Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

M 1.28 Lokale unterbrechungsfreie Stromversorgung

Verantwortlich für Initiierung: IT-Sicherheitsbeauftragter, Leiter Haustechnik, Leiter IT

Verantwortlich für Umsetzung: Administrator, Haustechnik

Eine lokale unterbrechungsfreien Stromversorgung ( USV ) hat die Aufgabe, ein einzelnes IT -System oder sehr wenige IT -Geräte gegen die Folgen kurzfristiger Unterbrechungen der Stromversorgung zu schützen. Diese Zielsetzung ist meist in kleineren IT -Strukturen gegeben, die zudem nicht über eine Netzersatzanlage verfügen.

Für größere IT -Strukturen oder gar die Versorgung ganzer Gebäude werden vornehmlich zentrale USV -Systeme eingesetzt (siehe M 1.70 Zentrale unterbrechungsfreie Stromversorgung ).

Gleichgültig, ob eine lokale USV als Beistellgerät oder als 19-Zoll-Einschub eingesetzt wird, ist ihre Leistung und ihre Stützzeit durch die Geräteeigenschaften festgeschrieben und können in der Regel nicht verändert werden.

Bei den heute verfügbaren lokalen USV -Geräten und den üblicherweise durch sie bereitzustellenden geringen Leistungen (im Bereich bis circa 1 kVA) können diese Stromausfälle bis zu 120 Minuten problemlos überbrücken (Stützzeit). Welche Stützzeit tatsächlich im konkreten Szenario erforderlich ist, hängt davon ab, wie lange einerseits das Herunterfahren der angeschlossenen Geräte (Shutdown) dauert und wie lange andererseits darauf gewartet werden soll, dass die Stromversorgung wieder anspringt (Wartezeit). Da ein großer Teil aller Stromausfälle nur wenige Minuten dauert, dürfte eine Wartezeit von 15 Minuten meistens ausreichen, um eine Versorgungsunterbrechung zu überbrücken. Dauert die Versorgungsunterbrechung länger als die Wartezeit, und muss das versorgte IT -System heruntergefahren werden, um Datenverluste zu vermeiden, sollte die gesamte Stützzeit nach der Formel

Stützzeit = Wartezeit plus zweifache Shutdown-Zeit

dimensioniert werden. Durch den zweifachen Ansatz der Shutdown-Zeit ist eine Sicherheitsreserve gegeben, falls das Herunterfahren länger dauert als angenommen. Bei jedem Austausch oder Ergänzung von IT -Geräten, die durch eine USV versorgt werden, muss erneut geprüft werden, ob die vorhandene Stützzeit ausreicht.

Drei USV -Arten sind zu unterscheiden:

  • VFD -USV
    Bei der VFD - USV ( VFD steht für Voltage and Frequency Dependent) werden die angeschlossenen Verbraucher im Normalbetrieb direkt aus dem Stromversorgungsnetz gespeist. Kleinere Störungen im Versorgungsnetz können also direkt bis zu den angeschlossenen Verbrauchern gelangen. Erst wenn dieses ausfällt, schaltet sich die VFD - USV selbsttätig zu und übernimmt die Versorgung. Dazu benötigt sie bis zu 10 ms (Umschaltlücke), was für manche IT -Geräte schon zu viel sein kann. Die VFD - USV wurde früher auch Offline- USV genannt.
  • VI - USV (Voltage Independent)
    Hierbei wird die Versorgungsspannung bei kleineren Schwankungen nachgeregelt ( VI steht für Voltage Independent), ohne dass die USV als solche die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher komplett übernimmt. Die Frequenz am Ausgang einer VI - USV ist aber wie bei einer VFD - USV direkt vom Versorgungsnetz abhängig. Auch bei der VI - USV kann es bei der Umschaltung auf Batteriebetrieb zu einer Umschaltlücke kommen.
  • VFI - USV (Voltage and Frequency Independent)
    Bei der VFI - USV (Voltage and Frequency Independent) gibt es im Normalfall keine direkte Verbindung zwischen USV -Eingang und -Ausgang. Die elektrische Energie wird eingangsseitig gleichgerichtet und in den Zwischenkreis gespeist. Von dort werden die Batterien im optimalen Ladezustand gehalten und der Wechselrichter versorgt. Dieser erzeugt die für die angeschlossenen Verbraucher erforderliche Wechselspannung.

    Da die Ausgangsenergie unabhängig vom Eingang permanent über den Wechselrichter erzeugt wird, gibt es hier keine Umschaltlücke. Die VFI - USV wurde früher als Online- USV bezeichnet.

Da die VFI - USV als einzige der drei Systeme wirklich unterbrechungsfrei arbeitet, sollt diesem immer der Vorzug geben werden. Unter Berücksichtigung weiterer, hier nicht behandelter Qualitätsmerkmale stellt eine USV , die nach DIN IEC 62040-3 gemäß VFI -SS-111 klassifiziert ist, das Optimum für die IT -Versorgung dar.

Eine USV gleich welcher Bauart stellt keinen Überspannungsschutz im eigentlichen Sinn dar. Im Gegenteil, eine USV muss wie alle anderen elektrischen Verbraucher durch geeignete Schutzmaßnahmen gegen Überspannungen geschützt werden (siehe hierzu M 1.25 Überspannungsschutz ).

Um mögliche Probleme mit Schutzleiterströmen zu vermeiden, sollten IT -Geräte, die über eine lokale USV versorgt werden, nicht über geschirmte Leitungen (z. B. Druckerkabel) mit anderen IT -Geräten verbunden werden, die über einen anderen Weg versorgt werden.

Da die Batterien einer lokalen USV in den seltensten Fällen in ihrem optimalen Temperaturbereich (typischerweise um 20°C) betrieben werden, ist die Batterie-Lebensdauer bei lokalen USV -Geräten recht gering, im günstigsten Fall bis zu 5 Jahre, meist weniger. Während dieser Betriebszeit verlieren die Batterien permanent an Leistung, so dass eine lokale USV nach vielleicht zwei oder drei Jahren allenfalls noch die Hälfte der Stützzeit im Neuzustand bereitstellen kann. Um sicher zu stellen, dass die USV die erforderliche Stützzeit bereitstellt, sollte etwa einmal pro Jahr die tatsächliche Stützzeit ermittelt werden. Manche USV -Systeme verfügen dazu über eingebaute Prüfmechanismen. Ist das nicht der Fall, kann der Wert durch einen Lasttest ermittelt werden.

Wie bei allen anderen elektrischen Geräten ist auch bei USV -Systemen darauf zu achten, dass sie in den vom Hersteller genannten Temperaturbereichen betrieben werden. Dies ist bei der Dimensionierung der Kühlung zu berücksichtigen.

Um die Schutzwirkung einer USV aufrechtzuerhalten, muss sie regelmäßig gewartet werden. Dafür sind die vom Hersteller vorgesehenen Wartungsintervalle der USV einzuhalten.

Sofern eine lokale USV gemeinsam mit der darüber versorgten IT in einem Brandüberwachungsbereich steht und die Brandüberwachung eine Spannungsfreischaltung im Überwachungsbereich initiiert, muss unbedingt dafür gesorgt werden, dass auch die lokale USV komplett funktionslos geschaltet wird. Da bedeutet, dass nicht nur die Versorgung der USV (Eingang der USV ) abgeschaltet wird. Auch der Wechselrichter (Ausgang der USV ) muss abgeschaltet werden und die Batterien sind elektrisch von der USV zu trennen.

Prüffragen:

  • Ist die USV hinsichtlich Leistung und Stützzeit ausreichend dimensioniert?

  • Wird erneut geprüft, ob die Stützzeit ausreichend ist, wenn Änderungen an den Verbrauchern durchgeführt wurden?

  • Existiert eine Regelung zum Abschalten und ordnungsgemäßen Herunterfahren von IT -Systemen bei Stromausfall, um Datenverluste zu vermeiden?

  • Existiert für die USV -Geräte und die IT -Geräte ein Überspannungsschutz?

  • Werden Verbindungen zwischen USV -geschützten IT -Geräten und anderweitig versorgten IT -Geräten über geschirmte Leitungen vermieden?

  • Wurden bei der Dimensionierung der Kühlung bzw. der Raumtemperatur die vom Hersteller angegebenen Temperaturbereiche der USV -Geräte geprüft?

  • Wird die tatsächliche Kapazität der Batterie und damit die Stützzeit der USV regelmäßig getestet?

  • Werden die Wartungsintervalle der USV eingehalten?

  • Wird bei einer BMA-gesteuerten Spannungsfreischaltung der IT auch die lokale USV komplett funktionslos geschaltet?

Stand: 15. EL Stand 2016

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