Leistung der IT-Geräte: Sicherheit oder Betriebszeit?

Guten Tag Freunde! Heute haben wir einen Artikel, dessen Zweck darin besteht, Erfahrungen auszutauschen und wichtige Merkmale und häufige Fehler aufzuzeigen, die beim Entwurf und der Organisation von Stromversorgungssubsystemen der IT-Infrastruktur und des gesamten Rechenzentrums auftreten. Aber ich möchte das Publikum ein wenig erweitern und einige Abschnitte den Grundelementen der Gewährleistung der elektrischen Sicherheit und des Schutzes von Geräten und Personen widmen. Für diejenigen, die verstehen, was ein Automat und ein RCD sind, warum sie benötigt werden, wovor sie schützen und vor was - lesen Sie den Abschnitt Werden RCDs für IT-Geräte, Server und Rechenzentren benötigt? Darüber hinaus werden wir die Frage verstehen, in welchen Fällen von Stromausfällen das Betriebssystem garantiert fehlerfrei funktionieren muss. Also ...

Teil eins

Herbst, Regen peitscht fast ununterbrochen. In der Nähe von Moskau wird schnell ein Bauerndorf gebaut. Der Kommandant des Dorfes, der das von ihm kontrollierte Gebiet umgeht, sieht die offensichtliche Tatsache des "Missbrauchs" über die vorübergehende 380-V-Fluglinie.



Er kann Emotionen nicht zurückhalten und wendet sich an den Vorarbeiter des örtlichen Bauteams:

- Vadim, bist du verrückt? Sind Ihre harten Arbeiter Selbstmordattentäter? Was ist dieser Bordsteinblock, der an einem Elektrokabel hängt?

- Kolya, wenn Sie es entfernen, wird ein Bagger nicht um die Ecke des Hauses fahren!

Hinter Vadims Rücken sieht man einen Straßenarbeiter, der einen bloßen Draht im Schlamm gefunden hat, der irgendwo in die Eingeweide der Erde führt, und freudig einem Kollegen nachläuft und ihn mit Elektrizität „erschreckt“.

Währenddessen versuchen müde Wachen im Umspannwerk des Dorfes, die sich selbst verbrennen, zum zehnten Mal, einen schrecklich heißen Leistungsschalter einzuschalten, der aus irgendeinem Grund jede halbe Stunde ausgeschaltet wird.

Warum ist der Leistungsschalter ausgefallen und welche anderen Möglichkeiten gibt es zum Schutz elektrischer Geräte? Was ist bei der Planung der elektrischen Sicherheit in Servern und anderen IT-Geräten zu beachten? Um diese Probleme zu verstehen, lesen wir beide Teile des Artikels ausführlicher.

Da die Vorschriften eine ganze Reihe von Maßnahmen zum Schutz der Stromnetze vor verschiedenen Unfällen vorsehen, werden wir uns mit den im privaten und industriellen Bereich am häufigsten vorkommenden befassen.



Was wollen und können wir uns überhaupt schützen?

Natürlich durch Stromschlag. Schützen Sie zweitens Geräte und Kabel vor Beschädigung durch Kurzschlussströme sowie vor Feuer und Feuer.



Ein Leistungsschalter (automatisch) ist das häufigste Mittel zum Schutz elektrischer Netze. Natürlich gibt es auch schmelzbare Einsätze (Sicherungen), die jedoch aufgrund ihrer „Wegwerfbarkeit“ und einer Reihe technischer Unterschiede zur Maschine viel weniger verwendet werden.



Ein größerer? anklickbares Foto
"Automatischer Cutaway"

Im klassischen Fall schützt ein Leistungsschalter:

1. Kurzschluss

Kurzschluss (Kurzschluss) - In diesem Fall schließt die Phase bei Beschädigung der Isolierung gegen Null oder gegen Masse, wodurch der Strom im Stromkreis stark ansteigt (5 bis 15 Mal) und die Maschine in nicht mehr als 0,4 Sekunden abschaltet (für ein Gruppennetzwerk gemäß den Regeln) elektrische Anlagen). Wenn unsere Maschine fehlerhaft ist oder die Netzwerkbetriebsarten ihren zuverlässigen Betrieb nicht gewährleisten, leidet zunächst das an diese Gruppe angeschlossene Gerät, das selbst eine Kurzschlussquelle sein kann. Kurzschluss hat auch negative Folgen für Drähte und Kabel. In der Regel erwärmt die Abschirmung bei Fehlfunktionen der Maschine lokal den Kurzschluss, es treten Lichtbögen auf und die leitenden Teile brennen mit dem Feuerwerk der Mikropartikel aus geschmolzenem Kupfer aus. Und diese Entwicklung der Ereignisse scheint ziemlich günstig, da in diesem Fall der Unfall von selbst aufhört. In einigen Fällen tritt anstelle eines Kurzschlusses ein "Schweißen" von stromführenden Teilen auf, und es entsteht ein sogenannter "Metall" -Fehler, der viel gefährlicher ist, da er nicht von selbst stoppt und automatisch ausgeschaltet werden muss. Dann sollte der Spezialist den Ort der Beschädigung finden und erst dann versuchen, das Gerät einzuschalten. Aber Schutz kann aus verschiedenen Gründen nicht funktionieren, dann kann (Gott bewahre) passieren
Darüber hinaus erfüllen moderne Automaten bei einem Unfall die Funktion der Strombegrenzung, dh sie lassen keine Ströme im Stromkreis gefährliche Werte erreichen.


2. Aus einer Überlastung des Netzwerks

Eine Überlastung des Netzwerks liegt vor, wenn ein Isolationsschaden (oder eine erhöhte Belastung des Netzwerks) langfristig zu einem Anstieg der Ströme im Stromkreis führt, der über die berechneten Indikatoren hinausgeht (um 110-300% oder 110-500%), was dazu führt, dass die Maschine in wenigen Minuten bis anderthalb Stunden ausgeschaltet wird je nach Situation und Maschinentyp. In diesem Fall ist ein Schutz gegen Überhitzung, Zerstörung der Isolierung und Feuer von Elementen des Gruppenstromkreises vorgesehen. Das heißt, die Maschine muss warmlaufen und abschalten, bevor Drähte, Kabel, Kontakte, Steckdosen und Schalter kritisch erwärmt werden. Beispielsweise schützt der am häufigsten verwendete Leistungsschalter mit der Kennlinie C und einer Nennleistung von 16 A bei Strömen ab 20,8 A (1,3 Nennwerte) zuverlässig vor Netzüberlastung und arbeitet in etwa 60 Minuten. Bei einem Überlaststrom von 48 A (3 Nennwerte) wird er ausgeschaltet 5 Sekunden bis 20-30 Sekunden. Während dieser Zeit sollte die Temperatur der Isolierung von Kabeln, Drähten und elektrischen Empfängern kritische Temperaturen nicht überschreiten. Hierzu ist es manchmal erforderlich, Kabelberechnungen für den Feuerwiderstand bei Kurzschlussströmen durchzuführen und zu begründen


Das häufigste Isolationsmaterial im Zeitalter des "entwickelten Sozialismus" war Karbolit. Jeder erinnert sich an den schwarzen glatten Kunststoff, aus dem fast alle elektrischen Geräte in der UdSSR hergestellt wurden? Dies sind Steckdosen und Klemmenblöcke sowie automatische Maschinen und elektrische Haushaltsgeräte, elektrische Stecker usw. Dieses Material hat also eine Wärmebeständigkeit von bis zu 150 Grad, was viel besser ist als die Eigenschaften einer modernen PVC-Isolierung. Wenn jedoch eine Temperatur von über 100 Grad erreicht wird, beginnt sich dieses Material abzubauen und gefährliche toxische Substanzen freizusetzen.


Aussehen der Astkompression mit Carbolithülle


Auftreten einer Zweigkompression auf der Luftleitung nach dem Durchgang eines Blitzimpulses. Die Phasenkompression explodierte einfach und war bei der Photonull-Kompression durch den thermischen Impuls der Überströme verkohlt (Abb. 1).

Die Kabelisolationstemperatur sollte bei jeder Art von Netzwerkunfall 70-80 Grad Celsius nicht überschreiten. Im Falle eines Kurzschlusses wird die Isolierung schnell erwärmt, im Falle einer Überlastung wird der Prozess zeitlich relativ verlängert. Was geschah also im Umspannwerk des Dorfes, während der Betonblock am Elektrokabel hing?


Blinken der PVC-Isolierung des Stromkabels infolge von Leitungsüberlastung und ständigen Versuchen, die Maschine einzuschalten, ohne die Unfallursache zu beseitigen (Abb. 2).




Klickbar

Im Umspannwerk spürte die Maschine aufgrund einer schlechten Isolierung eine ständige Überlastung der Leitung entlang einer der Phasen. Er heizte und wurde durch Wärmeschutz ausgeschaltet. Nach einiger Zeit kam ein Wachmann und schaltete die Maschine wieder ein. Natürlich ist es fast unmöglich, die Maschine sofort nach dem Auslösen des Wärmeschutzes einzuschalten: Sie "springt" einfach, wenn Sie versuchen, sie einzuschalten. Aber hinter der Wache standen Bauherren, die forderten, die Leitung dringend einzuschalten, da das Elektrowerkzeug nicht funktionierte, man keinen Tee kochen konnte und so weiter und so fort ... Die Situation wiederholte sich den ganzen Tag. Versuche, ein Phasenungleichgewicht zu beseitigen, führten zu nichts in der Leitung, da nach zwei oder drei Tagen eine Überlastung einer anderen Phase auftrat. Wie Sie sehen, wählten erhöhte Lastströme das schwächste Glied - das Kabel, das von oben zur Maschine führt (in diesem Fall handelt es sich um einen selbsttragenden isolierten Draht) aus Aluminium). Die Isolierung schwebte aufgrund eines Temperaturanstiegs von 100 Grad. Und das bei niedrigen positiven Lufttemperaturen. Was wäre ein heißer Sommertag in dieser Situation?

Natürlich das Feuer und der Ausfall des Hauptschildes des Umspannwerks.
Fragen Sie, was ich vorhabe? Alles ist sehr einfach - wenn Ihr Schutz funktioniert hat, eine Maschine oder ein RCD ausgeknockt wurde, dann ist dies mit etwas verbunden und es gab ein Hintergedanken. Bevor Sie die Maschine einschalten, müssen Sie die Unfallursachen kennen. Besonders wenn die Maschine deutlich beheizt ist. Darüber hinaus ist jede Maschine für eine bestimmte Anzahl von Schutzabschaltungen ausgelegt. Es wird nicht empfohlen, die Maschine bei vorhandenen Schäden an der Leitung einzuschalten, da dies die Lebensdauer verkürzt.

Betrachten Sie nun den RCD

RCD - Geräte dienen in erster Linie dazu, eine Person vor einem elektrischen Schlag zu schützen. Wenn Sie sich nicht mit technischen Details befassen, ermittelt das Gerät den Stromverlust vom Phasenleiter zur Erde und schaltet die beschädigte Gruppe für bis zu 30 ms oder 0,03 Sekunden aus. Zum Schutz einer Person werden FI-Schutzschalter mit einem Leckstrom von 30 mA installiert. Diese Zahl ist auf ein sicheres Stromniveau zurückzuführen, das ohne Herzflimmern durch den menschlichen Körper fließen kann, dh ohne die Person zu verletzen.



Reststromschutzgerät

Wie Sie wissen, besteht die Gefahr für den Menschen nicht in Spannung, sondern in Strom. Zum Beispiel können Sie eine Person mit 1 Volt Spannung töten, während es wichtig ist, welcher Strom durch die Person fließt, auf welchem ​​Weg und wie lange. Der RCD wurde entwickelt, um eine Person durch Berühren von Teilen zu schützen, die unter gefährlicher Spannung stehen. Es können Gehäuse von Haushaltsgeräten, Industrieanlagen, beliebige Metallteile sein. In der Regel trennt der FI die beschädigte Leitung im Voraus und nicht im Moment menschlicher Berührung. Fälle sind jedoch nicht ausgeschlossen, in denen in dem Moment, in dem eine Person mit ihm arbeitet, ein gefährliches Potenzial an der Ausrüstung auftreten kann.

Historischer Hintergrund:

Das erste Fehlerstromschutzgerät wurde 1928 von der Rheinisch-Westfälischen Elektrizitätswerk AG patentiert.

1937 wurde die Schutzapparategesellschaft Paris & Co. stellte das erste Betriebsgerät auf Basis eines Differentialtransformators und eines polarisierten Relais her, das eine Empfindlichkeit von 0,01 A und eine Geschwindigkeit von 0,1 s hatte. Im selben Jahr wurde mit Hilfe eines Freiwilligen (Mitarbeiter des Unternehmens) ein RCD-Test durchgeführt. Das Experiment endete erfolgreich, das Gerät funktionierte klar, der Freiwillige hatte nur einen leichten Stromschlag, obwohl er sich weigerte, an weiteren Experimenten teilzunehmen.

Derzeit gibt es FI-Schutzschalter mit einem Leckstrom von 300 mA. Sie sind so konzipiert, dass sie vor Feuer schützen und zusammen mit dem Wärmeschutz der Maschine die Funktion eines zusätzlichen Schutzes erfüllen.

Was ist der Unterschied zwischen FI-Schutzschaltern und Wärmeschutz in einem Leistungsschalter? Tatsächlich kann eine Überlastung der Leitung auf einen Stromverlust zum Boden zurückzuführen sein.

Zunächst wird die Reaktionszeit des Wärmeschutzes in Sekunden und Stunden gemessen, RCD - in Millisekunden (normalerweise bis zu 25 ms oder 0,025 Sekunden).

Zweitens soll der Wärmeschutz Geräte schützen, nicht aber Menschen. Befindet sich zu dem Zeitpunkt, an dem eine Person den Gerätekoffer berührt, kein FI in der Abschirmung, wechselt der Netzwerkmodus in die Kurzschlussphase, der Strom steigt stark an, der Schutz gegen Kurzschluss in der Maschine funktioniert und trennt die Leitung relativ schnell. Diese Zeit kann jedoch ausreichen, damit eine Person eine mit dem Leben unvereinbare elektrische Verletzung erleidet.

Drittens ist RCD eine zusätzliche Schutzmaßnahme und wird in der Regel für explosionsgefährdete Bereiche und für Haushaltssteckdosen installiert, während automatische Maschinen die Hauptschutzmaßnahme sind und überall und immer angewendet werden.

Viertens ist die Verwendung von FI-Schutzschaltern ohne Leistungsschalter ausgeschlossen, aber Maschinen ohne FI-Schutzschalter sind weit verbreitet.

Werden RCDs für IT-Geräte, Server und Rechenzentren benötigt?

Die Frage ist umstritten und liegt in der Regel im Ermessen des Kunden.

Einerseits muss die Sicherheit des Personals Vorrang vor anderen Überlegungen haben. Das menschliche Leben hat Priorität. Andererseits bezieht sich die Ausstattung von Informationssystemen häufig auf die Lebenserhaltungssysteme anderer Menschen. Sie können von Diensten „eingeschaltet“ werden, deren Arbeit nicht unterbrochen werden sollte. Zum Beispiel medizinische Einrichtungen, Rettungsdienste, Rettungsdienste und andere lebenserhaltende Organisationen. Und die Serverräume selbst werden in der Regel als Räume ohne ständige Anwesenheit von Personen, ohne ständige Anwesenheit von Arbeitsplätzen klassifiziert.

Das heißt, Informationsgeräte können häufig durch die Zuverlässigkeit der Stromversorgung (PUE S.1.2.18) zusammen mit Brandschutzsystemen und Notbeleuchtung der ersten Kategorie von Leistungsempfängern zugeordnet werden. Für diese Gruppe ist eine Unterbrechung der Stromversorgung nicht akzeptabel , da dies zu erheblichen Materialverlusten führen und das Leben und die Gesundheit des Menschen gefährden kann. Wenn Sie sich eingehender mit den aktuellen Standards befassen, finden Sie Hinweise darauf, dass es für lebenswichtige Verbraucher zulässig ist, nur vor Kurzschlüssen ohne Wärmeschutz zu schützen.

Beispielsweise müssen Feuerlöschpumpen im Brandfall betrieben werden, bis die Kabelisolierung vollständig durchgebrannt ist und auftritt.


In Abschnitt 7.1.81 der Regeln für die Installation elektrischer Anlagen () heißt es beispielsweise: "Die Installation von FI-Schutzschaltern ist für Stromverbraucher verboten, deren Abschaltung zu Situationen führen kann, die für Verbraucher gefährlich sind." , , , . , IT-, , . , , , , – .

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