Wie Sie Stromversorgungssysteme für Rechenzentren warten

Allgemeine Wartungspraktiken

Die folgenden Verfahren gelten für zwei oder mehr Stromsegmente.

Infrarot-Scannen

Beim Infrarot-Scannen wird eine spezielle Kamera verwendet, die auf jeden Draht und jede Stromschiene fokussiert. Ungewöhnliche Temperaturen weisen auf lose Verbindungen hin. Durch Überhitzung erhöht sich der Widerstand, was sowohl die gelieferte Spannung als auch die Übertragungseffizienz verringert. Stecker sollten den Werksspezifikationen entsprechen, damit es nicht zu Verbindungsfehlern kommt. Alle Geräte müssen abgeschaltet werden, um die Verbindungen sicher festziehen zu können. Ein alternativer Stromversorgungsanschluss oder ein  Notstromgenerator muss das Rechenzentrum mit Energie versorgen, bis die Verbindungen gesichert sind.

Testen der Lastbank

Setzen Sie die Backup-Ausrüstung regelmäßig unter Volllast, um ihren Betrieb zu testen. Der effektivste Test für jedes System ist die Simulation eines Stromausfalls. Dadurch wird sichergestellt, dass die USV ordnungsgemäß funktioniert, die Generatoren anlaufen und der automatische Umschalter die Stromversorgung auf die Generatoren überträgt.

Eine Lastbank simuliert den Energieverbrauch von IT-Geräten, indem sie eine definierte Last an das Stromversorgungsystem anlegt. Bei einem Stromausfalltest wird die Last auf verschiedene Weise angelegt. Der kritischste Teil des Tests ist die Stufenfunktion, bei der die volle Last plötzlich eingeschaltet wird. Wenn ein Bauteil ausfällt, geschieht das höchstwahrscheinlich unter dieser Art von Belastung.

Phasengleichgewicht

Stromversorgungssysteme mit großer Kapazität sind dreiphasig. Das liefert die maximale Leistung, wenn der Strom auf jeder Phase gleich ist. Das ist bei europäischen 240-Volt-Systemen leicht zu erreichen. Das Umstecken von Netzkabeln von einer Steckdose zur anderen verändert die Belastung einer Phase, lässt aber eine andere Phase unverändert.

Einspeisungsabschnitt

Die Instandhaltung des ankommenden Versorgungssegments sollte von der Facility-Abteilung durchgeführt werden. Die Wartung erfordert einen Infrarot-Scan aller wichtigen Verbindungen vom Versorgungsunternehmen über die Einspeiser und Transformatoren, die das Rechenzentrum versorgen. Häufig wird jedoch bei der Hauptschalttafel aufgehört, wenn die Kritikalität der übrigen nachgeschalteten Anschlüsse nicht erkannt wird.

USV-Segment

Jede USV verfügt über einen Wartungs- oder statischen Bypass. Administratoren können USV-Systeme manuell aktivieren, aber ihr Hauptzweck besteht darin, im Falle eines Ausfalls einer internen Komponente automatisch zu handeln. Dadurch wird sichergestellt, dass die eingehende Energie schnell zwischen Eingang und Ausgang übertragen wird. Der statische Bypass deckt jedoch nicht alle Teile der USV-Konnektivität ab. Um allumfassend zu sein, ist ein vollständiger, umlaufender Bypass erforderlich. Das ist besonders wichtig, wenn die Eingangs- und Ausgangsspannungen unterschiedlich sind, da dann ein externer Transformator im Bypass-Modus erforderlich ist.

Geräte mit drei gleichzeitigen Anzeigen - eine für jede Phase - sind einfacher zu bedienen als solche, bei denen man mit einer Taste von Phase zu Phase umschalten muss.

Die meisten hochwertigen USV-Systeme bieten eine vollständige Bypass-Option. Ist das nicht der Fall, kann sie dennoch mit verfügbaren elektrischen Komponenten konstruiert werden. Die USV-Wartung sollte das Infrarot-Scannen jeder Verbindung umfassen.

Batteriewartung

Eine USV ist nutzlos, wenn ihre Batterien ausfallen. Batteriezellen sind in Reihe geschaltet, sodass ein Monitor eine schwächelnde Zelle erkennen kann, bevor sie ausfällt und die Notstromversorgung unterbricht. USV-Konstruktionen sollten mindestens zwei Batteriestränge verwenden, damit das System nie von einer einzelnen Zelle abhängig ist.

Lastbanktest

Für einen Lastbanktest muss die USV vorübergehend von der Lastbank getrennt werden. Das ist in Einrichtungen mit zwei USV-Systemen einfacher. Der Test entspricht im Wesentlichen dem, was passiert, wenn eine USV ausfällt und die andere die volle Last übernehmen muss.

Der Lasttest wird fortgesetzt, bis die Batterien bis zu einem vorgegebenen Wert entladen sind, und dann wieder aufgeladen. Entladen Sie die Batterien nicht vollständig, da das die Lebensdauer der Batterien verkürzt. Am besten halten Sie sich an die Empfehlungen des Batterieherstellers und stellen die tatsächliche Entladung anhand der bereitgestellten Entladungskurve dar, um festzustellen, ob die Backup-Batteriedauer noch gegeben ist.

Verteilersegment

Verteilersegmente leiten die Leistung vom Ausgang der USV zu den Steckdosenleisten, an die alle IT-Geräte angeschlossen sind. Ein einzelner USV-Ausgang kann je nach Bedarf der IT-Geräte mit Tausenden von Steckdosen verbunden werden. Das sind zahlreiche Verbindungen, die ausfallen können, ebenso wie Schutzschalter und Transformatoren.

Viele Verbindungen können aufgrund ihrer unzulänglichen Lage in Gehäusen nicht per Infrarot gescannt werden. Es werden nur die wichtigsten Verbindungspunkte untersucht.

Boden- oder Deckenstromkreise

Fußboden- oder Deckenabzweigleitungen werden einzeln von herkömmlichen Sicherungskästen aus verkabelt, die entweder an der Wand montiert oder in Schränken untergebracht sind. Große Gehäuse mit mehreren Sicherungskästen und isolierten Transformatoren in klassischen Stromverteilereinheiten (PDUs) werden um den Raum herum mit Klimaanlagen aufgestellt.

Techniker sollten hochwertige, industrielle Schraubschalter anstelle von Steckschaltern verwenden, die in der Hausinstallation üblich sind. Qualifizierte Elektriker sollten die Schalttafeln einmal im Jahr öffnen und die Anschlüsse überprüfen und gegebenenfalls nachziehen.

Deckenstromschiene

Die Deckenstromschiene ähnelt den Lichtschienensystemen. Sie ist in den meisten modernen Rechenzentren die bevorzugte Lösung.

Die Anschlüsse sind als einfache Abzweigungen erhältlich, die in die Stromschiene eingesteckt oder geschraubt werden, und sind in dreiphasigen Kapazitäten von 60 bis 600 Ampere erhältlich. Sie bieten praktisch jede Schaltkreiskonfiguration und umfassen Abzweigschutzschalter und die Steckdosen, an die die Steckdosenleisten der Schränke angeschlossen werden.

Neben der Flexibilität wird auch die Anzahl der Verbindungen reduziert. Die Stromschiene lässt sich leichter per Infrarot scannen, wenn die Einspeisungen mit Infrarot-Scan-Fenstern ausgestattet sind – das muss von den Designern festgelegt werden. Es werden möglicherweise auch anbringbare Temperatursensoren an den Verbindungsstellen der Stromschienenabschnitte angeboten, die jedoch nur die Gehäusetemperatur messen, da davon ausgegangen wird, dass eine schlechte Verbindung an einer Verbindungsstelle Wärme abstrahlt. Verbindungsfehler sind selten.

Steckdosenleisten für Racks und Schränke

Rack- und Schaltschrank-Steckdosenleisten bilden den Abschluss der Stromkreisverteilung. Intelligente PDUs (iPDUs) sind in Hunderten von Steckdosenkonfigurationen, Spannungs- und Leistungswerten erhältlich und ermöglichen praktisch jede Schaltschrank-Stromkreisverteilung. Sie bieten außerdem Optionen für Temperatur- und Feuchtigkeitssondenanschlüsse, die Fernschaltung einzelner Steckdosen und die für den Phasenausgleich erforderliche Messung pro Phase und sogar pro Steckdose.

Bei fast allen iPDUs werden die Lasten auf jeder Phase visuell angezeigt. Dadurch lässt sich leichter erkennen, ob die Phasen in einem Schrank ausgeglichen sind. Geräte mit drei gleichzeitigen Anzeigen – eine für jede Phase – sind einfacher zu bedienen als solche, bei denen man mit einer Taste von Phase zu Phase schalten muss. Die meisten iPDUs können für die Fernablesung vernetzt werden. Fernzugriffsfähige Netzwerke sollten auf ihre Sicherheit überprüft werden.

Nach dem Phasenausgleich besteht die wichtigste Wartungsanforderung darin, sicherzustellen, dass die Anschlüsse der IT-Geräte fest in ihren Steckdosen sitzen. Es können verriegelbare iPDU-Steckdosen spezifiziert oder die Anschlüsse können mit Clips gesichert werden.

Notstromaggregate

Notstromaggregate müssen monatlich getestet werden, es sei denn, die Vorschriften der Branche schreiben häufigere Tests vor. Automatische Umschalter sollten über einen Bypass verfügen, damit sie unabhängig voneinander getestet werden können, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.

Für Generatoren sollte ein Wartungsvertrag abgeschlossen werden, der eine jährliche Überprüfung vorsieht. Zu den häufig übersehenen Punkten gehören Labortests des Öls auf Metallablagerungen und Kraftstofftests, um sicherzustellen, dass der Kraftstoff nicht veraltet ist. Achten Sie außerdem darauf, dass der Kraftstoffstand auf einem betriebsfähigen Niveau bleibt.

Wartung von Batterien und Kabeln

Starterbatterien sollten redundant ausgelegt sein und kontinuierlich überwacht werden, ähnlich wie die Batterien einer USV. Riemen sollten auf Verschleiß überprüft und alle Einstellungen kontrolliert werden. Bei Generatoren, die älter als 15 Jahre alt sind, sollte ein Hochspannungstest durchgeführt werden, um festzustellen, ob die Verkabelung des Generators bereits abgenutzt ist.

Wartung von Steckverbindungen

In der Stromversorgung von Rechenzentren gehören Steckverbindungen zu den häufigsten Fehlerquellen. Achten Sie deshalb bei der Wartung verstärkt auf die folgenden Aspekte:

• Kabelmanagement: Wenn Kabelhalter und -führungen genutzt werden, reduziert das die Belastung auf die Stecker und beugt Verschleiß vor. Verzichten Sie auf Mehrfachsteckdosen und Verlängerungskabel, damit eine ungleichmäßige Lastverteilung vermieden wird. Die Verwendung von verriegelbaren Steckverbindungen verhindert ein versehentliches Lösen der Verbindungen.
• Inspektion: Überprüfen Sie regelmäßig die Stromanschlüsse an den Racks, besonders nach Umstellungen oder Hardware-Upgrades. Achten Sie auf Materialermüdung und Korrosion. Falls etwas ausgeleiert oder überhitzt ist, müssen Sie die betroffen Teile austauschen.
• Belastungskontrolle: Kontrollieren Sie die Belastungen der Steckdosen und vermeiden Sie eine Überlastung. Nutzen Sie keine Haushaltslösung, sondern industrielle Steckdosenleisten.

Sicherheitsmaßnahmen bei Wartungsarbeiten

Bei Wartungsarbeiten sollte nicht nur der Betrieb des Rechenzentrums aufrechterhalten, sondern auch die Sicherheit der Mitarbeiter gewährleistet werden. Achten Sie daher auf die folgenden Maßnahmen:

• Lichtbogenschutz (Arc Flash Protection): Achten Sie auf das Tragen von Schutzausrüstung in Form von feuerbeständiger Kleidung, Handschuhen und Schutzschilden. Trennen Sie die spannungsführenden Komponenten und halten Sie die Sicherheitsabstände ein. Die Schalttafeln sollten mit der jeweiligen Arc-Flash-Gefahrenklasse gekennzeichnet sein.
• ESD-Schutz (Elektrostatische Entladung): Wenn Sie mit empfindlicher Hardware arbeiten, empfiehlt sich das Tragen von ESD-Handschuhen und geerdeten Armbändern. Antistatische Matten an den Arbeitsplätzen reduzieren elektrostatische Entladungen. Da trockene Luft das ESD-Risiko erhöht, sollten Sie regelmäßig die Luftfeuchtigkeit in ihrem Rechenzentrum überprüfen.
• Elektrische Sicherheitsprüfungen: Stellen Sie eine einwandfreie Erdung sicher, indem Sie die Erdungswiderstände messen. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, müssen Isolationsprüfungen an Kabeln und elektrischen Bauteilen durchgeführt werden. Auch Schutzschalter wie FI oder RCDs werden regelmäßig geprüft.

Bevor Sie mit der Wartung der Stromversorgungssysteme Ihres Rechenzentrums beginnen, stellen Sie eine redundante Stromversorgung sicher. Nur so ist ein reibungsloser Betrieb gesichert. Achten Sie auf Entladungszeiten von Kondensatoren, um Restspannungen zu vermeiden. Damit es nicht zu Fehlschaltungen kommt, sind eine detaillierte Protokollierung der Wartungsarbeiten und Freigabeverfahren sinnvoll.