Die Versorgungssicherheit von Anlagen und Verbrauchern wird definiert nach MTBF (mean time between failure) oder MTTR (mean time to repair), sie geben die Ausfallszeiten von 24 h bis 0 sek vor. Bei sicheren Netzen gibt es für diese Zeit keinen SPOF (single point of failure). Beim ersten Fehler in der Versorgung geht ein zweiter Versorgungsweg in Betrieb. Für Rechenzentren sind Standards von Bitcom und TIER von Bedeutung.
Versorgungssicherheit gewährleisten:
- die Versorgungselemente (Kraftwerke, Umspannwerke, Schalthäuser, Trafostationen, Eigenversorgung, Diesel, BHKW, Wind, Photovoltaik)
- die Knoten der Versorgungsnetze mit Schalt- und Schutzeinrichtungen
- die Übertragungselemente
- die Netzführung (Selektivität, Kurzschlussbeherrschung, Nullungsbedingungen)
Mit Netzmodellen und Schwachstellenanalysen untersucht S+P die kritischen Wege der Versorgung bezüglich
- Überlastvermögen,
- Selektivitätsvermögen und
- Spannungsqualität (Oberwellen, Resonanzfähigkeit), umfassend für Energie-, Steuerungs-, und Informationspfade.
Mögliche Maßnahmen sind Redundanz, Veränderung/Vereinfachung der Topologie, Selektivitätsmaßnahmen (Differentialschutz, Differenzstrom, elektronische Leistungsschalter bei Nieder- und Mittelspannung), Schutzkoordination mit dem VNB (Versorgungsnetzbetreiber). Oft sind zahlreiche, nicht unbedingt elektrische Einflüsse zu berücksichtigen, wie Gebäudesicherheit, separate Zentralen, Kühlung, Lüftung, Abwärme und Abgas.
Sicherheitsstromversorgung SV-Netze
Die Sicherheitsstromversorgung ist eine zweite unabhängige Stromerzeugung und Verteilung nach zusätzlichen Sicherheitskriterien. Sie muß auch im Brandfall entsprechend der Auflagen die Funktionsfähigkeit der Anlagenteile sicherstellen.
USV-Netze, BEV-Netze
Besondere Ersatzstromversorgung (BEV oder USV)
Besondere Anforderungen an Spannungsqualität und ständige Verfügbarkeit elektrischer Energie in OP-Bereichen, Intensivstationen, Rechenzentren, Kontroll- und Sicherheitszentren werden mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung realisiert. Die Verbraucher werden dann zeitweise über Energiespeicher aus Schwungmassen oder Batterieanlagen versorgt, die unterbrechungslos bei Netzausfall die Versorgung übernehmen. Hohe Verfügbarkeit, Redundanz, hoher Wirkungsgrad, Wartungsfreischaltung und Beherrschung der Selektivität sind zu berücksichtigen. Realisiert wurden unterschiedlichste Anlagen bis 2,5 MVA, insgesamt ca. 50 Stück.
Beispiele
Deutscher Bundestag Berlin
Statische USV Anlage 2x400 kVA
Nato-Liegenschaft Darmstadt
Studie und Umschaltmanagement für 2x300 kVA, dynamische Anlagen
Deutsche Bahn Frankfurt
Rechenzentrum Austausch 6x400 kVA dynamisch gegen 6x400 kVA statisch bei laufendem Betrieb
Forschungs- und Technologiezentrum Darmstadt
Rechenzentrum mit 3x450 kVA statisch
Eumetsat Satelliten-Kontrollzentrum Darmstadt
2x400 kVA statisch mit modularer Erweiterung, weitere Bauabschnitte
GMD, Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, Darmstadt
2 Liegenschaften je 100 kVA, statisch
T-Online Darmstadt
2x300 kVA statisch für das Rechenzentrum
Max-Planck Institut Chemische Technologie Mainz
3x200 kVA statisch für das Rechenzentrum
Zahlreiche weitere Referenzen, wie
- Banken und Sparkassen
- Krankenhäuser
- sicherheitstechnische Einrichtungen
Notstrom/Eigenversorgung
Eine zunehmend instabiler werdende Stromversorgung aufgrund des liberalisierten Strommarktes erfordert Maßnahmen zur Verbesserung der Spannungsqualität sowie Erhöhung der Ausfallsicherheit.
Die Eigenstromerzeugung ist nur dann ökologisch sinnvoll, wenn zur gleichen Zeit die Abwärme genutzt werden kann. Die Stromerzeuger sollten daher in unseren Breiten wärmegeführt sein. Evtl. können Lastspitzen abgefangen werden, wenn sie nicht zu häufig auftreten. Dabei hilft die Ermittlung von Tages-, Monats- und Jahresganglinien für Eigenstromerzeugung, Wärmenutzung und Fremdbezug. Bei Kläranlagen nutzt man das Faulgas, in Entwicklungsländern sind angepasste Anlagen, die auch große Laststöße beherrschen müssen, erforderlich.
Notstromanlagen liefern bei Netzausfall Energie. Mit großer Sorgfalt sind Last, Anlauflast, Netzparallelbetrieb, Kurzunterbrechung, Sternpunktbehandlung und Kurzschlussverhalten zu ermitteln. Die Anlagen versorgen oft Sicherheitsnetze, für die auch für die geringen Generator-Kurzschlussleistungen Selektivität sichergestellt sein muß. Blindlast und Oberwellenbelastung (z.B. bei Rechenzentren, Film/TV-Studios, Veranstaltungsbauten) sind einzubeziehen. Realisiert wurden Anlagen bis 20 MVA/20 kV, insgesamt ca. 120 Anlagen mit insgesamt ca. 55 MVA.
Beispiele
Deutscher Bundestag Berlin
Sicherheits-Stromversorgung des Komplexes Unter den Linden/Wilhelmstraße mit 2x 630 kVA
Bahnhof Friedrichstraße Berlin
Sicherheitsstromversorgung des Bahnhofkomplexes
T-Online Darmstadt
Sicherheitsstromversorgung 630 kVA für IT-Netze und USV-Anlagen
Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt
SV 4x1500 kVA 10kV einschließlich Neubau und Anschaltmanagement zum Ersatz der Altanlagen
Staatsbauamt Darmstadt
SV für 2 Liegenschaften, Ersatz der Kleinaggregate durch je 2 neue Anlagen, ca. 1,5 MVA
Nato-Liegenschaft Darmstadt
Studie und Umschaltmanagement für 4x500 kVA einschl. EVU-Koordination 20 kV
Eumetsat Satelliten-Kontrollzentrum Darmstadt
0,4 kV Anlagen zur modularen Erweiterung weiterer Bauabschnitte
Zaire, Lubumbaschi
4 Containeraggregate 750 kVA, Bestandsaufnahme, Planung, Werksabnahme, Abnahme vor Ort
Kamerun, Douala
6 Containeraggregate 900 kVA, Bestandsaufnahme, Planung, Werksabnahme, Abnahme vor Ort
Zahlreiche weitere Referenzen, wie
- Krankenhäuser, Pflegeheime und Zivilschutzbauten mit SV-Versorgung
- Benin/Westafrika zur Inselversorgung von ca. 50 Städten
- Stadtwerke, Wasser- und Abwasserverbände mit Generatoren zur Eigenversorgung und Notstrombetrieb