Stromversorgung von IT-Infrastruktur – und was dabei zu beachten ist

12.04.2022 / Peter Steufmehl

In Bezug auf die Stromversorgung der Rechenzentrumsinfrastruktur oder der Serveranlage, die Begrifflichkeiten wie Allgemeinstromversorgung (AV), Ersatzstromversorgung oder Netzersatzanlage (NEA), Sicherheitsstromversorgung (SV) und Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) einschließen, muss sich jeder Betreiber einer solchen Infrastruktur fragen, ob die u.U. gewünschte Ausfallsicherheit/Redundanz der Stromversorgung in der Praxis überhaupt funktioniert und gegeben ist.

Die Umsetzung einer ausfallsicheren/redundanten Stromversorgung kann durch eine falsche Lastaufteilung/Strombelastung bzw. Beschaltung der Außenleiter leicht zum Totalausfall der Infrastruktur führen.

Bei der Stromversorgung der im IT-/Serverschrank integrierten Komponenten sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, um den sicheren Betrieb gewährleisten zu können. Dazu zählen:

  • Die Spannungsquellen zur Versorgung der Infrastruktur – bezogen auf Ausfallsicherheit/Redundanz
    • Bei Verwendung mehrerer Spannungsquellen: die gleichmäßige Auslastung der verschiedenen Quellen unter Berücksichtigung der Übernahmemöglichkeit im Fehlerfall
  • Die symmetrische Strombelastung der drei Außenleiter
  • Die Strombelastungshöhe je Außenleiter
  • Oberschwingungen als Verzerrung der Strombelastung (wird hier nicht berücksichtigt), die eine Überlastung des Neutralleiters hervorrufen können

Zum ersten Punkt, den möglichen Spannungsquellen, wurde sich mit Sicherheit bereits bei der Planung und dem Aufbau der Infrastruktur Gedanken gemacht, denn er ist sehr individuell und kann von Infrastruktur zu Infrastruktur sehr unterschiedlich sein. Es ist hier wichtig zu überprüfen, ob z.B. die USV richtig dimensioniert wurde, die NEA die komplette Infrastruktur betreiben können muss oder nur ausgewählte Verbraucher oder Bereiche speisen soll.

Ohne Berücksichtigung des Themas „Oberschwingungen“, welche im schlimmsten Fall eine Überlastung des Neutralleiters hervorrufen können, gilt es im Folgenden, noch zwei weitere oft vernachlässigte Punkte zu beachten.

Um die symmetrische Strombelastung der drei Außenleiter und einen unter Umständen auftretenden Neutralleiterstrom bei asymmetrischer Belastung der Außenleiter festzustellen, braucht es eine kontinuierliche bzw. zumindest regelmäßige Kontrolle der besagten Ströme. Im Optimalfall hilft hier ein integriertes Monitoring-System, welches kontinuierlich alle Ströme überwacht und bei Bedarf eine Meldung abgibt. Alternativ kann die Integration von Messgeräten eine mögliche Lösung sein, die jedoch den Aufwand für die Auswertung der Messergebnisse zur Folge hat.

Grundsätzlich ist auf eine gleichmäßige Belastung der Außenleiter zu achten. Auch bei Ausfall eines Außenleiters darf es nach der Übernahme der Spannungsversorgung, z.B. durch das zweite redundante Netzteil, nicht zur Überlastung eines anderen Außenleiters kommen, da dieser nun, zusätzlich zu seiner Grundlast, noch die hinzukommende Strombelastung durch Ausfall und Umschaltung aufnehmen muss. Bei der Planung und Aufteilung sind diese Umstände zu berücksichtigen. Oft schleicht sich dieser Fehler bei später durchgeführten Erweiterungen ein, da dann zumeist keine bewusste Wahl bzgl. der Stromversorgung getroffen wird, sondern lediglich eine freie, möglichst naheliegende Anschlussmöglichkeit gewählt wird.

Bei einer geforderten Ausfallsicherheit/Redundanz sollte also jeder Außenleiter nicht mehr als 50% belastet werden, um im Falle eines Ausfalls eine Übernahme der zusätzlichen Last ermöglichen zu können. Ein Ausfall einer Phase darf nicht zu einer Überlastung einer anderen nach Übernahme führen.

Sollten Sie zu o.g. Themen Fragen haben, kommen Sie gerne auf uns zu. Wir freuen uns, wenn wir Sie bei der Erstellung einer Ersteinschätzung und im Rahmen einer Machbarkeitsstudie bei der Erarbeitung eines auf Ihr Umfeld abgestimmten Lösungskonzeptes unterstützen dürfen.

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