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Data center - Energía

Bloque que involucra todos los componentes eléctricos para la confiabilidad en los centros de datos.
by

César Inga zapata

on 27 September 2013

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Transcript of Data center - Energía

Estructura eléctrica del data center
AGENDA


1. FUNDAMENTOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
2. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
3. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA DATA CENTER
4. EQUIPOS DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA DPS (ANTES TVSS)
5. TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO
6. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA
7. PDU
8. SISTEMAS DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA
9. GESTIÓN DE MONITOREO
10. RESUMEN



www.ie.com.pe

cesar.inga@ie.com.pe

T 2260065 | RPC  989171916 | RPM *204697 | N 110*9251

GRACIAS!!!

SISTEMAS DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA

LOAD BUS SYNC (LBS)

CONFIGURACIÓN DE UPS 1+N

SISTEMA CON REDUNDANCIA EN PARALELO

SISTEMA CON REDUNDANCIA AISLADA

TRUE ON LINE (CON BYPASS INTERNO Y EXTERNO)

UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY )
TIPOS Y TECNOLOGÍA

Fuente: LAP

Fuente: IBM

Fuente: Técnicas Metálicas

Fuente: Interbank


Underwriters Laboratories Inc. (UL) - establece que los equipamientos eléctricos y electrónicos tienen de 35% a 40% mayor tiempo de vida si se eliminan las Sobretensiones Transitorias.


IEEE C62.72-2002/2003

Sección 14.1 - "... La destrucción de los MOV podría expulsar fragmentos de metal calientes, conductores, gases ionizados, y humo denso (conductor eléctrico) y hollín. 

Además de los riesgos inmediatos, la intrusión de tales elementos en el interior de los equipos de distribución eléctrica puede dañar o comprometer un sistema de Data Center y el resultado en cascada efecto y serios daños al equipo. 


Source: Pacifico Seguros
Efecto de Sobretensiones Transitorias en Infraestructura Electrónica y Equipos Informáticos

Aterramiento Data Center con Piso Técnico

Aterramiento Data Center sin Piso Técnico

MALLA DE ALTA FRECUENCIA

MALLA DE ALTA FRECUENCIA

MALLA DE ALTA FRECUENCIA

2. CIRCUITO ELÉCTRICO PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS SENSIBLES


SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA EQUIPOS ELECTRÓNICOS SENSIBLES


1. FUNDAMENTOS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA

Source: Gestión 9 de abril del 2013
AUDITORÍAS ELÉCTRICAS

Fuente: Energy Logic (Emerson)

Beneficios de acciones de mejora en la eficiencia del Data Center

CONFIGURACION PARALELO REDUNDANTE

Automáticos: operan automáticamente en caso de pérdida de la fuente principal o bajada crítica de la tensión.



No Automáticos: el accionamiento debe ser operado manualmente y el actuador puede ser eléctrico o mecánico.
Aplicación para grupos electrógenos de arranque manual o que precisen intervención del personal de supervisión en la transferencia.

TIPOS BÁSICOS DE TABLEROS DE TRANSFERENCIA

1+1 PARALELO REDUNDANTE - DUAL BUS

SISTEMA CON REDUNDANCIA EN PARALELO

EFECTO DE ARMÓNICOS EN LOS TRANSFORMADORES


Fuente: LAP

Fuente: LAN

Fuente: Técnicas Metálicas

Fuente: corporación Miyasato

Type 1 Surge Protective Device/SPD/TVSS
The XCS Series utilizes large Block 50kA Thermal Protected MOV’s with surge current levels of 100kA per phase. With a compact economical design and line or load side installation flexibility, this unit can be installed anywhere in any electrical distribution system.

XCS

Type 1 Surge Protective Device/SPD/TVSS
Our largest, highest kA SPD, the XBS Series utilizes two separate, dual redundant replaceable modules that work in parallel. With Large Block 50kA Thermal Protected MOV’s with surge current levels of 600kA, 800kA and 1000kA per phase, this unit is for those “Mission Critical” environments.

XBS
XBL

Type 1 Surge Protective Device/SPD/TVSS
With surge current levels of 100kA, 150kA, 200kA, 250kA, 300kA, 400kA and 500kA per phase, our XAS Series is the SPD that covers most current SPD needs. With one replaceable module per unit containing Large Block 50kA Thermal Protected MOV’s, this units low cost, reliability, flexibility and robustness is the best solution for any environment; large or small!

XAS
XAL

30 años de experiencia
ISO 9001-2000 Quality Management System
ISO 17025 UL evaluación
Power Quality Assurance Magazine –
PQ 50 Compañía
Frost & Sullivan nombró a APT –
Proveedor Líder de aparatos trifásicos
Market Engineering Customer Focus Awards
Participamos con grupos UL, IEEE, NEMA

UL 1449
Tercera Edición

Vigente desde el 29 de Setiembre de 2009

4. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

Aterramiento Data Center con Piso Técnico

PUESTA A TIERRA

Introducción a Soluciones de Protección Eléctrica

Pirámide de la Calidad de Energía

Calidad de Energía = Calidad de Tensión

Calidad de Energía y Confiabilidad

Según el estándar TIA-942, la infraestructura de soporte de un datacenter debe estar compuesto por cuatro subsitemas como lo son telecomunicaciones, arquitectura, sistema eléctrico y sistema mecánico.

COSTOS ABSOLUTOS  DEL TIEMPO DE INACTIVIDAD DE OPERACIONES

Source: Group Study as reported in Review on line

Implementación de 3G que impulsa el uso de datos:
4G es lo que sigue

Ing. César Inga Zapata

EQUIPAMIENTO ELÉCTRICO
DISEÑO DE CENTROS DE COMPUTO E INFRAESTRUCTURA DE DATA CENTER & TELECOMUNICACIONES

Mantener la conexión de corriente de forma contínua a la carga
Detectar fallos de red
Transferir carga a una fuente alternativa
Sensar el retorno de la fuente original
Transferir nuevamente la carga a la fuente original
Mantener y cerrar incluso en caso de corriente de falta en la carga

FUNCIONES PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICO

CONFIABILIDAD EN DISEÑO DE DATA CENTERS

TIA-942 TIERS OF PROTECTION

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO

TRANSFORMADORES DE AISLAMIENTO


Un módulo reemplazable individual por fase y niveles de corriente de 160kA y de 120kA por fase, con luces indicadoras redundantes para cada fase y alarma audible con botones del silencio y de prueba.

HP

La Serie H, que incluye el HP y la Serie HPS tiene módulos individualmente reemplazables por modo de protección. La Serie XGA ofrece módulos individualmente reemplazables por fase.

Son ideales para instalaciones remotas y aplicaciones exigentes donde el tiempo de inactividad es inaceptable. Todos los productos de módulo reemplazables utilizan MOV'S de 40mm con fusible individuales y desconexión térmica. Disponible para todos los sistemas de voltaje hasta 600V AC.

EQUIPOS MODULARES

Type 1 Surge Protective Device/SPD/TVSS
The SPDEE Series utilizes large Block 50kA Thermal Protected MOV’s with surge current levels of 50kA per mode. The unit is a perfect replacement to the obsolete surge arrestors. With a small, compact design and line or load side installation flexibility, this unit can be installed anywhere in any electrical distribution system.


SpDee

The XDS Series utilizes large Block 50kA Thermal Protected MOV’s with surge current levels of 100kA, 150kA and 200kA per phase. With line or load side installation flexibility, this unit is a great fit from the service entrance all the way down to each distribution and/or branch panel.

XDS

IEEE Emerald Book Recomienda una protección en cascada 
(o de dos etapas).

Instalación

ACOMETIDA ELÉCTRICA, CUARTO DE ENERGÍA DE DISTRIBUCIÓN

3 Intellislots + 1 serial port
SNMP + WEB, Modbus/Jbus
DSP Control with IGBT Rectifier
Ability to support 100% unbalanced loads
Extremely wide Input V: 205V @<72% load
Compact Footprint (DxW = 600 x 700 mm)


ON-LINE TRIFÁSICOS

New Ratings 10, 15, and 20kVA
Online Double Conversion
THDi <3%, Input PF 0,99
Parallelable up to 6 units
Dual bus compatible
Large LCD with 12 languages


CARACTERÍSTICAS DE UPS

 


Voltaje Suprimido (SVR) contra Voltaje de Protección (VPR)
Este es probablemente el cambio de prueba más importante que convierte a los equipos antiguos en obsoletos. Las pruebas anteriores eran de 500A / 6000 V.
Las Nuevas pruebas son a 3000 A / 6.000V. Esto es seis veces más energía por evento, que da lugar a mayores tensiones de falla. 

Corriente Nominal de Descarga(In) 
de hasta 20kA, se incluirá en las especificaciones y las etiquetas del supresor.
Ejemplo:
Tipo 1 puede ser probado a 10kA y 20kA, Tipo 2 de 3kA, 5kA, 10kA y 20kA. 
Según CBMA mayoría de los eventos son superiores 3kA. 

Categorías de Supresor
El nuevo estándar clasifica los supresores en cuatro tipos, según sean o no un componente, y según dónde se instalen en el sistema de distribución eléctrica.

TVSS ahora se conoce como SPD
El término en inglés para los supresores de sobretensiones ya no será “Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS)”, sino “Surge Protective Device (SPD)”.

Ampliar su alcance
La 3ra Edición de UL ahora regula los productos supresión diseñados para proteger circuitos eléctricos de hasta 1000A.


ANSI - UL1449 3rd Edition - Cuatro Cambios Importantes

MALLA DE ALTA FRECUENCIA

MALLA DE ALTA FRECUENCIA:
Amortigua interferencias por propagación aérea hasta una determinada frecuencia:
Para operar no requiere PT
Baja impedancia del loop (bucle)

MALLA DE ALTA FRECUENCIA

En Operaciones Críticas es preciso tener Continuidad de servicio.
es un Reto PROACTIVO….Nadie desea RECUPERAR…
Todos deseamos PREVENIR
La continuidad de Servicio brinda TRANQUILIDAD A NUESTROS PROCESOS.

En la energía eléctrica se respalda los recursos financieros, productivos, continuidad de los negocios e incluso la vida de las personas.

¿Porqué es crítica la Energía Eléctrica?

Grupo electrógeno

Carga

RED COMERCIAL

Un dispositivo diseñado para conectar la carga crítica a una fuente de energía alterna cuando la fuente de energía normal no es aceptable, y automáticamente transfiere cuando la energía principal retorna.


DEFINICIÓN DE UN TABLERO DE TRANSFERENCIA

Trifásicos
True On Line

Monofásicos
Off Line
Interactive
True On Line

UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY )
TIPOS Y TECNOLOGÍA

TYPES OF SYSTEMS

Utility Source

PDU

UPS

LOAD

TIER 2
Preserve Data

PDU


DPS and / or
Conditioner


Utility Source

LOAD

TIER 1
HW Protection

TYPES OF SYSTEMS

Racks PDU para Aplicaciones de TI

Regletas

DPS (TVSS)

Dispositivo de protección contra Sobre Tensiones
Protege equipos frente a Sobre Tensiones

Breaker & Fusible


Dispositivo de protección contra Sobre corriente
Protege equipos y personas frente a Sobre corriente

DPS (TVSS)

Dispositivo de protección contra Sobre Tensiones
Protege equipos frente a Sobre Tensiones

Breaker & Fusible


Dispositivo de protección contra Sobre corriente
Protege equipos y personas frente a Sobre corriente

DPS vs Fusible y Breaker (Interruptor )

Protección de UPS

SECTION 8.6.5 UPS Protección contra sobretensiones IEEE 1109-2005

DPS

DPS

DPS

Se recomienda tanto el circuito de entrada del UPS y los circuitos de derivación (incluyendo el bypass de mantenimiento) deberían estar equipados con dispositivos  de protección contra Sobretensiones.


¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?

IEEE (Emerald Book)
Las sobretensiones pueden tener muchos efectos sobre los equipos  que van desde efectos indetectables hasta sacar de servicio cualquier equipo.

NEMA
Los Picos de Tensión o Transitorios son breves picos de sobretensión o perturbaciones en una onda de energía que pueden dañar, degradar y hasta destruir los equipos eléctricos y electrónicos dentro de cualquier casa, edificio comercial o instalaciones de una fabrica.

UNDERWRITERS LABORATORIES
Determina que la naturaleza imprevisible de las fluctuaciones hace que sea difícil suprimirlos; nunca se sabe cuándo, cuánto tiempo o cuán poderosos serán estos.

CUANDO SE PRESENTAN LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, PROPORCIONAN UN CAMINO SEGURO PARA LA CORRIENTE ELÉCTRICA DEL RAYO, MANTENIENDO LA
EQUIPOTENCIALIDAD DE TODA LA INSTALACIÓN.

EN ESTADO ESTACIONARIO, LAS PUESTAS A TIERRA DISMINUYEN LAS TENSIONES DE OBJETOS METÁLICOS QUE SE ENCUENTRAN INFLUENCIADOS POR INDUCCIONES DE
OBJETOS ENERGIZADOS O POR ESTÁTICA.


EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ES GARANTIZAR SEGURIDAD AL PERSONAL DURANTE FALLAS ELÉCTRICAS O DESCARGAS.


Compatibilidad electromagnética

Protección de las instalaciones

Seguridad de las personas

OBJETIVOS DE LAS PUESTAS A TIERRA

Category Code #’s:
XUHT for TVSS (<Oct 09)
OWHX for Arrestors (<Oct 09)
VZCA for SPDs

Click
Certifications

Verifying at www.UL.com

Corriente (I2T)
Calentamiento excesivo

Voltaje
Ruptura o quiebre dieléctrico

¿Qué causa el daño en los semiconductores?

XL60Hz = 2πƒL = 377 L

XL5MHz = 2πƒL = 31,416.000 L

XL10MHz = 2πƒL = 62,832,000 L

LAS SEÑALES DE INTERFERENCIA EN EQUIPOS
EN ALTAS FRECUENCIAS
L: Reactancia inductiva

Daño o quiebre de aislamiento

Fuente: Fuerza aérea de los estados Unidos

Integrado de Tarjeta Electrónica de PLC

Falla Catastrófica

Daño Acumulativo

TYPES OF SYSTEMS

UPS 2

Utility Source /
Generator #1

Utility Source /
Generator #2

LOAD

UPS 1

LBS

DUAL INPUT PDU

TIER 4: No Downtime
Distributed Redundant

From battery to INV to Load

Battery Discharge

Static Switch Off

Inverter ON

Rectifier OFF

Regenerated UPS Power

Unregulated power Utility or Genset

TRUE ON LINE (BATTERY DISCHARGING)

¿Qué son las Sobretensiones Transitorias?

Tensión

Tiempo

Sobretensión de maniobra

Sobretensión de origen Atmosférico

Power flow from utility to the load.

Utility Power
TVSS only!!!

Static Switch On

Battery

Inverter off

Rectifier

Unregulated power Utility or Genset

TRUE ON LINE (UPS ON STATIC BYPASS)

Calidad de Energía y Confiabilidad

Corte de Energía

Microcortes de Tensión

Huecos de Tensión (DIPS, SAGS)

Sobretensiones transitorias

Subtensión

Ruido Eléctrico

Variación de Frecuencia

Interrupciones de tensión

Distorsión Armónica


TYPES OF SYSTEMS

PDU

PDU

UPS 2

Utility Source /
Generator #1

Utility Source /
Generator #2

DUAL INPUT LOAD

UPS 1

LBS

TIER 4: No Downtime
Distributed Redundant

TYPES OF SYSTEMS

PDU

UPS 2

Utility Source /
Generator #1

Utility Source /
Generator #2

LOAD

STS

UPS 1

LBS

TIER 4: No Downtime
Distributed Redundant

SISTEMAS ELÉCTRICOS

¿SPT?

220V


380V


¿?V

220V


220V


Power Flow, from Utility to inverter regulated power

Static Switch Off

Battery Float

Inverter ON

Rectifier ON

Regenerated UPS Power

Unregulated power Utility or Genset

TRUE ON LINE (NORMAL POWER FLOW)

Para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparecen en la Figura, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.

UPS 1

UPS 2

Utility Source w/
ATS & Generator

PDU

LOAD

1 + 1 Redundant

TYPES OF SYSTEMS

LOAD

PDU

SCC

UPS 2

Utility Source w/
ATS & Generator

UPS 1

Parallel Redundant

TIER 3: Increase Uptime

TYPES OF SYSTEMS

PDU

PDU

PDU

PDU

PDU

UPS 2

Utility Source /
Generator #1

Utility Source /
Generator #2

DUAL INPUT LOAD

LOAD

STS

LOAD

STS

LOAD

UPS 1

LBS

DUAL INPUT PDU

TIER 4: No Downtime
Distributed Redundant

Utilización

FABRICAS

Subestaciones

Distribución

Generación

R

A

E

L

C

U

N

L

I

S

S

O

F

O

R

D

Y

H

Transmisión

La Energía Eléctrica

Effectiveness = 55%

OFF LINE UPS

Filter

Transfer
Switch

Load

AC/DC

Battery
Charger

A C

D C

Inverter

-

+

Battery

0%

0%

80%

80%

90%

50%

50%

Waveform
Distortion

Spikes

Noise

Outage

Surges

Sags

Frequency
Variations

Effectiveness = 99%

AC to DC and DC to AC

100%

-

+

Battery

Dynamic
By Pass

Inverter

AC

DC

PFC/Rectifier/Charger


DC

AC

Surge
Suppressor

Load

100%

100%

100%

80%

100%

90%

100%

Waveform
Distortion

Spikes

Noise

Outage

Frequency
Variations

Surges

Sags

DOUBLE CONVERSION TRUE ONLINE

Effectiveness = 85%

LINE-INTERACTIVE UPS

Transfer
Switch

Filter

AVR

Filter

AC/DC

Battery
Charger

AC

D C

Inverter

-

+

Battery

Load

Frequency
Variations

0%

0%

90%

95%

95%

50%

100%

Waveform
Distortion

Spikes

Noise

Outage

Surges

Sags

RACK

Equipamiento eléctrico
Rack Monitoring

DPS/TVSS Surge Suppression

Sistemas de puesta a tierra

Power Distribution Units

Uninterruptible Power Systems & Batteries

Automatic Transfer Switch

REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURE

Single UPS
Single electrical distribution panel
Single cable per computer device
Dual power supply per server eliminates single point of failure but increases cabling under the floor.





Rack 3

Rack 2

Rack 1

Electrical Dist. Panel

Rack 4

UPS A

= Single Point Failure

Single UPS
Single electrical distribution panel
Single cable per computer device
Single power supply per server

UPS A

Rack 3

Rack 2

Rack 1

Electrical Dist. Panel

Rack 4

REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURE

REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURE
CASO UPS´S DE 80 KVA

Single UPS
Single electrical distribution panel
Smart power strips eliminate excess cabling & improve air flow under the floor.






Rack 3

Rack 2

Rack 1

Electrical Dist. Panel

Rack 4

UPS A

REDUCING SINGLE POINTS OF FAILURE

Single UPS
Redundant electrical distribution panel and smart power strips.









Rack 3

Rack 2

Rack 1

Electrical Dist. Panel

Rack 4

Electrical Dist. Panel

Electrical Dist. Panel

UPS A

Reducing Single Points of Failure

Redundant UPS









UPS B



Rack 3

Rack 2

Rack 1

Electrical Dist. Panel

Rack 4

Electrical Dist. Panel

Electrical Dist. Panel

UPS A


Malla de alta frecuencia

Source: Rittal
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