Hoe implementeren datacenters DC-aardingsystemen?

Hoe een DC-aardingssysteem in een datacenter te implementeren

Het implementeren van een DC-aardingssysteem (DC Aardingssysteem) in een datacenter is essentieel voor het waarborgen van de veiligheid en betrouwbaarheid van het DC-stroomnetwerk, het voorkomen van elektrische storingen en schokgevaar, en het verminderen van elektromagnetische interferentie. Hieronder staan de stappen en belangrijkste overwegingen voor het implementeren van een DC-aardingssysteem:

1. Het doel van DC-aarding begrijpen

• Veiligheid: Een DC-aardingssysteem voorkomt dat behuizingen van apparatuur onder spanning komen, waardoor elektrische schokgevaar wordt voorkomen.

• Stabiliteit: Door het DC-stroomnetwerk aan de aarde te verbinden, wordt de spanning stabiel gehouden, wat spanningsschommelingen vermindert en gevoelige elektronische apparatuur beschermt.

• Elektromagnetische compatibiliteit (EMC): Aarding helpt bij het verminderen van elektromagnetische interferentie (EMI), waardoor communicatie en gegevensoverdracht binnen het datacenter niet worden verstoord.

2. De juiste aardingsmethode kiezen

Datacenters gebruiken meestal een van twee methoden voor DC-aarding:

• Negatieve aarding: Dit is de meest gebruikte methode, waarbij de negatieve pool van het DC-stroomnetwerk aan de aarde wordt verbonden, terwijl de positieve pool vrij blijft. Negatieve aarding wordt breed toegepast omdat het voldoet aan de meeste normen voor communicatieapparatuur en het risico op corrosie op de positieve pool vermindert.

• Positieve aarding: In sommige gespecialiseerde toepassingen kan positieve aarding worden gekozen. Bij deze configuratie wordt de positieve pool aan de aarde verbonden, terwijl de negatieve pool vrij blijft. Positieve aarding komt minder vaak voor in datacenters, maar kan in bepaalde industriële omgevingen worden gebruikt.

• Opmerking: Binnen hetzelfde datacenter moet slechts één aardingsmethode worden gebruikt om de complexiteit en mogelijke veiligheidsrisico's die gepaard gaan met gemengde aardingsystemen te voorkomen.

3. Het aardingsnetwerk ontwerpen

• Hoofdaardelektrode: Dit is het startpunt van het hele aardingsysteem, meestal bestaande uit metalen staven, platen of roosters die in de grond zijn begraven. De hoofdaardelektrode moet een lage weerstand hebben om goede geleidbaarheid te garanderen. De aardingsweerstand moet zo laag mogelijk zijn, meestal minder dan 5 ohm.

• Aardingbus: De aardingbus is een metalen geleider die alle aardingsdraden van DC-apparatuur verzamelt. Deze wordt meestal geïnstalleerd in distributiekasten of batterijkasten, zodat alle apparaten betrouwbaar kunnen worden verbonden met het aardingsysteem.

• Apparaataarding: Alle DC-stroomapparatuur (zoals batterijen, rechthoekigers en DC-distributie-eenheden) dient via aardingsdraden aan de aardingbus te worden verbonden. Het doorsnijdingsoppervlak van de aardingsdraden moet voldoende groot zijn om de maximale foutstroom te dragen.

4. De continuïteit van het aardingsysteem waarborgen

• Selectie van aardingsdraden: Aardingsdraden moeten gemaakt zijn van materialen met lage weerstand en corrosiebestendig, zoals koper of verguld koper. Het doorsnijdingsoppervlak van de draden moet worden gekozen op basis van de maximale stroom en foutstroomvereisten van de apparatuur, zodat veilige stroomafvoer tijdens fouten wordt gegarandeerd.

• Inspectie van aardingsverbindingen: Alle aardingsverbindingen moeten regelmatig worden geïnspecteerd om ervoor te zorgen dat ze niet los, verroest of slecht verbonden zijn. Een multimeter of aardingsweerstandmeter kan worden gebruikt om de weerstand van het aardingsysteem te meten, zodat deze binnen een veilig bereik blijft.

5. Bliksembescherming

Het DC-aardingsysteem in een datacenter moet ook bliksembescherming in overweging nemen. Blikseminslagen kunnen hoge spanningen door stroomlijnen of andere paden introduceren, waardoor apparatuur kan worden beschadigd. Daarom moeten overvoltagebeschermingsapparaten (OVB's) op de ingangspunten van het datacenter worden geïnstalleerd, en de aardingterminals van deze apparaten moeten worden verbonden met de hoofdaardelektrode om ervoor te zorgen dat bliksemstroom snel in de grond wordt afgevoerd.

6. Scheiding van DC- en AC-aardingsystemen

Het DC-aardingsysteem en het AC-aardingsysteem moeten apart worden ontworpen om wederzijdse interferentie te voorkomen. Hoewel beide systemen uiteindelijk worden verbonden met dezelfde hoofdaardelektrode, moeten ze in de werkelijke bedrading fysiek gescheiden worden om te voorkomen dat AC-stroom het DC-systeem binnendringt, wat veiligheidsrisico's kan veroorzaken.

7. Monitoring en onderhoud

Aardingsweerstandmonitoring: Aardingsweerstandmonitoren kunnen worden geïnstalleerd om de weerstand van het aardingsysteem continu te monitoren. Als de weerstand een ingestelde drempelwaarde overschrijdt, zal het systeem een alarm activeren, waarmee onderhoudspersoneel wordt geïnformeerd om de situatie te inspecteren en te verhelpen.

Regelmatig onderhoud: Het aardingsysteem moet regelmatig worden onderhouden, inclusief het controleren van de staat van aardingsdraden, het schoonmaken rond aardelektroden en het testen van aardingsweerstand. Dit is vooral belangrijk in vochtige of regenachtige omgevingen, waar de prestaties van het aardingsysteem kunnen worden beïnvloed, waardoor meer frequente inspecties nodig zijn.

8. Voldoen aan relevante normen en voorschriften

Bij het implementeren van een DC-aardingsysteem is het cruciaal om nationale en sectornormen en -voorschriften te volgen, zoals:

GB 50054-2011: "Ontwerpcode voor lage spanning"

GB 50174-2017: "Ontwerpcode voor datacenters"

IEC 62595: "Ontwerp van stroomsystemen voor datacenters"

NFPA 70: "National Electrical Code" (van toepassing in de VS)

9. Redundante ontwerp overwegen

Om de betrouwbaarheid van het systeem te verhogen, kunnen redundante paden worden ontworpen voor het DC-aardingsysteem. Bijvoorbeeld, kunnen meerdere aardelektroden op verschillende locaties worden geïnstalleerd, of kunnen dubbele aardingbussen worden gebruikt om ervoor te zorgen dat het systeem blijft functioneren, zelfs als één aardingspad faalt.

10. Training en bedrijfsprocedures

Personeel van het datacenter moet worden getraind in de principes en onderhoudsvereisten van het DC-aardingsysteem. Bovendien moeten gedetailleerde bedrijfsprocedures worden opgesteld om ervoor te zorgen dat het aardingsysteem tijdens routineonderhoud en foutafhandeling correct wordt bediend, waardoor potentiële veiligheidsrisico's door misbruik worden voorkomen.

Samenvatting

Het implementeren van een DC-aardingsysteem is cruciaal voor het waarborgen van de veiligheid en stabiele werking van het DC-stroomnetwerk in een datacenter. Door het aardingsysteem adequaat te ontwerpen, de juiste aardingsmethode te kiezen, continuïteit en betrouwbaarheid te waarborgen, en relevante normen en voorschriften te volgen, kan de elektrische veiligheid en elektromagnetische compatibiliteit van het datacenter effectief worden verbeterd.