2023-07-08 分類: 網(wǎng)站建設(shè)
創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)器托管就來(lái)分享一下今日idc行業(yè)資訊:數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電需求有哪些?供配電系統(tǒng)如何布置?(idc行業(yè)資訊),以下是內(nèi)容詳情:
數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)是一個(gè)交叉的系統(tǒng),涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發(fā)電機(jī)等,每個(gè)系統(tǒng)互相交叉,互有影響,這就使我們?cè)诓贾脮r(shí)必須考慮多方面的因素,機(jī)房的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動(dòng)脈,供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定,能夠保障其它系統(tǒng)發(fā)揮作用和核心業(yè)務(wù)正常運(yùn)行,下面了解一下機(jī)房供電需求及系統(tǒng)的布置方案。
數(shù)據(jù)中心典型高壓供電架構(gòu)
《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定:A級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電,并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組,也可采用供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路。當(dāng)正常電源發(fā)生故障時(shí),備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需要的用電負(fù)荷。
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心無(wú)論機(jī)房外部市電電壓等級(jí)為多少,機(jī)房?jī)?nèi)部的高壓配電系統(tǒng)基本以2N架構(gòu)的10KV系統(tǒng)為主,且隨著信息技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心容量規(guī)模也越來(lái)越大,大型數(shù)據(jù)中心基本配置高壓柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。其中典型架構(gòu)如圖1所示。
圖1 供配電系統(tǒng)典型架構(gòu)
在上述供配電系統(tǒng)架構(gòu)中,為避免日常狀態(tài)下備用電源啟用對(duì)電網(wǎng)的影響,通常對(duì)市電電源與備用柴油發(fā)電電源進(jìn)行邏輯與機(jī)械互鎖的設(shè)計(jì),形成“2N+1”的兩路市電主用電源與柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)備用電源供電架構(gòu),此架構(gòu)的穩(wěn)定性、可用性較高,在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心建設(shè)中廣泛使用。
數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)需求分析
隨著數(shù)據(jù)中心的要求也不斷提高,信息設(shè)備功能越來(lái)越強(qiáng),功率密度越來(lái)越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機(jī)柜用電負(fù)荷由以前的2kVA/臺(tái),提高到3kVA/臺(tái)、4kVA/臺(tái),甚至更高。機(jī)房單位面積的平均用電負(fù)荷也由1kVA每平方,提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方,甚至更高,數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)應(yīng)分為兩個(gè)層次,即:UPS 供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)和市電供電系統(tǒng)負(fù)荷。
市電供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括:UPS 供電系統(tǒng)(輸入)、機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)房照明及建筑電氣設(shè)備等。UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸入)=供電負(fù)荷+充電負(fù)荷。機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷=N臺(tái)主用空調(diào)機(jī)組額定負(fù)荷容量×負(fù)荷率。
UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、小型機(jī)等,在負(fù)荷設(shè)備明確時(shí),按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),具體負(fù)荷設(shè)備不明確時(shí),按設(shè)備機(jī)柜平均負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。設(shè)備機(jī)柜數(shù)量也不明確時(shí),可按機(jī)房面積平均負(fù)荷估計(jì)。
數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的布置
數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有:UPS、電池、配電柜和柴油發(fā)電機(jī)等。這些設(shè)備單位占地面積、重量大,對(duì)于這些設(shè)備的擺放位置既要考慮功能上的需求,又要考慮空間和承重的需要,還要考慮對(duì)外界的危害。 數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的配電間、變配電所,UPS 電源機(jī)房應(yīng)靠近設(shè)備機(jī)房(負(fù)荷中心)布置,這樣能保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能的小。
UPS 電源主機(jī)、配電柜與蓄電池組是否需要分隔,按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)的要求決定,另外還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備,重量比較大,噪聲大,需要擺放在一個(gè)承重比較好,并且不影響辦公和休息環(huán)境的地方。配電柜位置的選擇,主要考慮功能上的需求,配電柜應(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上,盡可能靠近供電負(fù)載。發(fā)電機(jī)房宜設(shè)置在地面一層,當(dāng)發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下層時(shí),應(yīng)特別注意進(jìn)、出風(fēng)通道能否滿足要求,應(yīng)注意發(fā)電機(jī)組儲(chǔ)油裝置(日用油箱、儲(chǔ)油罐)的消防要求。 變配電所、發(fā)電機(jī)房、UPS 電源機(jī)房均應(yīng)留有足夠的面積,可與設(shè)備機(jī)房同步發(fā)展,應(yīng)對(duì)設(shè)備機(jī)房面積擴(kuò)展或設(shè)備機(jī)房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)中心的建筑,應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求,包括樓面荷載、凈高、抗震等級(jí)、耐火等級(jí)等方面。
柴油發(fā)電帶載測(cè)試出現(xiàn)的問(wèn)題
數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)帶載測(cè)試時(shí),存在重要業(yè)務(wù)機(jī)房的供電安全問(wèn)題,這一直是運(yùn)維人員頭頂懸著的“一把劍”。筆者認(rèn)為,這是供配電架構(gòu)、市電與柴油發(fā)電機(jī)切換邏輯、不間斷電源蓄電池后備保障時(shí)長(zhǎng)等因素決定的。
《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定,2N系統(tǒng)的兩路市電與柴油發(fā)電機(jī)為主備關(guān)系,一般市電與柴油發(fā)電機(jī)的邏輯關(guān)系為當(dāng)兩路市電都停電時(shí),柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)對(duì)后端負(fù)載進(jìn)行供電保障。因控制邏輯判斷、信號(hào)接收、斷路器分合閘動(dòng)作等時(shí)延因素,在市電切換柴油發(fā)電機(jī)的過(guò)程中,存在幾十秒甚至數(shù)分鐘的時(shí)間差。在某數(shù)據(jù)中心實(shí)測(cè),10KV高壓ATS切換系統(tǒng)市電停電切換至柴油發(fā)電機(jī)供電用時(shí)約19秒;市電來(lái)電恢復(fù),柴油發(fā)電機(jī)切換至市電用時(shí)約16秒。在市電與柴油發(fā)電機(jī)相互切換的停電過(guò)程中,負(fù)載業(yè)務(wù)的供電由交流或直流不間斷電源的后備蓄電池進(jìn)行保障。《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定,當(dāng)以柴油發(fā)電機(jī)為后備電源時(shí),A級(jí)數(shù)據(jù)中心蓄電池最少備用時(shí)間為15分鐘。理論上不間斷電源蓄電池的后備保障時(shí)長(zhǎng),足以保障市電與柴油發(fā)電機(jī)的切換時(shí)間。
眾所周知,蓄電池是通過(guò)內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行充放電,其為一個(gè)極不穩(wěn)定的故障點(diǎn)。在筆者多年的電源維護(hù)工作經(jīng)歷中,曾遇到過(guò)上個(gè)月剛做完全蓄電池容量測(cè)試且數(shù)據(jù)顯示電池組放電性能良好,次月在柴油發(fā)電機(jī)帶載應(yīng)急演練市電、柴油發(fā)電機(jī)切換過(guò)程中,部分電池組中因個(gè)別單體電池故障,影響后端業(yè)務(wù)供電正常的情況。個(gè)人認(rèn)為此種情況并非個(gè)例,特別是在蓄電池組接近報(bào)廢年限的不間斷供電系統(tǒng)中,問(wèn)題尤為突出。因此,數(shù)據(jù)中心機(jī)房柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行給運(yùn)維人員帶來(lái)的壓力可想而知。
通常的解決方案
為避免上述情況的發(fā)生,目前國(guó)內(nèi)通常的做法是在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期,配置一套假負(fù)載裝置,以供后期運(yùn)維油機(jī)帶載測(cè)試。此方法對(duì)小型數(shù)據(jù)中心而言比較適用,但大中型數(shù)據(jù)中心容量較大,一般都配置10多臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)高功率柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行并機(jī),以滿足后端負(fù)載供電;而假負(fù)載裝置的容量一般僅能滿足單臺(tái)油機(jī)滿負(fù)載帶載測(cè)試,無(wú)法滿足柴油發(fā)電機(jī)整個(gè)并機(jī)系統(tǒng)的滿負(fù)載測(cè)試,因而達(dá)不到測(cè)試要求。此外,與真實(shí)負(fù)載存在變化與波動(dòng)相比,假負(fù)載的電能性質(zhì)及負(fù)載容量比較穩(wěn)定,因此,假負(fù)載帶載測(cè)試無(wú)法真實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電系統(tǒng)是否滿足供電要求。
總結(jié):
數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心最重要的基礎(chǔ)設(shè)施,應(yīng)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期予以統(tǒng)籌考慮和全面規(guī)劃,并根據(jù)數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性的要求,在供電電源選擇、供配電系統(tǒng)布置、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形式等方面采取相應(yīng)的技術(shù)措施。同時(shí),還應(yīng)充分運(yùn)用成熟有效的節(jié)能措施,降低供配電系統(tǒng)的損耗。若數(shù)據(jù)中心中存在不同等級(jí)的功能區(qū)域,在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也應(yīng)區(qū)別對(duì)待,以減少不必要的建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本。
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