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Konzeption der Stromversorgung für Serverraum mit USV und Generator
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29.03.14 14:12
a549904 
Konzeption der Stromversorgung für Serverraum mit USV und Generator

Hallo zusammen,

ich möchte gerne die Stromversorgung unseres Serverraums aufrüsten und bin mir nicht sicher, wie ich das am Besten anstellen soll.

Aktuelles Setup:

  • 1 Serverraum mit einer 3000VA USV incl. zusätzlichem Battery-Pack
  • an dieser USV hängen die Server und die aktive Netzwerktechnik des Serverschranks. Darüber hinaus habe ich Kabel aus dem Serverraum hinaus zu den Arbeitsstationen verlegt, damit auch diese zentral von der USV vesorgt werden
  • Je nachdem ob nur die Hardware im Serverraum läuft (nachts) oder auch zusätzlich die Arbeitsstationen draußen angeschaltet sind (Bürozeiten) habe ich aktuell Laufzeiten von ca. 30 Minuten bis 200 Minuten


Probleme & Wünsche
  • Zum einen hat sich das Hinausführen des USV-Stroms nach draußen als wunder Punkt für unseren Serverraum herausgestellt: Trotz aller Erklärungen und Anweisungen, dass es nicht erlaubt sei, als Mitarbeiter die speziell markierten "USV-Steckdosenleisten" in den Büros zu verwenden, hat es nach einiger Zeit dann eben doch einen Mitarbeiter gegeben, der ohne darüber nachzudenken an die "USV-Steckdosenleisten" in seinem Büro ein Gerät angeschlossen hat. Dies war ausgerechnet ein Verbraucher mit 2500W, was die USV sofort in akute Überlastung getrieben hat. Allerdings war die Leistungsfähigkeit der USV gerade noch ausreichend, so dass sie nicht abgeschaltet hat, bzw. ihre Sicherung nicht rausgeflogen ist. Aber es war ein Denkzettel für mich, denn es hat nicht mehr viel gefehlt und der Serverschrank wäre schlagartig aus gewesen, also der Super-GAU eingetreten
  • Generell spiele ich mit dem Gedanken, auch auf USV-Seite eine Redundanz herzustellen, also 2 USVs zu verwenden, anstatt nur 1
  • Weiterhin soll die Laufzeit der gesamten Infrastruktur deutlich erweitert werden, so dass wir auch mit allen Maschinen einen gesamten Arbeitstag ohne Stromversorgung überbrücken könnten, da es in diesem Land, von dem ich aus schreibe, durchaus auch mal 5-6 Stunden Stromausfall geben kann


Ideen & Fragen
Derzeit arbeite ich mich in die Thematik ein und je mehr ich erfahre, desto unsicherer werde ich, was der beste Weg ist :-) Deshalb bin ich sehr dankbar für jegliches Feedback, Vorschläge, Ideen und Orientierungshilfen!

Problematik mit "Wundem Punkt" der externen Steckerleisten:

  • Gibt es Schlösser, mit denen ich die unbesetzten Schuko-Steckdosen der externen Steckdosenleisten als Sofortmaßnahme abschließen kann? Oder gar fertige Kästen, in denen ich die gesamte Steckdosenleiste einsperren kann? Als Alternative habe ich überlegt, die Schuko-Steckdosenleisten mit C14-Steckdosenleisten zu tauschen, wie ich sie im Serverschrank habe. Das schützt alles natürlich nicht vor vorsätzlichem Handeln, aber zumindest vor Usern, die aus versehen etwas anschließen
  • Generell ist es mir am Liebsten, die externen Verbraucher und den Serverschrank von einander zu trennen, so dass der Serverschrank nicht angreifbar ist von außen. Dazu hätte ich zwei Ansätze: Einmal eine zweite USV und dann verwendung beider USV als redundante Lösung (die Servernetzteile sind alle redundant so dass ich je ein Kabel zu je einer USV legen könnte, außerdem könnte ich einen aktiven Transfer Switch dazwischen schalten, der aktiv Umschaltet von einer USV zur anderen, z.B. für Verbraucher die nur 1 Netzteil haben). Meint ihr damit wäre die Gefahr gebannt, oder wäre es besser, die Server vollkommen von der "externen USV" abzukoppeln und zwei gänzlich getrennte USV-Stromkreise aufzubauen, damit garantiert kein Schaden von außen in den Serverschrank übertragen werden könnte?

Redundanz der USVen:
  • Um Redundanz bei der USV herzustellen wurde mir vom Hersteller zur simpelsten Lösung geraten, nämlich einfach einen aktiven Transfer-Switch an die USV und ans Stromnetz anzuschließen und dann die redundanten Netzteile sowohl in die USV als auch in den Transfer Switch zu stecken. Damit würde dann im Ausfallsfall der USV der switch auf den Stromanschluss umschalten und trotzdem der Aktive Transfer Switch nicht als Single-Point of failure fungieren. Dagegen spricht jedoch, dass wir hier sehr viele Stromschwankungen haben und ich keine Geräte direkt am Stromnetz betreiben möchte. Also würde ich auch vor den zweiten Anschluss des Transfer Switches eine USV klemmen wollen, damit sie Trimm und Boost machen kann.
  • Frage: Was ist sinnvoller in Hinblick auf eine einfache Administration mittels USV-Software (apcupsd): A) Einfach zwei USVs mit gleicher Laufzeit parallel zu betreiben und je einen Teil der redundanten Netzteile in jede USV zu stecken oder B) eine der beiden USVs mit langer Laufzeit als "Haupt-UPS" zu betreiben und die zweite einfach nur als Notfall-USV mit geringer Laufzeit anzusehen, die nur für Trim und Boost im Schadensfall der ersten USV dient und auf diese mittels aktivem Transfer Switch alle Netzteile umgeschaltet werden?

<to be continued>

Zuletzt bearbeitet am 29.03.14 14:34

29.03.14 14:24
a549904 
Re: Konzeption der Stromversorgung für Serverraum mit USV und Generator

<continued>

Generator:

  • Generell soll ein stationärer Generator vor die USVs geschaltet werden, welcher im Falle eines längeren Stromausfalls (z.B. nach 10 Minuten) automatisch anspringt und die USVs mit Stom versorgt. Die Reichweite des Generators sollte mindestens 12h sein, er sollte automatisch anspringen nach der eingestellten Wartezeit und sobald die Stromversorgung wieder funktioniert, sich automatisch wieder absschalten. Könnt ihr mir dazu Produkt-Empfehlungen geben?
  • Wie läuft das mit dem Transfer-Switching an dieser Stelle, diese muss ja auch automatisch sein?!
  • Es kann zu Problemen kommen, wenn man USVs an Generatoren anschließt, habe ich mal aufgeschnappt, was muss ich diesbezüglich beachten?
  • An welcher Stelle würdet ihr den Genarator bei dem oben beschriebenen Setup einbauen, z.B. vor beide USVs, nur vor eine von beiden, etc.? Muss auch zwischen USVs und Generator ein weiterer Transfer Switch?


Wie ihr seht, Fragen über Fragen :-) Ich bin sehr dankbar für jegliches Feedback/Ideen/Vorschläge/Rat von Euch. Grundsätzlich wäre es super, wenn mir jemand Rat zur grundsätzlichen Konzeption geben könnte, als "Landkarte" wie ich in welcher Reihenfolge die Dinge wie Generator, USV, Transfer Switches, etc. überhaupt am sinnvollsten anschießen sollte.

Es handelt sich um ein kleines Startup-Unternehmen wo ich derzeit alles noch alleine lösen muss und das verfügbare IT-Budget sehr überschaubar ist. Deshalb suche ich Lösungen, die ich selber als Teilzeit-Admin möglichst günstig umsetzen kann.

Vielen Dank für jegliches Feedback!!
VLG
a549904

Zuletzt bearbeitet am 29.03.14 14:49

30.03.14 03:44
a549904 
Re: Konzeption der Stromversorgung für Serverraum mit USV und Generator

Meine Erkenntnisse bislang sind:

Redundanz:

  • Man kann Redundanz durchaus durch das Hinzufügen von USVen erzeugen. Allerdings ist das bezüglich des Steuerns der angeschlossenen Server mittels Software nicht ganz trivial.
  • apcupsd unterstützt das nicht von Haus aus, man kann allerdings mit entsprechenden Skripten und dem Starten von mehreren Instanzen von apcupsd einen work-arround herstellen. NUT kann das von Haus aus und ist somit deutlich simpler in der Konfiguration.
  • NUT unterstützt auch assymetrische UPS-Laufzeiten, etc. Dennoch bleibt es eine non-triviale Angelegenheit und erfordert Konfigurations- und Testing-Aufwand, bis das alles smooth läuft.
  • Eine Alternative ist eine "Fertiglösung" für die Redundanz: Einige Hersteller haben fertige USVs mit eingebauter Redundanz-Möglichkeit. Bei APC ist das die Symmetra-Reihe. Dort kann man in Modul-Schächten mehrere Netzteil-Einheiten sowie mehrere Batterie-Einheiten einlegen und damit die Leistung, Redundanzgrad und Laufzeit individuell konfektionieren (z.B. 3 Netzteilmodule je 2kVA im Modus N+1 für eine redundante 4kVA-Versorgung und z.B. 2 Batteriemodule für eine 2N Batterie-Redundanz)


Generator:
  • Generell scheint es so, dass ein Zusammenspiel zwischen einem Generator und einer USV ebenfalls nicht trivial ist: In der Regel erfordert es eine USV der höchsten Technologie-Stufe "Double Conversion" (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Unterbrech...Klassifizierung). Denn Backup-Generatoren erzeugen in der Regel Ströme mit stark schwankenden Frequenzen. Die einfacheren Technologien "Offline" und "Line-interactive" können Frequenzen jedoch nicht glattbügeln (Line-Interactive kann lediglich Spannungsschwankungen ausgleichen, aber keine Frequenzschwankungen!). Wenn eine UPS mit zu stark schwankenden Frequenzen beströmt wird, kann dies zu Ausfall der USV führen.
  • Modelle von APC mit Double Conversion sind die RT-Reihe oder .... Symmetra!


Insofern ist ein vorläufiges Fazit von mir, dass ich aufgrund der Generator-Problematik sowieso eine neue USV anschaffen muss, da meine jetzige lediglich Line-Interactive ist. Es bietet sich an, dabei nach dem wenn-schon-denn-schon-Prinzip vorzgehen und direkt zur Symmetra-Reihe zu greifen, da ich damit dann auch direkt elegant und ohne jegliche Konfigurations-Fummelei die Anforderung der Redundanz erfüllt hätte.

VG
a549904

Zuletzt bearbeitet am 30.03.14 03:52

31.03.14 10:42
admin 

Administrator

Re: Konzeption der Stromversorgung für Serverraum mit USV und Generator

Hallo a549904

So wie ich Ihre Anfrage verstanden habe suchen Sie eine sichere Stromversorgung für Ihr Server System.
Es soll kostengünstig sein und die maximale Sicherheit bieten.
Auch soll die Speisung mit einem Generator möglich sein.

Wir bauen solche Anwendungen auf , indem wir zwei parallel arbeitende Online USV Anlagen verwenden. Die Server haben ebenfalls 2 parallel arbeitende Netzteile.
Ein Generator mit einem automatischen Generatorumschalter (nicht statischer Schalter) runden das System ab.

Somit haben Sie die Sicherheit bei Ausfall einer USV, bei Ausfall eines Netzteils, bei Ausfall der Netzversorgung.
Die Batteriesätze der USV Systeme können dabei klein gehalten werden, da der Generator bei Netzausfall sofort startet und dann durch den Generatorumschalter auf die USV Anlagen geschaltet wird. Ein statischer Schalter ist auch möglich.

Wenn wir solche Konzepte realisieren, verfahren wir wie folgt, gesehen ab der EVU Einspeisung:


Generator und Netz auf den automatischen Generatorumschalter (oder statischen Schalter).

Vom Generatorumschalter auf die parallel geschalteten USV Anlagen.

Den Ausgang beider USV Anlagen auf die parallel geschalteten Servernetzteile.


Zu Ihrer Frage wegen der Steckdosen: Entweder, wie Sie vorgeschlagen haben, ersetzen Sie die Steckdosen mit welchen aus der IEC Reihe. Eine weitere Möglichkeit wäre, eine größere USV zu nehmen, die eine spätere Erweiterungen der Serveranlage in der Zukunft möglich macht. Auch eine Überlastung durch Fremdverbraucher wäre ausgeschlossen.

Bei weiteren Fragen zur Konzeption bzw. zu unseren Produkten senden Sie mir eine Email auf unsere unten stehende Email Adresse.


Mit freundlichen Grüßen






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Weitere Informationen finden Sie auf unserer Homepage, im USV Lexikon sowie im Batterielexikon.
Bei Fragen senden Sie uns einfach eine Email oder rufen uns an.



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