Schlechter Strom gefährdet Präzisionsgeräte in Laboren: 80 Prozent aller strombedingten Systemfehler entstehen im betriebsinternen Netz

Infektionen, Allergien, Autoimmun-Erkrankungen - die Antikörper-Untersuchungen in medizinischen Laboren verlangen höchste Präzision und eine schnelle Abarbeitung. Jede Störung der komplexen Analysegeräte ist ein Problem, dennoch sind die Fehler im Labor oft gar nicht anlagenbedingt, sondern hausgemacht: Unsichtbar breiten sich Spannungsschwankungen und Rauschen von Schaltvorgängen und anderen Geräten im Stromnetz aus, verursachen Programmabstürze oder zerstören die Hardware. Der Spezialist für medizinische Labordiagnostika Euroimmun AG schaltet daher inzwischen allen seinen Geräten ein System zur Strom-Konditionierung vor. Die Anlagen der Powervar Deutschland GmbH fangen auch Transienten und Spannungsspitzen vor den empfindlichen Analyzern ab und stellen bei Bedarf die unterbrechungsfreie Stormversorgung sicher. Defekte Platinen oder PCs kommen seither nicht mehr vor, die Zahl der Service-Einsätze ist um 25 Prozent gesunken.

Vollautomatisch untersucht der Analyzer I von Euroimmun Blutproben für die Autoimmun-, Infektions- und Allergiediagnostik und nimmt photometrische Messungen vor. Bis zu 70 Ergebnisse pro Stunde sind damit möglich und bis zu 54 Parameter können in einem Lauf parallel untersucht werden. In einem rheinischen Großlabor allerdings stand die Anlage immer wieder still. "Wir mussten innerhalb eines Jahres drei Geräte-PCs und zwei Modulplatinen austauschen", berichtet Nils Hansen, Leiter der Abteilung Analysetechnik bei Euroimmun. "Hinzu kamen mehrere Softwareabstürze und Dateibeschädigungen." Die Menge der Fehler war so auffällig, dass das Unternehmen daraufhin seine Service-Einsätze genauer betrachtete. Es stellte sich heraus, dass in Laboren mit hohem Automatisierungsgrad doppelt so viele Reparaturen anfielen wie in kleineren Einrichtungen mit vergleichbarer Auslastung der Analyseautomaten.

Minderwertiger Strom durch häufige Schaltvorgänge und viele Verbraucher-Geräte

Durch die seit rund drei Jahren stark steigende Automatisierung im Laborbereich wird die Stromqualität zu einer zunehmend relevanten Größe. Denn neben kompletten Ausfällen stören auch immer häufiger weniger offensichtliche Mängel in der Stromversorgung den Betrieb: Bereits ein einzelnes, laufendes Gerät kann ein Grundrauschen in der Spannungskurve verursachen, das langfristig elektronische Bauteile angreift. Ebenso hinterlässt das Ein- und Ausschalten großer Stromverbraucher Schwankungen im Netz. Vor allem für PCs, deren Binärsprache von 0 und 1 auf unterschiedlichen Spannungsniveaus beruht, ist das problematisch, da Abweichungen auf dem Erd-Leiter fälschlicherweise als Bits erkannt werden können. "Diese Störungen sind wie Viren im Stromnetz", erklärt Werner Karau, Geschäftsführer der deutschen Niederlassung des auf Stromqualität spezialisierten Unternehmens Powervar. "Einfache Schutzsysteme helfen dagegen nicht. Viele Überspannungsfilter beispielsweise übertragen eine Spannungsspitze zwischen Phase und Null-Leiter nur auf die Ebene zwischen Erdung und Null-Leiter. Dort pflanzt sich die Störung aber weiter fort."

Da die Fehler im Netz von außen nicht zu erkennen sind, wird meist den Maschinen die Schuld zugeschoben. Im betroffenen Großlabor ließ Euroimmun daher eine Woche lang die Stromqualität an der Geräteverteilersteckdose aufzeichnen. Das Ergebnis war eindeutig: 113 signifikante Spannungserhöhungen, 38 Transienten sowie drei Spannungseinbrüche und eine Spannungsunterbrechung. Diese Störungen lösten die Probleme mit dem Analysegerät aus. "Die Ursache dafür liegt darin, dass an die Labornetze immer mehr und immer größere Verbraucher angeschlossen werden, für die diese Netze einfach nicht ausgelegt sind", so Hansen. "Hinzu kommt die Anzahl der verschiedenen Netzbetreiber und die damit verbundene unterschiedliche Stromqualität."

Verschiedene Schutzmodule für vollständige Abschirmung

Um diese Störungen künftig zu vermeiden, installierte das Unternehmen zum Schutz ihrer Analysegeräte vor dem schwankenden Laborstrom einen sogenannten Power-Conditioner vom Typ ABCE von Powervar. Diese Geräte setzen sich aus mehreren Sicherheits- und Filterkomponenten zusammen, wodurch eine umfassendere Abschirmung erreicht wird als mit einer einfachen USV-Anlage. In diesem Fall handelte es sich um einen Uninterruptible Power Manager, der einen Überspannungsableiter, einen niedrigohmigen Trenntransformator, einen Rausch-Filter gegen symmetrische Störspannungen und ein Batterie-Backup zur kurzfristigen Überbrückung von Stromausfällen beinhaltet. Bei voller Last läuft die Anlage im Störfall dank dieser Reserve noch acht bis zehn Minuten weiter und kann so sicher heruntergefahren werden.

Der Überspannungsschutz entfernt Stromspitzen vollständig aus dem System, die sonst die empfindlichen Platinen physisch beschädigen könnten, während der Trenn-Transformator Gleichtaktstörspannungen abfängt, die Computerfehler und Datenverlust verursachen können.

"Durch diese kombinierte Lösung liegen die maximalen symmetrischen Störspannungen zwischen Phase und Null-Leiter unter 3 bis 4 Volt und die Gleichtaktstörspannungen zwischen Null-Leiter und Erde unter 0,2 Volt", führt Karau aus.

Seit über einem Jahr keine Fehler durch Stromstörungen mehr

Der Power-Conditioner wurde im Labor einfach zwischen Steckdose und Analysegerät eingesteckt. Die strombedingten Probleme verschwanden dadurch sofort und sind seither auch nicht mehr aufgetreten. Euroimmun stattet inzwischen grundsätzlich jedes Gerät bei dessen Installation vor Ort mit einem System von Powervar aus. Auch die älteren Geräte bei den Kunden wurden präventiv nachgerüstet. "Wir haben im Nachhinein unsere Serviceaufträge noch mal betrachtet und festgestellt, dass seit der ersten Verwendung dieser Technik Anfang 2010 keine Einsätze mehr wegen defekter Platinen oder PCs notwendig wurden", berichtet Hansen. "Insgesamt sind die Serviceanfragen um 25 Prozent zurückgegangen."

Vor allem für die Kundenzufriedenheit sei diese Lösung ein großes Plus, da die Systeme stabiler und zuverlässiger laufen, so der Leiter der Analysetechnik. Dennoch sei das Thema Stromqualität bei vielen Laboren noch nicht als Ursache möglicher Störungen bekannt. Oft hilft dann nur die Spannungsaufzeichnung, um dem Kunden das eigentliche Problem vor Augen zu führen, wie Hansen erläutert: "Einige Labore haben daraufhin sogar ihre elektrischen Leitungen modernisiert, um auch langfristig den wachsenden Anforderungen an die Stromversorgung gerecht werden zu können."

Quelle: Euroimmun AG