Alimentation Electrique Si

DOSSIERS TECHNIQUES

L'ALIMENTATION ELECTRIQUE

DES SYSTEMES INFORMATIQUES

Octobre 1996

Commission Techniques de Scurit Physique

CLUB DE LA SECURITE DES SYSTEMES DINFORMATION FRANAIS 30, Rue Pierre Smard 75009 Paris

Mail : [email protected] Web : http://www.clusif.asso.fr

____________________________________________________________________________________ L'Alimentation Electrique des Systmes Informatiques - 1 - CLUSIF 1996

REMERCIEMENTS

Le CLUSIF tient mettre ici l'honneur les personnes qui ont rendu possible la ralisation de ce document, et tout particulirement, Monsieur Jol MATH qui a ralis la majeur partie de cet ouvrage :

Alain ALBINHAC

Jacques AUZAT COMMERCIAL UNION FRANCE

Alain BEAUMARD CNPP (Centre National de Prvention et de Protection)

Robert BERGERON CAP SESA TERTIAIRE

Jean-Jacques BERTIN GROUPE SIGLE INFORMATIQUE

Jacques BLANC-GARIN BG CONSULTANT

Grard COUTANT GROUPE HENNER

Anne DE CADEVILLE CNAMTS

Claude GUERIN COMPAGNIE GENERALE DE GEOPHYSIQUE

Monsieur HANCHIR SG2 BENELUX

Charles LANGUEDOC SECURORDIS

Jol MATHE APAVE OUEST

Pierre NICOU 3M FRANCE

Nolle PELTIER TRT

Alain REFFRAY EXPLOITIQUE

Jean-Pierre THOLLIEZ CNPP (Centre National de Prvention et de Protection)

Bernard VALENTIN Cabinet Bernard Valentin & Associs

Christophe WEISS APL FRANCE


TABLE DES MATIERES

1 -INTRODUCTION ...................................................................................................... 4 2 -RISQUES ...................................................................................................................... 6

2.1 - Les perturbations lectriques transmises........................................................... 6

2.1.1 - Perturbations qui n'affectent pas la forme de l'onde lectrique.................... 6 2.1.2 - Perturbations qui affectent la forme de l'onde lectrique............................. 7 2.1.3 - Autres types de perturbations...................................................................... 7

2.2 - Les perturbations lectriques rayonnes............................................................ 8 2.3 - Les rfrences de potentiel multiples.................................................................. 8 2.4 - L'lectricit statique .............................................................................................. 8 2.5 - La foudre ................................................................................................................ 8

3 -PARAMETRES.......................................................................................................... 10

3.1 - Les diffrents types de matriels ........................................................................ 10 3.2 - L'environnement industriel.................................................................................. 10 3.3 - Les rseaux de distribution publique ................................................................. 10 3.4 - Le foudroiement ................................................................................................... 11

4 -MOYENS DE PROTECTION................................................................................ 12

4.1 - La structure et la source de l'installation ........................................................... 12

4.1.1 - Structure..................................................................................................... 12 4.1.2 - Source........................................................................................................ 12 4.1.3 - Rgime de neutre....................................................................................... 13

4.2 - La qualit des cblages et des connexions ....................................................... 13

4.2.1 - Cblages .................................................................................................... 13 4.2.2 - Connexions ................................................................................................ 14

4.3 - La qualit des rseaux de protection et de terre ............................................... 14 4.4 - Les dispositifs de scurit et de remplacement ................................................ 14

4.4.1 - Interfaces dynamiques ............................................................................... 15 4.4.2 - Interfaces statiques .................................................................................... 15 4.4.3 - Sources de remplacement.......................................................................... 17

4.5 - Cas particulier de la foudre ................................................................................. 17


4.6 - Cas particulier de l'lectricit statique ............................................................... 18

4.7 - Le cahier de prparation de sites........................................................................ 19

4.8 - La distribution des donnes ................................................................................ 19 5 -VERIFICATIONS ET MAINTENANCE............................................................ 20 6 -SURVEILLANCE ET SUPERVISION ................................................................ 22 7 -CONCLUSION........................................................................................................... 24


1 - INTRODUCTION

Depuis de nombreuses annes, EDF a consacr une part importante de sa capacit dinvestissement la construction de moyens de production dnergie lectrique. La quantit dnergie est aujourdhui une chose acquise. Au plan de la qualit, malgr les progrs importants raliss ces dernires annes, il reste encore faire, notamment pour accder aux mmes niveaux de qualit que nos voisins. Ceci est dautant plus ncessaire que les nouveaux usages de llectricit exigent une meilleure qualit et que certaines utilisations se dveloppent et se dmocratisent. Cest notamment le cas de linformatique, plus prcisment de la micro-informatique. Il serait cependant totalement illusoire desprer disposer du zro dfaut dans tous les points du territoire. Economiquement, cette situation ne se justifie dailleurs pas. En effet, une part importante de lnergie lectrique utilise se satisfait de la qualit courante. Viendrait-il lide de quelquun darroser ses salades avec de leau minrale ? Il ne doit pas non plus venir lide dalimenter un four lectrique avec un onduleur ! En fait, ds lors que lnergie lectrique est distribue, elle se trouve expose la pollution. Le zro dfaut est donc pratiquement impossible cot raisonnable sur le rseau public. On note au passage que tous les consommateurs ne sont pas exposs de la mme manire, puisquils ne sont pas distribus de la mme faon : plus ou moins grand loignement du poste source, distribution arienne ou souterraine, cbles nus ou isols, ... Le facteur gographique est donc un facteur qui influe sur la qualit de lalimentation en nergie lectrique. Tous les utilisateurs ne sont donc pas gaux. Ceci est dautant plus vrai, quen supplment, limplantation gographique nest pas indiffrente devant les risques lis la foudre. Par ailleurs, mme sil est souvent admis que le responsable des perturbations cest lautre, le distributeur en loccurrence (EDF dans la plupart des cas), il faut avoir lobjectivit de reconnatre que dans un certain nombre de cas, il na que la responsabilit de propager une pollution produite par dautres utilisateurs. Mme si lnergie mise la disposition des utilisateurs par le distributeur tait parfaite, le problme de la qualit de lalimentation des matriels sensibles dune faon gnrale ne serait pas rgl. En effet les utilisateurs sont des pollueurs parce que les quipements qui utilisent cette nergie ne sont pas parfaits. Et nen dplaise aux informaticiens, les ordinateurs et autres onduleurs sont aussi de gros pollueurs! Cette non-qualit engendre des dysfonctionnements voire des destructions de matriels sensibles. Les sinistres et les pertes de production qui en dcoulent sont estimables plusieurs milliards de francs, tel point que la qualit de lnergie lectrique peut tre considre comme un vritable enjeu conomique. Cet enjeu ne pourra tre gagn quen combinant les efforts du distributeur avec celui des utilisateurs, des constructeurs de matriel, des concepteurs dinstallations lectriques, des collectivits qui amnagent les zones industrielles ou dactivits, etc.


2 - RISQUES

Nous nallons pas traiter ici, en dtail, de la dfinition de ces diffrents types de perturbations qui affectent aussi bien les rseaux publics que les rseaux privs. De nombreux ouvrages ou articles lont dj fait en profondeur. Ctait notamment le cas de la prcdente version du dossier technique du CLUSIF qui traitait de La Scurit des Installations Electriques des Equipements Informatiques1. Nous allons donc nous contenter dun rapide survol. Chaque type de perturbation fait lobjet dune dfinition prcise, que nous ne citerons pas ici, mais qui est gnralement admise au plan international. Il est cependant important de souligner que lidentification des types de perturbations ainsi que leurs quantifications sont souvent indispensables dans la conduite dun diagnostic conscutif un dysfonctionnement. En effet, la protection mettre en place et la ralisation des installations pourront en dpendre. Il ne faudrait dailleurs pas croire que laccumulation de protections (onduleurs, groupes lectrognes, ...) permettra de saffranchir de toutes prcautions dinstallation. Le diagnostic aidera prcisment amliorer la qualit de cette installation.

2.1 Les perturbations lectriques transmises Ces perturbations peuvent tre classes en 3 catgories:

- Les perturbations qui naffectent pas la forme de londe lectrique. - Les perturbations qui affectent la forme de londe lectrique. - Les autres types de perturbation.

2.1.1 - Perturbations qui naffectent pas la forme de londe lectrique.

Variations rapides de tension Elles trouvent leur origine dans le fonctionnement de certains appareils industriels (fours arc, soudeuses, dmarrage de gros moteurs, ...)

Creux de tension. La micro-coupure nest quun cas particulier de creux de tension. Cest un creux de tension de 100%. Les creux de tension compris entre 10% et 100% sont tout aussi perturbants et beaucoup plus nombreux ! Les creux de tension trouvent leur origine dans le fonctionnement de grosses machines lectriques. Ils sont surtout l une des principales consquences des dfauts qui affectent les rseaux de distributions publiques ou privs.

1 On peut galement citer larticle La Qualit de lalimentation lectrique dans la revue technique APAVE n 243.


2.1.2 - Perturbations qui affectent la forme de londe lectrique.

Harmoniques et frquences superposes Elles proviennent des ponts redresseurs et des alimentations dcoupage, de la mise en oeuvre de certains rcepteurs imparfaits, tels que les ballasts de lampes dcharge et de tubes fluorescents, ainsi que des systmes frquences variables. Lorigine est donc essentiellement industrielle.

Perturbations transitoires H.F. On les appelle encore parasites, tensions impulsionnelles ou encore surtensions brves. Ces perturbations rsultent de manoeuvres sur les circuits inductifs (et ils le sont tous plus ou moins), des commutations de thyristors, de dcharges lectrostatiques, de surtension dorigine atmosphrique, etc. 2.1.3 - Autres types de perturbation.

Variations de frquence. Ce type de perturbation est pratiquement inexistant sur le rseau de distribution publique. En revanche, il nest pas rare sur les rseaux privs lorsque ceux-ci sont aliments, de manire permanente ou le plus souvent de manire occasionnelle, par des sources de remplacement (groupes lectrognes ou similaires), quipes de rgulations de qualit mdiocre ou affectes dimpacts de charges de valeurs importantes.

Variations lentes de tension. Cest la plus classique et la plus connue des perturbations. Elle est appele trivialement chute de tension et rsulte des variations lentes de charge sur les rseaux publics ou privs.

Dsquilibres de tension. Un rseau triphas normal est compos de 3 phases gales en amplitude et dcales de 120 degrs. Si les charges ne sont pas quilibres ou si les rseaux sont victimes de dfauts non symtriques, les amplitudes et les phases sont dsquilibres, ce qui a pour effet de faire apparatre des composantes nfastes sur le rseau, notamment la composante homopolaire de tension.

Composantes de tension continue. Elles rsultent de dfauts sur les rseaux redresss, non galvaniquement spars des rseaux alternatifs. La superposition de la composante continue la sinusode engendre une dissymtrie de celle-ci, qui peut tre prjudiciable au bon fonctionnement.


2.2 Les perturbations lectriques rayonnes. Elles trouvent leurs origines dans le rayonnement lectromagntique plus ou moins mis par tous les appareils lectriques, malgr les normes de compatibilit lectromagntique qui les rgissent. Pour certains de ces appareils, le rayonnement est dailleurs la fonction principale qui leur est attribue. Cest le cas des metteurs radios, des radars, ... Dautres appareils mettent des rayonnements polluants comme les ballasts des lampes dcharges ou les ballasts des tubes fluorescents. Les cbles eux-mmes mettent des rayonnements. Ces perturbations rayonnes sont captes par les appareils et surtout par les cbles lectriques ou les conducteurs de terre et de protection qui jouent le rle dantenne. Elles se traduisent alors sous forme de perturbations transitoires H.F. (voir 2.1.2.2).

2.3 Les rfrences de potentiel multiples. Il ne sagit pas, a priori, dune perturbation au sens o nous lavons entendu prcdemment. Cependant, les sinistres qui en rsultent engendrent des pertes considrables pour les utilisateurs qui en sont victimes et des cots pour les assurances qui sont vraisemblablement parmi les plus importants. Ces problmes trouvent leurs origines dans lexistence de multiples rfrences de potentiel, consquence de la concentration de plusieurs rseaux sur un mme appareil : le rseau public de distribution dnergie lectrique, le rseau public de tlcommunication, et les rseaux privs. Ces diffrentes rfrences de potentiel ne sont pas interconnectables en France. Il suffit que lune delles soit affecte par une modification de son potentiel (claquage, coup de foudre, etc.) pour quil apparaisse des diffrences de potentiel inacceptables pour le matriel reli aux diffrents rseaux (ordinateur, autocommutateur).

2.4 L'lectricit statique. Llectricit statique susceptible dtre accumule par le corps humain est norme et les potentiels correspondants considrables puisquils atteignent communment plusieurs milliers de volts (5000 ou 6000 Volts) et dans certains cas quelques dizaines de kilo Volts (20 30 kV). Lorsque cette lectricit statique se dcharge au travers des appareils relis la terre, lnergie libre, de plusieurs millijoules voire plusieurs dizaines de millijoules, peut produire des perturbations et mme des destructions. Il convient donc de prendre des dispositions pour empcher la fois la gnration et laccumulation des charges, mais galement pour empcher que ces charges puissent scouler au travers des quipements sensibles. Il faut noter que les dcharges peuvent tre vhicules depuis un endroit loign. On a dj signal par exemple des destructions dautocommutateurs tlphoniques par une dcharge transmise par les cbles tlphoniques et rsultant dun amorage entre un employ charg en lectricit statique et le combin tlphonique quil utilisait.

2.5 La foudre. La foudre peut influer de diffrentes manires sur le systme dinformation. Le foudroiement direct est trs certainement le risque le plus rare. En revanche, les carts de potentiels rsultant du foudroiement dun des rseaux en rapport avec le systme est lui beaucoup plus courant : rseau lectrique public, rseau lectrique priv, rseau tlphonique, rseau de terre, etc. Il en rsulte des perturbations conduites ou rayonnes du type de celles que nous avons voques. Dans tous ces cas, lnergie mise en jeu est suffisante pour occasionner des destructions.


Indpendamment de ces cas, la foudre peut simplement tre lorigine de coupure de lalimentation lectrique, avec les consquences qui en dcoulent au plan logique et en perte dexploitation (cas des gros systmes distribus)


3 - PARAMETRES

Lobjectif est dnoncer ici les principaux paramtres prendre en compte dans une dmarche de mise en scurit de lalimentation lectrique des systmes informatiques.

3.1 Les diffrents types de matriels. Tous les quipements ne prsentent pas le mme niveau de susceptibilit2 aux perturbations. Certains sont des perturbateurs alors que dautres sont les victimes des perturbations. Et parmi ceux-ci, le degr de sensibilit peut tre plus ou moins grand. Certains sont insensibles aux perturbations, dautres le sont un peu (on parle de matriels sensibles), dautres encore le sont beaucoup (on parle de matriels trs sensibles). Il est donc indispensable de faire un inventaire, en classant les quipements en plusieurs catgories:

- Matriel perturbateur: moteurs, appareils de soudage, ... - Matriel neutre: appareils de chauffage rsistance, ... - Matriel sensible: imprimantes, micro-ordinateurs... - Matriel trs sensible: ordinateurs,...

3.2 L'environnement industriel. Nous avons indiqu que la pollution des rseaux lectriques provenait pour une part importante des usages industriels de llectricit. Ceci signifie que tous les utilisateurs ne sont pas logs la mme enseigne. Le rseau dalimentation des matriels sensibles sera donc beaucoup plus agress dans un environnement industriel lourd que dans une activit tertiaire et beaucoup plus agress dans une zone industrielle que dans une zone de bureaux. Les dispositions prendre seront plus svres dans le premier cas que dans le second.

3.3 Les rseaux de distribution publique. En gros, le nombre de dfauts affectant les rseaux lectriques est proportionnel la longueur des lignes depuis le poste source. Lquation est donc simple! Il est plus probable davoir des dfauts quand on est en zone rurale 50 km dun poste source (le m2 ny est pas cher!) quen zone urbaine, proximit des postes sources. Tous les entrepreneurs franais ne sont pas gaux devant la qualit de lnergie. Dautres lments se superposent dailleurs : lignes ariennes (ventuellement nues) dans un cas, lignes souterraines dans lautre. Les premires sont plus souvent victimes davaries : foudre, tempte, dfauts lis aux contacts avec des arbres, des oiseaux, etc.

3.4 Le foudroiement.

2 C'est le terme consacr pour dsigner la sensibilit dun matriel aux perturbations.


Les risques de foudroiement ne sont pas identiques dans tous les points du territoire. Il existe une carte nationale des niveaux krauniques, qui traduisent les probabilits de foudroiement. Certains points (altitude, exposition, nature du sous-sol) mritent une meilleure protection que dautres. Il faut galement avoir en mmoire que la perturbation peut tre gnre aussi bien par llvation en potentiel du rseau lectrique (foudroiement sur le rseau) que par une lvation du potentiel de la terre (foudroiement de la surface quipotentielle). La foudre engendre galement des perturbations par la simple mission de limpulsion lectromagntique, rcupre par les cbles qui font antenne. Cette impulsion, qui produit un craquement dans le poste radio, nest pas inoffensive pour les ordinateurs, lintrieur desquels elle pntre par propagation sur les cbles dalimentation (en effet, contrairement au poste radio, les ordinateurs sont blinds, et ne sont donc pas concerns par les impulsions rayonnes). Ces missions ont lieu aussi bien lors de dcharges nuage/terre qu loccasion des dcharges entre nuages.


4 MOYENS DE PROTECTION

La mise en place dinterfaces sophistiques nest pas la panace. Cet investissement est mme totalement inoprant si on ne respecte pas les rgles de base. Cest la raison pour laquelle les choses sont prsentes dans lordre qui suit.

4.1 Les structure et la source de linstallation. Lalimentation du matriel sensible doit se faire avec 2 objectifs principaux:

- Rduire autant que faire se peut le nombre de perturbations. - Rduire autant que faire se peut lamplitude des perturbations.

Ceci aboutit quelques rgles simples relatives la structure de linstallation et la source dalimentation : 4.1.1 - Structure. On ne doit pas mlanger les appareils perturbateurs des appareils susceptibles dtre perturbs. Il en rsulte une structure dinstallation o les dparts alimentant les appareils perturbateurs sont nettement distingus de ceux qui alimentent les appareils sensibles. Par ailleurs, on utilisera des matriels les moins perturbateurs (et ce ne sont pas forcment les moins chers) dun cot et les moins sensibles de lautre. Par exemple, un tube fluorescent qui gnre peu dharmoniques de rang 3 (150 Hz), sera plus coteux quun appareil de bas de gamme. Pour rduire lamplitude des perturbations susceptibles dtre transmises des appareils perturbateurs vers les appareils sensibles, il faut que les points de connexion entre les 2 types de dparts se fassent le plus haut possible dans linstallation3. 4.1.2 - Source. Il faut aussi que la source soit dune puissance suffisante. Par exemple, un transformateur dont la puissance serait un peu juste au regard des moteurs quil alimente serait affect par le dmarrage de ceux-ci et rpercuterait sa chute de tension sur tous les autres dparts y compris ceux qui alimentent le serveur. Dans ce cas il faut trouver un point commun entre les rseaux qui soit plus haut dans linstallation pour rduire limpdance de court-circuit. Dans la pratique, soit on installera un transformateur plus puissant, soit on installera un second transformateur pour alimenter le matriel sensible4. Ce type de problme se rencontre plus souvent sur lalimentation par des sources de remplacement. Indpendamment de cela, il faut indiquer que toutes les sources ne sont pas quivalentes devant les perturbations. Selon le couplage choisi pour le transformateur, on pourra par exemple transmettre ou arrter une perturbation. Selon sa tension de court-circuit, selon lexistence ou non dcrans, on sera plus ou moins vulnrable, etc.

3 Sans faire un cours d'lectricit, chacun comprendra que plus on est "haut" (c'est dire plus proche de la source) dans l'installation, plus la puissance de court-circuit disponible est leve et donc plus l'impdance du rseau est faible. Plus l'impdance est faible, moins la perturbation aura d'effet. 4 Dans ce cas, le point de connexion entre les 2 rseaux est "report" en Haute Tension, l o limpdance est minimale. Cest la meilleure solution lorsque lon est confront des problmes de grosses machines perturbantes.


4.1.3 - Rgime de neutre. Le problme ne se pose pratiquement plus. Cela fait tout juste 20 ans que les plus tmraires ont travaill pour imposer la Mise au neutre . Ce travail a en effet commenc en 1972 ! Aujourdhui, la partie est gagne et tout le monde a compris quil ny avait pas rellement dalternative. En effet, la Mise au neutre simpose comme la gnralit, et le Neutre isol ou impdant comme lexception. Linverse d'il y a 20 ans. La Mise au neutre sest impose, parce que ctait la solution la moins onreuse, qualit suprieure, notamment par son aptitude liminer spontanment les dfauts que daucun singniait maintenir, en oubliant quun dfaut cest une perturbation et que la perturbation est lennemi des quipements sensibles. Alors que la Mise au neutre tait rserve aux installations de qualit il y a une dizaine dannes, elle sest aujourdhui largement gnralise, et cest tant mieux, compte tenu de la dispersion de la micro informatique. A quand le rseau de distribution publique Basse Tension en mise au neutre (ce qui apporterait en outre un avantage considrable pour la lutte contre les consquences du foudroiement).

4.2 La qualit des cblages et des connexions. Lorsque lon ralise un rseau de qualit, il ne faut pas se contenter de sources de qualit. Il faut galement prendre un soin tout fait particulier aux autres lments du rseau, notamment les cblages et les connexions. 4.2.1 - Cblages. Trois paramtres sont essentiels:

- Le choix du cble. On prendra un cble industriel, comportant son propre conducteur de protection. Si cela savre ncessaire, il disposera , en plus, dun feuillard ou dune tresse pour assurer son blindage. Mais cest rarement indispensable.

- La pose du cble. Un cble doit tre convenablement pos. Par exemple en chemin de cbles ou en goulotte. On portera une attention toute particulire dventuelles canalisations ralises en cbles monophass. Dans ce cas, le mode de pose est primordial. Les cbles doivent tre identifis ou, pour le moins, identifiables. Cet aspect est important pour la maintenance. Dune faon gnrale, des cbles en pagaille laissent penser que la situation nest pas matrise, et quen consquence, on peut mettre des doutes quant la sret de linstallation.

- Le trajet des cbles. Nous avons insist plusieurs reprises sur la ncessit de ne pas mlanger les perturbateurs et les sensibles. Nous avons vu galement que les perturbations pouvaient tre conduites ou rayonnes. Il rsulte de ces prambules que les cbles alimentant les matriels sensibles ne doivent pas ctoyer ceux qui alimentent des matriels perturbateurs, moins dtre rendus insensibles (on dit durcis), cest dire pratiquement (et trivialement) blinds. Il faut galement que ces cbles ne passent pas au voisinage de matriels perturbateurs. On peut ce titre citer un cble de liaison entre un onduleur et un ordinateur (un mini en loccurrence) qui passait quelques centimtres dun ballast de tube fluorescent. A chaque fois que le ballast tait mis sous tension, il en rsultait un plantage du mini. Enfin, en terme de prvention, on fera en sorte que lalimentation de secours ait un trajet diffrent de lalimentation normale. Il serait dommage de dtruire les 2 alimentations en un seul sinistre !


4.2.2 - Connexions. Mme si cela va de soi, il nest peut tre pas inutile de rappeler que les connexions sont des points faibles. On les soignera donc en mettant en oeuvre du matriel appropri. Il faudra galement en assurer la surveillance, et en particulier procder aux resserrages aprs la mise en service. L encore, lidentification nest pas un luxe. On verra galement ci-aprs que la qualit des connexions sur les circuits de protection est aussi importante que sur les conducteurs actifs. Un blindage a vite fait de passer du statut dcran au statut dantenne !

4.3 La qualit des rseaux de protection et de terre. Le rseau de terre doit constituer une rfrence de potentiel stable, ce qui implique une valeur de prise de terre intrinsque faible (3 10 ohms). La scurit dune installation lectrique alimentant des quipements sensibles ne peut se satisfaire dune rfrence de potentiel reposant sur des interconnexions alatoires. Un tel rseau doit tre ralis avec du matriel de qualit (conducteurs, connexions, ...) convenablement pos et dont laccessibilit des lments essentiels est garantie, pour la surveillance. Le rseau doit tre spcialis mais interconnect en un point identifi, dimpdance minimale, cest dire, en pratique, au niveau du puits de terre. Si lon n'est pas assur de la valeur intrinsque de la prise de terre du rseau de qualit, il est prfrable den constituer une, et de linterconnecter ensuite comme indiqu ci-dessus. Dans certains cas, le rseau de terre devra tre lui-mme blind ; ce sera notamment ncessaire lorsque les canalisations avoisinent avec des canalisations pollues ou lorsquelles sont susceptibles de capter des impulsions lectromagntiques rayonnes. Le blindage remplit, pour les conducteurs de protection, le rle jou par les interfaces (onduleurs ou autre) pour les conducteurs actifs. Cest donc un rle important. Cependant, le recours au blindage des conducteurs de protection nest gnralement pas ncessaire, si linstallation est correctement ralise. Dailleurs, lorsque lon y a recours, la mise en oeuvre est extrmement dlicate. Il faut en effet assurer la continuit des mises la terre des blindages, sans perturber le potentiel des conducteurs de protection propres . Enfin, le conducteur de protection doit toujours tre incorpor la canalisation qui alimente lappareil ou la partie dinstallation.

4.4 Les dispositifs de scurit et de remplacement. Nous avons vu que les rseaux lectriques publics et privs sont des rseaux ordinaires affects par un certain nombre de perturbations qui rsultent des contraintes de la distribution, de lusage industriel de llectricit ou encore de phnomnes plus alatoires, tels que les phnomnes dorigine atmosphrique. Ces perturbations dont nous avons fait linventaire occasionnent :

- des dclenchements intempestifs sur les rseaux, privant ainsi les utilisateurs dnergie, - des destructions de matriel, - un vieillissement acclr de certains quipements ou installations, - laltration dinformations et la perte de fichiers informatiques, - des pertes dexploitation.

Au bout du compte, il faut faire face des sinistres qui peuvent savrer trop frquents et/ou trop importants.


En prenant quelques prcautions dordre organisationnel au niveau des installations, on peut rduire considrablement ces perturbations ou leurs effets. Ctait lobjet des chapitres prcdents. Ces dispositions peuvent dailleurs suffire lalimentation des micro-ordinateurs, o, dans bien des cas, seul le serveur fait lobjet dun traitement spcifique. Il est nanmoins trs souvent ncessaire de raliser un rseau spcialis de haute qualit, constitu partir dune interface interpose entre le rseau ordinaire et le rseau de haute qualit. Il existe deux grandes catgories dinterface :

- les interfaces dynamiques, - les interfaces statiques.

On noubliera pas que le choix de la source de haute qualit, que la conception de linstallation dans laquelle elle sinsre, que la rception de ces installations et notamment la vrification de ladquation avec les autres composants de linstallation, ne sont pas prendre la lgre. Lappel des professionnels expriments est recommander, en raison des enjeux. 4.4.1 - Interfaces dynamiques. Il faut bien le reconnatre, ces interfaces, encore nombreuses en service, sont en dclin au niveau des installations neuves. Ces installations restent performantes, mais sont un peu (beaucoup ?) passes de mode. Il y a de moins en moins dlectrotechniciens sur le march ! Lamlioration des performances et de la fiabilit des interfaces statiques y est aussi pour beaucoup. On rencontre principalement deux types dinstallations :

- les groupes dynamiques constitus dun moteur asynchrone entranant un volant dinertie et un alternateur. Lautonomie est assure par lnergie emmagasine dans le volant dinertie. Elle est faible mais permet de passer les simples creux de tension.

- les groupes dynamiques moteur continu et autonomie par batteries. Un moteur courant

continu entrane un volant dinertie et un alternateur. En temps normal, ce moteur est aliment par le rseau au travers dun redresseur-chargeur ; en cas de dfaillance du rseau, les batteries en tampon, maintenues en charge par le redresseur-chargeur, prennent le relais.

4.4.2 - Interfaces statiques. En les classant par ordre de sophistication, on trouve :

- les transformateurs disolement. Sils sont quips dcrans lectrostatiques, ils contribuent llimination des parasites H.F., et des tensions de mode commun en autorisant la fabrication dun rseau local en schma TN (mise au neutre - voir 4.1.3). Il ne faut pas en exiger davantage.

- les rgulateurs de tension. Un dispositif lectronique vient complter le transformateur disolement. Ce

dispositif permet, en plus des avantages du transformateur disolement, dcrits ci-dessus, de compenser des variations lentes de tension.

- les conditionneurs de rseaux. Cet appareil est driv du prcdent par adjonction de filtres capacitifs

permettant dencaisser , en plus, des variations brusques de tension et mme des creux de tension de courte dure. (comme un volant dinertie en quelque sorte !)

- les onduleurs stand-by (ou off-line). Ces dispositifs ne devraient pas tre considrs comme des

interfaces, puisquils ne sont pas interposs entre lappareil utilisateur et le rseau, mais en drivation de celui-ci. Ces dispositifs, quil ne faut surtout pas confondre avec les vrais onduleurs (attention aux


informations tendancieuses !) ont pour vocation dintervenir sur micro-coupures, avec un dlai de commutation dune ou deux alternances. Ce qui peut convenir en micro-informatique. Certains micro-ordinateurs incorporent dailleurs ces dispositifs qui se rsument une carte standard. En effet, le fait que ces composants ne sont sollicits que pendant de brves priodes les autorise avoir des performances intressantes.

- les onduleurs. Ces appareils ne doivent pas tre confondus avec les prcdents. Il sagit en

loccurrence dune vritable interface, sollicite en permanence et dont lefficacit va bien au-del de la micro-coupure. Cest le nec plus ultra de la protection. Il sagit en fait dun ensemble redresseur-onduleur-batteries, appel interface statique sans coupure. Les batteries en tampon assurent en gnral une autonomie suffisante de 10 15 minutes. Cet ensemble peut tre court-circuit par un by-pass statique destin emprunter au rseau les besoins supplmentaires et momentans de puissance. Il existe bien deux types donduleurs, les onduleurs ferro-rsonnants, de technologie ancienne, et les onduleurs lectroniques. Aujourdhui, seuls les seconds sont commercialiss.

TABLEAU DE SYNTHESE

Parasites H.F.

Variations de tension

Creux de tension

Coupures

Variations de frquence

Transformateur

Rgulateur

Conditionneur

si faible dure

Stand-by

avec temps commutation

avec temps commutation

Onduleur

Groupe moteur continu

Groupe moteur alternatif

si faible dure

si faible dure

4.4.3 - Sources de remplacement. Elles jouent videmment un rle dans la scurit globale le lalimentation lectrique dun site informatique. Lobjectif de ce type dalimentation est de pourvoir au remplacement de la source principale en cas de


dfaillance de celle-ci, et ceci, de faon quasi permanente. Il ne faut donc pas les confondre avec les interfaces voques ci-dessus, dont les objectifs sont:

- dassurer une alimentation dune qualit suffisante, - de procurer une autonomie suffisante pour assurer un arrt propre du systme, ou de permettre

prcisment la reprise de lalimentation principale, par une source de remplacement. Dans la pratique, la source de remplacement autonome est gnralement assure par un groupe lectrogne, bien que lon puisse rencontrer dautres solutions (turbine gaz). Le choix, linstallation et la mise en service de tels dispositifs ncessitent un minimum de prcautions. En effet, contrairement au rseau principal, la puissance de la source nest pas infinie, par rapport aux installations alimenter. Ces sources risquent donc dtre inoprantes dans leur capacit alimenter le systme informatique, au travers dune interface de qualit. On peut voquer, titre dexemple, deux problmes qui se rencontrent couramment:

- lorsque londuleur est sollicit, ponctuellement, au-del de sa capacit nominale (mise en route de disques par exemple), il emprunte au rseau le supplment de puissance, via le by-pass statique. Si la qualit du rseau nest pas dans une fourchette acceptable, le systme de scurit de londuleur, nautorisera pas la commutation, et il se mettra en scurit.

- nous lavons dit, londuleur est aussi un perturbateur. En particulier, il est un gros producteur

dharmoniques. Celles-ci sont mal acceptes par les alternateurs. Il ne sagit l que dexemples. Ils nont pas dautres objectifs que dattirer lattention sur la ncessit de faire appel des professionnels pour la dfinition, et la rception des centrales nergie totale .

4.5 Cas particulier de la foudre. Le cas de la foudre est un cas qui nest pas toujours facile rsoudre, parce quil est complexe dabord et aussi parce que la connaissance thorique du phnomne est encore insuffisante. Il faut donc faire preuve dhumilit, ce qui nempche pas daffirmer des certitudes ! Ce qui permet de prendre des dispositions tant la conception des installations qu lexploitation de celles-ci. Pour ce qui concerne lexploitation, nous avons indiqu le risque rel de coupure de lalimentation du rseau public en cas de coup de foudre. Si le site informatique se trouve dans une zone vulnrable, si le rseau public est arien, si ce sera une sage prcaution de salimenter partir de la source de remplacement, en cas dalerte. Pour ce qui concerne la conception, il faut examiner trois voies.

- la protection des btiments contre les foudroiements directs. Dans la pratique, cette protection se fait par linstallation de paratonnerres. La protection par cage de Faraday est rserve des situations exceptionnelles. Cependant, un certain nombre de principes de protection par cage de Faraday peuvent tre utiliss dans la mise en oeuvre dune protection par paratonnerre. Un seul mot dordre : une installation mal tudie ou mal ralise est plus dangereuse quune absence dinstallation. Une installation bien ralise ne sera pas dangereuse, mais pourra tre mise en dfaut. Sans entrer dans la thorie de la foudre, il faut savoir que les installations, ralises dans des conditions conomiques acceptables, ne sont efficaces, que pour des coups de foudre dveloppant une certaine nergie (cest vrai aussi pour les cages de Faraday, lefficacit 100% ne se conoit que dans une boite de Faraday!)


Les principaux dfauts rencontrs dans ces installations se trouvent au niveau des interconnexions des descentes avec le rseau de terre dune part, et avec dautres lments conducteurs dautres part. L encore, le recours des vrais spcialistes simposent.

- la protection de lalimentation lectrique. Cette alimentation est susceptible de propager des dcharges atmosphriques5 provenant de lextrieur, et de les introduire dans le site. Dans la pratique, la protection se fait par parafoudres, que lon prfrera aux simples clateurs.

- la protection des transmissions de donnes. Cest lune des sources les plus nombreuses de

problmes. La protection doit tre systmatise, et ralise par dispositifs appropris, gnralement des parafoudres.

Enfin, un dernier point pour guider le raisonnement. Nous avons insist sur le fait que la protection repose sur des quipotentialits. Il faut bien comprendre, quen matire de dcharges atmosphriques, la simple loi dOhm ne suffit pas au raisonnement. Les fronts raides qui caractrisent ces dcharges les font assimiler des signaux de trs hautes frquences. On se retrouve dans un rgime de propagation dondes, qui oblige prendre en compte le facteur temps de propagation. Cette observation conduit, ventuellement multiplier les mises la terre du neutre dans une installation mise au neutre, tre attentif lorsquun rseau informatique alimente des btiments spars, etc.

4.6 Cas particulier de llectricit statique. Llectricit statique est un vritable flau pour les quipements sensibles. Les plantages sajoutent aux destructions! Comme il est difficile de limiter la production dlectricit statique, il faut faire en sorte quelle puisse sliminer autrement quau travers des ordinateurs. Les solutions existent. Gnralement, les sites informatiques sont biens protgs grce au plancher technique, construit en matriaux conducteurs. La protection est plus difficile pour les postes isols: micro-ordinateurs, terminaux. Et ces cas sont de plus en plus nombreux en raison de lvolution des systmes informatiques. Les solutions: des tapis spciaux, en matriaux conducteurs, et relis la terre, mais aussi des prcautions au niveau des raccordements au central des cbles de liaisons provenant de postes isols. Il faut cependant faire un effort de limitation de la production dlectricit statique. Le rglage de la climatisation (hygromtrie) y contribue, quand elle existe. Le choix des revtements de sol est galement important (attention la mise en oeuvre!). On peut aussi recommander aux oprateurs de ne pas utiliser des vtements trop gros producteurs dlectricit statique.

4.7 Les cahiers de prparation de sites.

Ces cahiers constituent pour le fournisseur dquipements informatiques le cahier des charges que devra respecter lutilisateur pour, entre autres choses, alimenter en nergie le systme. Ce sont videmment des lments ne pas ngliger, dautant quils font souvent partie de lun des lments qui conditionnera

5 A ce propos, il faut souligner quil peut y avoir dcharge atmosphrique, sans que la manifestation soit audible ! Il ny a pas de coup de tonnerres sans dcharge, mais linverse existe !


lapplication de la garantie. Ces prescriptions mettent en avant des considrations qui vont au-del des indications fournies ci-dessus. Par exemple, les considrations lies la maintenabilit des installations sont des considrations que seul le fournisseur du systme connat, puisque cest prcisment lui qui assurera cette maintenance. Cest vrai aussi de certaines considrations lies la scurit des intervenants du prestataire. Il faut donc analyser avec attention ces cahiers des charges, en faisant la part de ce qui relve ventuellement de la clause abusive, dans les exigences qui sont formules. Etant entendu que dans tous les cas, il faudra contractualiser les points sur lesquels on sest mis daccord.

4.8 La distribution des donnes. La transmission des informations peut elle-mme tre perturbe. Le rseau de transmission de donnes doit donc faire lobjet dun minimum dattention. Nous avons vu ce quil en tait pour les problmes lis aux dcharges atmosphriques. Pour les perturbations rayonnes dont ces rseaux pourraient tre les victimes, la plupart des informations donnes pour les cbles dnergie sappliquent : sparation des cbles dnergie, loignement des sources de perturbation, etc. Cependant, le fait que les cbles soient gnralement blinds rduit le problme des considrations plus banales : continuit des blindages, mise la terre, qualit des blindages, etc.


5 VERIFICATIONS ET MAINTENANCE

De telles installations doivent videmment faire lobjet dune attention particulire. Les vrifications priodiques rglementaires devront tre ralises, mais ce nest pas suffisant. Ces installations doivent, en effet, prsenter un maximum de disponibilit, il est donc ncessaire de raliser des inspections dans lobjectif de sassurer de leur bon tat. Lentretien courant devra galement tre ralis. Comme ces installations doivent fonctionner en permanence, cela induit quelques suggestions au moment de leur conception. En particulier, la maintenabilit devra tre particulirement tudie, aussi bien au niveau de la structure de linstallation, que du type de matriel ou encore que de la disposition des composants de linstallation (il est plus facile de faire des travaux de maintenance sous tension dans une armoire vaste que dans une armoire o tous les composants sont entasss). Au plan de la surveillance, on utilise de plus en plus des moyens dinvestigation comme les camras infrarouges, particulirement adaptes au suivi dinstallations en service (armoires lectriques, interfaces). Pour ce qui concerne les interfaces, un contrat de maintenance, avec une clause dintervention rapide, est indispensable.


6 SURVEILLANCE ET SUPERVISION

Dans le cas d'installations relativement complexes avec des sources de scurit, des sources de remplacement, , il est ncessaire de mettre en place un systme de surveillance du bon fonctionnement de ces installations. Ces systmes de supervision ne seront pas forcment rservs exclusivement l'alimentation lectrique. Dans la pratique, il s'agira plutt de mettre en place une Gestion Technique Centralise, pour la supervision de l'ensemble des installations techniques qui concourent la scurit et la sret de fonctionnement du site. Il reste vident que toutes les dispositions seront prises pour maintenir la continuit et l'efficacit de ce systme en toute circonstance (la nuit, le week-end, etc.) .

7 - CONCLUSION

es diffrentes recommandations concourent la scurisation d'un site informatique en apportant une alimentation lectrique fiable et de qualit. Cependant, ce document n'est qu'un document destin attirer l'attention des responsables informatiques sur les problmes lis l'alimentation lectrique. Il ir, en premier lieu, fournir des lments pour construire un cahier des charges. Il peut par ailleurs

apporter un complment de culture technique de nature augmenter la pertinence des dialogues avec les partenaires.

doit servC

une intLe risque principal serait de croire que l'accumulation de dispositifs sophistiqus suffit pour obtenir une scurit convenable. Nous avons essay de dmontrer qu'il n'en est rien. En effet, les conditions d'installation et de mise en oeuvre sont importantes pour ne pas dire dterminantes pour la scurit. Si

erface n'est pas convenablement mise en oeuvre, le rsultat sera le mme que s'il n'y avait pas eu d'interface, sauf que l'installation aura cot beaucoup plus cher !

physiqueUn recours des spcialistes est toujours souhaitable lorsque l'entreprise s'engage dans un projet de ralisation ou de modernisation d'une installation lectrique de qualit. C'est galement vrai lorsqu'un diagnostic est ncessaire, la suite de dysfonctionnements constats. En effet, en scurit

, comme c'est souvent le cas d'ailleurs en scurit, l'approche doit tre globale.

radioleS'il arrive que l'installation lectrique soit l'origine de ces dysfonctionnements, il n'est pas rare qu'on lui attribue un dysfonctionnement dont l'origine est en ralit rechercher ailleurs : mauvaise rgulation de la climatisation, problme d'lectricit statique, problme d'environnement

ctrique, ou mme, mauvais fonctionnement de l'ordinateur. L'approche globale est donc un facteur de russite pour bien rpondre aux exigences : projet, diagnostic, etc.

ne Il est une pratique courante qui consiste faire appel des fournisseurs ou distributeurs de matriel pour ces phases d'tablissement de projet ou de diagnostic. Sans mettre en cause l'intgrit de ces professions, il apparatra vident toutes les personnes de bonne foi qu'un constructeur ou un distributeur

peut que prconiser les solutions qu'il dveloppe ou qu'il commercialise. Et, selon les circonstances, elles ne seront pas forcment les meilleures. Et mme les plus ressemblantes ne sont pas identiques !

oeuvre Force est de constater qu'il existe sur le march des solutions performantes pour rgler peu prs tous les problmes, des cots qui sont acceptables, en regard notamment du cot des sinistres potentiels. En point final, rappelons qu'un quipement sophistiqu n'est rien s'il n'est pas mis en

par des professionnels dignes de ce nom. Tous les bons professionnels de l'lectricit ne sont pas qualifis pour la ralisation d'installations de qualit informatique.


2.1 Les perturbations lectriques transmises2.1.1 - Perturbations qui naffectent pas la forme de londeVariations rapides de tensionCreux de tension.2.1.2 - Perturbations qui affectent la forme de londe lectHarmoniques et frquences superposesPerturbations transitoires H.F.2.1.3 - Autres types de perturbation.Variations de frquence.Variations lentes de tension.Dsquilibres de tension.Composantes de tension continue.2.2 Les perturbations lectriques rayonnes.2.3 Les rfrences de potentiel multiples.2.4 L'lectricit statique.2.5 La foudre.3.1 Les diffrents types de matriels.3.2 L'environnement industriel.3.3 Les rseaux de distribution publique.3.4 Le foudroiement.4.1 Les structure et la source de linstallation.4.1.1 - Structure.4.1.2 - Source.4.1.3 - Rgime de neutre.4.2 La qualit des cblages et des connexions.4.2.1 - Cblages.4.2.2 - Connexions.4.3 La qualit des rseaux de protection et de terre.4.4 Les dispositifs de scurit et de remplacement.4.4.1 - Interfaces dynamiques.4.4.2 - Interfaces statiques.4.4.3 - Sources de remplacement.4.5 Cas particulier de la foudre.4.6 Cas particulier de llectricit statique.4.7 Les cahiers de prparation de sites.4.8 La distribution des donnes.

Documents

Alimentation Electrique Si