Energía del equipo de TI: ¿seguridad o tiempo de actividad?

Buenas tardes amigos! Hoy tendremos un artículo, cuyo propósito es compartir experiencias y mostrar características clave y errores comunes que ocurren durante el diseño y la organización de los subsistemas de suministro de energía de la infraestructura de TI y el centro de datos en su conjunto. Pero me gustaría ampliar un poco la audiencia y dedicar varias secciones a los elementos básicos para garantizar la seguridad eléctrica y proteger los equipos y las personas. Para aquellos que entienden qué son un autómata y un RCD, por qué se necesitan, de qué se protegen y qué: vaya a la sección ¿Se necesitan los RCD para equipos de TI, servidores y centros de datos? Además, entenderemos la pregunta, en qué casos de cortes de energía, se debe garantizar que el sistema operativo funcione sin fallas. Entonces ...

Primera parte

Otoño, la lluvia azota casi continuamente. Hay una construcción rápida de una aldea rural cerca de Moscú. El comandante de la aldea, al pasar por el territorio controlado por él, ve el hecho flagrante de "abuso" sobre la línea aérea temporal de 380V.



Incapaz de contener las emociones, recurre al capataz del equipo de construcción local:

- Vadim, ¿estás loco? ¿Son sus trabajadores duros suicidas con bombas? ¿Qué es este bloque de acera colgado de un cable eléctrico?

- Kolya, si lo quitas, ¡una excavadora no pasará por la esquina de la casa!

Detrás de la espalda de Vadim, puedes ver a un trabajador de la carretera que encontró un cable desnudo en el lodo que llega a las entrañas de la tierra, y alegremente corre tras un colega, "asustándolo" con electricidad.

Mientras tanto, guardias cansados ​​en la subestación de la aldea, quemándose, intentan por décima vez encender un disyuntor terriblemente caliente, que por alguna razón se apaga cada media hora.

¿Por qué se corta el interruptor y qué otras opciones hay para proteger los equipos eléctricos? ¿Qué buscar primero cuando se planifica la seguridad eléctrica en servidores y otros equipos de TI? Para comprender estos problemas, leemos ambas partes del artículo con más detalle.

Dado que las regulaciones prevén una amplia gama de medidas para proteger las redes eléctricas de varios accidentes, nos detendremos en los más comunes en los sectores doméstico e industrial.



¿Qué queremos y podemos protegernos en primer lugar?

Por supuesto, de una descarga eléctrica. En segundo lugar, proteja el equipo y los cables del daño por corrientes de cortocircuito, así como del fuego y el fuego.



Un interruptor automático (automático) es el medio más común para proteger las redes eléctricas. Por supuesto, también hay insertos fusibles (fusibles), pero se usan mucho menos debido a su "disposición" y una serie de diferencias técnicas en comparación con la máquina.



A mayor? foto en la que se puede hacer clic
"Corte automático"

En el caso clásico, un interruptor automático protege:

1. Cortocircuito

Cortocircuito (cortocircuito) : esto es cuando, cuando el aislamiento está dañado, la fase se cierra a cero o a tierra, desde la cual la corriente en el circuito aumenta bruscamente (5-15 veces) y apaga la máquina en no más de 0.4 segundos (para una red grupal de acuerdo con las reglas instalaciones electricas). Si nuestra máquina está defectuosa o los modos de funcionamiento de la red no aseguran su funcionamiento confiable, el equipo conectado a este grupo, que puede ser una fuente de cortocircuito, sufre en primer lugar. El cortocircuito también tiene consecuencias negativas para los alambres y cables. Como regla general, en casos de mal funcionamiento de la máquina, el escudo calienta localmente el cortocircuito, se producen arcos y las partes conductoras se queman con los fuegos artificiales de las micropartículas de cobre fundido. Y este desarrollo de eventos parece bastante favorable, ya que en este caso el accidente se detiene solo. En algunos casos, en lugar de un cortocircuito, se produce la "soldadura" de partes vivas y se forma la llamada falla "metálica", que es mucho más peligrosa, ya que no se detiene por sí misma y debe apagarse automáticamente. Luego, el especialista debe encontrar el lugar del daño y solo entonces tratar de encender el dispositivo. Pero la protección puede no funcionar por varias razones, entonces (Dios no lo quiera) puede suceder
Además, las máquinas automáticas modernas realizan la función de limitación de corriente en un accidente, es decir, no permiten que las corrientes en el circuito alcancen valores peligrosos.


2. De la congestión de la red

La congestión de la red es cuando el daño del aislamiento (o el aumento de la carga en la red) provoca un aumento a largo plazo de las corrientes en el circuito que exceden los indicadores calculados (en un 110-300% o 110-500%), lo que hace que la máquina se apague en unos minutos a una hora y media dependiendo de la situación y tipo de máquina. En este caso, se proporciona protección contra sobrecalentamiento, destrucción del aislamiento y fuego de elementos del circuito de grupo. Es decir, la máquina debe calentarse y apagarse antes de que ocurra un calentamiento crítico de cables, contactos, enchufes e interruptores. Por ejemplo, el interruptor automático más común de la característica C, y con una clasificación de 16A, protegerá de manera confiable contra la congestión de la red a corrientes de 20.8A (1.3 clasificaciones) y funcionará en aproximadamente 60 minutos, y en caso de una sobrecarga de corriente de 48A (3 clasificaciones), se apagará 5 segundos a 20-30 segundos. Durante este tiempo, la temperatura del aislamiento de cables, alambres, receptores eléctricos no debe exceder las temperaturas críticas. Para esto, a veces es necesario realizar cálculos de cable para la resistencia al fuego a corrientes de cortocircuito y justificar


El material aislante más común en la era del "socialismo desarrollado" fue el carbolito. ¿Todos recuerdan el plástico negro liso del que se hicieron casi todos los dispositivos eléctricos en la URSS? Estos son enchufes, bloques de terminales, máquinas automáticas, electrodomésticos, enchufes, etc. Por lo tanto, este material tiene una resistencia al calor de hasta 150 grados, que es mucho mejor que las características del aislamiento moderno de PVC. Sin embargo, cuando se alcanza una temperatura de más de 100 grados, este material comienza a degradarse y liberar sustancias tóxicas peligrosas.


Aspecto de la compresión de la rama con vaina de carbolito


Aparición de la compresión de la rama en la línea de aire después del paso de un pulso de rayo. La compresión de fase simplemente explotó, y en la compresión foto-cero, carbonizada por el pulso térmico de las sobrecorrientes (Fig. 1).

La temperatura de aislamiento del cable no debe exceder los 70-80 grados Celsius para cualquier tipo de accidente de red. En el caso de cortocircuito, el aislamiento se calienta rápidamente, en caso de sobrecarga, el proceso se extiende relativamente en el tiempo. Entonces, ¿qué pasó en la subestación de la aldea mientras el bloque de hormigón colgaba del cable eléctrico?


El parpadeo del aislamiento de PVC del cable de alimentación como resultado de la sobrecarga de la línea y los intentos constantes de encender la máquina sin eliminar la causa del accidente (Fig. 2).




Clickable

En la subestación, la máquina sintió una sobrecarga constante en la línea a lo largo de una de las fases como resultado de un aislamiento deficiente. Estaba calentando, y fue apagado por la protección térmica. Después de un tiempo, llegó un guardia y volvió a encender la máquina. Por supuesto, es casi imposible encender la máquina inmediatamente después de que se haya activado la protección térmica: simplemente "rebota" cuando intenta encenderla. Pero detrás de la guardia estaban los constructores que exigían que se encendiera la línea con urgencia, ya que la herramienta eléctrica no funcionaba, no se podía hervir el té, etc. La situación se repitió durante todo el día. Los intentos de eliminar el desequilibrio de fase no condujeron a nada en la línea, ya que la sobrecarga en otra fase ocurrió después de dos o tres días ... Como puede ver, el aumento de las corrientes de carga eligió el enlace más débil: el cable que viene de la parte superior a la máquina (en este caso, es un cable aislado autoportante) de aluminio). El aislamiento flotaba debido a un aumento de temperatura de 100 grados. Y esto es a bajas temperaturas positivas del aire. ¿Cuál sería un caluroso día de verano en esta situación?

Por supuesto, el incendio y el fallo del escudo principal de la subestación.
¿Preguntar para qué me estoy preparando? Todo es muy simple: si su protección funcionó, se cortó una máquina o un RCD, entonces esto está conectado con algo y hubo un motivo oculto. Antes de encender la máquina, debe comprender las causas del accidente. Especialmente si la máquina se calienta claramente. Además, cada máquina está diseñada para un cierto número de paradas de protección, y no se recomienda encender la máquina por daños existentes en la línea, esto reduce su vida útil.

Ahora considere el RCD

RCD: los dispositivos están diseñados principalmente para proteger a una persona de una descarga eléctrica. Si no profundiza en los detalles técnicos, el dispositivo determina la fuga de corriente del conductor de fase a tierra y apaga el grupo dañado por hasta 30 ms o 0.03 segundos. Para proteger a una persona, los RCD se instalan a una corriente de fuga de 30 mA. Esta cifra se debe a un nivel seguro de corriente que puede fluir a través del cuerpo humano sin fibrilación cardíaca, es decir, sin dañar a la persona.



Dispositivo actual residual

Como saben, el peligro para los humanos no es el voltaje, sino la corriente. Por ejemplo, puede matar a una persona con 1 voltio de voltaje, mientras que es importante qué corriente pasa a través de la persona, a lo largo de qué camino y por cuánto tiempo. Por lo tanto, el RCD está diseñado para proteger a una persona al tocar partes que están bajo voltaje peligroso. Pueden ser carcasas de electrodomésticos, equipos industriales, cualquier pieza metálica. Como regla general, el RCD desconecta la línea dañada por adelantado, y no en el momento del contacto humano. Pero los casos no se excluyen cuando puede aparecer un potencial peligroso en el equipo en el mismo momento en que una persona está trabajando con él.

Antecedentes históricos

El primer dispositivo de corriente residual fue patentado en 1928 por la empresa alemana RWE (Rheinisch - Westfälisches Elektrizitätswerk AG).

En 1937, Schutzapparategesellschaft Paris & Co. fabricó el primer dispositivo operativo basado en un transformador diferencial y un relé polarizado, que tenía una sensibilidad de 0.01 A y una velocidad de 0.1 s. En el mismo año, con la ayuda de un voluntario (empleado de la empresa), se realizó una prueba de RCD. El experimento terminó con éxito, el dispositivo funcionó claramente, el voluntario experimentó solo una leve descarga eléctrica, aunque se negó a participar en más experimentos.

Por el momento, hay RCD con una corriente de fuga de 300 mA. Están diseñados para proteger contra incendios y realizar la función de protección adicional junto con la protección térmica de la máquina.

¿Cuál es la diferencia entre los RCD y la protección térmica disponibles en un interruptor automático? De hecho, de hecho, la sobrecarga de la línea podría deberse a una fuga de corriente al suelo.

En primer lugar , el tiempo de respuesta de la protección térmica se mide en segundos y horas, RCD - en milisegundos (generalmente hasta 25 ms, o 0.025 segundos).

En segundo lugar , la protección térmica está destinada a proteger los equipos, pero no a las personas. Si no hay un RCD en el escudo en el momento en que una persona toca la caja del equipo, el modo de red pasará a la etapa de cortocircuito, la corriente aumentará bruscamente, la protección contra cortocircuitos en la máquina funcionará y desconectará la línea con relativa rapidez. Pero esta vez puede ser suficiente para que una persona reciba una lesión eléctrica incompatible con la vida.

En tercer lugar , el RCD es una medida adicional de protección y se instala, por regla general, en áreas peligrosas y en puntos de venta domésticos, mientras que las máquinas automáticas son la principal medida de protección y se aplican en todas partes y siempre.

Cuarto, se excluye el uso de RCD sin disyuntores, pero las máquinas sin RCD son bastante comunes.

¿Se requieren RCD para equipos de TI, servidores, centros de datos?

La pregunta es controvertida y, por regla general, queda a discreción del Cliente.

Por un lado, la seguridad del personal debe prevalecer sobre otras consideraciones. La vida humana es una prioridad. Por otro lado, el equipo de los sistemas de información a menudo pertenece a los sistemas de soporte vital de otras personas, pueden ser "activados" por servicios cuyo trabajo debe ser ininterrumpido. Por ejemplo, instituciones médicas, servicios de emergencia, servicios de emergencia y otras organizaciones de soporte vital. Y las salas de servidores en sí se clasifican, por regla general, como salas sin una presencia permanente de personas, sin la presencia de trabajos permanentes.

Es decir, a menudo los equipos de información se pueden atribuir a la primera categoría de receptores de energía por la confiabilidad del suministro de energía (PUE p.1.2.18), junto con los sistemas contra incendios y el alumbrado de emergencia. Para este grupo, una interrupción en el suministro de energía es inaceptable , ya que puede conducir a pérdidas materiales significativas y ser una amenaza para la vida y la salud humana. Si estudia los estándares actuales con más profundidad, puede encontrar indicaciones de que para los consumidores vitales es permisible proteger solo contra cortocircuitos, sin protección térmica.

Por ejemplo, las bombas contra incendios deben funcionar en un incendio hasta que el aislamiento del cable se queme por completo y ocurra.


Por ejemplo, en la cláusula 7.1.81 de las Reglas de instalación eléctrica () se dice: "La instalación de RCD está prohibida para los consumidores de energía, cuya desconexión puede conducir a situaciones que son peligrosas para los consumidores". , , , . , IT-, , . , , , , – .

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