ชไนเดอร์ฯ วิจัย Arc Flash 800VDC รับ AI Data Center

“ชไนเดอร์ อิเล็คทริค เผยผลวิจัยประเมินเสี่ยง Arc Flash ระบบ 800 VDCหนุนสร้างศักยภาพความปลอดภัย AI ดาต้าเซ็นเตอร์ยุคใหม่

ชไนเดอร์ อิเล็คทริค (Schneider Electric) ผู้นำระดับโลกด้านเทคโนโลยีพลังงาน เผยผลวิจัยครั้งแรกของการประเมินและบริหารจัดการความเสี่ยงจาก Arc Flash ในสถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้า 800 VDC สนับสนุนการนำระบบไฟฟ้ารูปแบบใหม่ใช้ใน AI ดาต้าเซ็นเตอร์ อย่างปลอดภัย

การวิเคราะห์ความเสี่ยงจาก Arc Flash ในสถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้า 800 VDC อ้างอิงจากแนวทางการออกแบบของผู้ให้บริการดาต้าเซ็นเตอร์ระดับ Hyperscale ชั้นนำของโลก งานวิจัยนี้ใช้การจำลองระบบและวิเคราะห์ความเสี่ยง 2 รูปแบบ พร้อมประเมินสถานการณ์ความขัดข้องด้วยซอฟต์แวร์ขั้นสูงและเทคโนโลยีดิจิทัลทวินของ ETAP

เพื่อสนับสนุนการออกแบบระบบป้องกันที่มีประสิทธิภาพทั้งในระดับแร็คและระดับโครงสร้างพื้นฐานของดาต้าเซ็นเตอร์ โดยผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า ระดับความรุนแรงของ Arc Flash ขึ้นอยู่กับรูปแบบสถาปัตยกรรมของระบบ ตำแหน่งการติดตั้งตัวเก็บประจุไฟฟ้าและพฤติกรรมการตัดกระแสไฟเมื่อเกิดความขัดข้อง

ทั้งนี้ผลการศึกษาที่สำคัญพบว่า แม้ภายใต้ข้อสมมติฐานที่ท้าทายที่สุดซึ่งมีตัวเก็บประจุเป็นปัจจัยหลัก ความเสี่ยงจาก Arc Flash ในระบบ 800 VDC ยังคงสามารถบริหารจัดการได้ และในหลายกรณีมีระดับความเสี่ยงใกล้เคียงกับระบบไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไป นอกจากนี้การจำลองแบบที่ดีขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์ขั้นสูงและเทคโนโลยีดิจิทัลทวิน (Digital Twin) ยังช่วยให้เห็นภาพและประเมินความเสี่ยงจาก Arc Flash ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น

ผลการศึกษาครั้งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงเวลาที่อุตสาหกรรมกำลังเร่งนำสถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้า 800 VDC มาใช้ เพื่อรองรับ AI Data Center ที่ต้องการแร็คเซิร์ฟเวอร์ที่มีความหนาแน่นด้านกำลังไฟฟ้าสูงขึ้น โดยมี NVIDIA เป็นผู้นำการผลักดันร่วมกับพันธมิตรด้านเทคโนโลยีจัดการพลังงานอย่างชไนเดอร์ อิเล็คทริค ซึ่งการเปลี่ยนผ่านสู่โครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้า 800 VDC จะช่วยให้ดาต้าเซ็นเตอร์ขนาดใหญ่และ AI Factory สามารถรองรับ IT Rack ขนาด 400 กิโลวัตต์ขึ้นไป ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อีกทั้งเมื่ออุตสาหกรรมเดินหน้าสู่ระดับความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้น การจ่ายไฟแบบ 800 VDC กลายเป็นแนวทางที่เหมาะสมในการรองรับแร็คระดับเมกะวัตต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันการทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นจำเป็นต้องมีความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมของความขัดข้อง การประสานการทำงานของระบบป้องกันและแนวทางปฏิบัติงานที่ปลอดภัย

มานิช กุมาร์ ประธานบริหาร กลุ่มธุรกิจ Secure Power & Data Centers ของ ชไนเดอร์ อิเล็คทริค กล่าวว่า “การจ่ายไฟด้วยระบบ 800 VDC ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญของการออกแบบดาต้าเซ็นเตอร์ แต่ในขณะเดียวกันทำให้เกิดข้อคำนึงด้านความปลอดภัยที่จำเป็นต้องได้รับการศึกษาอย่างละเอียดลึกซึ้ง ความร่วมมือกับผู้ให้บริการ Hyperscale ชั้นนำของโลก ทำให้วิศวกรและผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยมีหนึ่งในกรอบการทำงานเชิงปฏิบัติชุดแรกๆ

สำหรับการประเมินความเสี่ยงจาก Arc Flash ซึ่งช่วยมอบแนวทางที่เป็นระบบในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของความขัดข้อง การกำหนดแนวทางการทำงานที่ปลอดภัยและการออกแบบระบบป้องกันที่มีประสิทธิภาพ เป้าหมายของชไนเดอร์ อิเล็คทริค คือการช่วยให้อุตสาหกรรมสามารถเปลี่ยนผ่านไปสู่สถาปัตยกรรมที่ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นได้อย่างมั่นใจและปลอดภัย”

ทั้งนี้แม้ว่าการวิเคราะห์ความเสี่ยงจาก Arc Flash จะเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานในดาต้าเซ็นเตอร์ที่ใช้ระบบไฟฟ้ากระแสสลับอยู่แล้ว แต่ในปัจจุบันยังไม่มีมาตรฐานหรือแนวทางระดับอุตสาหกรรมสำหรับการบริหารจัดการความเสี่ยงด้านไฟฟ้าที่บุคลากรอาจเผชิญในระบบ 800 VDC ที่ใช้ตัวแปลงไฟ ทำให้งานวิจัยครั้งนี้มีบทบาทสำคัญทั้งในการประเมินและบริหารจัดการความเสี่ยงจาก Arc Flash รวมถึงสนับสนุนให้ระบบ 800 VDC สามารถบรรลุระดับความปลอดภัยที่เทียบเท่าระบบไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

ผลการศึกษายังแสดงให้เห็นว่า มาตรฐานที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีแนวโน้มประเมินความเสี่ยงจาก Arc Flash  สูงกว่าความเป็นจริง ขณะที่การจำลองระบบของชไนเดอร์ อิเล็คทริค แสดงให้เห็นว่าซอฟต์แวร์ขั้นสูงและเทคโนโลยีดิจิทัลทวินสามารถจำลองความเสี่ยงได้อย่างแม่นยำยิ่งกว่า  

ประเมินสถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้า 800 VDC ใน 2 รูปแบบ

การศึกษาของชไนเดอร์ อิเล็คทริค ถือเป็นการวิเคราะห์ความเสี่ยงจาก Arc Flash เชิงปฏิบัติครั้งแรก ครอบคลุมทั้งสถาปัตยกรรมระดับแร็ค และระดับโครงสร้างพื้นฐานของดาต้าเซ็นเตอร์ ซึ่งสะท้อนแนวทางการออกแบบหลักที่กำลังได้รับการนำมาใช้ในอุตสาหกรรม โดยประเมินทั้งวิธีการตามมาตรฐาน การจำลองทรานเชียนต์ (Transient Simulation) และการจำลองระดับระบบ (System-Level Modeling)

ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า แนวทางการวิเคราะห์ Arc Flash ที่ใช้อยู่สามารถประยุกต์ใช้กับระบบ 800 VDC ได้ หากคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของสถาปัตยกรรมและพฤติกรรมของระบบตามช่วงเวลา อีกทั้งยังพบว่าการออกแบบระบบมีผลโดยตรงต่อระดับความเสี่ยง ดังนี้

·        สถาปัตยกรรม 800 VDC ระดับแร็ค: จากกรณีศึกษาระบบ Sidecar หรือ Power Rack ที่ใช้วิธีประเมินแบบอนุรักษ์นิยม พบว่าค่าพลังงานจาก Arc Flash (Incident Energy) ยังคงต่ำกว่าค่ามาตรฐานอ้างอิง 1.2 cal/cm² ซึ่งเป็นเกณฑ์การเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันอันตรายส่วนบุคคล (PPE) แม้จะไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันเพิ่มเติมก็ตาม

·        สถาปัตยกรรม 800 VDC แบบรวมศูนย์: กรณีศึกษาระดับโครงสร้างพื้นฐานของดาต้าเซ็นเตอร์แสดงให้เห็นว่า อาจเกิดค่าพลังงานจาก Arc Flash สูงกว่าระบบระดับแร็คเล็กน้อย หากพิจารณาจากรูปแบบสถาปัตยกรรมแบบอนุรักษ์นิยมที่ไม่มีอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟเกิน นอกจากนี้ผลวิเคราะห์ผลกระทบของโครงสร้างระบบและแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งของจุดขัดข้อง ทั้งก่อนและหลัง Reverse-Blocking Diode ส่งผลต่อกระแสไฟย้อนกลับ กระแสไฟสูงสุดและระดับความรุนแรงของ Arc Flash อย่างไร

อย่างไรก็ตามเมื่อมีการจำกัดระยะเวลาของกระแสความขัดข้องด้วยอุปกรณ์ป้องกันมาตรฐาน ค่าพลังงานจาก Arc Flash จะลดลงสู่ระดับที่เหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมในการทำงาน และโดยทั่วไปมีความใกล้เคียงกับระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้งานกันอยู่

อีกทั้งยังพบว่า แนวทางการออกแบบระบบและกลยุทธ์ด้านการป้องกันเป็นปัจจัยสำคัญในการลดความเสี่ยงจาก Arc Flash ในระบบ 800 VDC โดยภาพรวมความเสี่ยงยังอยู่ในระดับต่ำ และในหลายกรณีมีระดับใกล้เคียงกับระบบจ่ายไฟ AC ทั่วไป แม้ใช้อุปกรณ์ป้องกันมาตรฐาน ค่าพลังงานจาก Arc Flash ก็ยังสามารถรักษาให้อยู่ต่ำกว่าเกณฑ์สำคัญได้  นอกจากนี้งานวิจัยยังพบว่า

·        พฤติกรรมแบบทรานเชียนต์มีความสำคัญ: ในระบบ 800 VDC การเกิด Arc Flash ถูกกำหนดโดยกระแสความขัดข้องที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา โดยการคายประจุของตัวเก็บประจุเป็นปัจจัยหลักในช่วงไม่กี่มิลลิวินาทีแรกของเหตุการณ์

·      การจำลองระบบช่วยเพิ่มความแม่นยำ: ซอฟต์แวร์ เช่น เครื่องมือจำลองทรานเชียนต์และเครื่องมือวิเคราะห์ระบบไฟฟ้า แสดงให้เห็นว่าวิธีการวิเคราะห์อาร์กแฟลชสำหรับระบบ DC แบบง่ายมีแนวโน้มประเมินความเสี่ยงสูงกว่าความเป็นจริงในระบบที่ได้รับอิทธิพลจากตัวเก็บประจุ ผู้ปฏิบัติงานสามารถลดความเสี่ยงได้อย่างมีนัยสำคัญ หากใช้ซอฟต์แวร์ขั้นสูงและดิจิทัลทวิน เช่น ETAP เป็นพื้นฐานในการออกแบบระบบป้องกัน

·        การออกแบบระบบช่วยลดความเสี่ยง: ระดับความรุนแรงของ Arc Flash ขึ้นอยู่กับรูปแบบสถาปัตยกรรมและการกำหนดค่าของระบบ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการจ่ายไฟแบบ DC เพียงอย่างเดียว โดยตำแหน่งการติดตั้งตัวเก็บประจุ อุปกรณ์ Reverse-Blocking และระบบป้องกันที่ตอบสนองในระดับมิลลิวินาที ล้วนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้การใช้งานระบบ 800 VDC มีความปลอดภัย

ทานุจ คันเดลวาล ประธานเจ้าหน้าที่บริหาร ETAP กล่าวว่า “มาตรฐานอุตสาหกรรมยังคงเป็นพื้นฐานสำคัญของการบริหารจัดการความปลอดภัยด้านไฟฟ้าและ Arc Flash อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบดั้งเดิมอาจมีความอนุรักษ์นิยมมากเกินไป เนื่องจากไม่สามารถสะท้อนการทำงานของระบบไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความซับซ้อนได้ครบถ้วน

การประเมินความเสี่ยงที่แท้จริงจำเป็นต้องวิเคราะห์โครงสร้างของระบบ พฤติกรรมของความขัดข้อง การประสานการทำงานของระบบป้องกัน การตอบสนองของตัวแปลงไฟ ลำดับการสวิตช์ และระบบป้องกันแบบแอ็กทีฟ ETAP ช่วยให้ทีมวิศวกรสามารถจำลองและตรวจสอบการทำงานของระบบ 800 VDC ได้ตามสภาพการทำงานจริง ทำให้เปลี่ยนจากการประเมินแบบอนุรักษ์นิยมไปสู่การตัดสินใจด้านความปลอดภัยและการปฏิบัติงานที่แม่นยำยิ่งขึ้น โดยอาศัยแบบจำลองทางฟิสิกส์ร่วมกับ AI”

งานวิจัยครั้งนี้ต่อยอดจากประสบการณ์หลายทศวรรษของชไนเดอร์ อิเล็คทริค ในการทดสอบความปลอดภัยด้าน Arc Flash และตอกย้ำความมุ่งมั่นในการสนับสนุนอุตสาหกรรมให้ก้าวสู่การใช้สถาปัตยกรรมระบบไฟฟ้า 800 VDC ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับระบบแร็คความหนาแน่นสูงที่กำลังถูกนำมาใช้ใน AI Data Center นอกจากนี้ ชไนเดอร์ อิเล็คทริค ยังได้ดำเนินการทดสอบความสามารถในการ Live Swap Power บนระบบ 800 VDC อย่างครอบคลุม เพื่อสนับสนุนการบำรุงรักษาระบบได้อย่างปลอดภัย