Защита от пренапрежения в центрове за данни

ЕлектроенергетикаСп. Енерджи ревю - брой 4, 2022 • 20.07.2022

  • Преди да се проведе проучване за оценка на риска от попадение на мълнии, трябва да се отчетат наличните методи за ограничаване на опасностите, характерни за една дейта център сграда

 

  • Заземителните и мълниезащитните системи трябва да бъдат проектирани в съответствие с местните и международните стандарти и трябва да бъдат инсталирани от сертифицирани специалисти

 

  • Присъединяванията с коаксиални кабели също трябва да бъдат предпазени в съответствие с вида на честотните сигнали, импеданса, напрежението и използваните конектори

 

Центровете за данни днес са възлите за обработка на информация с критичен характер, които поддържат функционирането на характеризиращия се с високо ниво на свързаност съвременен бизнес. Предотвратяването на периодите на престой е от съществено значение за операторите на ИТ инфраструктура. Редица проучвания обаче показват, че компаниите търпят огромни финансови загуби в резултат на непредвидени престои. Една от основните причини за появата на неизправности в центровете за данни е възникването на преходни напрежения. Критичните функции на центровете за данни трябва да бъдат защитени от пренапрежения от мрежата или причинени от преки или индиректни попадения на мълнии.

Попаденията на мълнии отдавна са повод за безпокойство в сектора на центровете за данни. С цел да редуцират престоите и да предотвратят инциденти, координираните системи за заземяване и мълниезащита са компонент от критично значение за тези съоръжения. Необходимата цялостна електрозащита се реализира чрез системен подход за интегриране на мълниезащита, потискане на импулсни напрежения и свръхнапрежения, бондиране, заземяване и екраниране срещу електромагнитни смущения. Дизайнът на центъра за данни, заедно с постоянното захранване и надеждността на доставките на електроенергия са ключови елементи за избягване на оперативните престои.

› Реклама

 

Проектиране

Преди да се проведе проучване за оценка на риска от попадение на мълнии, трябва да се отчетат наличните методи за ограничаване на опасностите, характерни за една дейта център сграда. Например външните захранващи кабели на един център за данни е препоръчително да са подземни, а не въздушни, тъй като така се свеждат до минимум експозицията им на мълнии и възможността за повреда в резултат от падане на дървета, пътни инциденти и вандализъм.

Проектирането невинаги получава необходимото внимание и може да бъде засенчено от впечатляващите критични захранващи системи при изграждането на един център за данни. Обмислянето на заземителна и мълниезащитна система на ранен етап обаче е ключово за подготвителната фаза на развитие на дейта центъра, преди започване на строителните дейности. Заземителните и мълниезащитните системи трябва да бъдат проектирани в съответствие с местните и международните стандарти и трябва да бъдат инсталирани от сертифицирани специалисти.

 

Защита на захранващите системи

Непрекъсваемостта на захранването в центровете за данни е от първостепенно значение. Те консумират огромни количества енергия, за да поддържат функционирането не само на ИТ системите, но и на охлаждащото оборудване. Центровете за данни на големите компании потребяват все повече електроенергия, средно около 32 MW, което приблизително е еквивалентно на консумацията на един град с 25 000 жители. През 2005 г. например центровете за данни във Франция консумират около 1% от общата електроенергия на страната. Установено е, че днес стойността вече е 7% и необходимостта от по-добра защита на захранването се повишава.

Като цяло се изисква центровете за данни да предлагат високо ниво на системна достъпност, с максимум 4 минути престой годишно, което може да бъде постигнато чрез резервираност на захранването от електроразпределителния оператор. За да се редуцира рискът от прекъсване на електрозахранването, те обикновено са оборудвани с два източника средно напрежение, единият от които служи като резервен. Често се ползва и трети източник под формата на генератор, заедно с непрекъсваемо захранване, за да се гарантира поддържане на електрозахранването дори и в случай на повреда. Непрекъсваемите токозахранвания служат и за поддържане на качеството на електрическата енергия.

Всички тези източници на електроенергия предоставят маршрут, по който може да премине увреждащата енергия на мълнии. Повечето от причинените от мълнии повреди засягат електрическите и електронните компоненти чрез индуцирани пренапрежения по линиите, навлизащи в сградата. Металните тръбопроводи (за вода, газ и др.) също могат да са проводник за пренапрежения, а липсата на еквипотенциал между различните комунални линии или различните земни присъединявания може да предизвика допълнителни проблеми.

Инсталирането на арестори за защита от пренапрежения Тип 1+2 може да предпази постъпващите захранващи линии и чувствителните вериги при попадение на мълния благодарение на тяхното ниско остатъчно пренапрежение. За да се създаде обаче еквипотенциална система, ще бъде необходимо заземяването на навлизащите в сградата метални тръби.

Необходими са също катодни отводители Тип 2 за защитата на компютърни системи, инвертори и чувствително оборудване. Тези арестори за защита от пренапрежение трябва да бъдат инсталирани в редицата шкафове за електроапаратура в центъра за данни.
Актуалните стандарти индикират, че един проводник с дължина над 10 м вече не се защитава с един-единствен катоден отводител. В практиката това е максимум и той може да бъде много по-нисък в зависимост от наличните конфигурации.

Вътрешната защита на един център за данни трябва да бъде реализирана в съответствие с концепцията за мълниезащитни зони от LPZ 0A до LPZ 3, дефинирани в стандарт IEC 62305-4. Мълниезащитната зона LPZ 0A е зоната, в която е възможно пряко попадение на мълния, а в зона LPZ 3 се разполага критичното оборудване, където остатъчното пренапрежение трябва да се поддържа ниско. За да се предотврати каскадното преминаване на енергията от попадение на мълния през електрическата мрежа, трябва да се инсталира разнообразие от аресторни защити за пренапрежение.

 

Защита на данните

Центровете за данни са уязвими на физически и кибератаки. Те са защитени със системи за предотвратяване на неправомерен достъп (камери, сензори за движение и присъствие и др.) и усъвършенствани решения за наблюдение, които също трябва да бъдат предпазени от мълнии и пренапрежения. Тези системи са разположени предимно извън сградите и тъй като центровете за данни често са мащабни съоръжения, защитата им е сложна.

Предаването на данни от външността към вътрешността на центъра за данни се осъществява предимно по оптичен кабел. Тази връзка е устойчива на пренапрежения, но има и множество присъединявания по телекомуникационни кабели, които са особено чувствителни към косвените ефекти от мълнии и към пренапрежения, поради което следва да бъдат защитени с арестори Тип 2. Присъединяванията с коаксиални кабели също трябва да бъдат предпазени в съответствие с вида на честотните сигнали, импеданса, напрежението и използваните конектори. Оборудването за мониторинг, термалните камери, системите за идентификационен контрол, заключващите, пожароизвестителните и системите за засичане на неправомерно проникване в сградата също трябва да бъдат защитени. За редуциране на пренапрежението от всички коаксиални кабели, например за външни антени и камери, могат да се използват заземителни комплекти. Арестори за защита от пренапрежение Тип 2 следва да се използват за критичното за безопасността оборудване, което често е свързано посредством многожилни кабели.

Значимостта на адекватната защита е демонстрирана, когато център за данни на Google Corporation в Белгия е ударен четири пъти от мълния през 2015 г., което води до прекъсване на електрозахранването. Разбира се, се задейства системата за аварийно захранване, но щетите вече са налице – последно запазената на твърдите дискове информация е загубена, засегнати са 5% от оборудването за съхранение на данни и 0,000001% от всички съхранени данни са загубени завинаги.

 

Защита на сградите

Високите точки, като комуникационни антени или комини на генератори, се характеризират с висок риск от попадение на мълнии. В такива случаи токът на мълнията протича към земята по всички проводими елементи, като арматурно желязо в бетона, метални структури или метални облицовки. Затова трябва да се обърне специално внимание на заземяването на тези високи точки чрез външни проводници.

Без предпазни мерки, хората, стоящи в радиус от 3 м от токоотвод на приземно ниво, са в опасност. Тази зона е много по-обширна от 3 м на по-голяма височина, особено когато човек е в близост до точката на попадение, например на покрива.
Защитата на персонала може да бъде подсигурена чрез: процедури, предотвратяващи достъпа до покрива и високите точки по време на гръмотевична буря; система за детекция на гръмотевични бури, която изолира електрическата мрежа чрез превключване от мрежово захранване към генератор на място.

Ако не се инсталира външна мълниезащита, токовете от мълниите ще протичат напосоки, през всеки проводим елемент, през сградата, водейки до възможни наранявания на персонала или увреждания на оборудването.
Инсталирането на мълниезащитна система като мрежа или използването на мълниеприемници с изпреварващо действие е повече от препоръчително. Това трябва да осигури защитен радиус, покриващ цялата повърхност на сградата, както и други чувствителни зони или съседни сгради, като генератори, охлаждащи агрегати или спомагателни постройки, необходими за нормалното функциониране на центъра.

Разделянето на тока на мълнията чрез множество токоотводи между високите точки (мрежа, активни или пасивни мълниеотводи) и заземителна система е добър подход. Така токът се заземява бързо и се намалява необходимото разделително отстояние. Доброто разпределяне на тока на мълнията чрез множество проводници ще намали индукционните ефекти на проводниците вътре в сградата. Така ще се редуцира индуцираното пренапрежение през окабеляването на сградата и ще се занижи въздействието върху аресторите, което, от своя страна, ще удължи експлоатационния им живот.

Разстоянието между заземеното оборудване на покрива и мълниетотводите е важен фактор. Стандарт 62305-1 разяснява как да се изчисли разделителното отстояние. Ако те са твърде близо, на по-малко от разделителното отстояние, те трябва да бъдат бондирани и на всички линии, доставящи захранване до това оборудване на покрива, трябва да се инсталират аресторни защити Тип 1. Ако обаче разстоянието е голямо, тогава не се изисква бондиране и инсталирането на аресторни защити Тип 2 ще бъде достатъчно. Аресторните защити Тип 1 обикновено са 4 – 5 по-скъпи от Тип 2.

Нискоимпедансна заземителна система е най-доброто решение за гарантиране на безопасността на хората и редуциране на амортизацията на инсталираните аресторни защити. Проектирането на такава система изисква измерване на специфичното съпротивление на почвата. Това е фактор от критично значение при проектирането на заземителната система и ефективността й може да бъда използвана, за да се гарантира, че размерите на аресторните защити са оптимални за осигуряването на максимално ниво на безопасност.



ЕКСКЛУЗИВНО


Top