Schneider Electric publica un studiu privind riscul de arc electric la centrele de date pe arhitectura de 800 VDC

Schneider Electric a anuntat o analiza in premiera, care ofera recomandari practice pentru evaluarea si gestionarea riscului de arc electric in arhitecturile de alimentare de 800 VDC. Bazata pe scenarii de implementare inspirate de modelele de proiectare utilizate de marii furnizori de servicii cloud (hyperscalers), analiza compara doua arhitecturi emergente de 800 VDC, cu configuratii diferite. Rezultatele demonstreaza ca efectele unui arc electric depind in mare masura de arhitectura, de amplasarea condensatoarelor si de modul de eliminare a defectelor.

Un rezultat esential al cercetarii este ca, chiar si in cele mai solicitante scenarii, in care condensatoarele joaca rolul principal, riscul de arc electric in sistemele de 800 VDC poate fi gestionat si, in multe cazuri, este comparabil cu cel intalnit in sistemele AC obisnuite. In plus, modelarea imbunatatita, care utilizeaza software avansat si gemeni virtuali (digital twins), poate contribui la reprezentarea cu mai mare precizie a riscului de arc electric.

Rezultatele apar intr-un moment critic, in care arhitecturile de 800 VDC sunt adoptate pentru a sustine rack-uri cu densitate energetica mai mare in centrele de date pentru AI. Sub coordonarea NVIDIA, impreuna cu parteneri din domeniul tehnologiei energetice, precum Schneider Electric, tranzitia catre infrastructura de alimentare de 800 VDC pentru centrele de date va permite centrelor de date de mari dimensiuni si fabricilor de AI (AI Factories) sa sustina rack-uri IT de 400 kW si mai mult.

Pe masura ce industria accelereaza tranzitia catre densitati de putere mai ridicate, distributia de 800 VDC devine o solutie practica pentru alimentarea eficienta a rack-urilor de ordinul megawatilor. In acelasi timp, tensiunile de operare mai ridicate necesita o intelegere mai aprofundata a comportamentului in cazul defectelor, a coordonarii protectiilor si a practicilor de lucru in conditii de siguranta.

„Alimentarea cu 800 VDC reprezinta o schimbare semnificativa in proiectarea centrelor de date, dar introduce si aspecte de siguranta care trebuie studiate in profunzime”, a declarat Manish Kumar, EVP Secure Power & Data Centers, Schneider Electric. „Activitatea noastra alaturi de unii dintre cei mai importanti furnizori de servicii cloud din lume le ofera inginerilor si specialistilor in siguranta unul dintre primele cadre practice pentru evaluarea riscurilor asociate arcului electric, oferind o abordare structurata pentru intelegerea comportamentului in cazul defectelor, stabilirea unor practici de lucru sigure si proiectarea unor scheme de protectie eficiente. Obiectivul nostru este sa sprijinim industria in tranzitia catre arhitecturi cu tensiuni mai ridicate, cu incredere si in conditii de siguranta.”

Analiza riscului de arc electric reprezinta deja o practica standard in centrele de date AC, insa in prezent nu exista un standard sau un set de recomandari la nivelul intregii industrii pentru gestionarea pericolelor electrice cu care se poate confrunta personalul in sistemele de 800 VDC alimentate prin convertoare. Acest lucru face ca noua cercetare sa fie importanta nu doar pentru evaluarea si gestionarea pericolelor asociate arcului electric, ci si pentru asigurarea unor niveluri de siguranta comparabile cu cele ale sistemelor de alimentare existente in cazul sistemelor de 800 VDC. Standardele actuale tind sa supraestimeze riscul de arc electric, in timp ce analiza de simulare realizata de Schneider Electric demonstreaza ca software-ul avansat si gemenii virtuali (digital twins) permit o modelare mai precisa a riscului.

Evaluarea realizata pentru doua arhitecturi distincte de 800 VDC

Activitatea Schneider Electric stabileste prima analiza practica a riscului de arc electric pentru arhitecturi de 800 VDC la nivelul rack-ului si al intregii instalatii, reflectand principalele directii de implementare care se contureaza in industrie. Analiza evalueaza metode bazate pe standarde, simularea tranzitorie si modelarea la nivel de sistem. Rezultatele demonstreaza ca modelele existente pentru analiza arcului electric pot fi aplicate sistemelor de 800 VDC atunci cand sunt utilizate intr-un mod adaptat arhitecturii si dependent de timp si ca alegerile de proiectare influenteaza rezultatele:

• Arhitecturi de 800 VDC la nivelul rack-ului: Intr-un studiu de caz privind un sidecar (denumit si power rack), utilizand metode si ipoteze conservatoare, rezultatele au indicat o energie incidenta cu mult sub pragul de 1,2 cal/cm² pentru echipamentele individuale de protectie (PPE), chiar si in absenta dispozitivelor de protectie.
• Arhitecturi centralizate de 800 VDC: Studiul de caz la nivelul intregii instalatii indica un potential nivel usor mai ridicat al energiei incidente decat in cazul arhitecturilor la nivel de rack, atunci cand este luata in considerare, din nou, o arhitectura conservatoare si mai putin realista, fara protectie la supracurent. Analiza evalueaza, de asemenea, efectul topologiei sistemului si demonstreaza modul in care localizarea defectelor, atat in amonte, cat si in aval de diodele de blocare a curentului invers, influenteaza alimentarea inversa, curentul de varf si efectele arcului electric. Atunci cand contributia defectului este limitata in timp cu ajutorul dispozitivelor standard de protectie, energia arcului electric este redusa la niveluri adecvate pentru mediile de lucru si, in general, este aliniata cu arhitecturile AC obisnuite.

Strategiile de proiectare si protectie reprezinta factori importanti pentru reducerea riscurilor asociate arcului electric in arhitecturile de 800 VDC. Studiul arata ca riscurile generale raman scazute si, in multe cazuri, sunt comparabile cu cele ale distributiei AC obisnuite. Chiar si cu dispozitive standard de protectie cu actionare temporizata, energia incidenta poate ramane sub pragurile importante. Cercetarea a stabilit, de asemenea, ca:

• Comportamentul tranzitoriu este important: In sistemele de 800 VDC, arcul electric este determinat de curenti de defect care variaza in timp, descarcarea condensatoarelor dominand primele milisecunde ale unui eveniment.
• Simularea imbunatateste precizia: Software-ul, precum instrumentele de simulare tranzitorie si de analiza a sistemelor de alimentare, arata ca metodele simplificate de analiza a arcului electric pentru sistemele DC supraestimeaza adesea riscul in sistemele dominate de condensatoare. Operatorii pot reduce semnificativ riscul de arc electric prin fundamentarea strategiei de protectie pe software avansat si gemeni virtuali, precum ETAP.
• Alegerile de proiectare reduc riscul: Efectele arcului electric depind de arhitectura si de configuratia sistemului, nu doar de distributia DC, iar amplasarea condensatoarelor, dispozitivele de blocare a curentului invers si protectia la nivel de milisecunde reprezinta elemente-cheie pentru implementarea in siguranta a sistemelor de 800 VDC.

„Standardele din industrie raman esentiale pentru siguranta electrica si pentru analiza arcului electric, insa metodele traditionale pot fi excesiv de conservatoare deoarece nu reflecta pe deplin modul in care functioneaza sistemele DC complexe”, a declarat Tanuj Khandelwal, CEO al ETAP. „Pentru a intelege riscul real, inginerii trebuie sa evalueze topologia sistemului, comportamentul in cazul defectelor, coordonarea protectiilor, raspunsul convertoarelor, logica de comutare si schemele de protectie active. ETAP permite echipelor sa modeleze si sa valideze sistemele de 800 VDC in conditii de functionare reale, contribuind la trecerea de la ipoteze conservatoare la decizii mai precise, bazate pe fizica si sustinute de AI, privind siguranta si operarea.”

Aceasta activitate se bazeaza pe experienta de zeci de ani a Schneider Electric in testarea sigurantei in cazul arcului electric si consolideaza angajamentul companiei de a sprijini tranzitia industriei catre arhitecturi de alimentare de 800 VDC, care reprezinta o cerinta esentiala pentru sistemele de rack-uri cu densitate ridicata de noua generatie, adoptate pentru centrele de date dedicate AI. Schneider Electric a realizat, de asemenea, teste extinse privind capabilitatile de schimbare a surselor de alimentare sub sarcina (live swap) in sistemele de 800 VDC, pentru a permite efectuarea lucrarilor de mentenanta in conditii de siguranta.

Rezultatele sunt disponibile in prezent in documentul „DC Arc Flash Analysis: A Practical Study on 800 VDC in Data Centers.”

Despre Schneider Electric

Schneider Electric este un lider global in tehnologia energiei, care promoveaza eficienta si sustenabilitatea prin electrificarea, automatizarea si digitalizarea industriilor, a companiilor si a locuintelor. Tehnologiile sale permit cladirilor, centrelor de date, fabricilor, infrastructurii si retelelor electrice sa functioneze ca ecosisteme deschise, interconectate, sporindu-le performanta, rezilienta si sustenabilitatea. Portofoliul companiei include dispozitive inteligente, arhitecturi definite prin software, sisteme bazate pe AI, servicii digitale si consultanta de specialitate. Cu 160.000 de angajati si 1 milion de parteneri in peste 100 de tari, Schneider Electric este clasata in mod constant printre cele mai sustenabile companii din lume.   www.se.com/ro