شركة شنايدر إلكتريك الفرنسية تصدر دليلاً بحثياً حول مخاطر القوس الكهربائي في بنية توزيع الجهد المستمر 800 فولت

أخبار ar.wedoany.com، أصدرت شركة شنايدر إلكتريك (Schneider Electric) مؤخراً دراسة حول مخاطر القوس الكهربائي في بنية إمداد الطاقة بجهد مستمر 800 فولت، مع تقديم دليل عملي لتقييم وإدارة هذه المخاطر. تستند الدراسة إلى سيناريوهات النشر المحددة وفقاً لتصاميم مراكز البيانات فائقة الحجم (hyperscalers)، وتقارن بين بنيتين ناشئتين للجهد المستمر 800 فولت وتكويناتهما المختلفة، وتُظهر النتائج أن تأثيرات القوس الكهربائي تعتمد إلى حد كبير على بنية النظام، وموقع المكثفات، وسلوك أنظمة الحماية عند حدوث الأعطال الكهربائية.

من أبرز ما توصلت إليه الدراسة أن مخاطر القوس الكهربائي في أنظمة 800 فولت تيار مستمر يمكن إدارتها بفعالية حتى في ظل أكثر الافتراضات تحفظاً التي يهيمن فيها تفريغ المكثفات، حيث تكون مستويات المخاطر في العديد من السيناريوهات مماثلة لتلك الموجودة في أنظمة التيار المتردد التقليدية (CA). ويمكن استخدام البرمجيات المتقدمة وتقنيات التوأم الرقمي لنمذجة هذه المخاطر بدقة أكبر.

تأتي هذه الدراسة في سياق التحول نحو أنظمة إمداد الطاقة بجهد مستمر 800 فولت، بهدف دعم تحقيق كثافة طاقة أعلى في مراكز البيانات المخصصة للذكاء الاصطناعي. وتُظهر الدراسة أن هذا التحول، الذي تقوده شركة إنفيديا (NVIDIA) بالتعاون مع شركاء تكنولوجيين في مجال الطاقة من بينهم شنايدر إلكتريك، يتيح لمراكز البيانات الكبيرة ومصانع الذكاء الاصطناعي (AI Factories) استخدام رفوف خوادم (racks) بقدرة 400 كيلوواط أو أكثر.

من وجهة نظر شنايدر إلكتريك، يعد توزيع الجهد المستمر 800 فولت مساراً عملياً للإمداد الفعال بالطاقة لرفوف الخوادم ذات القدرات الميغاواطية، غير أن رفع الجهد يتطلب إجراء تقييم أكثر تفصيلاً لسلوك الأعطال الكهربائية، وتنسيق أنظمة الحماية، وممارسات العمل الآمنة. وتشير الدراسة إلى عدم وجود معايير أو إرشادات صناعية عامة سارية حالياً لأنظمة 800 فولت تيار مستمر التي تعمل بالمحولات. كما أن استخدام المحاكاة عبر البرمجيات المتقدمة والتوأم الرقمي (بما في ذلك ETAP) يتيح نمذجة سيناريوهات الأعطال بدقة أكبر مقارنة بالطرق المبسطة.

يغطي هذا التقييم بنيتين للجهد المستمر 800 فولت: بنية على مستوى الرفوف وبنية على مستوى المنشأة. وقد أظهر تحليل التكوينات باستخدام افتراضات متحفظة لكل من تكوين sidecar (التركيب الجانبي) أو power rack (رف الطاقة) أنه حتى في غياب أجهزة الحماية، تظل طاقة الإصابة أقل بكثير من العتبة المرجعية لمعدات الحماية الشخصية البالغة 1.2 كالوري/سم².

أما في البنية المركزية على مستوى المنشأة، فقد تكون طاقة الإصابة أعلى قليلاً عند النظر في التكوينات المتحفظة دون حماية من التيار الزائد. كما حللت الدراسة كيفية تأثير موقع العطل (سواء قبل أو بعد الثنائيات العكسية للحجب) على تيار العودة، والتيار الذروي، وتأثيرات القوس الكهربائي.

عندما تعمل أجهزة الحماية القياسية على تقييد مساهمة العطل زمنياً، يمكن خفض طاقة القوس الكهربائي إلى مستويات مناسبة لبيئات العمل المختلفة، وعادةً ما تكون مماثلة لتلك الموجودة في بنيات التيار المتردد. وتؤكد شنايدر إلكتريك أن معايير التصميم واستراتيجيات الحماية هي العوامل الحاسمة في تقليل المخاطر.

يلعب السلوك العابر دوراً حاسماً في أنظمة 800 فولت تيار مستمر. ففي أول بضعة أجزاء من الألف من الثانية من وقوع الحدث، يكون لتفريغ المكثفات تأثير كبير على تطور تيار العطل، ولذلك قد تبالغ طرق التحليل المبسطة الخاصة بالتيار المستمر (DC) في تقدير المخاطر في بعض السيناريوهات.

وبفضل أدوات محاكاة السلوك العابر، وتحليل الأنظمة الكهربائية، والتوأم الرقمي، يمكن تمثيل طوبولوجيا النظام، واستجابة المحولات، وتنسيق الحماية، ومنطق التبديل بدقة أكبر. وتساعد حلول مثل ETAP في تصميم استراتيجيات حماية أكثر توافقاً مع السلوك الفعلي للمنشأة.

تعتمد تأثيرات القوس الكهربائي على بنية النظام وتكويناته، وليس فقط على توزيع الجهد المستمر. ويُعد موقع المكثفات، وأجهزة الحجب العكسي (reverse-blocking devices)، وأجهزة الحماية القادرة على الاستجابة خلال أجزاء من الألف من الثانية، عوامل رئيسية لضمان النشر الآمن لبنية 800 فولت تيار مستمر.

تستند هذه الدراسة إلى خبرة شنايدر إلكتريك في اختبارات وتجارب سلامة القوس الكهربائي، وتعزز التزامها بدعم انتقال الصناعة إلى البنية الكهربائية بجهد 800 فولت تيار مستمر. كما أتمت شنايدر إلكتريك اختبارات شاملة لقدرة التوصيل والاستبدال أثناء التشغيل (live swap) لأنظمة 800 فولت تيار مستمر، لضمان عمليات الصيانة الآمنة.