“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，數(shù)據(jù)中心迎來(lái)了更多發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也迎來(lái)更多挑戰(zhàn)，如何保障持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)、確保關(guān)鍵負(fù)載的可靠運(yùn)行，并兼顧數(shù)字化管理、綠色可持續(xù)轉(zhuǎn)型等等議題成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)構(gòu)建未來(lái)領(lǐng)導(dǎo)力的重要關(guān)注。
基于此，施耐德電氣聯(lián)合知名媒體、行業(yè)資深從業(yè)者共同打造數(shù)據(jù)中心《Future Talk》系列深度訪談欄目，以多方視角、多維度呈現(xiàn)業(yè)界專(zhuān)家、企業(yè)品牌、上下游合作伙伴對(duì)于未來(lái)數(shù)據(jù)中心的前瞻洞察與實(shí)踐分享，進(jìn)而賦能數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。
在過(guò)去的二十年中，數(shù)據(jù)中心在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及單點(diǎn)設(shè)備的可靠性方面取得了顯著進(jìn)步。然而，配電系統(tǒng)中的保護(hù)選擇性及實(shí)現(xiàn)方式，仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
日前，中訊郵電設(shè)計(jì)院電源首席工程師楊瑛潔、施耐德電氣配電咨詢(xún)專(zhuān)家楊遲、施耐德電氣ETAP高級(jí)市場(chǎng)拓展工程師劉佳寧、施耐德電氣數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師張晨光，施耐德電氣數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理馬莉莎等嘉賓，做客數(shù)據(jù)中心《Future Talk》訪談欄目第1期，就“數(shù)據(jù)中心應(yīng)如何正確面對(duì)配電系統(tǒng)的選擇性及實(shí)現(xiàn)方式”這一話題展開(kāi)深入探討。
從左至右依次為：施耐德電氣數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理馬莉莎、中訊郵電設(shè)計(jì)院電源首席工程師楊瑛潔、施耐德電氣配電咨詢(xún)專(zhuān)家楊遲
保護(hù)選擇性——
亟需引起重視的必然項(xiàng)
配電系統(tǒng)的保護(hù)選擇性，簡(jiǎn)單而直白地講，就是要求離故障點(diǎn)最近的上游保護(hù)裝置，能夠靈敏的、準(zhǔn)確的、按照設(shè)定的延時(shí)動(dòng)作，切斷線路上故障。只將停電范圍限制在自身故障的回路上，而不會(huì)引發(fā)其他正常運(yùn)行回路的停電。從而將由于故障而導(dǎo)致的停電范圍限制在最小。
施耐德電氣數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理馬莉莎用實(shí)例印證數(shù)據(jù)中心的保護(hù)選擇性亟需重視。“如在某超大型數(shù)據(jù)中心，一棟已經(jīng)投運(yùn)的數(shù)據(jù)中心樓的10kV變電站發(fā)生故障，引發(fā)園區(qū)220kV變電站越級(jí)跳閘。雖然這一故障沒(méi)有引發(fā)停電，但運(yùn)維人員壓力巨大，經(jīng)排查后發(fā)現(xiàn)原來(lái)是系統(tǒng)的保護(hù)定值存在問(wèn)題，并沒(méi)實(shí)現(xiàn)完全選擇性，這類(lèi)事故令人深思。”
中訊郵電設(shè)計(jì)院電源首席工程師楊瑛潔認(rèn)為：“數(shù)據(jù)中心往往會(huì)忽略精細(xì)化的神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致穩(wěn)定性差。這體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)行可能平穩(wěn)，但一旦遭受檢修、系統(tǒng)切換操作或供電沖擊，就可能會(huì)發(fā)生故障?！边x擇性在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中非常重要，但實(shí)現(xiàn)上下游保護(hù)裝置之間的全選擇性，避免越級(jí)跳閘并非易事。對(duì)于大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，配電系統(tǒng)層級(jí)多，運(yùn)行方式多，就需要更加精細(xì)的設(shè)計(jì)和配置以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
施耐德電氣配電咨詢(xún)專(zhuān)家楊遲強(qiáng)調(diào)，確保供電連續(xù)性并實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)內(nèi)的保護(hù)選擇性，是數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行的重要保障?！半S著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及和覆蓋，我們所需處理的數(shù)據(jù)量不斷增加，數(shù)據(jù)處理速度也日益加快。這種趨勢(shì)在無(wú)形中對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模提出越來(lái)越高的要求，同時(shí)也使得配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式變得越來(lái)越多樣化。
他透露，多年前他曾為一家海外知名數(shù)據(jù)中心提供相關(guān)的分析工作，用戶(hù)在設(shè)備采購(gòu)招標(biāo)中會(huì)明確要求供應(yīng)商根據(jù)實(shí)際設(shè)備型號(hào)進(jìn)行短路電流計(jì)算、設(shè)備選型校驗(yàn)以及保護(hù)定值分析，同時(shí)必須實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)上下級(jí)全選擇性，并遞交完整的分析報(bào)告。楊遲認(rèn)為，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心近年來(lái)也開(kāi)始越來(lái)越重視這個(gè)問(wèn)題，這也與當(dāng)前數(shù)據(jù)中心發(fā)展特點(diǎn)密切相關(guān)。
保護(hù)選擇性——
首先需厘清電力脈絡(luò)
為了保證數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要用不同的電源來(lái)確保持續(xù)供電。比如用市電、應(yīng)急發(fā)電機(jī)或者接入可再生能源供電，此外，不間斷電源(UPS)也可以從主供線路切到旁路或者維修旁路。
施耐德電氣ETAP高級(jí)市場(chǎng)拓展工程師劉佳寧介紹，運(yùn)行方式的多樣性使得數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，同時(shí)對(duì)供電連續(xù)性的穩(wěn)定性提出挑戰(zhàn)。因此，需要重視保護(hù)選擇性，以防止小事故引起的大范圍停電。另外，考慮到節(jié)能和電力模塊方式的發(fā)展，設(shè)備與電源點(diǎn)的距離越來(lái)越接近，導(dǎo)致流過(guò)配電設(shè)備的短路電流越來(lái)越大，我們對(duì)相關(guān)設(shè)備的選型也需要根據(jù)與之調(diào)整。
對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心而言，由于配電系統(tǒng)層級(jí)眾多且運(yùn)行方式復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)保護(hù)裝置正確動(dòng)作，避免越級(jí)跳閘是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。因此，數(shù)據(jù)中心規(guī)劃者，在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)階段可以嘗試借助ETAP仿真分析軟件輔助電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而大大減輕工作負(fù)擔(dān)，通過(guò)軟件仿真分析的結(jié)果實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)。
ETAP是唯一獲得批準(zhǔn)可用于核電/高危行業(yè)的電力系統(tǒng)分析軟件，可提供從設(shè)計(jì)到運(yùn)維的全生命周期解決方案，從而助力電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。ETAP可以廣泛覆蓋多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)中心、電子廠房、石油石化、新能源、鋼鐵冶金等。
借助ETAP電力系統(tǒng)仿真分析軟件，可以輕松快捷地繪制電氣系統(tǒng)單線圖。不僅可以簡(jiǎn)化操作流程，更可以通過(guò)軟件便捷快速地生成保護(hù)定值的時(shí)間電流曲線(TCC曲線)，從而直觀地檢查保護(hù)設(shè)備定值和選擇性是否滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，通過(guò)調(diào)整TCC曲線來(lái)優(yōu)化保護(hù)定值。此外，ETAP電力系統(tǒng)仿真分析軟件具有良好的數(shù)據(jù)交互性，可以生成仿真計(jì)算報(bào)告，方便數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員進(jìn)行設(shè)備信息臺(tái)賬式管理?，F(xiàn)在，ETAP電力系統(tǒng)仿真分析軟件已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
保護(hù)選擇性——
需兼顧經(jīng)濟(jì)與可靠
在當(dāng)今市場(chǎng)，用戶(hù)在關(guān)注數(shù)據(jù)中心供電安全的同時(shí)，也更加注重成本效益。配電系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)選擇性地實(shí)現(xiàn)，可能意味著更高的成本，因此用戶(hù)需權(quán)衡利弊，綜合考慮。
選擇合適的級(jí)聯(lián)方案也是降低成本的重要途徑之一。施耐德電氣的級(jí)聯(lián)方案獲得了楊瑛潔的青睞，她認(rèn)為通過(guò)優(yōu)化電路連接方式，可以顯著提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)降低設(shè)備的維護(hù)成本。
在施耐德電氣的級(jí)聯(lián)解決方案中，可以讓上下級(jí)斷路器在同時(shí)檢測(cè)到故障電流，并進(jìn)行分?jǐn)噙^(guò)程中，利用上級(jí)斷路器的限流技術(shù)，讓觸頭在斥開(kāi)過(guò)程中降低流過(guò)下游斷路器的短路電流，這種降低短路電流的效果相當(dāng)于上一級(jí)斷路器，成為下游短路電流的一個(gè)阻擋物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下游斷路器分?jǐn)嗄芰σ蟮慕档汀?/FONT>
級(jí)聯(lián)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于，允許在下一級(jí)設(shè)備中安裝分?jǐn)嗄芰π∮陬A(yù)期短路電流的斷路器，但仍然能夠在給定點(diǎn)安全分?jǐn)喽搪冯娏鳎瑥亩档土顺杀?。這樣，就可以同時(shí)滿(mǎn)足設(shè)備選型要求并兼顧經(jīng)濟(jì)性。
例如，通過(guò)級(jí)聯(lián)技術(shù)，采用極限分?jǐn)嗄芰?0kA的NSX100N型斷路器可以替換極限分?jǐn)嗄芰?00kA的NSX100H型斷路器，單臺(tái)斷路器的采購(gòu)成本可以下降近40%，這個(gè)采購(gòu)成本差異是相當(dāng)顯著的。
施耐德電氣數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師張晨光總結(jié)道：“保護(hù)選擇性對(duì)減少數(shù)據(jù)中心宕機(jī)時(shí)間、降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本意義重大。施耐德電氣斷路器除了常規(guī)保護(hù)選擇性實(shí)現(xiàn)方式，還提供了區(qū)域聯(lián)鎖、雙重設(shè)定等多種方式來(lái)應(yīng)對(duì)不同的使用場(chǎng)景，提高開(kāi)關(guān)的保護(hù)選擇性，可以幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性的平衡?！?/FONT>
四大配電隱患，需要正確指導(dǎo)
當(dāng)前，在我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入建設(shè)大量數(shù)據(jù)中心，這些運(yùn)行中的數(shù)據(jù)中心在一定程度上正面臨運(yùn)維方面的困擾，或面臨轉(zhuǎn)型改造的挑戰(zhàn)。
經(jīng)過(guò)若干年運(yùn)行后，配電系統(tǒng)中可能存在以下安全隱患：
1、設(shè)備老化，長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備可能存在不同程度的磨損、腐蝕或疲勞，導(dǎo)致其性能下降或失效;
2、絕緣下降，由于環(huán)境因素(如高溫、潮濕)的作用，配電系統(tǒng)的絕緣材料可能發(fā)生劣化，導(dǎo)致電氣性能下降;
3、誤操作，即操作人員的技能水平不足或操作規(guī)程不完善，可能導(dǎo)致誤操作引發(fā)事故;
4、自然災(zāi)害、外力破壞等外部因素也可能對(duì)配電系統(tǒng)造成損害。
對(duì)于經(jīng)過(guò)改造或設(shè)備更換的現(xiàn)場(chǎng)，安全隱患可能更加突出。為此，施耐德電氣提供了配電安全咨詢(xún)服務(wù)，能幫助客戶(hù)排查電氣系統(tǒng)內(nèi)的潛在隱患，并對(duì)隱患可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)業(yè)評(píng)估，為客戶(hù)提供詳細(xì)的報(bào)告和建議。
如果用戶(hù)對(duì)現(xiàn)有配電系統(tǒng)的保護(hù)選擇性存在疑慮，或不確定是否具備選擇性，以及選擇性的程度如何，施耐德電氣可提供專(zhuān)門(mén)的選擇性分析服務(wù)。通過(guò)該服務(wù)，能夠評(píng)估現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)是否滿(mǎn)足使用要求，并針對(duì)不滿(mǎn)足的情況提供相應(yīng)的改進(jìn)方案。
如今，無(wú)論企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)應(yīng)用還是個(gè)人的娛樂(lè)消費(fèi)，越來(lái)越依托數(shù)字化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行也有著越來(lái)越高的要求。
堅(jiān)強(qiáng)的供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心運(yùn)行核心，這不僅依靠完善的冗余架構(gòu)，還需要非常重視保護(hù)配置、自動(dòng)控制等系統(tǒng)的配置。在數(shù)據(jù)中心未來(lái)的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，應(yīng)更加充分借鑒專(zhuān)業(yè)性的指導(dǎo)意見(jiàn)，才能更好滿(mǎn)足保護(hù)選擇性的需求，合理配置配電系統(tǒng)和保護(hù)裝置，才能確保數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行。
長(zhǎng)按圖片中的二維碼
下載數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)
（施耐德電氣）
