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Transiente Schaltvorgänge in hochverfügbaren Anlagen
Transiente Spannungsereignisse können viele Ursachen haben und wirken sich negativ auf die Hochverfügbarkeit elektrischer Betriebsmittel aus. Dabei kann es zu Schäden an Hardware, einer Reduzierung der Lebensdauer oder Datenverlusten kommen.
Eine Transiente ist eine plötzliche Spannungsänderung in Form eines Pulses oder Schwingvorgangs, die sich mit umgekehrter Polarität auf den Sinus auswirkt. Typische Ursachen sind das Schalten von großen Verbrauchern in der Schwermaschinenindustrie, Schaltvorgänge beim Energieversorger, Blitzschlag oder ein defekter Schutz.
Auch Blitzschläge können extreme transiente Überspannungen verursachen, deren Folge Totalausfälle sind. Häufiger treten jedoch Transienten durch regelmäßige Schaltvorgänge zum Beispiel bei Kurzschlüssen auf, was schleichende Ausfälle zur Folge hat. Auch in Endstromkreisen kündigen sich defekte Netzteile oder Kontaktprobleme mit kleinen Transienten an – davon ist dann meist nur das Betriebsmittel betroffen. Transienten können also an jeder Stelle im Netz durch unterschiedlichste Ursachen auftreten.
Auf dem Markt sind Messgeräte erhältlich, die in der Lage sind, Transienten gezielt zu triggern, aufzuzeichnen und zu melden. Produktbeispiele sind etwa die Netzanalysatoren der Baureihe UMG 512-PRO, UMG 509-PRO, UMG 605-PRO, UMG 604-PRO und UMG 801 des Herstellers Janitza. Mit derartigen Geräten sind überhaupt erst Analysen und die sogenannte „Predictive Maintenance“ möglich. Denn der Defekt eines Verbrauchers kündigt sich oft mit transienten Ereignissen an.
Der Nutzen einer Detektion in hochverfügbaren Anlagen
Neben der frühzeitigen Erkennung von defekten Betriebsmitteln, durch eine Häufung von Transienten oder externen Ereignissen bieten Messgeräte mit Transientenerkennung eine gute Grundlage zur Kontrolle von sogenannten Catcher-Systemen. Dies sind Systeme, die in einer sehr kurzen Zeit gewissermaßen unterbrechungsfrei zwischen zwei Pfaden schalten müssen. Sie kommen typischerweise in Rechenzentren oder Krankenhäusern zum Einsatz.
Wenn also Strompfad A ausfällt, schaltet der Catcher innerhalb von fünf Millisekunden auf Pfad B um, wodurch die hochverfügbaren Komponenten weiterhin unterbrechungsfrei mit Energie versorgt werden. Einzelfehler in der Stromversorgung lassen sich so umgehen. Die technischen Bezeichnungen solcher Umschaltvorrichtungen lauten „Statischer Transferschalter“ (STS) oder „Automatischer Transferschalter“ (ATS). Sie können in Endstromkreisen bei sehr kleinen Leistungen oder auch bei sehr großen Knotenpunkten eingesetzt werden.
Ab etwa zehn Millisekunden (etwa eine Halbwelle) kommt es zu einem Ausfall. Daher sind schnelle Schaltzeiten und eine zuverlässige Technik essenziell. Insbesondere bei größeren Knotenpunkten ist eine zusätzliche Kontrolle mit geeigneten Netzanalysatoren unabdingbar.
Softwarefunktionen wie zum Beispiel die CBEMA-Kurve oder ein Transienten-Browser erlauben eine komfortable Darstellung von STS-Schaltvorgängen. Die ITIC-Kurve oder CBEMA-Kurve (Computer Business Equipment Manufacturers Association) beschreibt die maximale Spannungsabweichung im Verhältnis zur Ereignisdauer, die ein elektronisches Gerät tolerieren muss. Die Kurve gibt zulässige Toleranzen zur Bewertung der Ereignisse vor und ermöglicht somit eine Interpretation der möglichen Störungen.
Ein weiteres Hilfsmittel bietet der Hochverfügbarkeitsreport, mit dem sich komplexere Zusammenhänge und Auswirkungen von Spannungsschwankungen zeitgleich darstellen lassen. Der Report ermöglicht Aussagen zum Startzeitpunkt von Schalthandlungen und deren Auswirkungen. Zeitgleiche Ereignisse sind ebenfalls aufgelistet und zugesicherte Verfügbarkeitszeiten werden mit der Berechnung der mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) überprüfbar.
- Transiente Schaltvorgänge in hochverfügbaren Anlagen
- Die Technik zur Erkennung von Transienten
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