Überspannungsschutz für Rechenzentren

Rechenzentren vor Blitzeinschlägen zu schützen ist keine leichte Aufgabe.

Schutz von Stromversorgungsleitungen und Aufrechterhaltung der Energieversorgung:

Die Kontinuität der Stromversorgung in einem Rechenzentrum ist von größter Bedeutung. Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen an Energie, nicht nur für den Betrieb der IT-Systeme, sondern auch für die Kühlung der Geräte. Da jedoch nicht alles ordnungsgemäß geschützt ist, besteht ein steigender Bedarf an stärkerem Schutz.

Die meisten durch Blitzeinschläge verursachten Schäden betreffen elektrische und elektronische Komponenten durch induzierte Überspannungen in den in das Gebäude eindringenden Leitungen. Metallrohre (Wasser, Gas usw.) können ebenfalls Überspannungen verursachen, während der fehlende Potentialausgleich zwischen den verschiedenen Versorgungsleitungen oder zwischen den verschiedenen Erdungsanschlüssen zu Problemen führen kann, wenn die elektrische Erde und die sogenannte “saubere” Computererde getrennt werden.

Die Installation von Überspannungsableitern vom Typ 1 + 2 kann aufgrund ihrer geringen Restüberspannung eingehende Stromleitungen und empfindliche Stromkreise bei Blitzeinschlägen schützen. Allerdings ist die Erdung der in das Gebäude führenden Metallrohre erforderlich, um ein Äquipotentialsystem zu schaffen.

Auch zum Schutz von Computersystemen, Wechselrichtern und empfindlichen Geräten sind Überspannungsableiter vom Typ 2 erforderlich. Diese Überspannungsableiter müssen in den verschiedenen vor Ort vorhandenen Elektroschränken installiert werden.

Der interne Schutz eines Rechenzentrums muss nach dem Konzept der Blitzschutzzonen LPZ 0A bis Zone LPZ 3 gemäß IEC 62305-4 erfolgen. Die Blitzschutzzone LPZ 0A ist die Zone, in der ein direkter Blitzeinschlag möglich ist, bis zur Zone LPZ 3, in der sich Endgeräte befinden und in der die Restüberspannung niedrig gehalten werden muss, damit diese Geräte sicher bleiben. Um die Energie zu verhindern, sollten verschiedene Überspannungsableiter installiert werdendurch einen Blitzeinschlag, der durch das Stromnetz kaskadiert.

Schutz der im Rechenzentrum gespeicherten und verarbeiteten Daten:

Rechenzentren sind anfällig für physische Angriffe und Cyberangriffe. Sie sind durch Einbruchschutzsysteme (Kameras, Präsenzmelder …) und eine hochentwickelte Überwachung geschützt, die auch vor Blitz und Überspannung geschützt sein muss. Diese Systeme befinden sich meist außerhalb der Gebäude und da die Rechenzentrumsstandorte oft sehr weitläufig sind, ist ihr Schutz kompliziert.

Die Datenübertragung von außen nach innen erfolgt überwiegend über Glasfaserkabel. Diese Art der Verbindung ist unempfindlich gegen Überspannung, es gibt jedoch auch kabelgebundene Verbindungen über mehrpaarige Datenkabel vom Typ Telekom. Derartige leitfähige Verbindungen reagieren besonders empfindlich auf die indirekte Einwirkung von Blitzen und Überspannungen und sollten durch Überspannungsableiter vom Typ 2 geschützt werden. Auch Koaxialkabelverbindungen sollten entsprechend der Art der Frequenzsignale geschützt werden.Impedanz, Spannung und verwendete Steckertypen. Überwachungsgeräte, Wärmebildkameras, Identitätskontrollsysteme, Sicherheitsschlösser, Brandmelde- und Einbruchmeldesysteme sollten ebenfalls geschützt werden. Erdungssets können verwendet werden, um Überspannungen von allen Koaxialkabeln wie Außenantennen und Außenüberwachungskameras zu reduzieren. Für sicherheitskritische Geräte, die häufig in mehradrigen Kabeln angeschlossen werden, sollten Überspannungsableiter vom Typ 2 eingesetzt werden. Das Datenschutz-SPD für Koaxial, Ethernet, RS485,RS232, RJ11 usw. müssen IEC61643-21 entsprechen.

Schutz von Rechenzentrumsgebäuden:

An hohen Punkten wie Kommunikationsantennen oder Schornsteinen von Stromaggregaten besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, vom Blitz getroffen zu werden. In einem solchen Fall fließt der Blitzstrom über alle leitenden Elemente wie Betonbewehrungseisen, Metallkonstruktionen oder Metallverkleidungen zur Erde. Zum Schutz vor Blitzeinschlägen muss besonders darauf geachtet werden, diese Hochpunkte durch Außenleiter mit dem Erdreich zu verbinden.

Die Installation eines Blitzschutzsystems als Netzkäfigsystem mit Stoßpunkten oder die Verwendung von Frühluftdurchlässen ist mehr als ratsam. Dieser muss einen Schutzradius bieten, der die gesamte Oberfläche des Gebäudes sowie andere sensible Zonen oder umliegende Gebäude wie Generatoren, Kühlaggregate oder Nebengebäude abdeckt, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des Zentrums erforderlich sind.

Es ist sinnvoll, den Blitzstrom über mehrere Ableitungen zwischen Hochpunkten (Maschennetz, aktive oder passive Blitzableiter) und dem Erdungssystem aufzuteilen. Dadurch wird der Strom schnell geerdet und der notwendige Trennungsabstand verringert. Durch eine gute Verteilung des Blitzstroms auf mehrere Leiter werden die Induktionseffekte der Leiter im Gebäudeinneren verringert. Dadurch wird die induzierte Überspannung durch die Verkabelung des Gebäudes reduziert und die Auswirkungen auf Überspannungsableiter verringert.ihr Leben verlängern.

Der Abstand zwischen geerdeten Geräten auf dem Dach und den Blitzableitern ist ein wichtiger Gesichtspunkt. Die Norm 62305-1 erklärt, wie dieser Abstand berechnet wird. Wenn sie zu nahe beieinander liegen (weniger als der Trennungsabstand), müssen sie verbunden werden und ein Überspannungsableiter vom Typ 1 muss auf allen Leitungen installiert werden, die diese Dachgeräte mit Strom versorgen. Wenn der Abstand jedoch groß ist, ist kein Potentialausgleich erforderlich und es sind Überspannungsableiter vom Typ 2 erforderlichausreichend. Ein Überspannungsschutzgerät (SPD) vom Typ 1 ist vier- bis fünfmal teurer als ein SPD vom Typ 2.