Energia do equipamento de TI: segurança ou tempo de atividade?

Boa tarde amigos! Hoje, teremos um artigo, cujo objetivo é compartilhar experiências e mostrar os principais recursos e erros comuns que ocorrem durante o design e a organização dos subsistemas de fornecimento de energia da infraestrutura de TI e do data center como um todo. Mas gostaria de expandir um pouco a audiência e dedicar várias seções aos elementos básicos para garantir a segurança elétrica e proteger equipamentos e pessoas. Para aqueles que entendem o que é um autômato e o RCD, por que são necessários, do que protegem e o que - vá para a seção Os RCDs são necessários para equipamentos de TI, servidor, data center? Além disso, entenderemos a questão: em quais casos de falta de energia, o sistema operacional deve ter a garantia de funcionar sem falhas. Então ...

Parte um

Outono, chuvas de chuva quase continuamente. Há uma rápida construção de uma vila perto de Moscou. O comandante da vila, contornando o território por ele controlado, vê o fato flagrante de "abuso" na linha aérea temporária de 380V.



Incapaz de conter as emoções, ele se volta para o chefe da equipe de construção local:

- Vadim, você está louco? Seus trabalhadores são bombardeiros suicidas? O que é esse meio-fio pendurado em um cabo elétrico?

- Kolya, se você a remover, uma escavadeira não passará pela esquina da casa!

Nas costas de Vadim, você pode ver um trabalhador da estrada que encontrou um fio desencapado na lama que entra em algum lugar nas entranhas da terra e corre alegremente atrás de um colega, "assustando-o" com eletricidade.

Enquanto isso, os guardas cansados ​​da subestação da aldeia, queimando-se, estão tentando pela décima vez ligar um disjuntor terrivelmente quente, que por algum motivo é nocauteado a cada meia hora.

Por que o disjuntor está nocauteado e que outras opções existem para proteger equipamentos elétricos? O que observar primeiro ao planejar a segurança elétrica em servidores e outros equipamentos de TI? Para entender esses problemas, lemos as duas partes do artigo com mais detalhes.

Como os regulamentos prevêem toda uma gama de medidas para proteger as redes elétricas de vários acidentes, abordaremos as mais comuns nos setores residencial e industrial.



O que queremos e podemos nos proteger em primeiro lugar?

Claro, de choque elétrico. Em segundo lugar, proteja o equipamento e os cabos contra danos causados ​​por correntes de curto-circuito, bem como contra incêndio e incêndio.



Um disjuntor (automático) é o meio mais comum de proteger redes elétricas. Obviamente, também existem insertos fusíveis (fusíveis), mas eles são usados ​​muito menos por causa de sua “descartabilidade” e várias diferenças técnicas em comparação com a máquina.



Um maior? foto clicável
"Corte automático"

No caso clássico, um disjuntor protege:

1. Curto-circuito

Curto-circuito (curto-circuito) - é quando, quando o isolamento é danificado, a fase fecha para zero ou para o terra, a partir da qual a corrente no circuito aumenta acentuadamente (5-15 vezes) e desliga a máquina em não mais de 0,4 segundos (para uma rede de grupo de acordo com as regras instalações elétricas). Se nossa máquina estiver com defeito ou os modos operacionais de rede não garantem uma operação confiável, o equipamento conectado a esse grupo, que por si só pode ser fonte de curto-circuito, sofre primeiro. Curto-circuito também tem consequências negativas para fios e cabos. Como regra, em casos de mau funcionamento da máquina, a blindagem aquece localmente o curto-circuito, ocorrem arcos e as partes condutoras queimam com os fogos de artifício das micropartículas de cobre fundido. E esse desenvolvimento de eventos parece bastante favorável, pois nesse caso o acidente para por si só. Em alguns casos, no lugar de um curto-circuito, ocorre a "soldagem" de partes vivas e a chamada falha "metal" é formada, o que é muito mais perigoso, pois não para por si só e deve ser desligado automaticamente. O especialista deve encontrar o local do dano e só então tentar ligar o dispositivo. Mas a proteção pode não funcionar por várias razões, então (Deus não permita) pode acontecer
Além disso, as máquinas automáticas modernas executam a função de limitação de corrente em um acidente, ou seja, não permitem que as correntes no circuito atinjam valores perigosos.


2. Do congestionamento da rede

O congestionamento da rede ocorre quando os danos no isolamento (ou o aumento da carga da rede) causam um aumento prolongado das correntes no circuito além dos indicadores calculados (110-300% ou 110-500%), o que leva a máquina a ser desligada em alguns minutos a uma hora e meia dependendo da situação e do tipo de máquina. Nesse caso, é fornecida proteção contra superaquecimento, destruição do isolamento e incêndio de elementos do circuito do grupo. Ou seja, a máquina deve aquecer e desligar antes que ocorra o aquecimento crítico de fios, cabos, contatos, soquetes e interruptores. Por exemplo, o disjuntor mais comum da característica C, e com uma classificação de 16A, protegerá de forma confiável contra o congestionamento da rede em correntes de 20,8A (1,3 classificações) e funcionará em cerca de 60 minutos e, no caso de uma corrente de sobrecarga de 48A (3 classificações), será desativado 5 segundos a 20-30 segundos. Durante esse período, a temperatura do isolamento de cabos, fios e receptores elétricos não deve exceder as temperaturas críticas. Para isso, às vezes é necessário realizar cálculos de cabo para resistência ao fogo em correntes de curto-circuito e justificar


O material de isolamento mais comum na era do "socialismo desenvolvido" era o carbolito. Todo mundo se lembra do plástico liso preto do qual quase todos os dispositivos elétricos da URSS foram feitos? São soquetes, blocos de terminais, máquinas automáticas e eletrodomésticos, tomadas elétricas etc. Portanto, este material tem uma resistência ao calor de até 150 graus, o que é muito melhor do que as características do isolamento de PVC moderno. No entanto, quando é atingida uma temperatura superior a 100 graus, esse material começa a se degradar e a liberar substâncias tóxicas perigosas.


Aparência da compressão do ramo com bainha de carbolita


Aparência de compressão do ramo na linha de ar após a passagem de um pulso de raio. A compressão de fase simplesmente explodiu e, na compressão de foto-zero, carbonizada pelo pulso térmico das sobrecorrentes (Fig. 1).

A temperatura de isolamento do cabo não deve exceder 70-80 graus Celsius para qualquer tipo de acidente na rede. No caso de curto-circuito, o isolamento é rapidamente aquecido; em caso de sobrecarga, o processo é relativamente prolongado no tempo. Então, o que aconteceu na subestação da vila enquanto o bloco de concreto pendia no cabo elétrico?


Intermitência do isolamento de PVC do cabo de alimentação como resultado da sobrecarga da linha e tentativas constantes de ligar a máquina sem eliminar a causa do acidente (Fig. 2).




Clicável

Na subestação, a máquina sentiu uma sobrecarga constante na linha ao longo de uma das fases, como resultado do isolamento deficiente. Ele estava aquecendo e foi desligado por proteção térmica. Depois de algum tempo, um guarda veio e ligou a máquina novamente. Obviamente, é quase impossível ligar a máquina imediatamente após o acionamento da proteção térmica: ela simplesmente “salta” quando você tenta ligá-la. Mas atrás da guarda estavam os construtores que exigiam que a linha fosse ligada com urgência, já que a ferramenta elétrica não funcionava, não era possível ferver o chá e assim por diante ... A situação se repetiu ao longo do dia. As tentativas de eliminar o desequilíbrio de fase não levaram a nada na linha, pois a sobrecarga em outra fase ocorreu após dois ou três dias ... Como você pode ver, o aumento das correntes de carga escolheu o elo mais fraco - o cabo que vem da parte superior à máquina (neste caso, é um fio isolado autoportante) de alumínio). O isolamento flutuou devido a um aumento de temperatura de 100 graus. E isso é a baixas temperaturas positivas do ar. O que seria um dia quente de verão nesta situação?

Obviamente, o incêndio e a falha do escudo principal da subestação.
Pergunte o que estou planejando? Tudo é muito simples - se sua proteção funcionou, uma máquina ou um RCD foi nocauteado, isso está relacionado a algo e houve um motivo oculto. Antes de ligar a máquina, você precisa entender as causas do acidente. Especialmente se a máquina estiver claramente aquecida. Além disso, cada máquina foi projetada para um certo número de interrupções de proteção e não é recomendável ligar a máquina devido a danos existentes na linha, o que reduz sua vida útil.

Agora considere o RCD

Os dispositivos RCD são projetados principalmente para proteger uma pessoa contra choque elétrico. Se você não se aprofundar nos detalhes técnicos, o dispositivo determina o vazamento de corrente do condutor de fase para o terra e desliga o grupo danificado por até 30 ms ou 0,03 segundos. Para proteger uma pessoa, os RCDs são instalados com uma corrente de fuga de 30 mA. Este valor é devido a um nível seguro de corrente que pode fluir através do corpo humano sem fibrilação cardíaca, ou seja, sem prejudicar a pessoa.



Dispositivo atual residual

Como você sabe, o perigo para os seres humanos não é tensão, mas corrente. Por exemplo, você pode matar uma pessoa com 1 volt de voltagem, embora seja importante que corrente passe pela pessoa, por qual caminho e por quanto tempo. Portanto, o RCD foi projetado para proteger uma pessoa tocando em partes que estão sob tensão perigosa. Podem ser caixas de eletrodomésticos, equipamentos industriais e qualquer peça de metal. Como regra, o RCD desconecta a linha danificada antecipadamente, e não no momento do toque humano. Mas os casos não são excluídos quando um potencial perigoso no equipamento pode aparecer no momento em que uma pessoa está trabalhando com ele.

Antecedentes históricos:

O primeiro dispositivo de corrente residual foi patenteado em 1928 pela empresa alemã RWE (Rheinisch - Westfälisches Elektrizitätswerk AG).

Em 1937, a Schutzapparategesellschaft Paris & Co. fabricou o primeiro dispositivo operacional com base em um transformador diferencial e em um relé polarizado, com sensibilidade de 0,01 A e velocidade de 0,1 s. No mesmo ano, com a ajuda de um voluntário (funcionário da empresa), foi realizado um teste RCD. O experimento terminou com sucesso, o dispositivo funcionou claramente, o voluntário sofreu apenas um leve choque elétrico, embora se recusasse a participar de outros experimentos.

No momento, existem RCDs com uma corrente de fuga de 300 mA. Eles são projetados para proteger contra incêndio e desempenhar a função de proteção adicional junto com a proteção térmica da máquina.

Qual a diferença entre RCDs e proteção térmica disponível em um disjuntor? De fato, sobrecarregar a linha pode ser devido ao vazamento de corrente no solo.

Primeiro , o tempo de resposta da proteção térmica é medido em segundos e horas, RCD - em milissegundos (geralmente até 25 ms ou 0,025 segundos).

Em segundo lugar , a proteção térmica visa proteger os equipamentos, mas não as pessoas. Se não houver RCD na blindagem no momento em que uma pessoa tocar no estojo do equipamento, o modo de rede passará para o estágio de curto-circuito, a corrente aumentará acentuadamente, a proteção contra curto-circuito na máquina funcionará e desconectará a linha rapidamente. Mas esse tempo pode ser suficiente para uma pessoa receber uma lesão elétrica incompatível com a vida.

Em terceiro lugar , o RCD é uma medida adicional de proteção e é instalado, via de regra, em áreas perigosas e em estabelecimentos domésticos, enquanto as máquinas automáticas são a principal medida de proteção e são aplicadas em todos os lugares e sempre.

Quarto, o uso de RCDs sem disjuntores é excluído, mas máquinas sem RCDs são bastante comuns.

Os RCDs são necessários para equipamentos de TI, servidores e data centers?

A questão é controversa e, em regra, permanece a critério do Cliente.

Por um lado, a segurança do pessoal deve prevalecer sobre outras considerações. A vida humana é uma prioridade. Por outro lado, o equipamento dos sistemas de informação geralmente pertence aos sistemas de suporte à vida de outras pessoas; eles podem ser "ativados" por serviços cujo trabalho deve ser ininterrupto. Por exemplo, instituições médicas, serviços de emergência, serviços de emergência e outras organizações de suporte à vida. E as próprias salas de servidores são classificadas, em regra, como salas sem presença permanente de pessoas, sem presença de empregos permanentes.

Ou seja, muitas vezes o equipamento de informação pode ser atribuído à primeira categoria de receptores de energia pela confiabilidade da fonte de alimentação (PUE p.1.2.18), juntamente com sistemas de incêndio e iluminação de emergência. Para este grupo, uma quebra no fornecimento de energia é inaceitável , pois pode levar a perdas materiais significativas e ser uma ameaça à vida e à saúde humana. Se você estudar os padrões atuais com mais profundidade, poderá encontrar indicações de que, para consumidores vitais, é permitido proteger apenas contra curtos-circuitos, sem proteção térmica.

Por exemplo, as bombas de incêndio devem operar em incêndio até que o isolamento do cabo se queime completamente e ocorra.


Por exemplo, na cláusula 7.1.81 das Regras de Instalação Elétrica () é dito: “A instalação do RCD é proibida para consumidores de energia, cuja desconexão pode levar a situações perigosas para os consumidores”. , , , . , IT-, , . , , , , – .

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