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Stromversorgungsprobleme wirken sich auf Elektronik-Anwendungen im Gebäude aus

17. Sept 2020 | HLK-Anlagen, Netzqualität

Blitzeinschläge, Leistungsverlust/Generatortest/Probleme von Energieversorgungsunternehmen

von Ron Auvil

Eine Kommunikationskarte kann durch Probleme bei der Eingangsleiste leicht beschädigt werden. Brandflecken auf den Elektronik-Anwendungen und Verbrennungsgeruch sind typische Anzeichen.

Als leitender Projekttechniker habe ich viel Zeit mit der Problemdiagnose in Gebäuden verbracht. Ich bin u. a. für elektronische Steuerungen auf HLK-Geräten zuständig. Ich versuche auch, den Kunden durch die Diagnose häufiger Probleme bei anderen Geräten wie Telefonsystemen, Fahrstühlen, Sicherheitsausrüstung und Sicherheitssystemen zu unterstützen.

Bei der Arbeit an Problemen bei diesen verschiedenen Systemen dauert es zugegebenermaßen oft etwas länger, diese auf einen gemeinsamen Nenner zu bringen. Aber im Lauf der Zeit habe ich etwas bemerkt, das immer wieder erneut auftritt – Probleme aufgrund der Stromversorgung! Etwa 25 bis 35 Prozent der Serviceanrufe, die bei mir eingehen, haben in irgendeiner Weise mit einem Stromversorgungsproblem zu tun.

Verbreitung der Elektronik-Anwendungen

Man muss nicht lange suchen, um zu erkennen, dass in fast jedem größeren Subsystem in heutigen Handelsgebäuden ein Halbleiter-Elektronik-Paket installiert ist. Fast jede heutzutage erworbene HLK-Einheit verfügt über eine elektronische Platine im Steuerschaltfeld. Gleiches gilt für Systeme für Sicherheit, Brandschutz und zum Schutz von Menschenleben. Digitale Telefon- und Computernetzsysteme haben den gleichen Aufbau. Unabhängig vom Systemtyp ist das gemeinsame Element die Elektronik. Ein weiterer Faktor bei dieser Elektronik-Gleichung ist das Vorhandensein „alter“ und „neuer“ Elektronik-Anwendungen. Einige Elektroniksysteme in heutigen Gebäudeanlagen wurden vor mindestens 20 Jahren installiert und sind noch störungsanfälliger.

Sämtliche der oben aufgeführten elektronischen Systeme können Probleme bei der Stromversorgung aufweisen. Viele Hersteller von Elektronik-Anwendungen und -Geräten geben einen Toleranzwert bei Stromversorgungsproblemen an. Viele werden sagen, dass ein Fehler aufgrund vom Stromversorgungsproblemen nicht passieren „sollte“. Allerdings ist der technische Support am anderen Ende der Leitung nicht in einem Fahrstuhl eingesperrt oder vom Lärm der Feuermelder, die nach einem Gewitter ausgelöst werden, betroffen.

Typische Stromversorgungssituationen

Jeder, der auf einem Gebiet arbeitet, in dem er Elektronik-Anwendungen in einem Gebäude verwendet, sollte in der Lage sein, Situationen, die sich auf die Leitung der Elektronik auswirken, leicht zu erkennen. Diese Situationen wiederholen sich häufig in Gebäuden und treten in einigen Fällen regelmäßig auf.

Blitzschlag

Eine flexible iFlex™-Stromzange ist um die Motorleitungen am Antrieb mit regelbarer Drehzahl angebracht, sodass der Strom mit der Strommesszange Fluke 381gemessen werden kann. Dies zeigt, ob ein Antrieb mit regelbarer Drehzahl durch einen Blitzschlag beschädigt wurde oder nicht.

Ein Blitzschlag ist eine der häufigsten Situationen. Die Häufigkeit dieses Problems hängt in hohem Maße mit dem Standort und den klimatischen Bedingungen zusammen. Ich wohne im Südosten der USA, der für seine Sommergewitterstürme am Nachmittag bekannt ist. Meine persönliche Faustregel lautet, dass ich mindestens ein oder zwei Anrufe aus einem Gebäude aufgrund von Blitzschlägen erhalte, wenn ein Gewitter durchzieht. Manchmal schaue ich auch auf den Wetterradar und weiß genau, von welchem der Gebäude aus ich angerufen werde.

Blitzschläge können viele Probleme verursachen. Bedenken Sie, dass sich viele Elektronik-Anwendungen, insbesondere HLK-Geräte, auf dem Dach oder außerhalb des Gebäudes befinden. So sind diese noch blitzschlaganfälliger. Wenn der Ausfall vom Blitzschlag verursacht wurde, können die Auswirkungen katastrophal sein. In vielen Fällen wird die Elektronik zerstört und es treten sichtbare Verbrennungsspuren und Brandgerüche auf.

Eine Verschiebung der Elektronik sowie verbesserte/r Blitzschutz und Erdung können hier Abhilfe bieten.

Wenn ein Computerprogramm auf einem elektronischen Chip im Gerät (EEPROM oder Flash-ROM) ausgeführt wird, wird es vom Blitzschlag möglicherweise vollständig gelöscht und lässt sich gar nicht mehr starten. In einem meiner Gebäude befinden sich alte Elektronik-Anwendungen aus den 1990er-Jahren, die nach jedem schwereren Gewittersturm neu programmiert werden müssen. Es ist nichts Ungewöhnliches, wenn nach einem Stromversorgungsproblem 1 bis 5 Prozent der Geräte des Automatisierungssystemnetzes im Gebäude nicht ordnungsgemäß kommunizieren oder funktionieren.

Vor Kurzem erhielt ich einen Anruf, dass das Schaltfeld eines Feuerwehrmitarbeiters in einem Gebäude nicht funktionierte. In jüngster Zeit hatten sich die Stromversorgungsprobleme in dem Gebäude gehäuft und traten in etwa alle zwei Wochen auf. Die elektronische Steuerung auf dem Schaltfeld war ausgefallen und musste ausgetauscht werden. Hierbei handelte es sich offensichtlich um ein schwerwiegendes Problem. Die elektronische Steuerung wurde ausgetauscht und neu gestartet. Sie lief ein paar Sekunden fehlerfrei und wurde dann alle 10 Sekunden neu gestartet. Der Eingangsstrom schaltete sich alle 10 Sekunden ein und wieder ab. Ich hörte ein Klickgeräusch, das ich der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) an der Decke zuordnen konnte. Die ständigen Stromversorgungsprobleme hatten zu Schäden an der USV geführt, sodass sie sich ständig ein- und ausschaltete. Unbehandelt würde das Sicherungsschaltfeld nicht ordnungsgemäß funktionieren und die neue Steuerung würde Schaden nehmen. Wir mussten die beschädigte USV ebenfalls austauschen. Dann funktionierte das Schaltfeld des Feuerwehrmitarbeiters wieder ordnungsgemäß.

Leistungsverlust/Generatortest

Sie können die Versorgungsspannung der Steuerung mit einer Fluke 773 mA-Prozess-Strommesszangeüberprüfen. Probleme bei der Stromversorgung können dazu führen, dass die Steuerung nicht mehr richtig funktioniert oder ausfällt.

Ein weiteres Problem ist der Leistungsverlust. Leistungsverluste können mehrere Ursachen haben, darunter Probleme bei der Versorgung, große Instandhaltungsintervalle, Geräteüberspannungen und sonstige. Je nachdem, welche Bedingung dazu geführt hat, lässt sich der Funktionsumfang eines Geräts nach Wiederherstellung der Stromversorgung nicht wieder einstellen.

Bei einem Leistungsverlust wird nach kurzer zeitlicher Verzögerung ein Reservegenerator gestartet. Ich arbeite viel in Krankenhäusern, und es ist vorgeschrieben, dass die Reservegeneratoren innerhalb von 10 Sekunden nach Leistungsverlust gestartet werden müssen. Ebenfalls gesetzlich vorgeschrieben ist die monatliche Überprüfung der Reservegeneratoren. An diesen Reserve-Leistungskreis sind viele wichtige elektronische Geräte im Gebäude angeschlossen. Je nach Ursache können beim Start des Generators Überspannungen oder auch Spannungs- und Stromversorgungsprobleme auftreten. Dadurch können Probleme im elektronischen Schaltkreis entstehen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass bei einem Prozent der elektronischen Geräte nach Durchführung des Generatortests Probleme der einen oder anderen Art auftreten.

Wenn ein System kritisch ist, ist an der Stromversorgung des elektronischen Gerätes eine kleine USV installiert. So kommt es am Gerät so gut wie nie zu einem Netzausfall. Ein weiterer Vorteil einiger USV-Geräte liegt darin, dass sie auch einen gewissen Überspannungsschutz bieten.

Eine weitere über längere Zeit erprobte Methode besteht darin, das Gerät neu zu starten. In der Regel wird hierzu die Stromversorgung vollständig abgeschaltet und danach wieder eingeschaltet.

Versorgungsprobleme

Echteffektiv-Strommesszange Fluke 323
Ein Techniker prüft die Spannung am elektronischen Steuerschaltfeld eines Zentrifugalverdichters. Die Stromversorgungsprobleme können Schäden in Höhe von mehreren zehntausend Dollar hervorrufen.

Viele Probleme bei elektronischen Geräten sind auf das Elektrizitätswerk zurückzuführen. Diese Probleme können systemimmanent und andauernd und schwer zu lösen sein. Es kommt durchaus vor, dass Energieversorgungsunternehmen Stromversorgungsprobleme nicht anerkennen. Im Falle dauerhafter und wiederholt auftretender Stromversorgungsprobleme ohne erkennbare Ursache wie Blitzschlag oder auffällige Stromversorgungsprobleme.

Nach meiner Erfahrung ist einer der wichtigsten Indikatoren der Standort der Energiezufuhr des Energieversorgers. Einige Energieversorgungsunternehmen führen den Strom über ein Umspannwerk einem Gebäude zu, das weit entfernt liegt und mehrere Großkunden versorgt. Ein Problem bei einer Energiezufuhr für mehrere Kunden zeigt sich in den Stromversorgungsproblemen der Gebäude. Oft zeigen sich in den verschiedenen Einrichtungen die gleichen Leistungsprobleme und -symptome.

Wenn Sie den Verdacht haben, dass Leistungsprobleme vorliegen, sollten Sie nach Möglichkeit Messausrüstung für die Netzqualität am Gebäude installieren, um zu erkennen, wo das Problem vorliegt und wann es aufgetreten ist. Das reicht oft aus, um sich an das Energieversorgungsunternehmen zu wenden und eine Anpassung und in manchen Fällen sogar eine Erstattung einfordern zu können.

Übersicht

Wie wir gesehen haben, wirken sich Stromversorgungsprobleme negativ auf elektronische Geräte aus. Um ein Stromversorgungsproblem zu erkennen, testet der Techniker zunächst die Stromversorgung, um festzustellen, ob sie ordnungsgemäß funktioniert.

Wenn der Fehler nicht behoben wird, werden elektronische Geräte ausfallen, wodurch entscheidende Bereiche im Gebäude nicht mehr richtig funktionieren.