quality Solutions made in Germany

www.janitza.de

http://www.janitza.de/

© by Janitza electronics GmbH, Oktober 2014

Wir sind die Spezialisten für …

© by Janitza electronics GmbH, Oktober 2014

Seite: 3

Janitza Solutionpartner

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Kontrolle + Korrektur

(Kontrolle der Zielerreichung,

Überwachung der Umsetzung

von Maßnahmen)

Datenerfassung +

Messung

(Energieeinsatz, Kosten,

Produktionsdaten)

Analyse + Kennzahl

(Soll-Ist-Vergleich,

Bildung von Kennzahlen)

Planung + Konzeption

(Definition und Umsetzung von

Energieeffizienzmaßnahmen)

Kontrolle + Korrektur

(Kontrolle der Zielerreichung,

Überwachung der Umsetzung

von Maßnahmen)

EnMS; Energiemanagementkreislauf nach ISO 50001

Die wichtigsten Aspekte eines EnMS


EMS: Vergleiche erstellen

30kWDifferenzMotor AMotor B

Ziel erreicht!


EMS: Systemarchitektur und Kommunikation


Netzqualität erfordert schnelle Messtechnik


Warum Netzqualität messen?

Automatische Alarme & Interaktionen(präventive Aktionen)

Frühes Erkennen von Problemen

Versorgungsunterbrechungen stoppen

Produktionsausfälle vermeiden

Abschaltungen vorhersehen

Alarmmanagement

Identifizierung von Netzverunreinigern(starke Oberschwingungsbelastung)

Nachweise erstellen

Infrastruktur planen

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Anforderungen zitiert aus der „DIN EN 50600-2-2

(VDE 0801-600-2-2):September 2014“

8 Befähigung zur Energieeffizienz und Leistungsverteilung

Die Messtechnik wird in drei unterschiedliche Stufen unterteilt:

Stufe 1: Für Primär- und Sekundärversorgungen (Trafos, Generatoren, Quellen)

Stufe 2: Zwischenpunkte an Primärverteilungseinrichtungen und endgültigen Sekundärverteilungseinrichtungen (NSHV,

USV, UV)

Stufe 3: Messung der Kennwerte der Spannungsqualität an den Steckdosen und Systeme zur Regelung der

Umgebungsbedingungen

Für Stufe 1-2

„Die Verteilungseinrichtungen müssen so ausgewählt werden, dass Spannung, Strom, Leistungsfaktor und Energieverbrauch

auf allen anliegenden Phasen und auch auf dem Neutralleiter gemessen werden können. Die verwendeten Einrichtungen

müssen für die gemessenen Parameter folgende Genauigkeitsklassen aufweisen:

Für Stufe 3

„Die Verteilungseinrichtungen müssen so ausgewählt werden, dass Ausgangsspannung, -strom und -leistungsfaktor auf allen

anliegenden Phasen und auch auf dem Neutralleiter gemessen werden können. Die verwendeten Einrichtungen müssen für

die gemessenen Parameter folgende Genauigkeitsklassen aufweisen:

Für alle Stufen aber nur eine Empfehlung

„Der Mehrwert der Messung der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung des Stroms (THDI) und der Gesamt-

Oberschwingungsverzerrung der Spannung (THDU) sollte in Betracht gezogen werden.“

Allgemeines: Gewerke die nicht direkt zum Rechenzentrum (Mehrzweckgebäude) müssen ebenfalls erfasst werden, damit

eine getrennte Überwachung möglich wird.



(VDE 0801-600-2-2):September 2014“

6.2.5.3.1 Anforderungen:

„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 61000-2-4:2002, Klasse

1, erfüllen.

Mit einem Messreport nach EN 61000-2-4 kann dieser Nachweis erbracht werden


Praxisbeispiel EN61000-2-4 Report


Netzqualitätsüberwachung als Nachweis der Hochverfügbarkeit

Permanente Überwachung der Netzqualität als

Nachweis und zur aktiven Kontrolle der

elektrischen Hochverfügbarkeit und

Zustandskontrolle der Verbraucher


Elektrische Hochverfügbarkeit auswerten

23.10.11 10:42:14'777 23.10.11 10:42:16'136 1,359 Sekunden Unterspannung L3 206,97 V 93,05 V 104,61 V 198,40 V

23.10.11 10:42:14'784 23.10.11 10:42:16'143 1,359 Sekunden Unterspannung L1 206,97 V 93,36 V 144,77 V 198,28 V

23.10.11 10:42:15'590 23.10.11 10:42:16'130 539,882 ms Unterspannung L2 206,97 V 94,31 V 96,52 V 101,70 V





Downtime der Versorgungsspannung


Netzersatzanlagenbetrieb & Reaktionszeiten (Stresstest)

Bei einem Netzausfall wird das

Zusammenspiel zwischen NEA

und USV-Anlagen protokolliert.

Der Betrieb wird wie eine Art

Flugschreiber mitgeschrieben.



(VDE 0801-600-2-2):September-2014“

„8.2 Granularitätsniveau 1

8.2.1 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


Praxisfall zu 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


Praxisfall Stromoberschwingungen


Praxisfall Stromoberschwingungen

Current

mSec

Amps 1Ø0.0

2.5

5.0

-2.5

-5.0

, 2,55, 7,510,12,515,17,5

Current

Harmonic

Ampsrms 1Ø

0.0

0.5

1.0

1.5

DC 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Mit einem Belastungstest an den verbauten Netzteilen, konnte die hohe Stromverzerrung

der Netzteile nachgewiesen werden



(VDE 0801-600-2-2):Septermber-2014“

Empfehlung für alle Granularitätsstufen

„Der Mehrwert der Messung der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung des Stroms

(THCD) und der Gesamt-Oberschwingungsverzerrung der Spannung (THVD) sollte

erwogen werden.“

6.2.3 Spannungsqualität

„6.2.3.1 Die Spannungsqualität muss der EN50160 entsprechen“


Praxisfall: Gesamt-Oberschwingungsverzerrung

Eine Stromverzerrung

von bereits 10% macht

hier den

Generatorbetrieb

unmöglich.

Die resultierende

Spannungsverzerrung

liegt bei 13%

Verbraucher steigen aus



Abhilfe leistet ein zusätzlicher Generator um das Netz zu stärken

oder aktive Oberschwingungsfilter

Bei dieser Versorgungsspannung ist ein fehlerfreier Betrieb unmöglich



(VDE 0801-600-2-2):2012-11“

EN50160

EN61000-2-4

Einzelphasenmessungen und Neutralleitermessungen L1,L2,L3,IN


UMG511mit IEC61000-2-4 WatchdogUMG511mit EN50160 Watchdog

Power Quality Management mit Watchdogs


EMS: Messen über alle Ebenen

Trafoeinspeisung,Generatoren und USV-Anlagen

• Messgerät zur PQ-Analyse EN50160• Klasse A Maße IEC61000-4-30• 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, …)

Überwachung NSHV, UV;Lichtverteilung; Mieter, PDUs & etc.

• Analyse von Kurzzeitunter-brechungen und Transienten

• Oberschwingungsanalyse bis zur40. Harmonischen

• Genauigkeit 0,2 U/I und 0,2/0,5S für kWh• Integrierte Modbus /TCP / IP

Gatewayfunktion

UMG103 UMG104 UMG96RM

UMG508/509 UMG604UMG511/512

• Energieverbräuche, Ströme,Spannungen, Lastgänge,Oberschwingungen, …

• Hohe Messgenauigkeit• Einfache Systemanbindung

G10kV

UMG605

UMG20CM


Alle Leiter in dem spezifischen Messpunkt werden überwacht mit Ausnahme des

- Erdleiters (PE= Schutzerde) -

d.h. alle Leiter (L1, L2, L3, N) werden durch den Stromwandler geführt. In einem

fehlerfreien System ist die Summe aller Ströme NULL, so dass im Stromwandler kein

Strom induziert wird.

Wenn ein Fehlerstrom gegen Erde oder anderweitig fließt, induziert der Differenzstrom

im Differenzstromwandler einen Strom, der von den UMG Messgeräten erkannt wird.

L1 L2 L3 N

Fehlerstrom = 0

Anlage ist okay

Summe >> 0

Fehler in der Anlage

RCM im TN-S-System

DifferenzstromPreview.mp4

DifferenzstromPreview.mp4


RCM im Rechenzentrum

Sicherheitsvorschriften für elektrische Anlagen bis 1000 Volt

VdS 2046 : 2010-06 (11)

3.2

Erhalten des ordnungsgemäßen

Zustandes

3.2.3

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



BGV A3 (DGUV) Prüfung?

Entbindet nicht folgende Punkte durchzuführen:

• Sichtprüfung auf äußerlich erkennbare Mängel

• Schutzmaßnahmen und Abschaltbedingungen

• Schleifenwiderstände (Prüfung der Durchgängigkeit von Schutzleitern)

• Funktionsprüfung

Folgender Punkt wird ein kontinuierliches RCM 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!



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


Überwachung des Zentralen Erdungspunktes

Es darf grundsätzlich nur

EINE einzige Verbindung

zwischen dem Neutralleiter (N)

und dem Erdungssystem (PA)

bzw. Schutzleiter (PE) geben!

ZEP

UMG509/512 UMG96RME


Überwachung des Zentralen Erdungspunktes

Februar

Fehl-

Differenzstrom

~ 5A

1. Erweiterung

2. Erweiterung

3. Erweiterung

TN-S Netzform

Ertüchtigung

TNS-System OK!

Fehl-

Differenzstrom

~ 0,1A

~18A

~0,1A

????=5000mA Fehlerstrom

Grenzwert für den ZEP: 2mA pro A in Abhängigkeit zur Gesamtleistung


RCM auf allen Ebenen: UMG512 für Einspeisungen und ZEP

Netzqualität nach Norm

Zustand des TN-S-Systems


RCM auf allen Ebenen: UMG96RME für Unterverteiler

Unterverteiler für Racks und Großrechner ausgestattet mit dem RME mit RCM

Energiemessung

Energiequalität

Auslastung der Verteilung

Differenzstromüberwachung

Strom- und Spannungswächter


RCM auf allen Ebenen: UMG20CM für Endstromkreise


RCM auf allen Ebenen (Fehler im TN-S-System)


RCM auf allen Ebenen (TN-S-System OK)


RCM auf allen Ebenen

UMG512 für den ZEP

UMG20CM einzelne Stromkreise

UMG96RME Unterverteillungen

(ZEP)


RCM im TN-S-System

Vermeidung von Leck- und Fehlerströmen

Frühzeitige Erkennung von Fehlern durch kontinuierliche Überwachung von

Fehlerströmen

Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit

Vermeidung von Anlagenausfällen

Verbesserter Brandschutz

Reduzierung von EMV-Problemen durch Vermeidung

von Störströmen und Magnetfeldern

Reduzierter Prüfaufwand für ortsfeste elektrische Anlagen und

Betriebsmittel

Eine Isolationsmesung und damit verbundene Abschaltung ist nicht

notwendig

Permanete Überprüfung der Korrektheit von TNS-Systemen


Ihr Nutzen eines kontinuierlichen EMS

Transparenz aller Verbräuche

Flächendeckende Kostenstellenerfassung

Reduktion der Energiekosten im Sinne der

•DIN EN ISO 50001 / Green IT

Kennzahlenbildung (PUE)

Effektive Nutzung und Planung der bestehenden Infrastruktur


Ihr Nutzen eines kontinuierlichen PQ-Monitoring und RCM

Höhere Verfügbarkeit der elektrischen Anlagen

Präventive Überwachung wichtiger Nenngrößen

Vermeidung von Störungen und Engpässen

Dokumentation der Hochverfügbarkeit EN61000-2-4 EN50160

Permanente Kontrolle von TN-S-Systemen und Erleichterung von

BGVA3 Prüfungen


Fragen und Antworten

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