Warum ein TN-S-Netz im Rechenzentrum wichtig ist

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In Rechenzentren sollen Elektromagnetische Störungen und Ableitströme vermieden werden. Grund kann die Sensibilität – und damit Störanfälligkeit – von Server- und anderen Hardwarekomponenten sein. Hier informiere ich Euch, wie das realisiert werden kann.

Eine bisher recht gängige Netzform der herkömmlichen Elektroinstallation ist das TN-C-S-Netz. In dieser Netzform erreichen den zentralen Einspeisepunkt vier Leiter (L1, L2, L3 und PEN = TN-C-Netz) – das können zum Beispiel der Hausanschlusskasten (HAK) Deines Energieversorgungsunternehmens (EVU) im Keller oder im Dachgeschoss sein.

Der Einfachheit halber erläutere ich nachfolgend eine herkömmliche Wohnhaus-Installation: In den Zählerschrank kommen die beiden Leiter PE (= Schutzleiter) und N (= Neutralleiter) miteinander verbunden an (= PEN). Nun werden der PE und der N getrennt voneinander (also wird die Installation ab da als ein 5-Leiter-System ausgeführt = TN-S-Netz) in das gesamte Haus verteilt. Eine herkömmliche, moderne Steckdose wird also über die drei Adern braun (L1), blau (N), und grün/gelb (PE) angefahren.

Der L1 Außenleiter ist sozusagen der Stromlieferant, auf dem N-Leiter soll der Strom zurück fließen (das ist im Wechselstromnetz zwar etwas komplizierter – Ihr könnt einen Stecker ja auch drehen und es funktioniert trotzdem – das lassen wir jetzt jedoch so stehen) und der Schutzleiter dient dem Schutz der Person bei Berührung von leitfähigen Betriebsmitteln.

Da wir am Zentralpunkt einen PEN-Leiter haben, und wir gemäß VDE zur Erdung verpflichtet sind (i.d.F. VDE 0100-410), fließen die Rückleiterströme im Neutralleiter (blau) auch über den Schutzleiter (grün/gelb) – da de facto eine „galvanische Verbindung“ besteht. Eine galvanische Verbindung kann sachlich als eine direkte (physikalische) Verbindung zweier Komponenten betrachtet werden.

Und damit schließe ich den Kreis zurück zum Rechenzentrum: Da ab einem gewissen Punkt die N- und PE-Leiter getrennt voneinander geführt werden, sind (im theoretischen Falle) alle Hardwarekomponenten, Schalter, Lampen etc… also alle elektrischen Anschlusspunkte 5-Adrig ausgeführt. Der Neutralleiter darf ab dem Punkt der Trennung im gesamten Rechenzentrum keinerlei Verbindung mit dem Schutzleiter aufweisen. Wir sprechen bei einer Berührung der beiden Leiter von einer PEN-Brücke (die es absolut zu vermeiden gilt!). Somit ist gewährleistet, dass innerhalb des Rechenzentrums keine Ableitströme auf dem Schutzleiter fließen. Und wo kein Stromfluss, da kein Magnetfeld. Die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist in einem TN-S-Netz ergo weitaus höher als in anderen Netzformen.

Ein Ableitstrom wird nicht nur über die strikte Trennung von N und PE verhindert. Auch ist es verpflichtend in einem TN-S-Netz, gemäß DIN EN 50310 (VDE 0800-2-310) nur einen einzigen Erdungspunkt zu definieren (Single Point of Connection – SPC). Damit wird gewährleistet, dass es nicht zu Potentialunterschieden kommt, die Ableitströme verursachen.

Somit muss bei der Planung von Rechenzentren und IT-Räumen strikt auf die Umsetzung eines TN-S-Netzes geachtet werden. Sollte es sich bei (D)einem Rechenzentrun um ein Gebäude handeln, das zuvor eine reine Office-Funktionen hatte, kann das Netz in ein TN-S-Netz umgerüstet werden. Hierbei müssen dann alle PEN-Brücken entfernt, und die Anlage sollte am besten mittels einem sogenannten Differenzstrom-Überwachungsmonitoring, dauerhaft überprüft werden.

Ein vielgemachter Fehler in Rechenzentren ist das Einspeisen der Energie in das Gebäude über mehrere Niederspannungsverteiler. Der Umstand als solcher ist kein Fehler und wird ob der geforderten Redundanz auch so realisiert. Jedoch jede der beiden Verteilungen kommt mit einem eigenen PEN-Anschluss. Über klassische Netzwerkverbindungen (LAN-Kabel), die durch ihren Schirm einen direkten Kontakt zwischen den beiden PEN-Anschlüssen über den gesamten Potentialausgleich des Gebäudes herstellen, erhalten wir dadurch ein Potentialausgleichsgefälle, und so einen Differenzstrom. Ergo müssen wir bei der Verbindung der beiden Einspeisungen darauf achten, eine galvanische Trennung zu realisieren. Dies kann beispielsweise über Lichtwellenleiter geschehen.


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