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 Riedo Networks SA Distribution de courant et systèmes de monitoring pour centre de données. HW et SW: Swiss made 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 ? I1 L1 L2 L3 N I2 I3 IN Ialler Iretour Ialler Iretour Courant résiduel Ialler Iretour PE I en [A] Serveur 1 Serveur 2 Serveur 3 t en [ms] I1 + I2 + I3 = 0 Charge symétrique: I1 = I2 = I3 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 4 Courants différentiels ? I1 L1 L2 L3 N I2 I3 IN Serveur 1 Serveur 2 Ialler Iretour Ialler Iretour Ialler Courant résiduel Iretour PE Serveur 3 Charge symétrique: I1 = I2 = I3 Source: rekirsch.at 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 I1 L1 L2 L3 N I2 I3 IN Ialler Iretour Ialler Iretour Courant résiduel désiré Ialler Iretour PE I en [A] Serveur 1 Serveur 2 Serveur 3 t en [ms] 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 DIN VDE 0701-0702 * EN 62353 EN 60204-1 Mise en service des installations électriques à basse tension Exploitation des installations électriques Utilisation après entretien ou modification des appareils électriques Appareils médicaux électriques Sécurité des machines Examen répétitif et examen après entretien Equipement électrique des machines Examen Caractéristiques générales Examen périodique Examen répétitif * 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, Mesure de la résistance d'isolement, Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux par distribution: >50% des circuits terminaux par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension ! ! ! 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 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 Source: gossenmetrawatt.com aux liaisons de mise au potentiel Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 9 Examen - examen périodique / répétitif Expérience no. 1 Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension ! ! ! Valeur empirique d‘un examen périodique dans un datacenter avec environ 20 armoires serveurs et une puissance électrique de 120kW: Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Source: serversitters.com Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié 99,90% disponibilité 43:48 minutes par mois 08:45:58 heures par an 3,5 jours arrêt de service ! ! ! = 99,1% disponibilité 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 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 10 Examen - examen périodique / répétitif Expérience no. 2 Mesure de la résistance d'isolement, par distribution: >50% des circuits terminaux Hors tension ! ! ! Continuité du conducteur de protection et essais en boucle Source: serversitters.com Appareils de courant résiduel (RCD) doivent être testés avec un dispositif de mesure approprié 99,90% disponibilité 43:48 minutes par mois 08:45:58 heures par an 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 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 Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 11 Solution possible no. 1: disjoncteur différentiel (RCD) 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. 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 Data Center Forum 2016, EPFL 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 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 Data Center Forum 2016, EPFL Disjoncteur différentiel Type B sensible touscourants Conclusion: Ce n‘est pas une solution 05.10.2016, page 13 Solution possible no. 2: Local électrique Arguments pour: Si des personnes ordinaires n‘ont pas accés, on peut se passer des disjoncteurs différentiels. Réseau A Réseau B 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 Type B = sensible tous-courants Réseau A Réseau B L1 L2 L3 I1 I2 I3 IN N 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 Conclusion: Solution 20A (4,6kW) * 0,2% = 40mA Data Center Forum 2016, EPFL 05.10.2016, page 15 Où placer les capteurs RCM? Secteur Générateur onduleur onduleur TGBT Distr. ITC clima ITC clima ITC Distr. ITC Data Center Forum 2016, EPFL ITC ITC 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. ITC clima ITC clima ITC Distr. ITC Data Center Forum 2016, EPFL ITC ITC 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