Soluções de monitoramento de energia para data centers
Soluções de monitoramento de energia para centros de dados, voltadas para transformadores e ativos elétricos críticos, que combinam monitoramento de temperatura do centro de dados, medição de pontos quentes nos enrolamentos, descargas parciais, condição do óleo e dados remotos de condição para instalações de alta disponibilidade.
Por que o monitoramento da temperatura do data center é importante
A alta taxa de utilização dos equipamentos, as cargas com alto teor de harmônicas e as metas rigorosas de tempo de operação impõem um estresse térmico e elétrico contínuo aos transformadores e aos equipamentos de distribuição.
Carga elevada contínua
As cargas dos servidores, no-breaks e sistemas de refrigeração operam 24 horas por dia, deixando pouco tempo para que os transformadores esfriem entre os ciclos de carga.
Cargas com alto teor de harmônicas
Os retificadores e as fontes de alimentação comutadas de UPS podem aumentar as perdas nos enrolamentos e as perdas parassitas, tornando os dados de temperatura tão importantes quanto os dados de carga.
Redundância e tempo de atividade
As arquiteturas N+1 e 2N dependem de recursos paralelos em bom estado de funcionamento, de modo que uma única falha em um equipamento não reduza a resiliência do sistema elétrico.
Salas de equipamentos elétricos com alta densidade
As salas de transformadores internas, os painéis de distribuição e os canais de barramento podem concentrar calor e dificultar a realização de inspeções térmicas manuais frequentes.
O que deve ser abrangido pelo monitoramento de energia em um data center?
As prioridades de monitoramento dependem do tipo de transformador utilizado pela instalação: transformadores do tipo seco para uso interno, unidades imersas em óleo para uso externo ou uma combinação de ambos na arquitetura de energia do campus.
- ●Temperatura do enrolamento do transformador — temperatura do enrolamento trifásico e tendência térmica para unidades do tipo seco e imersas em óleo.
- ●Pontos críticos de enrolamento — locais internos selecionados onde o estresse térmico local pode exceder a temperatura média.
- ●Status do resfriamento — funcionamento do ventilador, resposta de resfriamento e comportamento da temperatura sob carga variável.
- ●Condição do óleo — DGA, temperatura, nível e pressão do óleo em transformadores críticos preenchidos com óleo.
- ●Condição do isolamento — descargas parciais e indicadores relacionados, nos casos em que os transformadores de maior valor justifiquem um monitoramento adicional.
- ●Pontos críticos em painéis de distribuição, barramentos e cabos — juntas e pontos de conexão de alta corrente, onde pode ocorrer aquecimento localizado.
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Monitoramento de ativos elétricos em toda a cadeia de energia do data center
O monitoramento do data center deve acompanhar o percurso elétrico desde a entrada da rede elétrica e os transformadores do campus até os equipamentos de distribuição internos. Os ativos de maior prioridade são aqueles cuja falha reduziria a redundância ou interromperia um caminho de carga crítico.
O monitoramento de transformadores costuma ser o ponto de partida, pois a temperatura dos enrolamentos, as condições de resfriamento e o estado do isolamento afetam diretamente a confiabilidade da distribuição de energia a jusante.
Transformadores internos do tipo seco e com resina moldada
É comum em salas elétricas, onde o controle da temperatura dos enrolamentos e do resfriamento são as principais prioridades de monitoramento.
Transformadores imersos em óleo para campus
Transformadores de entrada de energia ou ao ar livre, nos quais pode ser necessário monitorar o gás residual de descarga (DGA), as condições do óleo e pontos quentes.
Aparelhagem elétrica e barramentos
As conexões de alta corrente podem gerar pontos de aquecimento localizados que não são visíveis à temperatura ambiente normal.
Terminações de cabos
Os pontos de terminação e as juntas de cabos podem ser incluídos no plano de monitoramento térmico em locais onde a densidade de corrente é elevada.
Interfaces de monitoramento e controle
Os dados de temperatura, alarme e condição podem ser mapeados para sistemas BMS, EPMS, DCIM ou SCADA, de acordo com as interfaces do projeto.
Monitoramento da temperatura de transformadores do tipo seco em centros de dados
Os transformadores do tipo seco e com resina moldada são amplamente utilizados nas salas elétricas dos data centers. A temperatura dos enrolamentos trifásicos, o controle dos ventiladores, os alarmes e as saídas de desligamento constituem a camada básica de monitoramento térmico.
Os controladores baseados em Pt100 são adequados para o monitoramento convencional da temperatura do enrolamento, enquanto a detecção por fibra óptica pode ser adicionada nos casos em que for necessária a medição direta de pontos quentes, isolamento elétrico ou pontos de detecção adicionais.
Produtos: Dispositivo de monitoramento inteligente YN-XP502F-3T · Monitor e controlador de temperatura IB-S201
Monitoramento direto de pontos críticos para equipamentos de alta tensão em centros de dados
A detecção de temperatura por fibra óptica fluorescente é útil em situações em que os sensores elétricos convencionais são limitados por alta tensão, interferência eletromagnética ou requisitos de isolamento.
- ●Isolamento elétrico — a detecção óptica é adequada para locais onde há enrolamentos de transformadores de alta tensão.
- ●Imunidade a interferências eletromagnéticas — a detecção óptica não é afetada por interferências eletromagnéticas ao longo do trajeto de detecção.
- ●Medição direta do ponto quente — as sondas podem ser posicionadas em pontos selecionados do enrolamento durante a fabricação do transformador ou em uma reforma adequada.
- ●Monitoramento multiponto — vários canais podem abranger enrolamentos de transformadores, conexões de quadros de distribuição, barramentos e terminais de cabos.
Produtos: Sistema multicanal de medição de temperatura por fibra óptica · Sensor de temperatura de fibra óptica para enrolamento de transformador
Locais de monitoramento de temperatura no data center
Os pontos de monitoramento devem ser selecionados de acordo com a criticidade dos ativos, o tipo de construção do transformador, a acessibilidade e a arquitetura de redundância da instalação.
Enrolamentos do tipo seco
Controle da temperatura dos enrolamentos trifásicos e do resfriamento.
Pontos críticos de enrolamento
Medição térmica direta em pontos internos selecionados.
Juntas de painéis de distribuição
Aquecimento localizado em conexões de alta corrente.
Conexões de barramento
Comportamento térmico nas juntas e nos pontos de conexão.
Terminações de cabos
Monitoramento de pontos críticos em pontos de terminação.
Transformadores a óleo
Monitoramento do estado dos enrolamentos, do óleo e do isolamento.
O escopo do monitoramento deve levar em conta a criticidade e as consequências de uma falha, em vez de aplicar o mesmo conjunto de sensores a todos os transformadores ou gabinetes elétricos.
Seleção de métodos de monitoramento para os ativos de energia do data center
Diferentes tecnologias respondem a diferentes questões relacionadas às condições. Os projetos de centros de dados costumam combinar a medição de temperatura com o isolamento e o monitoramento das condições do óleo nos transformadores mais críticos.
| Método | Aplicação típica | Valor primário |
|---|---|---|
| Sensores de temperatura Pt100 / RTD | Enrolamentos de transformadores do tipo a seco e com resina moldada | Temperatura do enrolamento, controle do ventilador, alarme e entrada de desligamento |
| Sensores de temperatura de fibra óptica | Pontos de superaquecimento nos enrolamentos internos, pontos de alta tensão, pontos de superaquecimento em painéis de comando e barramentos | Medição direta de temperatura com isolamento elétrico e imunidade a interferências eletromagnéticas (EMI) |
| WTI / OTI | Temperatura do enrolamento e da parte superior do óleo em transformadores imersos em óleo | Saídas convencionais de indicação de temperatura local e de controle |
| DGA online | Transformadores críticos imersos em óleo | Tendência dos gases dissolvidos associados a anomalias térmicas e elétricas |
| Monitoramento de descargas parciais | Sistemas críticos de isolamento de transformadores do tipo seco ou imersos em óleo | Indicação contínua da atividade de descarga em andamento |
A seleção do sensor e do sistema depende do tipo de transformador, do nível de tensão, da instrumentação existente, do acesso ao local de instalação e das consequências da perda do ativo monitorado.
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Mapeamento dos ativos críticos de energia
Priorizar os riscos relacionados à redundância
Selecionar parâmetros de monitoramento
Definir a lógica de alarme e controle
Plano de integração entre BMS, EPMS e DCIM
Como planejar o monitoramento de energia crítica para um data center
Comece pelo esquema elétrico de uma linha e identifique qual transformador ou equipamento elétrico reduziria a redundância caso estivesse indisponível. Separe as unidades internas do tipo seco dos transformadores externos a óleo, pois seus métodos de detecção e indicadores de falha são diferentes.
Escolha a temperatura, a análise de gás dissolvido (DGA), a descarga parcial ou outros parâmetros de acordo com a construção e o nível de criticidade do transformador. Defina as funções do ventilador local, de alarme e de desligamento automaticamente separadamente do monitoramento remoto, para que a proteção não dependa da rede.
Por fim, confirme as interfaces de comunicação e mapeie os valores e alarmes necessários para o sistema de gerenciamento predial (BMS), o sistema de gerenciamento de energia (EPMS), o sistema de gerenciamento de infraestrutura de data center (DCIM) ou a plataforma SCADA da instalação.
De sensores para transformadores a BMS, EPMS, DCIM ou SCADA
Os dispositivos de monitoramento podem emitir alarmes e exercer controle localmente, enquanto determinados valores operacionais são transferidos para a plataforma de monitoramento já existente na instalação.
As interfaces de comunicação disponíveis dependem do dispositivo de monitoramento selecionado e da configuração. Confirme o protocolo, o mapeamento de registros e a lógica de relés durante a elaboração do projeto.
Monitoramento de diferentes recursos de energia do data center
Transformadores internos do tipo seco e com resina moldada
A temperatura do enrolamento, o status do ventilador de resfriamento e as saídas de alarme constituem a primeira camada de monitoramento. Os controladores Pt100 fornecem o controle convencional de temperatura trifásico, enquanto canais de fibra óptica podem ser adicionados quando forem necessários dados diretos dos pontos quentes.
Transformadores imersos em óleo para campus
Os transformadores a óleo instalados ao ar livre ou em áreas de serviço podem combinar o monitoramento da temperatura dos enrolamentos e do óleo com o monitoramento de gases dissociados (DGA), das condições do sistema de óleo e de descargas parciais, de acordo com a criticidade do equipamento.
Aparelhagem elétrica, barramentos e conexões de cabos
As juntas de alta corrente e as terminações de cabos podem apresentar aquecimento localizado. A detecção por fibra óptica oferece uma opção eletricamente isolada para pontos selecionados de monitoramento de temperatura em ambientes de alta tensão ou com alto nível de EMI.
Monitoramento adicional do estado de transformadores críticos em centros de dados
Transformadores de valor mais elevado podem incluir indicadores de isolamento e de condição do óleo quando os dados de temperatura, por si só, não são suficientes para o nível de risco exigido.
Novos projetos de data centers versus reformas em instalações existentes
Novo projeto de data center
As novas instalações oferecem a melhor oportunidade para coordenar as posições dos sensores dos transformadores, as interfaces dos painéis de controle e os caminhos dos dados de monitoramento durante o projeto elétrico.
- ●Planeje a instalação de sensores Pt100 ou de fibra óptica antes da fabricação do transformador
- ●Definir os contatos do ventilador, do alarme e de desligamento na fase de projeto
- ●Padronizar as interfaces de comunicação nas salas de transformadores
- ●Mapeie os valores necessários para os sistemas BMS, EPMS, DCIM ou SCADA antes do comissionamento
Modernização de um data center existente
Muitas vezes, é possível adicionar ou atualizar os sistemas de monitoramento em instalações existentes sem precisar substituir toda a instalação do transformador, embora os locais acessíveis para a instalação de sensores dependam do tipo de construção do transformador.
- ●Analisar os sinais existentes de Pt100, WTI, OTI e controladores
- ●Atualize os monitores locais nos casos em que for necessária comunicação remota
- ●Adicione pontos de monitoramento externos ou acessíveis, sempre que for viável
- ●Integrar alarmes e dados aos sistemas de monitoramento das instalações já existentes
Por que escolher a INNO para o monitoramento de energia em data centers?
- ●Monitoramento da temperatura do transformador — Controladores Pt100, sistemas de temperatura WTI/OTI e de fibra óptica para diferentes tipos de transformadores.
- ●Medição direta de pontos de alta intensidade por fibra óptica — detecção com isolamento elétrico para os enrolamentos do transformador e pontos selecionados de alta tensão.
- ●Monitoramento multiparâmetro de transformadores — É possível adicionar o monitoramento de DGA, descargas parciais, buchas, OLTC e do sistema de óleo, de acordo com o nível de criticidade do ativo.
- ●Suporte à integração — as interfaces de comunicação e as saídas de alarme podem ser integradas às arquiteturas de monitoramento existentes.
Produtos de monitoramento recomendados para centros de dados
Dispositivo de monitoramento inteligente para transformador do tipo seco YN-XP502F-3T
Monitoramento de temperatura por enrolamento Pt100 de três canais com funções de ventilador, alarme, desligamento e Modbus RTU.
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IB-S201 Monitor e Controlador de Temperatura para Transformadores do Tipo Seco
Monitoramento da temperatura dos enrolamentos por Pt100, controle do ventilador de resfriamento e saídas de alarme/desligamento para transformadores do tipo seco.
Ver produto →Sistema multicanal de medição de temperatura por fibra óptica
Monitoramento óptico multiponto da temperatura para enrolamentos de transformadores, painéis de comando, barramentos e terminais de cabos.
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Sistema de monitoramento de saúde online para transformadores do tipo seco
Monitoramento integrado de temperatura, descargas parciais, vibração e condições ambientais para equipamentos críticos do tipo seco.
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Monitoramento contínuo da tendência de gases dissolvidos em transformadores críticos de data centers e campi imersos em óleo.
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Sistema de monitoramento on-line de descargas parciais em transformadores
Detecção contínua de descargas parciais e monitoramento das condições do isolamento para transformadores de maior criticidade.
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Monitoramento da temperatura de transformadores do tipo seco
Medição da temperatura dos enrolamentos, controle de resfriamento e funções de alarme para transformadores do tipo seco para uso interno.
Monitoramento de pontos quentes nos enrolamentos de transformadores
Medição direta da temperatura do enrolamento em pontos críticos de aquecimento selecionados.
Monitoramento de transformadores imersos em óleo
Monitoramento de temperatura, DGA, isolamento e condição do sistema de óleo para unidades críticas preenchidas com óleo.
Monitoramento de transformadores de potência
Monitoramento de condições multiparâmetro para transformadores de alto valor e subestações em campi.
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Que informações nos ajudam a recomendar uma configuração de monitoramento de data center?
Compartilhar os tipos de transformadores, os pontos críticos de monitoramento e os requisitos de integração das instalações ajuda a restringir as opções de hardware de monitoramento e arquitetura de comunicação adequadas.
- ●Tipo de data center: instalação única, campus, colocation ou hiperescala
- ●Tipo de transformador: a seco, com resina moldada ou imerso em óleo
- ●Potência nominal do transformador e nível de tensão
- ●Quantidade e importância dos ativos a serem monitorados
- ●Sensores de temperatura Pt100, WTI, OTI ou outros já existentes
- ●Pontos obrigatórios de monitoramento de pontos críticos, DGA ou descargas parciais
- ●Requisitos de comunicação para BMS, EPMS, DCIM, PLC ou SCADA
- ●Novo projeto ou instalação de modernização
Perguntas frequentes sobre o monitoramento de energia em data centers
Quais equipamentos de energia devem ser monitorados em um data center?
A prioridade geralmente recai sobre os transformadores e os equipamentos críticos de distribuição. Dependendo do projeto, o monitoramento pode incluir a temperatura dos enrolamentos de tipo seco, o estado dos transformadores a óleo, pontos quentes em quadros de comando ou barramentos, terminações de cabos e indicadores selecionados do estado do isolamento.
Quais sensores de temperatura são adequados para transformadores de data centers?
Os sensores Pt100 são amplamente utilizados nos enrolamentos de transformadores do tipo seco, enquanto os sensores fluorescentes de fibra óptica são adequados para aplicações em que é necessária a medição direta de pontos quentes, isolamento elétrico de alta tensão ou alta imunidade a interferências eletromagnéticas (EMI).
Os dados de monitoramento do transformador podem ser conectados ao BMS, ao EPMS ou ao DCIM?
Sim. Dependendo do dispositivo de monitoramento selecionado, os dados e alarmes podem ser integrados a sistemas BMS, EPMS, DCIM ou SCADA por meio de interfaces de comunicação compatíveis ou saídas de relé. A disponibilidade dos protocolos deve ser confirmada para o modelo selecionado durante a fase de projeto.
É possível instalar um sistema de monitoramento de transformadores em um data center já existente?
Em muitos casos, sim. Os controladores de temperatura e os sinais dos sensores já existentes podem, muitas vezes, ser integrados ou atualizados, enquanto a instalação de pontos de monitoramento adicionais depende da construção do transformador, dos locais de instalação acessíveis e do método de monitoramento necessário.
Monitore os equipamentos críticos de energia em todo o seu data center
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