Eine verlässliche Notstromversorgung im Rechenzentrum ist essentiell, damit die Datenverfügbarkeit und Datensicherheit jederzeit gewährleistet sind. Ein Kunde beauftragte uns daher, die Verfügbarkeit der bestehenden Notstromanlage auch im Fall von Wartungen, Störungen oder anderen Unterbrechungen zu erhöhen. Seit 2020 ist das Datencenter unseres Kunden mit acht Notstrom-Dieselaggregaten und einer Gesamtleistung von 20 MW in Betrieb. Um die Verfügbarkeit für den Kunden zu erhöhen, wurde 42technology der Auftrag erteilt, eine zusätzliche, redundante Generatorsammelschiene einzubinden, die bei Störungen oder Wartung automatisch umschaltet. Der Umbau sollte im laufenden Betrieb vorgenommen werden. Innerhalb von 5 Monaten konnte nach langer Planung die Anlage mit über 50 Umschaltszenarien und 10 Tage dauernder Testphase erfolgreich in Betrieb genommen und dem Kunden übergeben werden.

Immer Notstrom dank zwei unabhängigen Generatorsammelschienen und 2N+1 Architektur

Ausgangslage

Die Notstromanlage besteht aus acht Dieselaggregaten mit einer Gesamtleistung von 20 MW (N+1). Bei einem Netzausfall starten alle Aggregate und versorgen über eine Generatorsammelschiene die Lasten im Datencenter. Der mögliche Ausfall eines Aggregates oder dessen Unterhalt hat keinen Einfluss auf die Notstromversorgung, wohl aber der Ausfall der Generatorsammelschiene, die die ganze Versorgung des Datencenters gefährden würde. Dieses Nadelöhr in der Notstromversorgung sollte beseitigt werden.

Unsere Aufgabe

Unsere Aufgabe war es, die Verfügbarkeit der Notstromanlage zu erhöhen, indem bei laufendem Betrieb eine zweite Generatorsammelschiene eingebaut wurde um eine 2N+1 Architektur zu erzielen.

Sollzustand

Die Anlage wurde im laufenden Betrieb mit einer zweiten Generatorsammelschiene ausgerüstet. Damit von der primären Generatorschiene auf die sekundäre umgeschaltet und die Lasten versorgt werden können, mussten zusätzlich acht Generatorsplitterpanels (RMU) und zwei ATS-Schaltanlagen eingebaut werden. Der ganze Umbau wurde sehr detailliert geplant und ausgeführt sowie in Etappen geprüft. Der unten stehende Schaltplan zeigt die neue Steuerung und Anbindung der Notstromaggregate.

Software und Visualisierung

Die Software wurde vor dem Umbau auf einem 1:1 Simulator vollständig geprüft und während den Umbauetappen optimiert. Die Anlage stellt sehr hohe Anforderungen an die Softwarequalität mit mehr als 50 Umschaltszenarien auf immer definierte Anlagenzustände. Die Verfügbarkeit wird mit 99.9995% angegeben, was auch die anspruchsvollste Kundschaft zufriedenstellt.

Überblick über die Architektur

2N+1-Redundanz: Die Anlage verfügt über zwei unabhängige Generatorsammelschienen (MVG1A und MVG1B), die jeweils durch acht Dieselgeneratoren gespeist werden können. Dies bietet eine komplette Redundanz (2N) und zusätzlich eine Reserve (1), um maximale Ausfallsicherheit zu gewährleisten.
Acht Dieselgeneratoren (G): Jeder der acht Dieselgeneratoren kann flexibel auf die beiden Generatorsammelschienen geschaltet werden, um den Energiebedarf bei verschiedenen Lastszenarien zu decken. Jeder Generator ist mit einem Steuerungs- und Schutzsystem (GCP) ausgestattet, um eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen.

Hauptbestandteile des Schaltplans

Generatorsammelschienen:
- MVG1A und MVG1B sind die zwei Generatorsammelschienen. Beide können unabhängig voneinander oder gemeinsam Lasten versorgen.
- Beide Schienen haben Schaltfelder (K01 bis K08), die die Zuordnung von Dieselgeneratoren zu einer bestimmten Schiene ermöglichen.
- Jede Schiene ist über Leistungsschalter mit der Lastsammelschiene (MVA1 und MVB1) verbunden.
Lastsammelschienen:
- MVA1 und MVB1 sind die Hauptlastsammelschienen, die die Verbraucher im Rechenzentrum mit Strom versorgen.
- Die Leistungsschalter (K13 und K14) ermöglichen eine Kopplung zwischen den Lastsammelschienen für zusätzliche Flexibilität.
Generatorsteuerung:
- Jeder Generator ist mit einem Generator Control Panel (GCP) ausgestattet. Diese steuern und überwachen die Leistung der Generatoren (z. B. Spannung, Frequenz, Strom).
- Die einzelnen GCPs melden wichtige Parameter, die im Schaltplan in Echtzeit dargestellt werden.
Netzeinspeisung (Utility):
- Zusätzlich zu den Dieselgeneratoren ist eine Verbindung zum öffentlichen Netz vorhanden (Net Import), um im Normalbetrieb die Versorgung zu gewährleisten.

Umschaltszenarien

Die neue Anlage unterstützt über 50 Umschaltszenarien, die auf definierte Anlagenzustände hinführen können. Solche Szenarien sind wichtig, um:

Lasten gezielt zwischen den beiden Sammelschienen zu verschieben.
Bei Wartungsarbeiten oder Ausfällen einzelner Komponenten einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherzustellen.
Die Reservekapazität (1) optimal zu nutzen, indem immer ein Dieselgenerator als Backup bereitsteht.

Einige Szenarien umfassen:

Automatisches Hochfahren der Generatoren bei Netzausfall: Wenn das öffentliche Netz ausfällt, starten die Dieselgeneratoren automatisch. Die Steuerung entscheidet, welche Generatoren auf welche Sammelschiene geschaltet werden, abhängig von der Lastanforderung.
Manuelle Umschaltung bei Wartung: Über die Leistungsschalter (K01-K08) und Schaltfelder können Dieselgeneratoren und Lasten gezielt umgeschaltet werden, um Wartungsarbeiten ohne Betriebsunterbrechung durchzuführen.
Redundanzprüfung: Szenarien können getestet werden, um sicherzustellen, dass im Fehlerfall automatisch eine Umschaltung auf die redundante Schiene erfolgt.

Vorteile der neuen Architektur für unseren Kunden

Höhere Verfügbarkeit: Durch die 2N+1-Architektur wird eine höhere Verfügbarkeit erreicht, da sowohl die Stromversorgung als auch die Redundanz komplett verdoppelt wurden.
Flexibilität: Durch die Aufteilung auf zwei Generatorsammelschienen und zahlreiche Umschaltszenarien ist die Anlage hoch flexibel und kann verschiedene Last- und Fehlerzustände effizient handhaben.
Sicherheitsverbesserung: Durch die Reservekapazität (1) ist die Stromversorgung auch dann gesichert, wenn ein Generator ausfällt oder gewartet wird.

42technology bietet hochqualitativen Service und umfassende Unterstützung

Unsere erfahrene und technisch versierte Mannschaft unterstützt und begleitet unsere Kunden in der Machbarkeitsanalyse und Planung von (Not-)Stromanlagen. Neuanlagen und Umbauten werden detailliert dokumentiert und protokolliert, Prüf- und Abnahmedokumente werden durch uns erstellt. Alles Engineering geschieht inhouse, auf Wunsch mehrsprachig. Wir nehmen die Anlagen in Betrieb und bieten die notwendige Wartung an.

Übrigens: Wir planen und realisieren nicht nur Notstromlösungen für Datencenter, sondern sorgen beispielsweise auch für verlässlichen Notstrom mit Diesel-, HVO-Aggregaten, Batteriespeicher und auch mit BHKWs, für kritische Infrastruktur in Spitälern oder komplexe Anlagen in der Grossindustrie.

42technology – Ein cooles Team für coole Projekte! Wann dürfen wir Sie bei der Planung, Umsetzung oder beim Umbau Ihrer Anlagen unterstützen?