LIVRE BLANC 30 mA - Optimal Data Center

Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques LIVRE BLANC Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 1 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques INTRODUCTION Ce livre blanc se veut exhaustif et regroupe les divers argumentaires explicites et existants pour éclairer le lecteur quant à l’utilisation ou non de dispositifs différentiels résiduels 30 mA dans les centres informatiques pour alimenter les équipements informatiques. Seuls les organismes de contrôle sont aptes à prendre la décision d’en utiliser ou non. En phase de conception de nouvelles constructions, ce document est une base de travail nécessaire à toute approche technique à partager avec ces organismes. Aucun critère économique n’est pris en compte, juste des extraits de textes et du bon sens. Je remercie la C15 100 qui a le mérite d’exister et en particulier je rends hommage à Mr Rémond un des principaux contributeurs, Schneider, sans qui ce document n’existerait pas, pour ses cahiers techniques très pédagogiques, mais trop ….les industriels de nouveaux centres informatiques qui ont su prendre des décisions courageuses : EDF, IBM, Air Liquide, Pôle emploi…ainsi que le regretté Mr Philippe Langmann et Mr Jean François Normand sans qui je n’aurais pas pris le temps d’écrire ce livre blanc. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 2 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques LE DISPOSITIF DIFFERENTIEL RESIDUEL 30 mA n’est pas la protection principale pour la sécurité des personnes en régime de Neutre TN La valeur du courant de défaut d’isolement entre Phase et Terre dépend de la nature du défaut et aussi du schéma de liaison à la Terre. Ce courant peut créer une tension de contact dangereuse qui nécessite la déconnexion du circuit en défaut par le déclenchement de sa protection En régime de Neutre TN-­‐S, le courant de défaut s’apparente à un court circuit, sa valeur est élevée, et la déconnexion du circuit se fera par la protection MAGNETO THERMIQUE. Par contre, en régime de neutre TT, la valeur du courant de défaut est trop faible pour qu’il soit détecté et éliminé par les protections de surintensités conventionelles. Dans le cas de contact direct, le courant de défaut est de faible valeur et ne peut pas être détecté et éliminé par les protections de surintensités conventionnelles. Dans ces conditions, le courant de défaut doit être détecté et éliminé par un Dispositif Différentiel Résiduel (DDR). Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 3 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques LE DISPOSITIF DIFFERENTIEL RESIDUEL 30 mA est une mesure complémentaire de protection au même titre que les liaisons équipotentielles supplémentaires en régime TN Pour garantir un fonctionnement optimal des équipements informatiques, Un data center doit avoir un plan de masses équipotentiel et maillés plus que de coutume…. Ce n’est pas incompatible avec la protection des personnes que 2 masses simultanément accessibles soient interconnectées Extrait de la Norme C15-­‐100 Article 415 : Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 4 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques LE DISPOSITIF DIFFERENTIEL RESIDUEL 30 mA est incompatible avec l’alimentation des équipements informatiques et la continuité de service La norme EN 60950 (sécurité des équipements de traitement de l’information) précise qu’un équipement informatique peut avoir un courant de fuite maximal de 3,5 mA. (ou 5% du courant nominal) Pour un ensemble d’équipements informatiques (baie de serveurs), le courant de fuite autorisé peut dépasser le seuil de déclenchement d’un DDR 30 mA. Le DDR 30 mA est donc incompatible avec la « continuité de service ». La dérogation admissible sur les installations sous tension au moment de la publication en 1991 de la mise à jour de la norme NFC 15-­‐100, n’existe plus avec celle applicable en 2002. L’installation de dispositif différentiel de coupure à haute sensibilité ( DDR 30 mA ) pour protéger les socles des prises de courant < ou = à 32 A, est obligatoire pour la protection des personnes (contact indirect ). Une autre contrainte réglementaire est le test de vérification annuelle du DDR 30 mA (Décret n°88-­‐1056 art.47 – surveillance des installations), ainsi que celui préconisé par le constructeur à une fréquence supérieure. En simple attache, ce test est incompatible avec la « continuité de service ». De même sur une alimentation en double attaches, lors du test d’essai du différentiel du réseau n°1, le courant injecté peut altérer le réseau n°2 et déclencher son dispositif différentiel. Dans ce cas, un artifice permet par un essai « amont/aval » d’éviter ce désagrément. De plus, grâce à un appareil externe, il permet de connaître la valeur de déclenchement. Là aussi, ce test est incompatible avec la « continuité de service ». Il n’y a donc pas de solution technique pour satisfaire cette contrainte réglementaire du test de bon fonctionnement annuel du DDR 30 mA. Les équipements informatiques, du fait de leur alimentation à découpage et de leurs filtres capacitifs génèrent un courant de fuite qui peut atteindre 3,5 mA par équipement. extrait cahier technique Schneider : Le courant de fuite est un courant qui par définition s'écoule entre les parties actives et la connexion de terre en l'absence de défaut électrique. Contrairement au courant de défaut, celui-­‐ci est lié au fonctionnement normal de l'installation. Il est essentiellement dû aux différents récepteurs sur lesquels l'alimentation électrique est reliée à la terre par l'intermédiaire de composants électroniques capacitifs (micro-­‐
ordinateurs, variateurs de vitesse...) ainsi qu'aux câbles de liaison en fonction des caractéristiques propres de l'isolant utilisé. Ce courant présente deux caractéristiques : -­‐ il existe sur toute installation électrique quelle qu'elle soit ; sa valeur d'origine est proportionnelle à l'étendue des câbles (environ 15 mA / km) et au nombre de récepteurs concernés. -­‐ il est amené à augmenter progressivement dans le temps en fonction du vieillissement des isolants de l'installation. -­‐ il est majoré à la Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 5 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques mise sous tension de toute ou partie de l'installation par un phénomène d'appel de courant de charge des capacités concernées. La conception d'une installation électrique doit prévoir la mise en place de protections différentielles assurant la sécurité des personnes et des biens en tenant compte de ces courants de fuite. (ndlr : ????????) Ceux-­‐ci en s'additionnant dans les câbles amonts de l'installation peuvent atteindre la valeur du seuil de déclenchement des protections. La solution consiste à limiter le nombre d'appareils protégés par un même DDR. Ainsi un DDR standard favorise la protection de 2 à 4 micro-­‐ordinateurs maximum, un nombre plus important risquant de provoquer des déclenchements intempestifs par l'appel de courant à la mise sous tension. Le différentiel type "si", grâce à son comportement face aux courants transitoires, est indiqué pour les installations informatiques et plus généralement pour toute installation à effet capacitif. Il autorise la mise en œuvre d'un plus grand nombre de machines sans déclenchement intempestif (7 à 8 micro-­‐ordinateurs). (ndlr : oh oui !!!!) L’arrêté du 8 décembre 2003 fixe les modalités pratiques de réalisation des mesures de protection contre les contacts indirects dans les installations électriques Pour les installations électriques des domaines BTA (basse tension A) et BTB (basse tension B), les modalités pratiques d'application des différentes mesures de protection contre les contacts indirects faisant l'objet des articles 31 à 35 du décret du 14 novembre 1988 susvisé doivent répondre aux dispositions des articles 411, 442 et 531, du paragraphe 534.2, de la partie 54 et, si nécessaire, des dispositions relatives à la protection contre les contacts indirects contenues dans les différentes parties du titre 7 de la norme NF C 15-­‐100, homologuée par la décision du directeur général de l'AFNOR du 5 novembre 2002. Les modalités pratiques d'application des mesures faisant l'objet de l'article 36 du décret du 14 novembre 1988 susvisé doivent répondre aux dispositions de l'article 412 de la norme NF C 15-­‐100 précitée ; celles de l'article 39 doivent répondre aux dispositions de l'article 413 de ladite norme EXTRAIT Cahier « Intersection Schneider » : « La protection différentielle dans les installations électriques basse tension » (Juin 2001) Applications des protections différentielles
Bien que les risques soient connus depuis longtemps, les premières mesures différentielles étaient surtout une protection contre le “vol” de courant électrique par câblage entre phase et terre ! Très vite ces protections se sont imposées en distribution électrique dans le domaine de la protection des personnes et ceci quel que soit le schéma de liaison à la terre utilisé. En schéma TT : Le DDR est l'appareil de base de la protection des personnes, son utilisation est obligatoire pour garantir la sécurité sur l'ensemble de l'installation électrique. En schéma TNS et IT : La protection par disjoncteur magnétique assure l'essentiel de la sécurité mais une protection complémentaire par DDR est nécessaire dans différents cas spécifiques : -­‐ grande longueur de câble provoquant le risque de non-­‐protection par la fonction magnétique, -­‐ installations à masses électriques non interconnectées, -­‐ installations à risques d'incendie ou d'explosion, -­‐ installations existantes à modifier. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 6 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Les DDR “Haute Sensibilité” peuvent être utilisés comme protection complémentaire contre le contact direct dans certaines applications spécifiques (banc de test, applications pédagogiques...). Ils assurent alors la coupure de l'énergie en cas de contact accidentel direct à une phase de l'installation si le courant établi est supérieur au seuil de déclenchement. Ils ne sont en aucun cas une protection suffisante contre ce risque. Ils ne peuvent pas se substituer aux protections à mettre en place contre le risque de contact direct (protection de l'installation et application des prescriptions de sécurité UTE C 18-­‐510). Le tableau de la figure 7 récapitule l'ensemble des obligations de DDR définies dans la norme NFC 15-­‐100. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 7 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Les extraits de la norme C15 100 Ndlr : Les racks d’équipements informatiques peuvent avoir le marquage CE, ils peuvent être considéré comme une « machine » à part entière : des règles strictes d’exploitation doivent être mises en œuvre. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 8 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Les extraits de la norme C15 100 Contre les contacts directs, ce sont les enveloppes et les gaines des conducteurs qui protègent les intervenants Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 9 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Les extraits de la norme C15 100 Pour se prémunir des dommages mécaniques, les câbles souples doivent être visible sur toute leur longueur. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 10 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 11 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 12 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 13 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 14 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques LES REGLES POUR DEROGER A L’EMPLOI DE DDR 30 1.
OBJET DU DOCUMENT Le présent document a pour objet de définir les différents moyens de raccordement des équipements informatiques sur une installation électrique sans équipements différentiels 30 mA. 2.
RAPPEL DES DISPOSITIONS L’ancienne norme C15.100 imposait la mise en place de protections différentielles 30mA pour les prises de courant inférieures ou égales à 32A. Cependant une dérogation était admise par les textes pour ce qui concerne les équipements informatiques qui pouvaient être raccordés sans ces dispositifs moyennant l’obligation que les matériels informatiques considérés soient au minimum de classe I, que le chef d’établissement admette la dérogation et que ces dispositions dérogatoires soient affichées dans les locaux considérés. A noter que dans ces conditions, les prises de courant sur lesquelles sont raccordées des unités informatiques ne comportent donc que des disjoncteurs non différentiels alors que les prises de courant nécessaires au ménage ou à la maintenance disposées dans les salles doivent être parfaitement différenciées et quant à elles disposer de protections différentielles 30 mA. La nouvelle norme C15.100 applicable à partir de juin 2002 impose toujours la mise en place de protections différentielles 30mA sur les prises de courant comme le texte initial mais ne permet plus la dérogation précisée ci-­‐dessus. Dans ces conditions, des nouvelles dispositions sont à prendre en compte et présentées ci-­‐
après. 3.
PREREQUIS •
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Seul un organisme de contrôle peut valider « l’affranchissement d’utilisation de DDR 30 mA » Les équipements informatiques concernés doivent être situés dans un bâtiment dédié à l’exploitation d’équipements informatiques ou DATA CENTER. L’exploitation des équipements informatiques est gérée comme un processus industriel, et encadrée par des règles strictes, décrites, accessibles et exploitées par des équipes sensibilisées et formées. Le chef d’établissement est responsable de la sécurité du personnel et des intervenants. Seuls les personnes habilitées (BR) sont aptes à connecter et déconnecter électriquement les équipements informatiques. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 15 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques •
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Le régime de neutre de l’installation électrique du data center est le régime TN. Le régime de neutre de la distribution des équipements informatiques en salle est obligatoirement le régime TN-­‐S. Les installations de distribution fixes : Les armoires électriques, les protections magnéto thermiques, les câbles de distribution, les chemins de câbles sont clairement identifiés, repérés et nomenclatures ET DEDIEES. Chaque armoire de distribution électrique distribue une zone géographique clairement identifiée de faible surface et proche (cantonnée à une salle informatique de quelques centaines de m2). Cette zone possède un plan de masses équipotentiel clairement identifié. Le point de raccordement de la partie fixe (mono brin) à la partie flexible (multi brins) est clairement identifié et fixé à l’intérieur de l’équipement informatique (baie ou rack) La partie flexible (cordons des bandeaux de prises, cordons des serveurs…) doit être à l’intérieur des équipements informatiques, correctement fixée et identifiée ; Afin de se prémunir du risque électrique dû à une gaine de câble d’alimentation endommagée par frottement il sera mis en œuvre :  Soit une protection mécanique complémentaire sur le câble d’alimentation (sur gaine)  Soit une disposition des câbles éliminant le risque de frottements (pantographe, lyre, organisation du câblage...) Il sera mis en œuvre une procédure de test des cordons d’alimentation : Tout cordon d’alimentation qui sera branché sur un bandeau de prise aura préalablement été vérifié et mis à l’épreuve. Les cordons d’alimentations neufs devront être ensachés et comporter la mention du test. RAPPEL DES DISPOSITIONS L’ancienne norme C15.100 imposait la mise en place de protections différentielles 30mA pour les prises de courant inférieures ou égales à 32A. Cependant une dérogation était admise par les textes pour ce qui concerne les équipements informatiques qui pouvaient être raccordés sans ces dispositifs moyennant l’obligation que les matériels informatiques considérés soient au minimum de classe I, que le chef d’établissement admette la dérogation et que ces dispositions dérogatoires soient affichées dans les locaux considérés. A noter que dans ces conditions, les prises de courant sur lesquelles sont raccordées des unités informatiques ne comportent donc que des disjoncteurs non différentiels alors que les prises de courant nécessaires au ménage ou à la maintenance disposées dans les salles doivent être parfaitement différenciées et quant à elles disposer de protections différentielles 30 mA. La nouvelle norme C15.100 applicable à partir de juin 2002 impose toujours la mise en place de protections différentielles 30mA sur les prises de courant comme le texte initial mais ne permet plus la dérogation précisée ci-­‐dessus. Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 16 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques Dans ces conditions, des nouvelles dispositions sont à prendre en compte et présentées ci-­‐
après. 5.
DISPOSITIONS PERMETTANT D’EVITER LA MISE EN ŒUVRE DES DISPOSITIFS DIFFERENTIELS Ces dispositions doivent être validées par un organisme de contrôle agréé. Les schémas ci-­‐dessous montrent les dispositions de raccordement qui ont été déjà agrées et retenues : Trois types de raccordement sont recensés : • Serveurs dans rack 19’’, • Machines unitaires posées sur faux plancher, • Machines à intégrer dans un rack fixe ou étagère informatique (Row). Quelque soit le type de raccordement, il faudra limiter le nombre de machines par départ. 5.1.
Serveurs dans rack 19’’ Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 17 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques 5.2.
Machines unitaires posées sur faux plancher 5.3.
Machines à intégrer dans un rack fixe ou étagère informatique (Row) Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 18 Les dispositifs différentiels résiduels 30 mA et les centres informatiques 6.
OBLIGATIONS Les travaux d’installations et de raccordement ou toutes interventions sur les alimentations des machines devront être réalisés par du personnel électricien possédant une habilitation BR Lors de la dépose d’un équipement informatique équipé de prise P17, il est nécessaire de consigner le départ de l’alimentation concernée et de mettre en attente en faux-­‐plancher le câble d’alimentation équipé de la prise P17 femelle. Lors du branchement d’un nouvel équipement informatique, la prise P17 sera obligatoirement remontée et fixée dans l’unité informatique. 7.
INFORMATIONS AUX PERSONNELS Le chef d’établissement informera les personnels ayant accès aux locaux informatiques des risques électriques, des modalités de raccordements électriques des machines. Cette information prendra la forme d’un affichage en salle informatique, d’une note interne et d’une cession d’information dispensée à tous les personnels ayant accès aux locaux informatiques. -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐FIN DU DOCUMENT-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ Version 2.1 du 8 Avril 2011 Auteur : Patrick Marty Ingénieur Conseil Infrastructures Techniques [email protected] 19