Die Betriebszeit des Rechenzentrums steht auf dem Spiel: Was macht Ihre Schaltanlage?

Jun 22, 2023

Branchenperspektiven | 23. Januar 2018

James K. Stacy ist Direktor für Produktmanagement, Energiegeschäft, Schneider Electric.

Von allen Elektro- und Systemkomponenten, die den ordnungsgemäßen Betrieb eines Rechenzentrums unterstützen, werden Schaltanlagen üblicherweise als „rothaariges Stiefkind“ betrachtet, das (oft im wahrsten Sinne des Wortes) in den dunklen Nischen der Rechenzentrumsanlage versteckt ist. Heutzutage nimmt die Bedeutung von Schaltanlagen jedoch aufgrund der rasanten Digitalisierung zu – und die Facility Manager von Rechenzentren müssen dies zur Kenntnis nehmen.

Da Unternehmen die enormen Datenmengen nutzen, die durch mobiles Computing, das Internet der Dinge (IoT) und andere Faktoren generiert werden, um sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen, ist die Rolle des Rechenzentrums noch nie so wichtig wie heute, da die Systemverfügbarkeit für den Geschäftserfolg immer wichtiger wird. Ausfälle wirken sich nicht nur negativ auf die Produktivität aus, sondern können auch zu erheblichen finanziellen und Reputationsverlusten führen und die Marktposition beeinträchtigen.

Obwohl Generatoren im Falle einer kurzen Stromstörung als Backup dienen, ist für eine optimale Anlagenverfügbarkeit ein zuverlässiges Stromverteilungssystem erforderlich – dessen Rückgrat Schaltanlagen sind. Schaltanlagen bestehen aus einer Kombination aus elektrischen Trennschaltern, Sicherungen und Leistungsschaltern, die zur Steuerung, zum Schutz und zur Isolierung elektrischer Geräte verwendet werden. Sie stehen in direktem Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit der Stromversorgung, die die gesamte Rechenzentrumsanlage mit Strom versorgt. In vielen Fällen erfolgt sowohl der Netz- als auch der Generatorstrom durch die Schaltanlage und wird von ihr gesteuert. Folglich bedeutet ein Ausfall der Schaltanlage einen Ausfall des Rechenzentrums.

In der Vergangenheit – und insbesondere im Rechenzentrumssektor – boten Schaltanlagen hauptsächlich Kurzschlussschutz und waren somit ein relativ passiver Teil der gesamten Anlageninfrastruktur. Facility Manager interagierten nur dann mit der Ausrüstung, wenn ein Fehler auftrat, was selten vorkam. Das ändert sich.

Da der Datenverbrauch explodiert und die physische und rechentechnische Größe des Rechenzentrums zunimmt (die USA sind weltweit führend bei der Anzahl von Hyperscale-Rechenzentren), ist der Bedarf an aktivem Energieschutz und elektrischer Zuverlässigkeit gestiegen, was es für das gesamte Rechenzentrum erforderlich macht – Schaltanlage inklusive – um interaktiver und anpassungsfähiger zu werden. Mit neuen Fortschritten in der Technologie, wie z. B. automatischen Übertragungsfunktionen, können (und müssen) Schaltanlagen mehr elektrische Vorgänge bewältigen und müssen, wenn sie zum Betrieb aufgefordert werden, erfolgreich arbeiten. Wenn beispielsweise schweres Wetter zu einem Stromausfall führt, sind Schaltanlagen für die automatische Neukonfiguration der Verteilungswege verantwortlich, um von der Netzstromversorgung auf die sekundären gesunden Stromquellen, also Generatoren, umzuschalten.

Mit großer „Macht“ geht also große Verantwortung einher? Absolut. Allerdings ist dieser Paradigmenwechsel schwierig. Da viele Facility Manager von Rechenzentren traditionell nur selten oder gar nicht mit Schaltanlagen arbeiten, sind sie sich der sich verändernden Bedeutung dieser Geräte möglicherweise nicht bewusst oder gehen nicht darauf ein. Da die Infrastruktur von US-Rechenzentren schnell altert, die Geschäftsbudgets knapper werden und die Zahl der Mitarbeiter und Supportmitarbeiter zurückgeht, wird die laufende Wartung der Schaltanlagen verschoben, was die ordnungsgemäße Leistung gefährdet. Dies kann zu Fehlfunktionen, Ausfällen oder Lichtbogenproblemen führen, die sich auf die gesamte Rechenzentrumsanlage auswirken.

Da elektrische Schaltanlagen in der Regel als wartungsarmes Bauteil gelten, werden sie im Stromverteilungssystem häufig am häufigsten übersehen. Allerdings unterliegen Schaltanlagen wie jedes von Menschen hergestellte und konstruierte Gerät bestimmten betrieblichen Einschränkungen und müssen regelmäßig gewartet werden, um Ausfälle zu vermeiden. So wie man ein Auto oder ein Flugzeug wartet, muss auch eine Schaltanlage gewartet werden – und ihr Lebenszyklus ist direkt proportional zu ihrer Umgebung und der Art und Weise, wie sie behandelt wird.

Eine enorme Energiemenge fließt nicht nur durch, sondern wird mithilfe von Schaltanlagen aktiv geleitet und umgeleitet. Dies führt zu einer Belastung der Komponenten, insbesondere wenn die Umgebung nicht ideal ist, beispielsweise wenn die Temperaturen außerhalb der optimalen Leistungsbereiche liegen, die Luftqualität schlecht ist oder die Geräte übermäßiger Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind (es ist zu beachten, dass Rack- und Serverumgebungen in Rechenzentren stark reguliert sind). Schaltanlagen befinden sich häufig in anderen Teilen der Anlage, die normalerweise nicht dem gleichen Maß an Umgebungskontrolle unterliegen. Abhängig vom Typ der Schaltanlage können einige Technologien anfälliger für die Umgebung sein, in der sie platziert werden (Luftisolierung ist am anfälligsten, Gas und abgeschirmte Feststoffisolierung am wenigsten).

Bei der Entwicklung eines Wartungsplans für eine Schaltanlage ist es wichtig, zunächst zu definieren, was diese Wartung umfasst: die Umgebung der Anlage und die Belastung dieser Anlage. Zu den typischen Fragen gehören:

Da sich die Branche ständig weiterentwickelt, sollten erfolgreiche Unternehmen in Schaltanlagen einen Wettbewerbsvorteil sehen, der es ihnen ermöglicht, ein Höchstmaß an Stromverfügbarkeit zu liefern und gleichzeitig Zeit und Geld zu sparen.

Jüngste Innovationen im Schaltanlagendesign ermöglichen es dem Personal von Rechenzentren, Mittelspannungsnetze mit dauerhafter Leistung und geringerem Risiko zu installieren und zu betreiben. Beispielsweise bringt die Einführung der 2SIS-Technologie (Shielded Solid Insulation Switchgear) in den USA ein beispielloses Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit mit sich. Bietet Schutz gegen interne Lichtbögen, indem die Hauptstromkreiskomponenten mit einer Schicht aus festem Material isoliert werden, das in einer geerdeten Abschirmung eingekapselt ist. Dieses Design minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Systems erheblich und schützt die stromführenden Leiter vor Staub, Wasser, Feuchtigkeit und anderen Umweltfaktoren, die zu Ausfällen führen könnten, wodurch das Risiko eines Stromschlags für Wartungsarbeiter sowie der Gefahr eines Lichtbogenüberschlags und einer Lichtbogenexplosion verringert wird.

Auch die Kosten für die Ausrüstung sind ein Schlüsselfaktor, der durch den Kauf neuerer Geräte gemildert werden kann. Die moderne Infrastruktur ermöglicht den Einsatz kleinerer Geräte und ermöglicht so die Konzentration der gleichen Energiemenge auf weniger Raum. Modernisierte Technologien sind außerdem hochgradig modular und erfordern weniger häufige und weniger komplexe Wartung, was die damit verbundenen Kosten erheblich senkt. Darüber hinaus kann beim Austausch der elektrischen Infrastruktur eine Erhöhung der Verteilungsspannung in Betracht gezogen werden, was ebenfalls erhebliche Kosteneinsparungen ermöglicht (kleinere Kabelgröße, weniger Kabel pro Phase, weniger Leitungen/Rinnen, weniger Installationsaufwand).

Schaltanlagen sind oft die am meisten unterbewertete Komponente jedes elektrischen Verteilungs- und Backup-Systems in einem Rechenzentrum. Aber können es sich Facility Manager von Rechenzentren wirklich leisten, diese oft übersehene Komponente zu ignorieren, wenn die Betriebszeit auf dem Spiel steht, da alternde elektrische Geräte, die gewartet werden müssen, die wertvolle Leistung des Rechenzentrums gefährden?

Die Auswirkungen eines Stromausfalls im Rechenzentrum können Unternehmen in vielerlei Hinsicht kosten, und obwohl Backup-Systeme wie unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USVs) und Generatoren Ersatzstrom bieten, wenn Hauptquellen abgeschaltet werden müssen oder einzelne Stromausfälle auftreten, sind moderne Schaltanlagen nicht ausreichend ist das Herzstück eines zuverlässigen Stromnetzes und muss ordnungsgemäß gepflegt werden.

Die im obigen Artikel geäußerten Meinungen spiegeln nicht unbedingt die Meinungen von Data Center Knowledge und Informa wider.

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