Schutz von Rechenzentren vor Blitzschlag und Überspannungsimpulsen

In den letzten Jahren, in denen wir verstärkt auf Cloud-Technologien umgestiegen sind, gewinnt die sichere Speicherung und Verwaltung von Daten sowohl auf unternehmerischer als auch auf kommerzieller Ebene zunehmend an Bedeutung. Heutzutage werden zahlreiche groß angelegte Rechenzentrumsprojekte realisiert, insbesondere durch Banken und Mobilfunkunternehmen. Als
Zentrum für Blitzschutz
haben wir beschlossen, den Schutz von Data-Center-Projekten gegen Überspannungen und Blitzschläge als eigenständiges Thema zu betrachten.

Investitionen in Millionenhöhe – und noch wichtiger: Datenspeicher im Wert von Milliarden – können innerhalb von nur 25 Nanosekunden zerstört werden, und dies geschieht leider auch in der Praxis. Heute verfügt nahezu jedes mittelständische Unternehmen über einen Serverraum, doch aus den bei uns eingehenden Schadensmeldungen geht hervor, dass Server häufig durch plötzliche Überspannungen beschädigt werden. Neben den finanziellen Verlusten verdeutlichen der Verlust von Daten und die damit verbundene Zeitverschwendung die enorme Bedeutung geeigneter Schutzmaßnahmen.

Kommerzielle Anbieter, die im Rahmen der Cloud-Technologie die Daten tausender Unternehmen speichern, sind noch größeren Risiken ausgesetzt. Neben Blitzschlägen können insbesondere netzbedingte Switching-Impulse sämtliche Leitungseingänge beschädigen. Häufig wird seitens der IT-Verantwortlichen argumentiert, dass das System über eine USV versorgt werde. Allerdings ist es von entscheidender Bedeutung, auch USV-Systeme sowohl an Ein- als auch an Ausgängen mit AG-Überspannungsschutzsystemen abzusichern.

Wie wir stets betonen, müssen gemäß den Normen IEC 61643 und IEC 62305 Rechenzentren nach dem Prinzip des abgestuften Schutzes abgesichert werden. Vereinfacht dargestellt sollten die Hauptenergieeinspeisungen sowie die lokalen Verteilungen von Data Centern mit langlebigen, koordinativ ausgewählten Überspannungsschutzgeräten der Klasse B+C geschützt werden. Die Produktauswahl richtet sich hierbei nach der jeweiligen Anwendung und Risikoanalyse.

Darüber hinaus müssen USV-Schaltschränke entsprechend ihren Eigenschaften sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Ausgangsseite mit Surge Arrestern geschützt werden, die für 10/350 µs- und 8/20 µs-Stoßstromformen geprüft sind.

Unser grundlegendes Prinzip besteht darin, Daten-, Koaxial- und Energieleitungen gegen Blitzschläge, Netzimpulse, Switching-Impulse, Oberschwingungen und plötzliche Spannungsschwankungen zu schützen. Nach den in Energieverteilungen eingesetzten
AG-Überspannungsschutzgeräten
müssen unbedingt auch die von außen kommenden Telefonleitungen (z. B. 10-polige Krone-Module) geschützt werden.

Anschließend sind die in die Patch-Panels eingeführten CAT-Leitungen abzusichern. Hier können sowohl Einzelgeräte als auch mehrpolige Schutzmodule – ähnlich wie in Telekommunikationszentralen – eingesetzt werden, was Kosten reduziert und die Montage vereinfacht. Zusätzlich müssen Modem- und DSL-Eingänge (RJ11/RJ45), RS-485- und RS-232-Kommunikationsmodule in einem Data Center geschützt werden.

Für diese Bereiche sind D-Klasse-Überspannungsschutzgeräte entsprechend den Systemeigenschaften auszuwählen. Der D-Klassen-Schutz für Daten- und Koaxialleitungen sollte ebenso für Energieleitungen umgesetzt werden. Zusätzlich müssen Steckdosen-Schutzgeräte eingesetzt werden, um die bereits in Haupt- und Unterverteilungen geschützte Energie auch an den Endpunkten gegen feine Impulse abzusichern.

Während die in Hauptverteilungen eingesetzten Geräte Stoßströme bis zu 100 kA ableiten können, verfügen Endgeräteschutzmodule über eine maximale Ableitfähigkeit von etwa 5 kA – wobei die Charakteristik der Impulse unterschiedlich ist. Geräte in der Hauptverteilung reagieren innerhalb von etwa 100 Nanosekunden, während Schutzgeräte in Unterverteilungen bereits nach ca. 25 Nanosekunden ansprechen. Aus diesem Grund darf auf das Prinzip der Koordination und Staffelung keinesfalls verzichtet werden.

Kostenmäßig bewegen sich D-Klassen-Schutzgeräte im Bereich von etwa 25–35–45 Euro und leisten mit diesem vergleichsweise geringen Aufwand einen erheblichen Beitrag zum Schutz der Systeme. Entscheidend ist hierbei stets die Auswahl des richtigen Produkts für den richtigen Einsatzort. Nicht allein die Auswahl eines CAT6- oder PoE-Schutzes ist ausschlaggebend, sondern die korrekte Spannungsdimensionierung und fachgerechte Montage.

Obwohl wir das Thema aus der Perspektive der AG-Überspannungsschutzsysteme betrachtet haben, sind selbstverständlich auch Erdung, Potentialausgleich und äußerer Blitzschutz in einem Rechenzentrum von großer Bedeutung. Racks müssen mittels Funkenstrecken (Spark Gaps) zwingend in den Potentialausgleich einbezogen werden, und sämtliche Erdungssysteme der Anlage sind miteinander zu verbinden. Anstelle von
Paratonersystemen
sollten isolierte äußere Blitzschutzsysteme eingesetzt werden.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Data Center aus strategischer, wirtschaftlicher, sicherheitsrelevanter und kapitalbezogener Sicht von höchster Bedeutung sind und daher durch eine fachgerechte Planung zuverlässig geschützt werden müssen. Unsere Beobachtungen zeigen, dass in vielen Projekten unvollständige oder ungeeignete Produkte eingesetzt werden, was letztlich zu erheblichen Problemen führt. Mit dem Fortschritt der Technologie ist es unsere Aufgabe als Ingenieure, auch die damit verbundenen Risiken zu minimieren.

Als Zentrum für Blitzschutz bieten wir Ihnen bei Ihren Data-Center-Projekten umfassende Leistungen in den Bereichen Produktauswahl, Planung, Umsetzung und Materialbeschaffung. Unser erfahrenes Ingenieurteam steht Ihnen jederzeit unterstützend zur Verfügung.