PDF [2,3 MB] - bei der IBH IT-Service GmbH

ibh.de

PDF [2,3 MB] - bei der IBH IT-Service GmbH

Planung und Gestaltung

hochzuverlässiger,

ausfallredundanter,

dreiphasiger USV-Anlagen

im Bereich von 8kVA-5.500kVA

Prof. Dr. Thomas Horn

IBH IT-Service GmbH

Gostritzer Str. 67a

01217 Dresden

http://www.ibh.de

info@ibh.de

www.ibh.de


Inhaltsverzeichnis

1. IT-Grundschutzhandbuch des BSI zum Spannungsausfall

2. Arbeitsthesen

3. DIN IEC 62040-3: USV-Klassifikation

4. Zur Qualität der Stromversorgung

5. Zur Auswahl der USV-Anlage

6. Aufbau einer 3-phasigen Anlage

7. Aufbau einer 1-phasigen Anlage

8. Planung eines HotSync-Clusters

9. Aufbau eines HotSync-Clusters

10. Aufbau der Stromversorgung

11. Stromversorgung im RZ

12. Elt-Verteilung im Rack

13. Welche Vorteile hat ein Serviecevertrag?

2


G 4.1 Ausfall der Stromversorgung

Wichtigste Gefährdung (direkt benannt in 16 Bausteinen)

� Trotz hoher Versorgungssicherheit kommt es immer wieder zu Unterbrechungen

der Stromversorgung seitens der Energieversorgungsunternehmen

(EVU). Die größte Zahl dieser Störungen ist mit Zeiten

unter einer Sekunde so kurz, dass der Mensch sie nicht bemerkt. Aber

schon Unterbrechungen von mehr als 20ms sind geeignet, den

IT-Betrieb zu stören.

� Von der Stromversorgung sind nicht nur die offensichtlichen Stromverbraucher

(PC, Beleuchtung usw.) abhängig. Alle Infrastruktureinrichtungen

sind heute direkt oder indirekt vom Strom abhängig.

� Die Liberalisierung des Strommarktes führte in einigen Industrieländern

zu einer Verschlechterung des Versorgungsniveaus. Auch in

Deutschland könnte daher die Gefahr wachsen, dass Probleme durch

Ausfälle der Stromversorgung oder durch Schaltvorgänge an nationalen

Versorgungsübergängen entstehen.

� Beispiele: 2001: Kalifornien, 2005: Niedersachsen/NRW, etc.

3


M 1.28 Lokale unterbrechungsfreie

Stromversorgung 1

� Verantwortlich für Initiierung: Leiter Haustechnik, Leiter IT

� Verantwortlich für Umsetzung: Haustechnik, Administrator

� Begründung der Notwendigkeit einer USV-Anlage

� Drei Arten der USV sind zu unterscheiden:

� VFD-USV (Voltage and Frequency Dependent)

Verbraucher werden im Normalbetrieb direkt aus dem

Stromversorgungsnetz gespeist. Eine VFD-USV hat eine Umschaltlücke

von bis zu 10ms � früher: Offline-USV

� VI-USV (Voltage Independent)

Versorgungsspannung wird bei kleineren Schwankungen nachgeregelt,

Frequenz am Ausgang einer VI-USV ist vom Versorgungsnetz abhängig.

Umschaltlücken möglich.

� VFI-USV (Voltage and Frequency Independent)

Im Normalfall keine direkte Verbindung mehr zwischen USV-Eingang

und -Ausgang

� Doppelwandler-USV bzw. früher auch Online-USV

VFI-USV ist wirklich unterbrechungsfrei

Gemäß DIN IEC 62040-3: VFI-SS-111

4


M 1.28 Lokale unterbrechungsfreie

Stromversorgung 3

� Beide USV-Arten können neben der Überbrückung von Totalausfällen

der Stromversorgung und Unterspannungen auch dazu dienen,

Überspannungen zu glätten.

� Werden IT-Geräte in einem Gebäude mit TN-S-Netz mit einer lokalen

USV versorgt, ist zu beachten: Um die Schutzwirkung des TN-S-Netzes

gegen Ausgleichsströme auf Schirmen von Datenleitungen aufrecht zu

erhalten, ist darauf zu achten, dass USV-ausgangsseitig keine

Verbindung zwischen N- und PE-Leiter (Nullung) besteht. Ggf. sind

solche oft serienmäßig eingebauten Verbindungen vor Einbau in das

TN-S-Netz zu entfernen.

� Bei der Dimensionierung einer USV kann man in der Regel von einer

üblichen Überbrückungszeit von ca. 10 bis 15 Minuten ausgehen. Die

Mehrzahl aller Stromausfälle ist innerhalb von 5 bis 10 Minuten

behoben, so dass nach Abwarten dieser Zeitspanne noch 5 Minuten

übrig bleiben, um die angeschlossene IT geordnet herunterfahren zu

können, sollte der Stromausfall länger andauern.

5


M 1.28 Lokale unterbrechungsfreie

Stromversorgung 4

� Die meisten modernen USV-Geräte bieten Rechnerschnittstellen an, die nach

einer vorher festgelegten Zeit, entsprechend dem Zeitbedarf der IT und der

Kapazität der USV, ein rechtzeitiges automatisches Herunterfahren (Shut-

Down) einleiten können.

� Für spezielle Anwendungsfälle (z. B. TK-Anlagen) kann die erforderliche

Überbrückungszeit auch mehrere Stunden betragen.

� Um die Schutzwirkung aufrechtzuerhalten, ist eine regelmäßige Wartung der

USV vorzusehen.

� Falls die Möglichkeit besteht, die Stromversorgung unterbrechungsfrei aus

einer anderen Quelle zu beziehen (z. B. durch Anschluss an eine zentrale

USV), so stellt dies eine Alternative zur lokalen USV dar.

� Ergänzende Kontrollfragen:

� Werden die Wartungsintervalle der USV eingehalten?

� Ist ein automatisches Shut-Down vorgesehen?

� Wird die Wirksamkeit der USV regelmäßig getestet?

� Haben sich Veränderungen ergeben, so dass die vorgehaltene Kapazität der USV

nicht mehr ausreichend ist?

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M 1.70 Zentrale unterbrechungsfreie

Stromversorgung 1 (neu, 11. EL 2009)

� Verantwortlich für Initiierung: Leiter Haustechnik, Leiter IT

� Verantwortlich für Umsetzung: Haustechnik, Administrator

� Begründung der Notwendigkeit einer USV-Anlage

� Drei Arten der USV sind zu unterscheiden:

� VFD-USV (Voltage and Frequency Dependent)

Verbraucher im Normalbetrieb direkt aus dem Stromversorgungsnetz

gespeist. Eine VFD-USV hat Umschaltlücke von bis zu 10 ms

(Umschaltlücke) � früher: Offline-USV

� - VI-USV (Voltage Independent)

Versorgungsspannung wird bei kleineren Schwankungen nachgeregelt (VI

steht für Voltage Independent), Frequenz am Ausgang einer VI-USV ist

aber wie bei einer vom Versorgungsnetz abhängig. Auch bei VI-USV kann

es Umschaltlücken geben.

� VFI-USV (Voltage and Frequency Independent)

Im Normalfall keine direkte Verbindung mehr zwischen USV-Eingang und –

Ausgang � Doppelwandler-USV bzw. früher auch Online-USV

VFI-USV ist wirklich unterbrechungsfrei

Gemäß DIN IEC 62040-3: VFI-SS-111

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M 1.70 Zentrale unterbrechungsfreie

Stromversorgung 1 (neu, 11. EL 2009)

� Wertvolle Hinweise zu:

�Bei der Festlegung der Ausgangsleistung sollte man also

ausreichende Reserven einplanen.

�Typische Werte für die Stützzeit liegen bei 30 bis 60 Minuten. Der

doppelte Ansatz der Shutdown-Zeit bewirkt ein Sicherheitspolster.

�Empfindlichster Teil einer USV ist die Batterie. Nur wenn diese bei

der vom Hersteller genannten optimalen Temperatur (typischerweise

um 20°C) untergebracht wird, kann sie ihre maximale Leistung und

Lebensdauer erreichen. Pro 10 Kelvin, um die diese Solltemperatur

überschritten wird, vermindern sich Leistung und Lebensdauer um

circa 50 %.

�Redundante USV-Anlagen kennt das GSHB noch nicht, aber es gibt

einen Hinweis:

Außerdem ist bei einer USV besonders auf den Schutz vor dem

Zugriff Unbefugter, Brand und Wasser zu achten. Ein sinnvoller

Schutz gegen Brand macht es nahezu unverzichtbar, einander

Redundanz bietende USV-Einheiten in getrennten Brandabschnitten

unterzubringen.

nicht durchdacht

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Drei Arbeitsthesen

(1) Man braucht kein USV-Projekt

� "Eine USV kauft man über den Elektrogroßhandel und schließt drei

Kabel an!"

� Aber ein USV-Projekt ist sehr komplex, was häufig unterschätzt wird!

(2) IT-Sicherheit muss in der IT selbst realisiert werden!

� Erfahrungsgemäß werden die meisten Ausfälle der IT durch die

Stromversorgung verursacht.

� Wenn die Stromversorgung ausfällt, nützen alle anderen IT-

Sicherheitsmaßnahmen nichts!

(3) Hochverfügbare USV-Lösungen sind die Grundlage

� Gegenüber anderen Maßnahmen zur Hochverfügbarkeit ist eine

hochverfügbare Stromversorgung relativ preiswert (und langlebig)

� Mit relativ einfachen und preiswerten Mitteln lässt sich eine

Verfügbarkeit der Stromversorgung von mehr als 99,9999% realisieren!

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DIN IEC 62040-3: USV-Klassifikation

Wogegen schützen VFI-USV?

Der Spannungsschutz konzentriert sich

auf folgende Spannungsprobleme:

� Stromausfall

� Spannungseinbrüche

� Überspannung

� Kurzschluss im öffentlichen Netz

� Störspannungen im Netz

� Hochspannungsspitzen

� Frequenzabweichungen

� Schaltspitzen

� harmonische Oberwellen

Eine VFI-USV erzeugt eine Ausgangsspannung, die im

Normalfall von der Eingangsspannung komplett entkoppelt ist:

Online-USV oder Doppelwandler-USV

VFD ���� Serie 3

VI ���� Serie 5

VFI ���� Serie 9

10


DIN IEC 62040-3: VFI-SS-111

Aufbau einer VFI-USV

VFI – Voltage and

Frequency Independent

SS – Form der Ausgangsspannung

bei Normal- und

Batteriebetrieb

111 – Toleranzen bei

• Wechsel der Betriebsart

• Lastsprüngen

mit linearer Last

• Lastsprüngen

mit nicht linearer Last

Klassifikation 1 bedeutet

max. ±30% im Intervall von

bis zu 1ms und max. ±10%

oberhalb von 20ms.

Wirkungsgrad in Abhängigkeit von Größe und Auslastung: 91-94%!

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Zur Qualität der Stromversorgung 1

Information Technology Industry Council (ITI)

vor 1994 Computer Business Equipment Manufacturers Association (CBEMA)

� 1996 eine Spannung-Zeit-Kurve (ITIC-Kurve) definiert, welche die

maximale Spannungsabweichung in Abhängigkeit von der Dauer der

Abweichung beschreibt, die ein Computernetzteil tolerieren können muß

� Spannungsausfälle ab 20ms zählen als Blackout

� welche Schäden verursachen Spannungsausfälle:

� Datenverluste bei Ausfall des Computersystems (direkt)

� keine Versorgungsleistung durch Ausfall des Computersystems (direkt)

� Schäden bei Wiederkehr der Spannung (indirekt):

� Platten laufen nicht mehr an

� Netzteile fallen aus

� Elektronik geht in einen "nichtdefinierbaren Zustand"

� u.v.a.m.

12


Zur Qualität der Stromversorgung 2

ITIC-Kurve für Netzteile (Rev. 2000) ITIC fordert eine Abweichung

von weniger von +10%/-20%

erst nach 0,5s!

13


Zur Qualität der Stromversorgung 3

Green-IT

� Eine Doppelwandler-USV hat eine relativ hohe Verlustleistung und

Toleranzen von weniger als 2%, was von der IKT-Industrie nicht

gefordert ist.

� Unsere Versorgungsspannung liegt im Regelfall innerhalb der von der

ITIC vorgegebenen Grenzwerte.

� Aber nur Doppelwandler-USV schützen zuverlässig gegen Schalt- und

Hochspannungsspitzen, Frequenzabweichungen und Oberwellen.

� Dies führte zur Entwicklung des Hoch-Effizienz-Modus (HE-Modus).

Man nennt dies auch "Doppelwandler auf Abruf", was in Sinne von

"Green-IT" zur erheblichen Einsparung an Verlustleistung führt.

� Im sogenannten Hybrid-Modus wird bei guter Qualität die

Eingangsspannung direkt auf den Ausgang durchgeschaltet. Beim

Verlassen des vorgegebenen Toleranzbereich schaltet USV schnell

(


Zur Qualität der Stromversorgung 4

Energy Advantage Architecture (EAA) von Eaton

� Energy Saver Systems (ESS) – Weiterentwicklung des HE-Modus

Das patentierte Verfahren ESS erkennt

ein Problem mit der Eingangsspannung

durch spezielle DSP und schaltet somit

innerhalb von 2ms automatisch auf

Doppelwandlermodus zurück.

� Variable Module Management System (VMMS)

Durch Abschalten von USV-Modulen wird der

Wirkungsgrad der restlichen Module verbessert,

z. B. von 91% auf 95%. Erst wenn die Leistungsabnahme

steigt oder ein Modul ausfällt, werden

weitere Leistungsmodule wieder zugeschaltet.

� Bei einer USV mit einer Last von 200kW bedeutet das damit monatlich

eine Einsparung von ca. 2.700EUR unter Berücksichtigung der

reduzierten Kühllast.

15


Zur Qualität der Stromversorgung 5

Energy Advantage Architecture (EAA) in der Praxis

� Abschalten einer USV im Cluster mit VMMS zur Erhöhung der

Auslastung der anderen USV � 424KW, statt 212 kW

Teilung 10ms

Umschaltprozess

< 2ms

In Verbindung mit ESS ergibt sich damit ein

Wirkungsgrad von 99,33%

16


Zur Auswahl der USV-Anlage 1

Schritt 1: Welche Leistung wird benötigt?

� Wirkleistung in kW ist ausschlaggebend:

P = U * I � bei einer ohmschen Last (lineare Last)

� Durch induktive oder kapazitive Lasten ergibt sich ein nachlaufender

oder vorauseilender Strom gegenüber der Spannung:

� Phasenverschiebungswinkel φ >0 � induktive Last

� Phasenverschiebungswinkel φ


Zur Auswahl der USV-Anlage 2

Schritt 2: Welche Absicherung wird im Eingang benötigt?

� Die USV kann im Normalmodus im Spannungsbereich von 192-276V

arbeiten � höhere Leistungsaufnahme bei 192V!

� Beispiel: Wirkleistung P = 36kW

Max. Strom: I max = P/230V = 156,5A � je Phase: 52,2A

Max. Strom: I max = P/192V = 187,5A � je Phase: 62,5A

zuzüglich Ladestrom von max. 4A und Eigenbedarf

minimale Absicherung: 80A je Phase

18


Zur Auswahl der USV-Anlage 3

Schritt 3: Handling von Überlasten

� Eine USV sollte immer so geplant werden, dass die Auslastung 85-90%

nicht überschreitet

� Eine ungleiche Phasenbelastung ist für IGBT und DSP kein Problem,

aber jede Phase sollte nicht mit mehr als 85-90% belastet sein sollte

� Beispiel:

Eaton 9355: 40kVA, 36kW, Last hat cos φ = 0,9

Phase 1: 43A � 8,9kW

Phase 2: 46A � 9,5kW

Phase 3: 63A � 13,0kW � 8,3% Überlast

Summe: 31,4kW � 87,2% Auslastung

� Für hochverfügbare USV-Anlagen ist das Handling von Überlasten zu

klären

eine Überlast soll nicht zum Ausfall der USV führen

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Zur Auswahl der USV-Anlage 4

Schritt 3: Handling von Überlasten (Forts.)

� Überlastbarkeit bedeutet Überlast im Normalbetrieb für jede einzelne

Phase am Wechselrichter

� Am Gleichrichter mittelt sich die Überlast auf alle drei Phasen

Normalbetrieb

Bypass-Betrieb

� Überlastbarkeit (am Netz) bedeutet Überlast im Bypass-Betrieb für jede

einzelne Phase

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Zur Auswahl der USV-Anlage 5

Schritt 4: Auswahl der Sicherungen

� Sind kurzzeitige Überlastungen möglich (Zuschaltung von größeren

Verbrauchern, Klimaanlagen, Motoren etc.)?

� Sollen Überlasten akzeptiert werden, die manuell kurzfristig beseitigbar

sind?

� 10% Überlast sind im Normalbetrieb bis zu 10min und im Bypassbetrieb

bis zu 60min zulässig

� 25% Überlast sind im Normalbetrieb bis zu 1min und im Bypassbetrieb

bis zu 10min zulässig � könnte durch eine falsche Zuschaltung neuer

Verbraucher entstehen, wäre binnen 10min wieder zu beseitigen!

� Folgende Sicherungen müssen gewählt werden:

Gleichrichtereingang: 62,5A bei Unterspannung *125% = 78A � 80A

(Ladestrom fehlt, aber Überlast mittelt sich)

Bypass-Eingang: 58,5A *125% = 72,5A � 80A

USV-Ausgang: 58,5A *125% = 72,5A � 80A

21


Zur Auswahl der USV-Anlage 6

Schritt 5: Auswahl der Leiterquerschnitte

� Leiterquerschnitte sind anhand der

maximal zulässigen Stromstärke

auszuwählen. Dabei sind zu beachten:

� Kabeltyp

� Kabellänge

� Verlegeart

� Im Beispiel ergibt sich bei 80A je Phase

ein Querschnitt von 25mm².

� Da der Gleichrichter die Last auf alle

3 Phasen aufteilt, kann bei der Gleichrichterzuleitung

der Neutralleiter entfallen.

� Da man von einer ungleichen Last-

Unverbindliche Leiterquerschnitte:

16A - 2,5mm² (max. 21A)

20A - 4mm² (max. 27A)

25A - 6mm² (max. 35A)

35A - 10mm² (max. 48A)

50A - 16mm² (max. 65A)

63A - 16mm² (max. 65A)

80A - 25mm² (max. 88A)

100A - 35mm² (max. 112A)

125A - 50mm² (max. 150A)

160A - 70mm² (max. 195A)

200A - 95mm² (max. 250A)

250A - 120mm² (max. 300A)

verteilung am USV-Ausgang ausgehen muss, hat der Neutralleiter

auf den übrigen Kabeln vom gleichen Querschnitt zu sein.

� Der Schutzleiter PE (Protective Earth) kann gemäß VDE 100 mit

einem geringeren Querschnitt ausgewählt werden

� Daraus ergibt sich im allgemeinen als Kabel 4 x 25/16mm²

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Zur Auswahl der USV-Anlage 7

Schritt 6: Auswahl des USV-Modells

Eaton 9355

8kVA

10kVA

12kVA

15kVA

20kVA

30kVA

40kVA

interne

und externe

Batterien

möglich

Eaton 9390

40kVA

60kVA

80kVA

100kVA

120kVA

140kVA

160kVA

225kVA

275kVA

Eaton 9395

1 UPM 2 UPM 3 UPM 4 UPM

ESS ESS+VMMS

nur externe

Batterien

450kVA

550kVA

675kVA

825kVA

möglich nur externe Batterien möglich

900kVA

1100kVA

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Zur Auswahl der USV-Anlage 8

Schritt 6: Auswahl des USV-Modells (Forts.)

� Investitionsschutz durch Upgrade innerhalb eines Basismodells,

z. B. von 8kVA � 12kVA oder von 20kVA � 30kVA

� Investitionsschutz durch Parallelschaltung mehrerer USV-Anlagen

auf Basis des HotSync-Verfahrens (Clusterbildung):

� Kapazitätsmodus zur Leistungserweiterung

� Redundanzmodus zur Implementierung von Ausfallsicherheit

� gemischter Modus, z.B. 2+1-Modus

� Kapazitätserweiterung und Ausfallredundanz

� Realisierbare Clustergrößen

� Eaton 9355: max. 4 USV-Anlagen

� Eaton 9390: max. 8 USV-Anlagen

� Eaton 9395: max. 6 USV-Anlagen

(bei Eaton 9395, 900/1100kVA max. 5+1 Redundanz)

� Nachrüstung eines UPM bei den Modellen Eaton 9395, 225/275kVA,

450/550kVA und 675/825kVA

bei der Planung der Elt-Installation sind die

gewünschten Upgrades zu berücksichtigen

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Zur Auswahl der USV-Anlage 9

Schritt 6: Auswahl der Überbrückungszeiten

� Auswahl des Batterietyps nach Euro-BAT

� 5-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C � 5 Jahre

größere Kapazität bei gleichen Abmessungen

� 10-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C � 10-12 Jahre

kleinere Kapazität bei gleichen Abmessungen

� Standard sind fest verschlossene, wartungsfreie Batterien

� Beim Modell Eaton 9355 sind interne Batterien möglich, wodurch die

USV-Anlage sehr kompakt wird

� Überbrückungszeiten in min bei den Modellen Eaton 9355, 20-40kVA,

in Abhängigkeit vom cos φ bei 4 Batterieketten (144 Stück)

Batterietyp

7 Ah 12 V

7 Ah 12 V

7 Ah 12 V

cos φ

0,7

0,8

0,9

5kVA

152

136

122

10kVA

55

53

46

15kVA

40

30

27

20kVA

� Clusterbildung führt ebenfalls zu verlängerten Überückungszeiten, z. B.

9355, 30kVA, hat bei Volllast bei cos φ=0,9 eine Überbrückungszeit von

10min, bei 1+1 Redundanz im Halblastverfahren von 27min.

26

21

17

25kVA

18

14

12

30kVA

15

11

10

35kVA

11

9

7

40kVA

9

7

6

25


Zur Auswahl der USV-Anlage 10

Schritt 6: Auswahl der Überbrückungszeiten (Forts.)

� Bei höheren Leistungen und größeren Überbrückungszeiten sollte man

unbedingt externe Batterieschränke wählen, die eine kostengünstigere

Implementierung durch den Einsatz größerer Batterien gestatten

für 40 Akkus:

1 Schrank

600x800x2000

1 Schrank

800x800x2000

2 Schränke

600x800x2000

� Beim Modell 9355, 8-15kVA können mit 5 integrierten Batteriemoduln in

kompakter Bauweise bei 15kVA/cos φ=0,9 eine Überbrückungszeit von

27min und bei 8kVA/cos φ=0,9 sogar 59min realisiert werden.

� Beim Modell 9355, 20-40kVA, sollte man bei größeren

Überbrückungszeiten die internen Batterien unbestückt lassen.

� Bei externen Batterieschränken ist eine sorgfältige Planung der

Fußbodenbelastung erforderlich!

26


Aufbau einer 3-phasigen Anlage

Externer Service-Bypass vs. MBS

� durch ext. Service-Bypass kann USV spannungsfrei geschaltet werden

� ein manueller Bypass-Schalter (MBS) unterstützt nur bei der Wartung

� auf durchgehenden Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE) achten!

27


Aufbau einer 1-phasigen Anlage

Welche Vor- und Nachteile hat eine einphasige USV

� wesentlich höhere Stromstärken auf dem USV-Ausgang

� ungleiche Belastung der Phasen im Bypass-Betrieb

� man hat nur eine Phase und muss folglich nicht auf eine gleiche

Phasenbelastung achten

ein-/einphasig

bis 10kVA

verfügbar

drei-/einphasig

bis 30kVA

verfügbar

28


Planung eines HotSync-Clusters 1

Theoretische Grundlagen

� mehrere Spannungsquellen können parallel geschaltet werden, wenn

Frequenz und Phasenlage übereinstimmen

� die HotSync-Technologie ist von Powerware patentiert worden:

� digitale Signalprozessoren (DSP) berechnen die Sinuskurve für die

Ausgangsspannung in kleinsten Schritten und steuern die IBGT-

Leistungsmodule an

� wenn das jeder DSP für seine Phase in jeder USV für sich macht, dann

ergibt sich eine ideale Lastteilung

� zwischen den USV gibt es keine Kommunikation und damit

keinen Single Point of Failure (SPOF)

Eingang

USV

USV

Ausgang

29


Planung eines HotSync-Clusters 2

Arbeitsmodi eines Hotsync-Clusters

� Redundanzmodus � 1+1-Redundanz

� zwei USV-Anlagen teilen sich die Last � Halblastverfahren

� die Leistung des Clusters entspricht der einer USV

� wenn eine USV ausfällt, dann übernimmt die verbleibende USV die volle

Last

� Kapazitätsmodus

� zwei USV-Anlagen teilen sich die Last � Halblastverfahren

� die Leistung des Clusters entspricht der doppelten einer USV

� wenn mehr als die einfache Leistung entnommen wird und eine USV fällt

aus, dann kommt es zum Totalausfall der USV-Anlage

� gemischter Modus � n+1-Redundanz

� mehrere USV-Anlagen teilen sich die Last � Lastteilungsverfahren

bei vier USV-Anlagen kann die Leistung der Anlage der dreifachen Leistung

einer USV entsprechen

� fällt eine USV aus, übernehmen die verbleiben drei USV-Anlagen die volle

Last

30


Planung eines HotSync-Clusters 3

Anzahl der USV in einem Hotsync-Clusters

� Vom Grundsatz her können beliebig viele USV parallel geschaltet

werden

� Getestet sind:

� Eaton 9355 � max. 4 USV

� Eaton 9390 � max. 8 USV

� Eaton 9395 � max. 6 USV (im gemischten Modus)

� Problem ist die Herstellung einer korrekten Lastteilung

Die Länge l1 von der USV zur

Parallelschiene ist kritisch

� gleicher Widerstand ist wichtig

für die "ideale" Lastteilung

� gleiche Kabellänge

� Da trotzdem herstellungsbedingte

Toleranzen vorhanden

sind, gibt es eine Kalibrierung

USV

USV

l1

Ausgang

Parallelschiene

31


Planung eines HotSync-Clusters 4

Realisierung des Bypassbetriebs

� USV haben normalerweise einen integrierten elektronischen Bypass

auf Basis von Thyristoren

� Damit auch im Bypassbetrieb eine Lastteilung möglich ist, muss auch

die Länge und damit der Widerstand der Bypass-Kabel gleich sein

� Die Thyristoren sind aber robuster als die IGBT im Wechselrichter

ausgelegt (siehe Überlasten)

� damit ist die Länge l2 weniger kritisch, aber Thyristoren lassen keine

Kalibrierung zu, da keine "aktiven" Elemente

� Zur Koordinierung des

Bypassbetriebs muss

USV

Ausgang

eine Koordinierung

stattfinden

Bypass

CAN-Bus

� Einsatz des

CAN-Busses

Parallelschiene

im Eingangsverteiler

Bypass

l2

USV

l1

Parallelschiene

32


Planung eines HotSync-Clusters 5

Realisierung des Bypassbetriebs

� Auf Grund des integrierten elektronischen Bypass spricht man von

einem verteilten Bypass (distributed bypass)

� Da die Thyristoren nicht kalibriert werden können, ist der verteilte

Bypass bei höheren Leistungen kritisch

� Ab 1.100KVA wird daher ein System Bypass Modul (SBM) als

zentralisierter Bypass empfohlen

Bypasseingang

SBM

USV

USV

CAN-Bus

l1

Ausgang

Parallelschiene 33


Planung eines HotSync-Clusters 6

Verfügbarkeit eines HotSync-Clusters

� Bei regelmäßiger Wartung hat eine USV eine Verfügbarkeit

von mind. n = 99,9%

� max. Ausfall pro Jahr von 8,76h

� Bei Parallelschaltung, wenn keine anderen Komponenten gibt, die

ausfallen können, ist die Verfügbarkeit eines Cluster aus zwei USV:

n cluster = 1 – ( (1-n) * (1-n) )

= 1 – ( (1-0,999) * (1-0,999) )

= 99,9999%

34


Aufbau eines HotSync-Clusters 1

Planung des prinzipiellen Aufbaus (3+1 Redundanz, 90kVA)

35


Aufbau eines HotSync-Clusters 2

Planung des prinzipiellen Aufbaus (2+1 Redundanz, 30kVA)

36


Aufbau eines HotSync-Clusters 3

Aufstellungsplan

37


Aufbau eines HotSync-Clusters 4

Aufstellungsplan

38


Aufbau eines HotSync-Clusters 5

Aufstellungsplan

� Ausführungsplanung

für den Aufbau des

gestelzten Fußbodens

� Berücksichtigung der

zulässigen Lasten

� Lastverteilungsplatten

� zusätzlich Stelzen

� Fußbodendurchbrüche

39


Aufbau eines HotSync-Clusters 6

Schaltverteiler für max. 90kVA

40


Aufbau eines HotSync-Clusters 7

Schaltverteiler

� Standverteiler

Kabelzuführung von oben

� USV-Eingangssicherungen

� Systembypass

� Eingangsbypass

� Parallelschienen

� USV-Verteilung:

� C16-Automaten

� C25-Automaten

� D02-Sicherungen

2A-63A

41


Aufbau eines HotSync-Clusters 8

Verkabelungsplan

42


Aufbau der Stromversorgung 1

Elektroeinspeisung

� mindestens 2 getrennte UV (Unterverteilung) oder separate USV-

Verteilung � getrennte Sicherungen

43


Aufbau der Stromversorgung 2

Elektroeinspeisung

� in kritischen Fällen 2 HV (Hauptverteilung)

� in sehr kritischen Fällen 2 unterschiedliche Einspeisungen

� in besonders kritischen Fällen 2 Einspeisungen von unterschiedlichen

Energieerzeugern

� Einsatz einer Netzersatzanlage (NEA)

EVU

80% der Ausfälle

sind unter 1min

SpannungsumschalterU

Dieselaggregat

Unterbrechungsfreie

Stromversorgung

USV

liefert Strom in der Regel

nach 20-60s

44


Stromversorgung im RZ

Ortsfester USV-Anschluss und redundante Netzteile

� Eltektro-Revision für ortsfeste Anlagen alle vier Jahre

� Umbau der Stromversorgung im laufenden Betrieb

� Durchführung der Elektrorevision im laufenden Betrieb

45


Elt-Verteilung im Rack

Überwachung der Elt-Verteilung im Rack mit Eaton ePDU

� messende ePDU

Ablesen der aktuellen

Stromstärke

� überwachbare ePDU

Einlesen der aktuellen

Stromstärke per TCP/IP

� steuerbare ePDU

Einlesen von Stromstärke und Spannung je

Steckdose

Einzelschaltung je Steckdose

Messung von Temperatur und Luftfeuchte

46


Welche Vorteile hat ein

Serviecevertrag?

Hochverfügbarkeit setzt eine regelmäßige Wartung voraus

� Express Basic Care

� Express Plus Care (inkl. aller Arbeitsleistungen)

� Express Plus Care1 (inkl. aller Arbeitsleistungen und Ersatzteile)

� Alle Verträge beinhalten eine jährliche Inspektion

� Bei Abschluss der Wartung ab Installation der USV erhalten Sie im

ersten Jahr einen Rabatt von 30%, da im ersten jahr noch

Gewährleistung auf der USV-Anlage ist.

� Bei Bedarf ist eine Gewährleistungserweiterung auf 24 oder 36 Monate

möglich.

47


Vielen Dank!

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Wir antworten.

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