唐雪陽(yáng)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

1.某數(shù)據(jù)中心終端斷電事故分析

某數(shù)據(jù)中心為兩家銀行提供業(yè)務(wù)服務(wù)，事發(fā)時(shí)數(shù)據(jù)中心兩路外市電電壓同時(shí)驟降近50%，持續(xù)數(shù)秒，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心32臺(tái)10/0.4kV變壓器10kV側(cè)開(kāi)關(guān)柜綜合保護(hù)因投入的欠壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。由于柴油發(fā)電機(jī)組并在10kV母線，外電擾動(dòng)時(shí)間過(guò)短沒(méi)有啟動(dòng)，也無(wú)法直接給0.4kV母線供電。事故發(fā)生后，運(yùn)維工程師因故障排查、穿戴防護(hù)裝具、開(kāi)關(guān)柜位置分散等原因，合閘操作處置不及時(shí)，部分機(jī)柜在UPS蓄電池電量耗盡時(shí)仍未完成合閘供電而導(dǎo)致斷電，給兩家銀行業(yè)務(wù)帶來(lái)嚴(yán)重影響，該數(shù)據(jù)中心的電氣接線及故障示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 某數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)示意圖

2.事故主要原因

①　綜保定值設(shè)置錯(cuò)誤。10/0.4kV變壓器綜保裝置一般不投入欠壓保護(hù)或者投入但僅動(dòng)作于告警，而本項(xiàng)目錯(cuò)誤的投入欠壓保護(hù)動(dòng)作于跳閘，造成市電電壓暫降時(shí)32臺(tái)斷路器同時(shí)跳閘是造成這次事故的主要原因。

②　系統(tǒng)容錯(cuò)性低。數(shù)據(jù)中心一般會(huì)在10kV母聯(lián)設(shè)置母聯(lián)/進(jìn)線備自投裝置，并且支持自投自復(fù)，提高系統(tǒng)容錯(cuò)率，但是0.4kV側(cè)設(shè)置備自投裝置的卻比較少。本項(xiàng)目如果在0.4kV側(cè)設(shè)置電源備自投裝置也可以避免因?yàn)殡妷后E降導(dǎo)致的跳閘失電事故。

③　缺乏專業(yè)工具和訓(xùn)練。由于缺乏專業(yè)訓(xùn)練或者專業(yè)工具的支持，運(yùn)維人員因故障排查、穿戴防護(hù)裝具、開(kāi)關(guān)柜位置分散，無(wú)法遠(yuǎn)程操作耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致UPS電池耗盡，錯(cuò)失故障恢復(fù)黃金時(shí)間。

3.解決方案

安科瑞可以為數(shù)據(jù)中心提供從中壓進(jìn)線至末端配電的一站式解決方案，提供110kV、10kV、0.4kV的綜合保護(hù)、測(cè)控裝置以及各電壓等級(jí)電源備自投裝置，并具備豐富的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為數(shù)據(jù)中心提高供電保障提供解決方案。。

3.1. 數(shù)據(jù)中心的主要保護(hù)配置

為了提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性，減少電網(wǎng)故障的干擾，大型數(shù)據(jù)中心一般采用110kV甚至更高電壓等級(jí)市電電源，根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姉l件確定。一般至少要求數(shù)據(jù)中心引入兩路市電電源，宜為冗余關(guān)系。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機(jī)房精密空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級(jí)負(fù)荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時(shí)應(yīng)同時(shí)供電運(yùn)行，兩路電源在負(fù)荷設(shè)備輸入端自動(dòng)切換。

3.2.0.4kV備自投設(shè)置

0.4kV側(cè)備自投裝置設(shè)計(jì)可以為數(shù)據(jù)中心提供更多的容錯(cuò)性。在0.4kV部分配置低壓備自投裝置實(shí)現(xiàn)主電源故障時(shí)切換至備用電源以保證電力供應(yīng)的連續(xù)性。下圖為某數(shù)據(jù)中心的低壓備自投案例，該項(xiàng)目的0.4kV供電系統(tǒng)主要由三路10/0.4kV變壓器進(jìn)線、兩路母聯(lián)及兩路柴發(fā)進(jìn)線組成，如圖所示。

三臺(tái)變壓器均為10/0.4kV，且來(lái)源于同一10kV母線。其中進(jìn)線1、進(jìn)線2為主用進(jìn)線，進(jìn)線3作為兩路進(jìn)線其中之一的熱備用（當(dāng)兩路主用進(jìn)線均失電時(shí)，只給I段母線供電），III段母線不帶負(fù)載；兩路柴發(fā)進(jìn)線作為進(jìn)線的備用。本項(xiàng)目采用兩臺(tái)低壓備自投裝置AM5-DB采集三路站用變進(jìn)線電壓電流、兩路柴發(fā)電壓及各斷路器位置狀態(tài)，并集成了7個(gè)斷路器的分合閘控制信號(hào)及兩個(gè)柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)該低壓系統(tǒng)的備自投投切的控制，大大提高了供電系統(tǒng)的容錯(cuò)性，當(dāng)然，備自投也可以控制變壓器高壓側(cè)斷路器實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制，比如上述數(shù)據(jù)中心的失電情況。

3.3.數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)管理系統(tǒng)

AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng)搭建基于高、中、低壓配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)、UPS的實(shí)時(shí)監(jiān)控和末端機(jī)柜配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的電力監(jiān)控、PUE分析以及動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)，幫助數(shù)據(jù)中心管理者全面了解數(shù)據(jù)中心能源運(yùn)行情況，及時(shí)預(yù)警異常情況，定位故障原因，保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行。除了變電站、柴油發(fā)電機(jī)和UPS運(yùn)行監(jiān)控以外，還可以為運(yùn)維人員提供故障告警定位、遠(yuǎn)程分合閘操作等，縮短故障時(shí)間。

圖2 數(shù)據(jù)中心能效管理示意圖

監(jiān)控110kV變電站、10kV開(kāi)閉所、10/0.4kV低壓變配電室配電系統(tǒng)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、越限報(bào)警、故障分析、電能質(zhì)量分析、運(yùn)行報(bào)表等功能。

監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)、變壓器、UPS、蓄電池組、精密配電柜、精密空調(diào)的狀態(tài)以及運(yùn)行參數(shù)，并提供異常預(yù)警、運(yùn)行報(bào)表等功能。

系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的故障類型進(jìn)行分級(jí)分類處理，可以通過(guò)語(yǔ)音、文字彈窗、短信等方式提供故障預(yù)警信號(hào)，并對(duì)故障進(jìn)行分類展示。

4.結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性直接決定業(yè)務(wù)運(yùn)行與信息交互的連續(xù)穩(wěn)定，是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行的核心保障。在高算力、高密度負(fù)載需求下，系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)、故障快速定位切換與智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。唯有通過(guò)科學(xué)的供電架構(gòu)和保護(hù)設(shè)計(jì)、完善的運(yùn)維保障體系與智能化管理系統(tǒng)支撐，才能有效抵御斷電、設(shè)備故障等風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)零非計(jì)劃停機(jī)。