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數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是為機(jī)房?jī)?nèi)所有需要?jiǎng)恿﹄娫吹脑O(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的動(dòng)力電源支持的系統(tǒng);是數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)維的重大支出之一,在數(shù)據(jù)中心,供配電系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)人的“心臟和血管”,負(fù)責(zé)把能量輸送到系統(tǒng)的每一臺(tái)設(shè)備,了解供配電系統(tǒng)十分必要,通過(guò)這篇文章,您將了解到:整個(gè)數(shù)據(jù)中心的動(dòng)力來(lái)源——供配電系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)涉及的子系統(tǒng)眾多,按照數(shù)據(jù)中心需要?jiǎng)恿﹄娫丛O(shè)備的用途及特點(diǎn)可將機(jī)房的供配電系統(tǒng)分為兩部分:設(shè)備供配電系統(tǒng)和機(jī)房輔助供配電系統(tǒng)。
設(shè)備配電系統(tǒng)
根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、輔助設(shè)備等對(duì)供電系統(tǒng)的要求,合理地選擇電力設(shè)備,構(gòu)成符合要求的供配電系統(tǒng),以保證計(jì)算機(jī)設(shè)備和外部設(shè)備等的可靠運(yùn)行。
機(jī)房輔助供配電系統(tǒng)
為保證計(jì)算機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行的機(jī)房設(shè)備(如空調(diào)設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、照明設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等)提供動(dòng)力電源支持的供配電系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)
說(shuō)到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng),就不得不談系統(tǒng)架構(gòu),關(guān)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu),GB50174 - 2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》在附錄“電氣”中規(guī)定:A級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足容錯(cuò)要求,可采用2N系統(tǒng),也可采用其他避免單點(diǎn)故障的系統(tǒng)配置。
A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu):2N、DR、RR。
一2N系統(tǒng)
由兩個(gè)供配電單元組成,每個(gè)單元均能滿足全部負(fù)載的用電需要,兩個(gè)單元同時(shí)工作,互為備用。
正常運(yùn)行時(shí),每個(gè)單元向負(fù)載提供50 % 的電能,當(dāng)一個(gè)單元故障停止運(yùn)行時(shí),另一個(gè)單元向負(fù)載提供100 % 的電能。
這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式,克服單電源系統(tǒng)存在的單點(diǎn)故障瓶頸,增加了供電系統(tǒng)可靠性。但是由于設(shè)備配置多、成本高,通常情況下效率比N+X系統(tǒng)低。
二DR系統(tǒng)
DR是Distribution Redundancy的簡(jiǎn)稱(chēng),意思是分布冗余。
由N(N≥3)個(gè)配置相同的供配電單元組成,N個(gè)單元同時(shí)工作。將負(fù)載均分為N組,每個(gè)供配電單元為本組負(fù)載和相鄰負(fù)載供電,形成“手拉手”供電方式。
正常運(yùn)行情況下,每個(gè)供配電單元的負(fù)荷率為66%。當(dāng)一個(gè)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障,其對(duì)應(yīng)負(fù)載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。
三RR系統(tǒng)
RR是Reserve Redundancy的簡(jiǎn)稱(chēng),意思是后備冗余。
由多個(gè)供配電單元組成,其中一個(gè)單元作為其它運(yùn)行單元的備用。當(dāng)一個(gè)運(yùn)行單元發(fā)生故障,通過(guò)電源切換裝置,備用單元繼續(xù)為負(fù)載供電。
數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成
這里我們說(shuō)的“數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)”是從電源線路進(jìn)用戶起經(jīng)過(guò)高/低壓供配電設(shè)備到負(fù)載止的整個(gè)電路系統(tǒng),將主要包括市電引入(10kV、220kV、110kV或者35kV)、變電站、高壓配電設(shè)備——高壓變配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)系統(tǒng)(Automatic Transfer Switching Equipment, ATSE)、輸入低壓配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)(Uninterruptible Power System,UPS)、UPS輸出列頭配電系統(tǒng)和機(jī)架配電系統(tǒng)。
一、高壓變配電系統(tǒng)
主要是將市電6kV/10kV/35kV(3相)通過(guò)該變壓器轉(zhuǎn)換成380V/400V(3相),供后級(jí)低壓設(shè)備用電。常規(guī)情況下,數(shù)據(jù)中心主要采用市電配電,一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心引入兩路市電電源,每一路市電電源的供電容量,都需要完全滿足數(shù)據(jù)中心的全部電力需求,兩路電源負(fù)荷設(shè)備輸入端自動(dòng)切換,正常時(shí)同時(shí)供電運(yùn)行。
二、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
主要用作后備電源,一旦市電市電,迅速啟動(dòng)為后級(jí)低壓設(shè)備提供備用電源。
三、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)系統(tǒng)
主要是自動(dòng)完成市電與市電或市電與柴油發(fā)電機(jī)之間的備用切換。
四、輸入低壓配電系統(tǒng)
主要作用是電能分配,將前級(jí)的電能按照要求、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范分配給各種類(lèi)型的用電設(shè)備,如UPS、空調(diào)、照明設(shè)備等。
五、不間斷電源系統(tǒng)(UPS系統(tǒng))
UPS,是一種將蓄電池與主機(jī)相連接,通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電(交流電)的系統(tǒng)設(shè)備。主要作用是電能凈化、電能后備,為IT負(fù)載提供純凈、可靠的用電保護(hù)。在數(shù)據(jù)中心,UPS一般采用一用一備容錯(cuò)配置,且任何一路都可以帶起整個(gè)核心負(fù)載。
六、UPS輸出列頭柜系統(tǒng)
主要作用是UPS輸出電能的分配,將電能按照要求與標(biāo)準(zhǔn)分配給各種類(lèi)型的IT設(shè)備。
七、機(jī)架配電系統(tǒng)
主要作用是機(jī)架內(nèi)的電能分配。
此外,數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)為空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他系統(tǒng)提供電能的分配與輸入,從而保證數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)營(yíng)。