2023-07-08 分類: 網(wǎng)站建設(shè)
創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)器托管就來分享一下今日idc行業(yè)資訊:數(shù)據(jù)中心機房供電需求有哪些?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)中心機房供配電系統(tǒng)是一個交叉的系統(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)電機等,每個系統(tǒng)互相交叉,互有影響,這就使我們在布置時必須考慮多方面的因素,機房的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動脈,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)正常運行,下面了解一下機房供電需求及系統(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)計規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定:A級數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電,并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發(fā)電機組,也可采用供電網(wǎng)絡(luò)中獨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,備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運行所需要的用電負荷。
當(dāng)前,國內(nèi)數(shù)據(jù)中心無論機房外部市電電壓等級為多少,機房內(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)模也越來越大,大型數(shù)據(jù)中心基本配置高壓柴油發(fā)電機作為備用電源。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)下備用電源啟用對電網(wǎng)的影響,通常對市電電源與備用柴油發(fā)電電源進行邏輯與機械互鎖的設(shè)計,形成“2N+1”的兩路市電主用電源與柴油發(fā)電機系統(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)備功能越來越強,功率密度越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機柜用電負荷由以前的2kVA/臺,提高到3kVA/臺、4kVA/臺,甚至更高。機房單位面積的平均用電負荷也由1kVA每平方,提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方,甚至更高,數(shù)據(jù)中心用電負荷的統(tǒng)計應(yīng)分為兩個層次,即:UPS 供電系統(tǒng)負荷(輸出)和市電供電系統(tǒng)負荷。
市電供電系統(tǒng)負荷(輸出)的統(tǒng)計主要包括:UPS 供電系統(tǒng)(輸入)、機房精密空調(diào)系統(tǒng)、機房照明及建筑電氣設(shè)備等。UPS供電系統(tǒng)負荷(輸入)=供電負荷+充電負荷。機房精密空調(diào)系統(tǒng)負荷=N臺主用空調(diào)機組額定負荷容量×負荷率。
UPS供電系統(tǒng)負荷(輸出)的統(tǒng)計主要包括:計算機設(shè)備、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、小型機等,在負荷設(shè)備明確時,按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計,具體負荷設(shè)備不明確時,按設(shè)備機柜平均負荷統(tǒng)計。設(shè)備機柜數(shù)量也不明確時,可按機房面積平均負荷估計。
數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)的布置
數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有:UPS、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等。這些設(shè)備單位占地面積、重量大,對于這些設(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,還要考慮對外界的危害。 數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨立的配電間、變配電所,UPS 電源機房應(yīng)靠近設(shè)備機房(負荷中心)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、配電柜與蓄電池組是否需要分隔,按照數(shù)據(jù)中心等級的要求決定,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,盡可能靠近供電負載。發(fā)電機房宜設(shè)置在地面一層,當(dāng)發(fā)電機房設(shè)置于地下層時,應(yīng)特別注意進、出風(fēng)通道能否滿足要求,應(yīng)注意發(fā)電機組儲油裝置(日用油箱、儲油罐)的消防要求。 變配電所、發(fā)電機房、UPS 電源機房均應(yīng)留有足夠的面積,可與設(shè)備機房同步發(fā)展,應(yīng)對設(shè)備機房面積擴展或設(shè)備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設(shè)計用于數(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、耐火等級等方面。
柴油發(fā)電帶載測試出現(xiàn)的問題
數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機帶載測試時,存在重要業(yè)務(wù)機房的供電安全問題,這一直是運維人員頭頂懸著的“一把劍”。筆者認為,這是供配電架構(gòu)、市電與柴油發(fā)電機切換邏輯、不間斷電源蓄電池后備保障時長等因素決定的。
《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定,2N系統(tǒng)的兩路市電與柴油發(fā)電機為主備關(guān)系,一般市電與柴油發(fā)電機的邏輯關(guān)系為當(dāng)兩路市電都停電時,柴油發(fā)電機啟動對后端負載進行供電保障。因控制邏輯判斷、信號接收、斷路器分合閘動作等時延因素,在市電切換柴油發(fā)電機的過程中,存在幾十秒甚至數(shù)分鐘的時間差。在某數(shù)據(jù)中心實測,10KV高壓ATS切換系統(tǒng)市電停電切換至柴油發(fā)電機供電用時約19秒;市電來電恢復(fù),柴油發(fā)電機切換至市電用時約16秒。在市電與柴油發(fā)電機相互切換的停電過程中,負載業(yè)務(wù)的供電由交流或直流不間斷電源的后備蓄電池進行保障。《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》(GB50174—2017)規(guī)定,當(dāng)以柴油發(fā)電機為后備電源時,A級數(shù)據(jù)中心蓄電池最少備用時間為15分鐘。理論上不間斷電源蓄電池的后備保障時長,足以保障市電與柴油發(fā)電機的切換時間。
眾所周知,蓄電池是通過內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的方式進行充放電,其為一個極不穩(wěn)定的故障點。在筆者多年的電源維護工作經(jīng)歷中,曾遇到過上個月剛做完全蓄電池容量測試且數(shù)據(jù)顯示電池組放電性能良好,次月在柴油發(fā)電機帶載應(yīng)急演練市電、柴油發(fā)電機切換過程中,部分電池組中因個別單體電池故障,影響后端業(yè)務(wù)供電正常的情況。個人認為此種情況并非個例,特別是在蓄電池組接近報廢年限的不間斷供電系統(tǒng)中,問題尤為突出。因此,數(shù)據(jù)中心機房柴油發(fā)電機帶負載運行給運維人員帶來的壓力可想而知。
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,配置一套假負載裝置,以供后期運維油機帶載測試。此方法對小型數(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多臺甚至數(shù)十臺高功率柴油發(fā)電機進行并機,以滿足后端負載供電;而假負載裝置的容量一般僅能滿足單臺油機滿負載帶載測試,無法滿足柴油發(fā)電機整個并機系統(tǒng)的滿負載測試,因而達不到測試要求。此外,與真實負載存在變化與波動相比,假負載的電能性質(zhì)及負載容量比較穩(wěn)定,因此,假負載帶載測試無法真實測試數(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,還應(yīng)充分運用成熟有效的節(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的功能區(qū)域,在供配電系統(tǒng)設(shè)計中也應(yīng)區(qū)別對待,以減少不必要的建設(shè)投資和運營成本。
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