Schneider Electric veröffentlicht Leitfaden zur Untersuchung von Lichtbogenrisiken in 800-VDC-Architekturen

de.wedoany.com-Bericht: Schneider Electric hat kürzlich eine Studie über Lichtbogenrisiken in 800-VDC-Stromversorgungsarchitekturen veröffentlicht und einen praktischen Leitfaden zur Bewertung und Steuerung dieser Risiken bereitgestellt. Die Studie basiert auf Bereitstellungsszenarien, die durch die Designmuster von Hyperscale-Rechenzentren definiert werden, und vergleicht zwei aufkommende 800-VDC-Architekturen sowie deren verschiedene Konfigurationen. Die Ergebnisse zeigen, dass Lichtbogeneffekte weitgehend von der Systemarchitektur, der Position der Kondensatoren und dem Verhalten des Schutzsystems bei elektrischen Störungen abhängen.

Eine der wichtigsten Erkenntnisse der Studie ist, dass Lichtbogenrisiken in 800-VDC-Systemen selbst unter den strengsten Annahmen, bei denen die Kondensatorentladung dominiert, wirksam gesteuert werden können. In vielen Szenarien liegt das Risikoniveau auf vergleichbarem Niveau wie bei herkömmlichen Wechselstromsystemen (AC). Mithilfe fortschrittlicher Software und digitaler Zwillingstechnologie lässt sich dieses Risiko präziser modellieren.

Die Studie ist im Kontext des Übergangs zu 800-VDC-Stromversorgungssystemen angesiedelt und zielt darauf ab, eine höhere Leistungsdichte für KI-gestützte Rechenzentren zu ermöglichen. Die Studie zeigt, dass dieser Wandel von NVIDIA gemeinsam mit Technologiepartnern aus dem Energiebereich wie Schneider Electric vorangetrieben wird und es großen Rechenzentren und KI-Fabriken (AI Factories) ermöglicht, IT-Racks (Racks) mit 400 kW oder mehr Leistung einzusetzen.

Aus Sicht von Schneider Electric wird die 800-VDC-Stromverteilung zu einem praktikablen Weg für die effiziente Stromversorgung von Racks im Megawatt-Leistungsbereich, wobei die Spannungserhöhung auch eine detailliertere Bewertung des Verhaltens bei elektrischen Störungen, der Schutzkoordination und der Arbeitssicherheitspraktiken erfordert. Die Studie weist darauf hin, dass es derzeit keine allgemein anerkannten Industriestandards oder Richtlinien für 800-VDC-Systeme gibt, die von Umrichtern gespeist werden. Simulationen mit fortschrittlicher Software und digitalen Zwillingen (einschließlich ETAP) können Störungsszenarien präziser modellieren als vereinfachte Methoden.

Die Bewertung umfasst sowohl Rack-Ebene- als auch Anlagen-Ebene-800-VDC-Architekturen. Für Sidecar- (seitlich montierte) oder Power-Rack- (Stromversorgungsrack) Konfigurationen wurden konservative Annahmen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die einfallende Energie selbst ohne Schutzvorrichtungen weit unter dem Referenzschwellenwert für persönliche Schutzausrüstung von 1,2 cal/cm² liegt.

Bei zentralisierten Architekturen auf Anlagenebene kann die einfallende Energie bei konservativen Konfigurationen ohne Überstromschutz geringfügig höher ausfallen. Die Studie analysierte auch, wie die Fehlerposition (stromaufwärts oder stromabwärts der rückwärts sperrenden Dioden) Rückstrom, Spitzenstrom und Lichtbogeneffekte beeinflusst.

Wenn Standard-Schutzvorrichtungen die Fehlerbeiträge zeitlich begrenzen, kann die Lichtbogenenergie auf ein Niveau reduziert werden, das für verschiedene Arbeitsumgebungen geeignet ist und in der Regel mit Wechselstromarchitekturen vergleichbar ist. Schneider Electric betont, dass Designstandards und Schutzstrategien entscheidende Faktoren für die Risikominderung sind.

Das Einschwingverhalten ist in 800-VDC-Systemen von entscheidender Bedeutung. In den ersten Millisekunden nach einem Ereignis hat die Kondensatorentladung einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung des Fehlerstroms. Daher können vereinfachte Analysemethoden für Gleichstrom (DC) das Risiko in bestimmten Szenarien überschätzen.

Mit Hilfe von Transienten-Simulationstools, elektrischer Systemanalyse und digitalen Zwillingen können Systemtopologie, Umrichterantwort, Schutzkoordination und Schaltlogik präziser dargestellt werden. Lösungen wie ETAP helfen dabei, Schutzstrategien zu entwerfen, die besser zum tatsächlichen Verhalten der Anlage passen.

Die Lichtbogeneffekte hängen von der Systemarchitektur und -konfiguration ab, nicht nur von der Gleichstromverteilung. Die Position der Kondensatoren, rückwärts sperrende Bauelemente (Reverse-Blocking-Devices) sowie Schutzvorrichtungen, die im Millisekundenbereich auslösen können, sind entscheidende Faktoren für die sichere Bereitstellung von 800-VDC-Architekturen.

Die Studie stützt sich auf die Erfahrungen von Schneider Electric bei Lichtbogensicherheitstests und -versuchen und unterstreicht das Engagement des Unternehmens, den Übergang der Branche zu 800-VDC-Elektroarchitekturen zu unterstützen. Schneider Electric hat außerdem umfassende Tests zur Hot-Swap- (Live-Swap) Fähigkeit für 800-VDC-Systeme abgeschlossen, um sichere Wartungsarbeiten zu gewährleisten.