Nova studija Schneider Electrica o riziku od električnog luka u 800 VDC data centrima

Schneider Electric, globalni lider u oblasti energetskih tehnologija, objavio je jedinstvenu analizu, koja pruža praktične smernice za procenu i upravljanje rizikom od električnog luka u energetskim arhitekturama projektovanim za napon od 800 VDC.

Zasnovana na scenarijima primene razvijenim prema projektnim rešenjima vodećih svetskih operatera velikih data centara, analiza poredi dve nove 800 VDC arhitekture sa različitim konfiguracijama.

Rezultati pokazuju da nivo rizika od električnog luka u velikoj meri zavisi od same arhitekture sistema, rasporeda kondenzatora i načina otklanjanja kvarova.

Jedan od najvažnijih zaključaka istraživanja jeste da se rizikom od električnog luka u 800 VDC sistemima može uspešno upravljati čak i u najzahtevnijim scenarijima, zasnovanim na pretpostavkama o dominantnom uticaju kondenzatora.

U mnogim slučajevima, procenjeni nivoi rizika uporedivi su sa onima koji se uobičajeno javljaju u sistemima naizmenične struje (AC).

Analiza je takođe pokazala da napredno modelovanje, uz primenu specijalizovanog softvera i digitalnih blizanaca, omogućava precizniju procenu i razumevanje rizika od električnog luka.

Ovi rezultati dolaze u ključnom trenutku, kada se 800 VDC arhitekture sve intenzivnije primenjuju kao odgovor na rastuće zahteve AI data centara i sve veću gustinu računarske opreme u rekovima.

Predvođen kompanijom NVIDIA, a uz podršku partnera iz oblasti energetskih tehnologija, među kojima je i Schneider Electric, prelazak na 800 VDC infrastrukturu napajanja omogući će velikim data centrima i AI fabrikama podršku za IT rekove snage 400 kW, pa i više od toga.

Kako potrebe AI data centara i AI fabrika nastavljaju da rastu, a računarska infrastruktura postaje sve snažnija, distribucija jednosmerne struje od 800 V sve više se pokazuje kao najefikasniji način napajanja IT rekova kapaciteta koji se mere megavatima.

Istovremeno, rad na višim naponima nameće potrebu za detaljnijim razumevanjem ponašanja sistema u slučaju kvara, pravilnim usklađivanjem zaštitnih mehanizama i primenom najviših standarda bezbednosti.

„Prelazak na arhitekturu od 800 VDC predstavlja značajnu promenu u projektovanju data centara, ali istovremeno otvara i nova pitanja kada je reč o bezbednosti, koja zahtevaju detaljna istraživanja i analize“, izjavio je je Manish Kumar, izvršni potpredsednik sektora Secure Power & Data Centers kompanije Schneider Electric.

„Naš rad sa nekim od vodećih svetskih kompanija koje upravljaju velikim data centrima pruža inženjerima i stručnjacima za bezbednost jedan od prvih praktičnih okvira za procenu rizika od električnog luka.

Takav pristup omogućava bolje razumevanje ponašanja sistema u slučaju kvara, uspostavljanje bezbednih procedura rada i projektovanje efikasnih sistema zaštite.

Naš cilj je da industriji omogućimo siguran i pouzdan prelazak na arhitekture zasnovane na višim naponima.“

Analiza rizika od električnog luka već predstavlja standardnu praksu u data centrima koji koriste naizmeničnu struju (AC), ali trenutno ne postoje jedinstveni standardi ili smernice za upravljanje opasnostima kojima osoblje može biti izloženo u 800 VDC sistemima u kojima se toliki napon dobija preko pretvarača (konvertera).

Zbog toga ovo istraživanje predstavlja važan korak ne samo u proceni i upravljanju rizicima od električnog luka, već i u obezbeđivanju da 800 VDC sistemi dostignu nivo bezbednosti koji je uporediv sa postojećim elektroenergetskim sistemima.

Rezultati istraživanja pokazuju da postojeći standardi u pojedinim slučajevima precenjuju rizik od električnog luka, dok simulacije kompanije Schneider Electric potvrđuju da upotreba naprednih softverskih alata i digitalnih blizanaca omogućava znatno preciznije modelovanje i procenu stvarnog nivoa rizika.

Procena sprovedena za dve različite 800 VDC arhitekture

Analiza kompanije Schneider Electric predstavlja prvi praktični pristup proceni rizika od električnog luka u 800 VDC arhitekturama, kako na nivou serverskog reka, tako i na nivou celog objekta, prateći dva dominantna pravca razvoja koja se trenutno izdvajaju u industriji.

Istraživanje obuhvata metode zasnovane na postojećim standardima, simulaciju prelaznih pojava i modelovanje sistema na nivou kompletne infrastrukture.

Rezultati pokazuju da se postojeći okviri za analizu rizika od električnog luka mogu primeniti i na 800 VDC sisteme, pod uslovom da se uzmu u obzir specifičnosti arhitekture i vremenski tok razvoja kvara:

• 800 VDC arhitekture na nivou reka: Studija slučaja zasnovana na takozvanoj sidecar konfiguraciji (poznat i kao energetski rek), primenom konzervativnih metoda i pretpostavki, pokazala je da je energija električnog luka ostala znatno ispod referentnog praga od 1,2 cal/cm², čak i bez primene zaštitnih uređaja.

• Centralizovane 800 VDC arhitekture : Studija slučaja na nivou celog objekta pokazuje mogućnost nešto viših vrednosti električnog luka u poređenju sa arhitekturama na nivou reka, ali ponovo u konzervativnom i manje realističnom scenariju bez prekostrujne zaštite.

Analiza je istovremeno ispitala uticaj topologije sistema i pokazala kako mesta kvara pre ili posle zaštitnih dioda utiču na povratno napajanje, vršnu struju i posledice električnog luka.

Kada je kvar vremenski ograničen standardnim zaštitnim uređajima, energija električnog luka se smanjuje na nivoe koji su odgovarajući za radna okruženja i generalno usklađeni sa uobičajenim AC arhitekturama.

Strategije projektovanja i zaštite su važni faktori za smanjenje rizika od električnog luka u arhitekturama od 800 VDC. Studija pokazuje da ukupni rizici ostaju niski i da su u mnogim slučajevima uporedivi sa tipičnom distribucijom naizmenične struje.

Čak i sa standardnim zaštitnim uređajima (koji reaguju u uobičajenom vremenskom okviru), toplotna energija koja se oslobodi na određenoj udaljenosti od mesta kvara (incidenta) tokom trajanja električnog luka može ostati ispod ključnih graničnih vrednosti. Istraživanjem je takođe utvrđeno da:

• Prelazne pojave su ključne: U sistemima od 800 VDC, električni luk nastaje kod struja kratkog spoja koje su vremenski zavisne, pri čemu pražnjenje kondenzatora dominira u prvih nekoliko milisekundi samog događaja.

• Simulacije povećavaju preciznost: Softverski alati, kao što su alati za simulaciju prelaznih pojava i analizu elektroenergetskih sistema, pokazuju da pojednostavljene metode analize električnog luka u DC sistemima često precenjuju rizik od električnog luka u sistemima u kojima dominiraju kondenzatori. Operateri mogu znatno smanjiti rizik od električnog luka tako što će svoju strategiju zaštite bazirati na naprednim softverima i digitalnim blizancima kao što je ETAP.

• Projektna rešenja smanjuju rizik: Posledice električnog luka zavise od arhitekture i konfiguracije sistema, a ne samo od distribucije jednosmerne struje. Pritom su raspored kondenzatora, uređaji za blokiranje povratnog toka i zaštita koja reaguje u roku od nekoliko milisekundi ključni za bezbednu primenu sistema od 800 VDC.

„Industrijski standardi ostaju od suštinske važnosti za zaštitu od električnog luka i bezbednost, ali tradicionalne metode mogu biti previše konzervativne jer ne odražavaju u potpunosti način na koji složeni DC sistemi funkcionišu“, izjavio je Tanuj Kandelval, generalni direktor kompanije ETAP.

„Da bi razumeli stvarni rizik, inženjeri moraju da procene topologiju sistema, ponašanje u slučaju kvara, koordinaciju zaštite, odziv pretvarača, logiku preklapanja i sisteme aktivne zaštite. ETAP omogućava timovima da modeluju i validiraju sisteme od 800 VDC u realnim uslovima rada, čime se omogućava prelazak sa konzervativnih pretpostavki na preciznije odluke o bezbednosti i radu, koje su zasnovane na fizici i unapređene veštačkom inteligencijom.“

Ovaj rad se nadovezuje na višedecenijsko iskustvo kompanije Schneider Electric u testiranju bezbednosti od električnog luka i dodatno potvrđuje njenu posvećenost pružanju podrške industriji pri prelasku na 800 VDC arhitekture, koje predstavljaju ključni preduslov za nove sisteme rekova velikih kapaciteta koji se primenjuju u AI data centrima.

Schneider Electric je takođe sproveo opsežna ispitivanja mogućnosti zamene energetskih modula pod naponom (live swap) u sistemima od 800 VDC, kako bi se omogućilo bezbedno održavanje.

Rezultati su sada dostupni u tehničkom dokumentu pod nazivom “DC Arc Flash Analysis: A Practical Study on 800 VDC in Data Centers.”

O kompaniji Schneider Electric

Schneider Electric je globalni lider u oblasti energetskih tehnologija, koji unapređuje efikasnost i održivost kroz elektrifikaciju, automatizaciju i digitalizaciju industrije, poslovanja i domova.

Njene tehnologije omogućavaju da zgrade, data centri, fabrike, infrastruktura i elektroenergetske mreže funkcionišu kao otvoreni i međusobno povezani ekosistemi, čime se unapređuju performanse, otpornost i održivost.

Portfolio kompanije obuhvata inteligentne uređaje, softverski definisane arhitekture, sisteme zasnovane na veštačkoj inteligenciji, digitalne usluge i stručne konsultantske usluge.

Sa 160.000 zaposlenih i mrežom od milion partnera u više od 100 zemalja, Schneider Electric se kontinuirano svrstava među najodrživije kompanije na svetu.

www.se.com