Schneider Electric из Франции публикует руководство по исследованию рисков возникновения электрической дуги в архитектурах с напряжением 800 В постоянного тока

Репортаж от Wedoany，Компания Schneider Electric недавно опубликовала исследование о рисках возникновения электрической дуги в архитектурах электропитания с напряжением 800 В постоянного тока, а также практическое руководство по оценке и управлению этими рисками. Исследование основано на сценариях развертывания, определенных в моделях проектирования гипермасштабируемых центров обработки данных (hyperscalers), и сравнивает две новые архитектуры с напряжением 800 В постоянного тока и их различные конфигурации. Результаты показывают, что последствия возникновения дуги в значительной степени зависят от архитектуры системы, расположения конденсаторов и поведения системы защиты при электрических неисправностях.

Одним из ключевых выводов исследования является то, что даже при самых строгих допущениях, когда доминирует разряд конденсаторов, риски возникновения дуги в системах с напряжением 800 В постоянного тока могут эффективно управляться, а уровни риска во многих сценариях сопоставимы с системами переменного тока (AC). Использование передового программного обеспечения и технологий цифровых двойников позволяет более точно моделировать такие риски.

Исследование проводится в контексте перехода к системам электропитания с напряжением 800 В постоянного тока с целью поддержки достижения более высокой плотности мощности в центрах обработки данных, ориентированных на искусственный интеллект. Исследование показывает, что этот переход, движимый компанией NVIDIA совместно с технологическими партнерами в области энергетики, такими как Schneider Electric, позволяет крупным центрам обработки данных и AI-фабрикам (AI Factories) использовать ИТ-стойки (racks) мощностью 400 кВт и выше.

По мнению Schneider Electric, распределение электроэнергии с напряжением 800 В постоянного тока становится жизнеспособным способом эффективного электропитания стоек мегаваттного класса, а повышение напряжения также требует более детальной оценки поведения при электрических неисправностях, координации защиты и безопасных методов работы. В исследовании отмечается, что в настоящее время не существует общепринятых отраслевых стандартов или руководств, применимых к системам с напряжением 800 В постоянного тока, питаемым от преобразователей. Моделирование с использованием передового программного обеспечения и цифровых двойников (включая ETAP) позволяет более точно моделировать сценарии неисправностей, чем упрощенные методы.

Эта оценка охватывает две архитектуры с напряжением 800 В постоянного тока: на уровне стойки и на уровне объекта. Консервативный анализ допущений для конфигураций sidecar (боковое крепление) или power rack (стойка электропитания) показывает, что даже без устройств защиты падающая энергия значительно ниже контрольного порога в 1,2 кал/см² для средств индивидуальной защиты.

При рассмотрении консервативной конфигурации без защиты от сверхтока в централизованной архитектуре на уровне объекта падающая энергия может быть несколько выше. В исследовании также анализируется, как расположение места неисправности (выше или ниже по потоку от обратно-блокирующего диода) влияет на обратный ток, пиковый ток и последствия возникновения дуги.

Когда стандартные устройства защиты ограничивают вклад в неисправность по времени, энергия дуги может быть снижена до уровней, подходящих для различных рабочих сред, как правило, сопоставимых с архитектурами переменного тока. Schneider Electric подчеркивает, что стандарты проектирования и стратегии защиты являются определяющими факторами снижения риска.

Переходные процессы играют решающую роль в системах с напряжением 800 В постоянного тока. В первые миллисекунды после события разряд конденсаторов оказывает значительное влияние на эволюцию тока неисправности, поэтому упрощенные методы анализа для постоянного тока (DC) могут в некоторых сценариях завышать риск.

С помощью инструментов моделирования переходных процессов, анализа электрических систем и цифровых двойников можно более точно представить топологию системы, реакцию преобразователей, координацию защиты и логику переключения. Такие решения, как ETAP, помогают разрабатывать стратегии защиты, которые в большей степени соответствуют фактическому поведению объекта.

Последствия возникновения дуги зависят от архитектуры и конфигурации системы, а не только от распределения постоянного тока. Расположение конденсаторов, обратно-блокирующие устройства (reverse-blocking devices) и устройства защиты, способные срабатывать за миллисекунды, являются ключевыми факторами обеспечения безопасного развертывания архитектур с напряжением 800 В постоянного тока.

Это исследование, опирающееся на опыт Schneider Electric в области испытаний и тестирования безопасности электрической дуги, укрепляет ее приверженность поддержке перехода отрасли к электрическим архитектурам с напряжением 800 В постоянного тока. Schneider Electric также завершила комплексные испытания возможности горячей замены (live swap) для систем с напряжением 800 В постоянного тока, чтобы гарантировать безопасные операции по техническому обслуживанию.