Überspannungsschutz für Telekommunikationsanlagen

Bei Fragen zum Schutz von Telekommunikationsanlagen aus dem Fest- und Mobilfunknetz wenden Sie sich mit diesem Kontaktformular direkt an unseren Experten Marcus Denker.


Telekommunikationsanlage vor einer Stadtkulisse

Steigerung der Verfügbarkeit

Eine wichtige Maßnahme zur Steigerung der Verfügbarkeit ist die Sicherstellung der Energieversorgung. Ein Ausfall der Stromversorgung durch transiente Ereignisse wird durch den konsequenten Einsatz von Blitz- und Überspannungsschutzgeräten effektiv vermieden. Deshalb ist Überspannungsschutz in vielen Ländern mittlerweile vorgeschrieben.

Gerade im Bereich von kritischen Infrastrukturen, wie z. B. der Telekommunikationstechnik, ist der Einsatz von Blitz- und Überspannungsschutz zur Steigerung der Verfügbarkeit absolut notwendig. Aber auch bei allen Arten von Wohn- und Zweckbauten im privaten, gewerblichen oder industriellen Umfeld muss Blitz- und Überspannungsschutz berücksichtigt werden.

Überspannungsschutz von Telekommunikationsanlagen

In einem Datenzentrum wird eine Vielzahl an Informationen aus den verschiedenen Netzelementen und Standorten verarbeitet. Das sind zum einen Daten aus den Mobilfunkstationen, aber auch sämtliche Informationen aus den Festnetzknoten, die neben der Sprache auch die Datenkommunikation sicherstellen. Ein Ausfall in einem Rechenzentrum eines Telekommunikationsanbieters, kann weitreichende Folgen nach sich ziehen. Bei einem Ausfall sind in jedem Fall eine Vielzahl von Kunden betroffen.

Was sind die Herausforderungen für Telefónica?

Die neue Mobilfunkgeneration 5G wird gänzlich neue Anwendungen in Bezug auf die Themenfelder IoT und Digitalisierung hervorbringen. Schon heute sehen wir sehr konkrete Anwendungsmöglichkeiten im Bereich des vernetzten Fahrens und aus dem Industrieumfeld. Das verlangt unseren Kommunikationsnetzen einiges ab, vor allem aber braucht es eine hohe Zuverlässigkeit.

Oliver Tananow - Telefónica Germany GmbH & Co. OHG, Senior Specialist Electrical Engineering Core Site
Oliver Tananow, Senior Specialist Electrical Engineering Core Site, Telefónica Germany GmbH & Co. OHG

Oliver Tananow, Senior Specialist Electrical Engineering Core Site, Telefónica Germany GmbH & Co. OHG

Neben dem redundanten Aufbau in der Stromversorgung sind auch entsprechende Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen an allen relevanten Einheiten im Verlauf der Stromversorgung umgesetzt. Das hilft dabei, die oben genannte Herausforderung zu bestehen und sichert die Verfügbarkeit im Mobilfunk- und Festnetzbetrieb.

Im Folgenden werden sensible Standorte hinsichtlich der Installation von Blitz- und Überspannungsschutzgeräten genauer betrachtet.

Einspeisung mit installiertem Überspannungsschutz und Stromschienen

SPD in der Einspeisung und Überwachung mit ImpulseCheck

Einspeisung

Hier am Übergabepunkt des Energieversorgers in das Datenzentrum sorgt ein Kombiableiter Typ 1+2 für den nötigen Schutz. Das Ableitvermögen dieser Geräteklasse kann selbst Blitzströme bis zu 100 kA sicher handhaben und zur Erde ableiten. Weil der Schutz der Einspeisung essenziell ist, wird das Überspannungsschutzgerät (SPD) zusätzlich mit einem ImpulseCheck überwacht. Das Assistenzsystem für Überspannungsschutz ImpulseCheck erkennt Vorschädigungen der SPDs und meldet den Zustand der Schutzgeräte an die Leitwarte.

Hauptverteilung mit Kombiableiter Typ 1+2 special und Überwachung

Hauptverteilung im Datencenter: Schutz vor Blitz- und Überspannungen mit Kombiableiter Typ 1+2 special

Hauptverteilung

In der Hauptverteilung kommen die Leitungen aus der Einspeisung und der Notstromversorgung zusammen. Weil auch in diesem Anlagenteil mit hohen Blitzströmen und Überspannungen gerechnet werden kann, kommt hier eine kompakte Gerätekombination (Kombiableiter Typ 1+2 special) aus Blitzstromableiter und Überspannungsschutz zum Einsatz. Zur Zustandsüberwachung des SPD an diesem sensiblen Punkt der Versorgung wird zusätzlich ein ImpulseCheck verwendet.

Schaltschrank mit Reihenklemmen und installiertem SPD

Kombiableiter Typ 1+2 zum Schutz der Notstromversorgung vor Überspannungen

Notstromversorgung

Sollte es wider Erwarten zu einem Ausfall der Hauptstromversorgung kommen, springt die Notstromversorgung an. Ein großer Batteriespeicher überbrückt die Zeit bis der fest installierte Dieselgenerator einsatzbereit ist. Dies geschieht vollautomatisch. Selbstverständlich wird auch diese redundante Versorgung vor Überspannungen geschützt.

In diesem speziellen Anwendungsfall wird eine direkte Blitzstromeinkopplung in die Anlagenteile des Generators ausgeschlossen, allerdings sind Teilblitzströme in diesem Bereich wahrscheinlich. Auch das Umschalten von Normalbetrieb auf Notstrombetrieb birgt die Gefahr von Überspannungseinkopplungen. Um diese Gefahr zu minimieren, kommt hier ein SPD vom Typ 1+2 zum Einsatz.

Lichtdurchfluteter Raum mit mehreren Serverschränken

Das Herz eines jeden Datenzentrums – der Serverraum

Serverraum

Der wichtigste Raum eines jeden Datenzentrums ist der Serverraum. Ein Ausfall der Server bedeutet den Ausfall des Fernmeldenetzes. Da sowohl Mobilfunk- als auch die Festnetzkommunikation über diese Server abgewickelt werden, ist der Schutz vor Überspannungen hier absolut notwendig.

Typischerweise werden die Server mit 48-V-Gleichspannung betrieben. Der Schutz der Versorgungsleitungen in die Serverräume wird mit Überspannungsschutz vom Typ 2 für Gleichstromanwendungen realisiert.

Große Klimaschränke zur Kühlung der Serverräume

Die Klimatisierung zählt mit zu den sensiblen Bereichen in einem Datenzentrum

Klimatisierung

Eine weitere wichtige Komponente im Datenzentrum ist die Klimatisierung. Ein Ausfall der Klimaanlage lässt die Temperatur in den Serverräumen massiv ansteigen. Die Folge wäre das Herunterfahren der Server oder im schlimmsten Fall der Ausfall einiger Server-Racks aufgrund von Überhitzung. Ausfälle vor Überspannungen werden hier mit Überspannungsschutz vom Typ 2 vermieden. Die Schutzgeräte vom Typ 2 leiten Überspannungen bis zu einem maximalen Ableitstoßstrom von 40 kA ab. Der Schutzpegel der Überspannungsschutzgeräte liegt bei maximal 1,5 kV. Je nach Aufbau der Stromversorgung der Klimasteuerung kommen Produkte für ein bis drei Phasen zum Einsatz.

Fazit

Unter kritischer Infrastruktur versteht man im allgemeinen Anlagen oder Systeme, die sehr wichtig sind für die Aufrechterhaltung von wirtschaftlichen, sozialen oder gesellschaftlichen Funktionen. Ein Ausfall oder die Störung einer solchen Funktion hat erhebliche Auswirkungen auf das Wohlergehen der Bevölkerung.
Die hier gezeigten Beispiele beziehen sich auf den Schutz eines Datencenters von Telefónica Deutschland. Um die Verfügbarkeit der angebotenen Dienste im Mobilfunk- und Festnetzbetrieb sicherzustellen, zeigt das gewählte Beispiel aber auch, dass viele verschiedene Gewerke berücksichtigt werden müssen.