Augmenter la sécurité de la distribution électrique Surveillance du courant différentiel Data Center Forum 2016 EPFL Lausanne, 5 octobre 2016 Frank Riedo, dipl. Ing EPFL
Riedo Networks SA Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 2
Distribution de courant et systèmes de monitoring pour centre de données. HW et SW: Swiss made Riedo Networks SA CH: vente directe / revendeur officiel: Wisar EU: partenaire OEM: Bachmann Revendeur en CH de Bachmann (IT Power) et de différents fournisseurs de câbles Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 3
Courants différentiels? L1 L2 L3 N I1 I2 I3 IN PE Courant résiduel I retour I aller I retour I aller I retour I aller I en [A] t en [ms] Serveur 1 Serveur 2 Serveur 3 I1 + I2 + I3 = 0 Charge symétrique: I1 = I2 = I3 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 4
Courants différentiels? L1 L2 L3 N I aller I I aller aller I1 I2 I3 IN PE Courant résiduel I retour I retour I retour Serveur 1 Serveur 2 Serveur 3 Source: rekirsch.at Charge symétrique: I1 = I2 = I3 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 5
Alimentation commuté typique d un serveur Courant continu ondulé Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 6
Courant de fuite d une alim. commutée L1 L2 L3 N I1 I2 I I aller I aller aller I3 IN PE Courant résiduel désiré I retour I retour I retour I en [A] t en [ms] Serveur 1 Serveur 2 Serveur 3 I1 + I2 + I3 = 0 Charge symétrique : I1 = I2 = I3 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 7
Exigences nationales / internationales de protection personnelle Ordonnance sur les installations à basse tension, OIBT 734.27 Ordonnance sur la prévention des accidents, OPA 832.30 Equipement fixe Equipement mobile Appareils médicaux Machines OIBT OIBT EN 62353 EN 60204-1 DIN VDE 0701-0702 * Mise en service des installations électriques à basse tension Examen Exploitation des installations électriques Caractéristiques générales Examen périodique Utilisation après entretien ou modification des appareils électriques Examen répétitif Appareils médicaux électriques Examen répétitif et examen après entretien Sécurité des machines Equipement électrique des machines * Selon info electrosuisse 3024d de 2015 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 8
Examen - examen périodique / répétitif Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié Mesure du courant neutre dans les installations avec une forte proportion de consommateurs électroniques Mesure du courant du conducteur de protection aux liaisons de mise au potentiel Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension!!! Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié Mesure du courant neutre dans les installations avec une forte proportion de consommateurs électroniques Mesure du courant du conducteur de protection aux liaisons de mise au potentiel Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension!!! Source: gossenmetrawatt.com Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 9
Examen - examen périodique / répétitif Source: serversitters.com 99,90% disponibilité 43:48 minutes par mois 08:45:58 heures par an Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension!!! Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié Mesure du courant neutre dans les installations avec une forte proportion de consommateurs électroniques Mesure du courant du conducteur de protection aux liaisons de mise au potentiel Expérience no. 1 Valeur empirique d un examen périodique dans un datacenter avec environ 20 armoires serveurs et une puissance électrique de 120kW: 3,5 jours arrêt de service!!! = 99,1% disponibilité Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 10
Examen - examen périodique / répétitif Source: serversitters.com 99,90% disponibilité 43:48 minutes par mois 08:45:58 heures par an Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension!!! Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié Mesure du courant neutre dans les installations avec une forte proportion de consommateurs électroniques Mesure du courant du conducteur de protection aux liaisons de mise au potentiel Expérience no. 2 Valeur empirique d un examen périodique dans un datacenter avec environ 100 armoires serveurs et une puissance électrique de 400kW: 7,5 jours arrêt de service!!! = 98% disponibilité Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 11
Solution possible no. 1: disjoncteur différentiel (RCD) Réseau A Réseau B Arguments pour: Si le disjoncteur différentiel déclenche, l alimentation redondante reste toujours disponible. Ceci est aussi valable pour le test fonctionnel du disjoncteur différentiel tous les 6 mois. Disjoncteur différentiel Type A 30mA RCD jusqu à 64A 100mA RCD pour des installations fix 300mA RCD pour protection contre les incendies RCD Residual Current Device Arguments contre: Type A n est pas sensible touscourants 30mA peuvent déjà être atteints par des courants résiduel désirés Conclusion: Ce n est pas une solution Et certainement pas type A Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 12
Solution possible no. 1: disjoncteur différentiel (RCD) Réseau A Réseau B Disjoncteur différentiel Type A 30mA RCD jusqu à 64A 100mA RCD pour des installations fix 300mA RCD pour protection contre les incendies RCD Residual Current Device Disjoncteur différentiel Type B sensible touscourants Conclusion: Ce n est pas une solution Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 13
Solution possible no. 2: Local électrique Réseau A Réseau B Arguments pour: Si des personnes ordinaires n ont pas accés, on peut se passer des disjoncteurs différentiels. Arguments contre: Des courants différentiels et résiduels sont omniprésent L installation doit quand-même être débranchée pour l examen périodique. Conclusion: Ce n est pas une solution Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 14
Solution possible no. 3: RCM Surveillance du courant différentiel Réseau A Réseau B L1 L2 L3 N Type B = sensible tous-courants I1 I2 I3 IN RCM _ Residual Current Monitor L expérience a montré que les courants différentiels/ résiduels dans un centre de données peuvent atteindre 0,2 0,3% du courant des lignes. Arguments pour: Grâce à une surveillance permanente du courant différentiel, la mesure de la résistance d isolement lors de l examen périodique et ainsi l arrêt de l installation peuvent être évités. Tout défaut d isolement est identifié très tôt. Arguments contre: Coûts d investissement Examen initial par un expert indépendant 20A (4,6kW) * 0,2% = 40mA Conclusion: Solution Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 15
Où placer les capteurs RCM? Secteur Générateur onduleur onduleur TGBT Distr. clima clima Distr. ITC ITC ITC ITC ITC ITC Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 16
Où placer les capteurs RCM? Imaginez-vous que seul le TGBT ou la sous-distribution indiquent le courant différentiel: Bonne chance lors de la recherche! Google data center in Hamina Finland Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 17
Où placer les capteurs RCM? Secteur Générateur onduleur onduleur TGBT Distr. clima clima Distr. ITC ITC ITC ITC ITC ITC Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 18
Transducteur RCM type B dans la PDU BlueNet RCM RCM Residual Current Monitoring - au niveau armoire de serveur - surveillance par phase - type B (sensible tous-courants) Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 19
Transducteur RCM type B dans la PDU BlueNet AC DC RCM RCM Residual Current Monitoring - au niveau armoire de serveur - surveillance par phase - type B (sensible tous-courants) Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 20
Conclusions AUGMENTATION DE LA SÉCURITÉ RENTABILITÉ ACCRUE ELIMINATION DE LA MESURE D ISOLEMENT PROTECTION ÉLEVÉE CONTRE L INCENDIE Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 21
Merci pour votre attention! And next time, ask them to send a thinner meter-reader! Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 22