Schneider Electric Kaji Risiko Arc Flash pada Sistem 800 VDC untuk Data Center AI

JAKARTA — Schneider Electric merilis studi mengenai risiko arc flash pada arsitektur kelistrikan 800 VDC yang mulai dikembangkan untuk mendukung kebutuhan daya tinggi pada data center berbasis kecerdasan buatan (AI).

Studi tersebut membandingkan dua arsitektur 800 VDC yang mewakili desain yang mulai diterapkan di industri, termasuk pola yang mengacu pada praktik perusahaan hyperscaler. Analisis dilakukan untuk mengidentifikasi karakteristik gangguan, tingkat energi yang dihasilkan, serta strategi perlindungan yang dapat diterapkan pada sistem kelistrikan data center.

Arc flash merupakan pelepasan energi listrik secara tiba-tiba yang dapat menghasilkan panas ekstrem dan menimbulkan risiko cedera serius bagi pekerja maupun kerusakan pada peralatan.

Menurut Schneider Electric, hasil analisis menunjukkan bahwa tingkat risiko arc flash pada sistem 800 VDC tidak hanya ditentukan oleh besarnya tegangan. Arsitektur sistem, lokasi kapasitor, karakteristik gangguan, serta kecepatan perangkat proteksi dalam memutus arus turut memengaruhi besarnya energi yang dilepaskan.

Studi tersebut juga menunjukkan bahwa risiko arc flash pada sistem 800 VDC masih dapat dikelola, termasuk dalam skenario dengan kontribusi energi besar dari kapasitor. Dalam sejumlah kondisi, tingkat risiko yang dihasilkan disebut dapat berada pada kisaran yang sebanding dengan sistem distribusi AC yang umum digunakan di data center.

800 VDC untuk Data Center Berdaya Tinggi

Kajian tersebut dilakukan ketika industri data center mulai menghadapi kebutuhan kepadatan daya yang semakin tinggi akibat perkembangan AI.

Arsitektur 800 VDC dikembangkan untuk mendukung rak teknologi informasi (TI) dengan kebutuhan daya mencapai 400 kW atau lebih. Infrastruktur tersebut menjadi bagian dari perkembangan data center berskala besar dan AI Factories yang membutuhkan pasokan listrik lebih besar untuk menjalankan sistem komputasi berperforma tinggi.

Transisi tersebut dipimpin oleh NVIDIA bersama sejumlah mitra teknologi energi, termasuk Schneider Electric.

Distribusi daya pada tegangan 800 VDC dinilai dapat menjadi salah satu pendekatan untuk memasok listrik secara lebih efisien ke rak dengan kapasitas daya tinggi. Namun, peningkatan tegangan operasi juga membawa tantangan keselamatan yang membutuhkan evaluasi terhadap karakteristik gangguan, koordinasi sistem proteksi, dan prosedur kerja.

“Distribusi daya 800 VDC merupakan perubahan besar dalam desain data center, tetapi juga menghadirkan aspek keselamatan yang perlu dikaji secara menyeluruh,” ujar Manish Kumar, EVP Secure Power & Data Centers Schneider Electric melalui siaran pers pada hari Kamis (6/8).

Menurut Kumar, kolaborasi dengan perusahaan hyperscaler menjadi bagian dari upaya untuk mengembangkan kerangka bagi para insinyur dan profesional keselamatan dalam mengevaluasi risiko arc flash pada sistem 800 VDC.

Kerangka tersebut mencakup pemahaman terhadap karakteristik gangguan, penetapan praktik kerja yang aman, serta perancangan sistem proteksi yang sesuai dengan arsitektur kelistrikan.

Membandingkan Dua Arsitektur 800 VDC

Schneider Electric melakukan evaluasi terhadap dua pendekatan distribusi daya 800 VDC, yaitu arsitektur di tingkat rak dan arsitektur terpusat di tingkat fasilitas.

Pada arsitektur tingkat rak atau sidecar, yang juga disebut power rack, analisis menggunakan metode dan asumsi konservatif. Hasil studi menunjukkan energi insiden berada jauh di bawah ambang batas penggunaan alat pelindung diri (PPE) sebesar 1,2 cal/cm², bahkan dalam skenario tanpa perangkat proteksi tambahan.

Sementara pada arsitektur 800 VDC terpusat, potensi energi insiden tercatat sedikit lebih tinggi. Kondisi tersebut terutama terlihat pada skenario konservatif yang tidak sepenuhnya merepresentasikan kondisi operasional sebenarnya dan tidak memperhitungkan perlindungan arus lebih.

Studi juga mengevaluasi pengaruh topologi sistem dan lokasi gangguan. Posisi gangguan, baik sebelum maupun setelah dioda pencegah arus balik, dapat memengaruhi arus balik, arus puncak, serta dampak arc flash.

Ketika durasi kontribusi arus gangguan dibatasi menggunakan perangkat proteksi standar, energi arc flash dapat dikurangi hingga tingkat yang dinilai sesuai untuk lingkungan kerja. Dalam sejumlah kondisi, tingkat tersebut juga disebut secara umum sebanding dengan arsitektur AC yang banyak digunakan.

Kapasitor dan Karakteristik Transien

Salah satu aspek yang menjadi perhatian dalam sistem 800 VDC adalah karakteristik transien ketika gangguan terjadi.

Pada sistem DC, arus gangguan dapat berubah secara signifikan dalam waktu yang sangat singkat. Studi Schneider Electric menunjukkan bahwa pelepasan energi dari kapasitor dapat menjadi faktor dominan pada beberapa milidetik pertama setelah gangguan.

Karakteristik tersebut membuat analisis sistem 800 VDC tidak cukup hanya menggunakan pendekatan sederhana yang didasarkan pada kondisi arus tetap.

Menurut Schneider Electric, metode analisis arc flash DC yang sederhana dapat menghasilkan perkiraan risiko yang terlalu tinggi, terutama pada sistem yang memiliki kontribusi energi besar dari kapasitor.

Karena itu, pemodelan dengan perangkat lunak analisis sistem tenaga dan simulasi transien dinilai dapat memberikan gambaran yang lebih mendekati kondisi fisik sistem.

Digital Twin untuk Memodelkan Risiko

Dalam studi tersebut, Schneider Electric menggunakan perangkat lunak dan digital twin dari ETAP untuk memodelkan berbagai skenario gangguan.

Pendekatan ini memungkinkan insinyur mengevaluasi respons sistem terhadap berbagai kondisi, termasuk karakteristik arus gangguan, topologi jaringan, respons konverter, logika switching, serta koordinasi perangkat proteksi.

Dengan pemodelan yang lebih rinci, strategi proteksi dapat dirancang pada tingkat rak maupun fasilitas.

Tanuj Khandelwal, CEO ETAP, mengatakan standar industri tetap menjadi referensi penting dalam pengelolaan keselamatan listrik. Namun, metode konvensional dapat menghasilkan perhitungan yang terlalu konservatif ketika diterapkan pada sistem DC dengan karakteristik kompleks.

“Untuk memahami tingkat risiko yang sebenarnya, para insinyur perlu mengevaluasi topologi sistem, karakteristik gangguan, koordinasi proteksi, respons konverter, logika switching, dan skema proteksi aktif,” ujar Khandelwal.

Menurut dia, pemodelan melalui ETAP memungkinkan tim teknis mengevaluasi kinerja sistem 800 VDC berdasarkan kondisi operasional yang lebih realistis.

Desain dan Proteksi Menjadi Faktor Kunci

Hasil studi menunjukkan bahwa penggunaan distribusi DC bertegangan tinggi tidak secara otomatis berarti risiko arc flash menjadi lebih besar. Tingkat risiko sangat dipengaruhi oleh bagaimana sistem tersebut dirancang dan dilindungi.

Beberapa faktor yang dinilai berpengaruh antara lain penempatan kapasitor, perangkat pencegah arus balik, karakteristik konverter, serta kecepatan sistem proteksi dalam membatasi durasi gangguan.

Perangkat proteksi yang mampu merespons gangguan dalam hitungan milidetik dapat membatasi jumlah energi yang dilepaskan selama arc flash.

Schneider Electric menyebut temuan tersebut dapat menjadi salah satu referensi awal bagi industri yang tengah mempertimbangkan penerapan arsitektur 800 VDC pada data center berkapasitas tinggi.

Analisis arc flash selama ini telah menjadi praktik yang umum pada data center dengan sistem AC. Namun, penerapan 800 VDC melalui konverter menghadirkan karakteristik gangguan yang berbeda dan membutuhkan pendekatan evaluasi yang lebih spesifik.

Studi tersebut pada akhirnya menekankan pentingnya menggabungkan standar keselamatan dengan simulasi berbasis kondisi fisik sistem. Pendekatan tersebut diharapkan dapat membantu operator data center menentukan strategi perlindungan yang sesuai sekaligus menghindari perkiraan risiko yang terlalu tinggi.

Schneider Electric juga menyatakan telah melakukan pengujian terhadap kemampuan live swap pada sistem daya 800 VDC untuk mendukung kegiatan pemeliharaan.

Seiring meningkatnya kebutuhan daya komputasi AI, penerapan arsitektur 800 VDC diperkirakan menjadi salah satu bagian dari evolusi infrastruktur data center. Dalam konteks tersebut, aspek keselamatan kelistrikan menjadi bagian penting dari desain, bukan hanya tahap setelah sistem beroperasi.