Jak centra danych wdrażają systemy ziemne DC?

Jak zaimplementować system uziemienia DC w centrum danych

Implementacja systemu uziemienia DC (DC Grounding System) w centrum danych jest niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności systemu zasilania DC, zapobiegania awariom elektrycznym i ryzyku porażenia prądem oraz redukcji zakłóceń elektromagnetycznych. Poniżej przedstawione są kroki i kluczowe zagadnienia dotyczące implementacji systemu uziemienia DC:

1. Zrozumienie celu uziemienia DC

• Bezpieczeństwo: System uziemienia DC zapobiega energizacji obudowy sprzętu, co eliminuje ryzyko porażenia prądem.

• Stabilność: Poprzez połączenie systemu zasilania DC z ziemią utrzymywana jest stabilność napięcia, co zmniejsza wahania napięcia i chroni wrażliwe urządzenia elektroniczne.

• Zgodność elektromagnetyczna (EMC): Uziemienie pomaga zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), zapewniając, że komunikacja i transmisja danych w centrum danych nie zostaną zakłócone.

2. Wybór odpowiedniej metody uziemienia

Centra danych zazwyczaj używają jednej z dwóch metod uziemienia DC:

• Uziemienie negatywne: Jest to najpopularniejsza metoda, przy której ujemny terminal systemu zasilania DC jest podłączony do ziemi, podczas gdy dodatni terminal pozostaje swobodny. Uziemienie negatywne jest szeroko stosowane, ponieważ odpowiada większości standardów urządzeń komunikacyjnych i zmniejsza ryzyko korozji na dodatnim terminalu.

• Uziemienie dodatnie: W niektórych specjalistycznych aplikacjach może być wybrano uziemienie dodatnie. W tej konfiguracji dodatni terminal jest podłączony do ziemi, podczas gdy ujemny terminal pozostaje swobodny. Uziemienie dodatnie jest mniej popularne w centrach danych, ale może być stosowane w pewnych środowiskach przemysłowych.

• Uwaga: W tym samym centrum danych powinna być stosowana tylko jedna metoda uziemienia, aby uniknąć skomplikowania i potencjalnych problemów bezpieczeństwa związanych z mieszanką systemów uziemienia.

3. Projektowanie sieci uziemienia

• Główny elektrod uziemiający: Jest to punkt początkowy całego systemu uziemienia, zazwyczaj składający się z metalowych prętów, płyt lub siatek zakopanych w ziemi. Główny elektrod uziemiający powinien mieć niską oporność, aby zapewnić dobrą przewodność. Oporność uziemiająca powinna być jak najniższa, zwykle poniżej 5 omów.

• Szyna uziemiająca: Szyna uziemiająca to metalowy przewodnik, który zbiera wszystkie przewody uziemiające od urządzeń DC. Zazwyczaj jest montowana w szafach dystrybucyjnych lub baterii, zapewniając, że wszystkie urządzenia mogą niezawodnie połączyć się z systemem uziemienia.

• Uziemienie urządzeń: Wszystkie urządzenia zasilania DC (takie jak baterie, prostownice i jednostki dystrybucji DC) powinny być podłączone do szyny uziemiającej za pomocą przewodów uziemiających. Przekrój przewodów uziemiających powinien być wystarczająco duży, aby przeprowadzać maksymalny prąd uszkodzeniowy.

4. Zapewnienie ciągłości systemu uziemienia

• Wybór przewodów uziemiających: Przewody uziemiające powinny być wykonane z materiałów o niskiej oporności i odporności na korozję, takich jak miedź lub cynkowana miedź. Przekrój przewodów powinien być wybierany na podstawie maksymalnego prądu i wymagań dotyczących prądu uszkodzeniowego urządzeń, zapewniając bezpieczne przeprowadzanie prądu w przypadku uszkodzeń.

• Inspekcja połączeń uziemiających: Wszystkie punkty połączeń uziemiających powinny być regularnie inspekcjonowane, aby upewnić się, że nie są luźne, zardzewiałe lub źle połączone. Do pomiaru oporności systemu uziemiającego można użyć multimetru lub testera oporności uziemiającej, aby upewnić się, że pozostaje ona w bezpiecznym zakresie.

5. Ochrona przed piorunami

System uziemienia DC w centrum danych powinien również uwzględniać ochronę przed piorunami. Uderzenia piorunów mogą wprowadzać wysokie napięcia poprzez linie zasilające lub inne ścieżki, co może prowadzić do uszkodzenia urządzeń. Dlatego powinny być zainstalowane urządzenia ochrony przed przepięciami (SPD) w punktach wejściowych centrum danych, a ich terminale uziemiające powinny być podłączone do głównego elektrodu uziemiającego, aby zapewnić szybkie rozpraszanie prądów piorunowych do ziemi.

6. Izolacja systemów uziemienia DC i AC

System uziemienia DC i system uziemienia AC powinny być zaprojektowane osobno, aby uniknąć wzajemnych zakłóceń. Chociaż oba systemy ostatecznie łączą się z tym samym głównym elektrodem uziemiającym, powinny być fizycznie oddzielone w rzeczywistej instalacji, aby zapobiec wprowadzaniu prądów AC do systemu DC, co mogłoby stanowić ryzyko bezpieczeństwa.

7. Monitorowanie i konserwacja

Monitorowanie oporności uziemiającej: Można zainstalować urządzenia monitorujące oporność uziemiającą, które będą ciągle monitorować oporność systemu uziemiającego. Jeśli oporność przekroczy ustalony próg, system wyzwoli alarm, zachęcając personel konserwacyjny do inspekcji i rozwiązania problemu.

Regularna konserwacja: System uziemienia powinien być regularnie konserwowany, w tym sprawdzanie stanu przewodów uziemiających, czyszczenie wokół elektrod uziemiających i testowanie oporności uziemiającej. To jest szczególnie ważne w wilgotnych lub deszczowych warunkach, gdzie wydajność systemu uziemiającego może być wpływowana, wymagając częstszych kontroli.

8. Zgodność ze stosownymi normami i przepisami

Przy implementacji systemu uziemienia DC kluczowe jest przestrzeganie krajowych i branżowych standardów i przepisów, takich jak:

GB 50054-2011: „Kod projektowy dla niskonapięciowych systemów dystrybucji”

GB 50174-2017: „Kod projektowy dla centrów danych”

IEC 62595: „Projektowanie systemu zasilania centrów danych”

NFPA 70: „National Electrical Code” (obowiązujący w USA)

9. Rozważenie redundancji w projekcie

Aby zwiększyć niezawodność systemu, można zaprojektować redundancję dla systemu uziemienia DC. Na przykład można zainstalować wiele elektrod uziemiających w różnych miejscach lub używać podwójnych szyn uziemiających, aby zapewnić, że system będzie nadal działał nawet w przypadku awarii jednej ścieżki uziemiającej.

10. Szkolenia i procedury operacyjne

Personel operacyjny centrum danych powinien otrzymać szkolenie dotyczące zasad i wymogów konserwacyjnych systemu uziemienia DC. Ponadto należy opracować szczegółowe procedury operacyjne, aby zapewnić, że system uziemienia jest prawidłowo obsługiwany podczas rutynowej konserwacji i obsługi awarii, unikając potencjalnych zagrożeń bezpieczeństwa wynikających z błędnej obsługi.

Podsumowanie

Implementacja systemu uziemienia DC jest kluczowa dla zapewnienia bezpieczeństwa i stabilnego działania systemu zasilania DC w centrum danych. Poprzez odpowiednie zaprojektowanie systemu uziemienia, wybór właściwej metody uziemienia, zapewnienie ciągłości i niezawodności oraz przestrzeganie stosownych standardów i przepisów, można efektywnie poprawić bezpieczeństwo elektryczne i zgodność elektromagnetyczną centrum danych.