Como os data centers implementam sistemas de aterramento DC?

Como Implementar um Sistema de Aterramento DC em um Data Center

Implementar um sistema de aterramento DC (Sistema de Aterramento DC) em um data center é essencial para garantir a segurança e confiabilidade do sistema de energia DC, prevenir falhas elétricas e riscos de choque elétrico, e reduzir interferências eletromagnéticas. Abaixo estão os passos e considerações-chave para implementar um sistema de aterramento DC:

1. Entendendo o Propósito do Aterramento DC

• Segurança: Um sistema de aterramento DC impede que as caixas de equipamentos se tornem energizadas, evitando assim riscos de choque elétrico.

• Estabilidade: Ao conectar o sistema de energia DC ao solo, a estabilidade da tensão é mantida, reduzindo flutuações de tensão e protegendo equipamentos eletrônicos sensíveis.

• Compatibilidade Eletromagnética (EMC): O aterramento ajuda a reduzir interferências eletromagnéticas (EMI), garantindo que a comunicação e a transmissão de dados no data center não sejam interrompidas.

2. Escolhendo o Método de Aterramento Apropriado

Os data centers geralmente usam um dos dois métodos para aterramento DC:

• Aterramento Negativo: Este é o método mais comum, onde o terminal negativo do sistema de energia DC é conectado ao solo, enquanto o terminal positivo permanece flutuante. O aterramento negativo é amplamente utilizado porque atende a maioria dos padrões de equipamentos de comunicação e reduz o risco de corrosão no terminal positivo.

• Aterramento Positivo: Em algumas aplicações especializadas, pode-se optar pelo aterramento positivo. Nesta configuração, o terminal positivo é conectado ao solo, enquanto o terminal negativo permanece flutuante. O aterramento positivo é menos comum em data centers, mas pode ser usado em certos ambientes industriais.

• Nota: No mesmo data center, deve-se usar apenas um método de aterramento para evitar a complexidade e os potenciais problemas de segurança associados a sistemas de aterramento misto.

3. Projetando a Rede de Aterramento

• Eletrodo Principal de Aterramento: Este é o ponto de partida de todo o sistema de aterramento, geralmente consistindo em barras, placas ou grades metálicas enterradas no solo. O eletrodo principal de aterramento deve ter baixa resistência para garantir boa condutividade. A resistência de aterramento deve ser o menor possível, geralmente inferior a 5 ohms.

• Barramento de Aterramento: O barramento de aterramento é um condutor metálico que coleta todos os fios de aterramento dos equipamentos DC. Geralmente é instalado dentro de painéis de distribuição ou gabinetes de bateria, garantindo que todos os dispositivos possam se conectar de forma confiável ao sistema de aterramento.

• Aterramento de Equipamentos: Todos os equipamentos de energia DC (como baterias, retificadores e unidades de distribuição DC) devem ser conectados ao barramento de aterramento por meio de fios de aterramento. A seção transversal dos fios de aterramento deve ser suficientemente grande para suportar a corrente máxima de falha.

4. Garantindo a Continuidade do Sistema de Aterramento

• Seleção de Fios de Aterramento: Os fios de aterramento devem ser feitos de materiais de baixa resistência e resistentes à corrosão, como cobre ou cobre estanhado. A seção transversal dos fios deve ser selecionada com base na corrente máxima e nos requisitos de corrente de falha do equipamento, garantindo a condução segura de corrente durante falhas.

• Inspeção das Conexões de Aterramento: Todos os pontos de conexão de aterramento devem ser inspecionados regularmente para garantir que não estejam soltos, corroídos ou mal conectados. Um multímetro ou testador de resistência de aterramento pode ser usado para medir a resistência do sistema de aterramento, garantindo que permaneça dentro de um intervalo seguro.

5. Proteção contra Raios

O sistema de aterramento DC em um data center também deve considerar a proteção contra raios. Descargas atmosféricas podem introduzir altas tensões através de linhas de energia ou outras vias, potencialmente danificando equipamentos. Portanto, dispositivos de proteção contra surtos (SPDs) devem ser instalados nos pontos de entrada do data center, e os terminais de aterramento desses dispositivos devem ser conectados ao eletrodo principal de aterramento para garantir que as correntes de raios sejam rapidamente dissipadas no solo.

6. Isolamento dos Sistemas de Aterramento DC e AC

O sistema de aterramento DC e o sistema de aterramento AC devem ser projetados separadamente para evitar interferências mútuas. Embora ambos os sistemas se conectem ao mesmo eletrodo principal de aterramento, eles devem ser fisicamente separados no cabeamento real para evitar que correntes AC entrem no sistema DC, o que poderia representar riscos de segurança.

7. Monitoramento e Manutenção

Monitoramento de Resistência de Aterramento: Dispositivos de monitoramento de resistência de aterramento podem ser instalados para monitorar continuamente a resistência do sistema de aterramento. Se a resistência exceder um limite definido, o sistema acionará um alarme, alertando a equipe de manutenção para inspecionar e resolver o problema.

Manutenção Regular: O sistema de aterramento deve ser mantido regularmente, incluindo a verificação do estado dos fios de aterramento, a limpeza ao redor dos eletrodos de aterramento e o teste de resistência de aterramento. Isso é especialmente importante em ambientes úmidos ou chuvosos, onde o desempenho do sistema de aterramento pode ser afetado, exigindo inspeções mais frequentes.

8. Conformidade com Normas e Regulamentações Relevantes

Ao implementar um sistema de aterramento DC, é crucial aderir a normas e regulamentações nacionais e de setor, como:

GB 50054-2011: "Código de Design de Distribuição de Baixa Tensão"

GB 50174-2017: "Código de Design de Data Center"

IEC 62595: "Design de Sistemas de Energia de Data Center"

NFPA 70: "Código Nacional Elétrico" (aplicável nos EUA)

9. Considerar o Projeto Redundante

Para aumentar a confiabilidade do sistema, caminhos redundantes podem ser projetados para o sistema de aterramento DC. Por exemplo, múltiplos eletrodos de aterramento podem ser instalados em locais diferentes, ou barramentos de aterramento duplos podem ser usados para garantir que o sistema permaneça operacional mesmo se um caminho de aterramento falhar.

10. Treinamento e Procedimentos Operacionais

As equipes de operação do data center devem receber treinamento sobre os princípios e requisitos de manutenção do sistema de aterramento DC. Além disso, procedimentos operacionais detalhados devem ser estabelecidos para garantir que o sistema de aterramento seja operado corretamente durante a manutenção rotineira e o tratamento de falhas, evitando riscos de segurança potenciais devido a operações incorretas.

Resumo

Implementar um sistema de aterramento DC é crucial para garantir a segurança e a operação estável do sistema de energia DC em um data center. Ao projetar o sistema de aterramento de forma adequada, escolher o método de aterramento correto, garantir a continuidade e confiabilidade, e aderir a normas e regulamentações relevantes, a segurança elétrica e a compatibilidade eletromagnética do data center podem ser efetivamente melhoradas.