Elektromagnetische Verträglichkeit in Rechenzentren

Wenn der Blitz umgangssprachlich in ein Rechenzentrum einschlägt, kann das schwerwiegende Folgen für die IT und damit auch für die Wirtschaftlichkeit der Anlage haben. Denn Ausfälle durch elektromagnetische Störungen können teuer werden, etwa durch Reparaturen oder wenn Daten verloren gehen – schließlich sind RZ-Anlagen äußerst empfindlich gegen magnetische Einflüsse von innen und außen. Schon durch Funkwellen, die von Mobilfunkmasten ausgesendet werden, können Rechenzentren beeinflusst werden.

Ferner senden Motoren magnetische Impulse aus, welche die Stromleitungen in einem Rechenzentrum und damit die IT spürbar stören können. Zudem kann eine fehlerhafte Elektroinstallation einen maßgeblichen Störfaktor darstellen. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) schreibt zudem vor, Rechenzentren EMV-konform zu planen und zu bauen. Darum ist bei einem Bau oder im laufenden Betrieb immer auf eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu achten, sodass eine dauerhafte Verfügbarkeit der Komponenten durch Ausschluss elektromagnetischer Störungen gegeben ist. Eine behördliche Nutzung der Anlage – etwa bei der Polizei oder der staatlichen Verwaltung – muss darüber hinaus absolut abhörsicher sein. Damit der Betreiber auf der sicheren Seite ist und um kostenintensiven Ausfällen zuvorzukommen, lohnt es sich, die IT sowie das gesamte Rechenzentrum auf EMV genau zu prüfen.

Schäden durch elektromagnetische Einflüsse können verschiedene Ursachen haben. Hauptquelle ist in der Regel ein Blitz, der in das Rechenzentrum oder in der direkten Umgebung einschlägt. Durch die Stromkabel wird der Einschlag weitergeleitet. Das Resultat können dann Störungen oder defekte Anlagen sein, was zu teuren Unterbrechungen und Reparaturen führt.

Zudem können Gefahren für ein Rechenzentrum auch direkt aus der Nachbarschaft kommen. Werden beispielsweise im Nachbargebäude Motoren zum Antrieb von Maschinen betrieben, geben diese ebenfalls elektromagnetische Störimpulse ab. Des Weiteren können Sendemasten in der Nähe stehen, Hochspannungsleitungen oberhalb des Rechenzentrums verlaufen oder Kabeltrassen sich unterhalb der Anlage erstrecken. „Alle diese Quellen bergen Risiken für ein Rechenzentrum“, weiß Diplom-Ingenieur Martin Vogt, CTO bei der Kölner Beratungsfirma High Knowledge, die sich auf nachhaltige Planung, Projektierung und Wartung von Rechenzentren und der Rechenzentrumsinfrastruktur mit Klimaneutralität als Ziel spezialisiert hat. „Es kann zu Beeinträchtigungen oder gar zu einem komplexen Ausfall kommen. Ein Blitz sorgt für einen elektronischen Impuls, der zu großen Schäden führen kann.“ Darum gehört zu einem RZ-Betrieb ein durchdachtes Konzept, das elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gewährleistet.

Auf den richtigen ZEP kommt es an

Oft ist eine fehlerhafte Elektroinstallation Grund dafür, dass Blitze und andere elektromagnetische Störquellen weitreichende, negative Folgen für ein Rechenzentrum haben können. Es wird eine Vielzahl an Kabeln sowie Leitungen im Rechenzentrum verlegt und es fließen hohe Ströme durch Kabel und Stromschienen. In der Regel ist nur ein Zentralen Erdungspunkt (ZEP) in der Gebäudeeinführung notwendig, da es sonst zu viele anfällige Ausgleichsströme gibt, die bei einer äußeren Einwirkung – etwa durch einen Blitzeinschlag – schnell überlasten. Zudem können Neutralleiter falsch dimensioniert und nicht richtig abgeschirmt sein. Allein schon durch die richtige Anordnung und Dimensionierung der Kabel lässt sich aber eine EMV gut bewerkstelligen. Denn dann ist die Anlage im Inneren soweit aufgestellt, dass Kabel nicht überlasten können. „Die inneren Kräfte auf die EMV kann man immer durch eine durchdachte Elektroinstallation beeinflussen“, unterstreicht Vogt. „Alles, was von außen kommt, wie Blitzeinschlag oder Funkmasten, liegt nicht im direkten Machtbereich. Darum müssen hierfür ebenfalls Schutzmechanismen greifen.“

Dazu gehört in erster Linie die fachgerechte Realisierung des ZEP gemäß der VDE 0100-444. „Der ZEP wird meist aus Unwissenheit falsch gesetzt“, sagt Vogt. „Oft wird er gleich mehrfach oder erst gar nicht realisiert. So können mehrere Ausgleichsströme beziehungsweise vagabundierende Ströme entstehen, welche der gesamten IT schaden und schwerwiegende Störungen nach sich ziehen können.“ Werkseitig werden zum Beispiel Transformatoren mit einem ZEP ausgestattet. Das wird in vielen Fällen gar nicht bedacht und somit entstehen im Rechenzentrum gleich mehrere Erdungspunkte. Denn in der Schaltanlage sollte in der Regel der einzige ZEP installiert sein. Diese Komponente ist vor dem eigentlichen Rechenzentrum installiert und mit dem Potentialausgleich und der Erdungsanlage verbunden.

Die zielführende Analyse

Auf dem Weg zu einem erfolgreichen EMV-Konzept für Rechenzentren steht zu Beginn eine exakte Analyse der möglichen Störquellen des Rechenzentrums. Neben der richtigen Projektierung des ZEP gehört dazu auch die genaue Durchleuchtung aller Leitungen innerhalb der Anlage. Die potenziellen Gefahren von elektromagnetischen Strahlungen aus der Nachbarschaft können mit speziellen Messgeräten ebenso genauestens untersucht werden. Es wird eingehend eruiert, welche Auswirkungen es auf den Betrieb des Rechenzentrums haben könnte, sodass ein EMV-Konzept erstellt, das das BSI nach DIN 62305 vorschreibt. Hier ist in Teil 3 der Norm ein klassischer Blitzschutz vorgesehen, der in erster Linie den Schutz von Personen vorsieht. Im Teil 4 geht es vor allem um die EMV der Anlagen. So wird das Rechenzentrum in vier Zonen eingeteilt: von „0“ für außen bis „4“ für innen. Gerade in der letzten Zone steht die sensible und störungsanfällige IT.

„Damit die EMV konsequent umgesetzt wird, sollte man verschiedene Aspekte beachten, um Fehler zu vermeiden“, erklärt Vogt. „Dazu gehören natürlich die konsequente Umsetzung des Störschutz- und des Blitzschutzkonzeptes. Wichtig ist vor allem, dass am Beginn eine genaue Grundlagenanalyse vorgenommen wird.“ Des Weiteren sollte immer darauf geachtet werden, dass geringe Ströme über das Erdungssystem laufen und die verlegten Neutralleiter genauso wie Außenleiter behandelt werden, da auch hier große Ströme anfallen können. Hierfür kann eine spezielle Messtechnik zum Einsatz kommen, die am Ende hilft, dass Ausgleichsströme die hochempfindlichen IT-Systeme nicht stören oder gar beschädigen können.

Ein Check für mehr Sicherheit

Um ganz auf Nummer sicher zu gehen, lohnt sich ein ausgiebiger Check der elektromagnetischen Verträglichkeit der IT beziehungsweise des gesamten Rechenzentrums wie ihn beispielsweise High Knowledge durchführt. Es erfolgt im ersten Schritt eine genaue Analyse. „Hier wird ein tiefer Blick in die Anlage geworfen um zu analysieren und um konsequent zu messen, welche Ströme wo und wie stark fließen“, führt Vogt aus. Nach der Analyse erhalten die Kunden im Rahmen des DC EMV-Checks konkrete Handlungsanweisungen mit einer To-do-Liste, um die Fehler im System schnellstmöglich zu eliminieren.

Ist die EMV in einem Rechenzentrum erfolgreich umgesetzt, hat dies deutliche Benefits für dessen Betreiber. So ist eine hohe Verfügbarkeit garantiert, da es zu keinen Ausfällen aufgrund von Fehlern in der Elektrik kommen kann, was wiederum die Wirtschaftlichkeit des RZs steigert. Darüber hinaus erhält der RZ-Betreiber Gewissheit darüber, dass das eigene Rechenzentrum BSI-konform betrieben wird.

Fazit

Eine gelungene elektromagnetische Verträglichkeit ist für einen störungsfreien Betrieb eines Rechenzentrums elementar. Denn fällt die sensible IT beispielsweise nach einem Blitzeinschlag aus oder muss diese komplett ersetzt werden, hat das für die Betreiber große finanzielle Folgen. Oft liegen die Fehler schon bei der fehlerhaften Elektroinstallation. In vielen Fällen wird die richtige Realisierung beispielsweise des Zentralen Erdungspunkts nicht richtig realisiert. Mit einer gewissenhaften Begutachtung der EMV – wie beispielsweise dem DC EMV-Check des Kölner Beratungsunternehmens High Knowledge – lassen sich die IT besser schützen und Ausfälle vermeiden. Nach der Analyse des IST-Zustands erhalten die Betreiber eine umfassende Handlungsanweisung, wie sie ihre Anlage normenkonform und ausfallsicher gestalten können.

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