Şebekeden Kabinete Veri Merkezi Enerji Zinciri

Veri merkezi enerji zinciri gücü nasıl devrediyor

Zincir boyunca iki farklı saat işler ve bunları karıştırmak en yaygın tasarım hatasıdır.

Birincisi milisaniyelerle ölçülür: bir kaynağın, yük fark etmeden ne kadar süre yok olabileceği. Bir sunucu güç kaynağı kendi iç enerjisiyle kısa bir süre dayanır, sonra düşer. Bu tutma süresinden daha yavaş olan her şey, yük açısından bakıldığında bir kesintiye yol açmıştır — odada hiçbir şey kırpışmamış olsa bile. Bir jeneratör ve elektromekanik bir transfer şalteri bunu karşılayamaz; bir KGK ve bir statik transfer anahtarı karşılayabilir.

İkinci saat dakikalarla ölçülür: depolanmış enerjinin ne kadar süreceği. Bu saat KGK'ye değil aküye aittir ve hiçbir KGK yedekliliği onu uzatmaz.

Son olarak belirlenmesi gereken şey, yolların nerede birleştiğidir. Bağımsız A ve B güzergâhları olarak çizilmiş bir tasarım, yalnızca her iki güzergâhın paylaştığı ilk bileşene kadar çift yolludur. O bileşeni bulduğunuzda, şema ne iddia ederse etsin, tasarımın gerçek kullanılabilirlik sınırını bulmuş olursunuz.

Birinci aşama: şebeke bağlantısı ve saha transformatörü

Zincir gelen bir fiderle, yüksek gerilim şalt tesisiyle ve beslemeyi alçak gerilim panosuna indiren bir transformatörle başlar. Aşağı akıştaki her şey bu aşamanın yalnızca varlığını değil kalitesini de devralır.

Neler arızalanır: hava koşulları, kazı çalışması veya yukarı akıştaki trafo merkezinde yapılan işler nedeniyle fider arızaları; nadir olan ama saatlerle değil haftalarla ölçülen tedarik süresine sahip transformatör arızaları; öngörülmemiş bir arıza karşısında doğru biçimde açan koruma; ve hiçbir şeyi açtırmayan sessiz mod — nominal olarak var olmayı sürdürürken çöken, yükselen veya bozulan gerilim.

Bu neyi devre dışı bırakır: depolanmış enerjinin aşağısında olmayan her şeyi ki buna neredeyse her zaman soğutma dâhildir. Bir şebeke olayı nadiren önce bir BT olayıdır — mekanik bir olaydır ve BT sonucu daha sonra, ısı olarak gelir.

Neler mevcut: farklı bir trafo merkezinden ikinci bir fider, ikinci bir transformatör ve alçak gerilim panoları arasında uygun anma değerinde bir bağlantı. Tek bir panoya iki besleme getirmek bir besleme iyileştirmesidir, bir yedeklilik iddiası değil — pano tek bir bileşen olarak kalır. Gerilim çökmeleri ve bozulmalar zincirin daha aşağısında yanıtlanır: çift çevrim bir KGK, 40-70 Hz şebeke girişini ve 100% altındaki yüklerde −25% ile +20% arasında bir gerilim aralığını kabul eder; böylece sığ bozulmalar aküye dokunulmadan soğurulur. Salonu ham şebeke yerine ENCLOVE KGK sistemleri üzerinden beslemek, kirli bir beslemeyi olay olmaktan çıkarır.

İkinci aşama: jeneratör ve onu devreye alan transfer şalteri

Şebeke gittiğinde sahanın enerji kaynağı yedek jeneratör olur. Bu kaynak hâline anında gelmez ve tasarımın tamamı da bu boşlukta yaşar.

Neler arızalanır: çalışmama — marş aküsü, kontrol paneli, yakıt kalitesi, bakım sırasında birinin kapattığı bir vana. Sonra yük kabulü: temiz çalışan bir grup yine de blok yükte açabilir ya da frekansı tutamayabilir. Sonra transfer şalterinin kendisi; birçok sahada devreye alındığından beri yük altında hiç hareket etmemiş, çalışma çevrimi olan bir mekanizma.

Bu neyi devre dışı bırakır: jeneratörle yedeklenen pano üzerinde aynı zamanda bir KGK'nin arkasında olmayan her şeyi — soğutma, aydınlatma ve çoğu zaman sahanın kendi kumanda beslemesi. BT yükü depolanmış enerjiyle kesintiyi atlatır; içinde bulunduğu oda atlatmaz.

Neler mevcut: burada en çok anahtarlama teknolojisinin seçimi önemlidir ve üç aile çok farklı davranır.

• Manuel transfer şalterleri kaynaklar arasında geçiş için operatörün fiziksel müdahalesini gerektirir; sonuç ciddi bir enerji kesintisidir.
• Otomatik transfer şalterleri bir arıza algıladıklarında kaynak değiştirmek için elektromekanik kontaktörler kullanır ve kontaktörlerin fiziksel olarak hareket etmesi gerçek bir besleme kesintisi demektir.
• Statik transfer anahtarları her iki kaynağı izlemek için katı hâl tristörleri kullanır ve yükü 5ms'den kısa sürede devreder.

Kısa bir kesinti neden hiç kesinti olmamasıyla aynı şey değildir

Kısa bir kesinti bile bir aydınlatma devresi için görünmezdir, çoğu motor için atlatılabilirdir ve bir sunucuyu yeniden başlatmaya yeter — jeneratör tarafındaki ve BT tarafındaki transferin genellikle farklı ürünler olmasının nedeni budur. ENCLOVE transfer anahtarı serisi her iki rolü de kapsar, ancak elektromekanik bir şalter mekanik tesisat için doğru, bir kabin için yanlıştır. Bunun dışında burada yedeklilik; N+1 jeneratör kapasitesi, bağımsız yakıt yolları ve gerçek yük altında periyodik transfer testi demektir — ayda bir çalışan ama binayı hiç üstlenmemiş bir grup test edilmemiş sayılır.

Üçüncü aşama: KGK, zincirin tek kesintisiz elemanı

KGK'nin yukarısındaki her şey kesintiye uğrayabilir ve sonra toparlanır. KGK, işi yükün olan bitenden hiçbir şey öğrenmemesini sağlamak olan tek aşamadır. Çevrim içi çift çevrimde yük her zaman invertörden beslenir; dolayısıyla şebekenin kaybolması yalnızca DC'nin nereden geldiğini değiştirir — üç fazlı EON 33 serisi 0 ms transfer süresiyle belirtilmiştir.

Neler arızalanır: redresör, invertör, DC bara kondansatörleri, fanlar, kontrol kartı veya yazılım. Bunlardan herhangi biri üniteyi statik baypasa düşürebilir; bu, yükün kaybı değil ama korumanın tümüyle kaybıdır — yük artık ham şebekededir ve bunu yalnızca alarm sistemi bilir. Kondansatörler ve fanlar bir takvime göre arızalanan aşınma parçalarıdır — modüler platform >10 years DC kondansatör ömrü ve akıllı fanlarla 15+ years kondansatör ömrü yayımlar.

Bu neyi devre dışı bırakır: tek çıkış yollu tek bir KGK, arkasındaki her şeyi devre dışı bırakır ya da sessizce korumasız bırakır. Bakım baypasındaki bir KGK hiçbir şeyi devre dışı bırakmaz ve hiçbir şeyi korumaz.

Verim değerlerinin yanında mutlaka bir çalışma modu bulunmalıdır: modüler aileler çift çevrimde 97.1% ve 97.6% VFI verimiyle, statik baypasta ise 99,4% ile verilir.

Neler mevcut: birbirine eşdeğer olmayan üç yaklaşım.

Paralel ya da N+1 monolitik üniteler

Yedeklilik kabin düzeyindedir; dolayısıyla yedek kapasite tam bir ünite kadardır ve her bakım olayı bir ünitelik iş demektir.

Modül düzeyinde yedekliliğe sahip modüler sistemler

Modüler KGK sistemleri 10 kW ile 3.75 MW arasında, bir çerçeve içindeki N+X yedekli modüllerle çalışır. CumulusPower 10kW-3.6MW aralığında çerçeve başına 1 ile 10 modül alır; her modül kendi dönüştürücüleri, statik baypası ve denetimi olan eksiksiz bir KGK'dir ve bir iç arızada kendini izole eder. Bu mimari için yayımlanan kullanılabilirlik 99.9999999% — yalnızca KGK bloğunu, sadece onu tanımlayan bir değerdir.

Odaya göre seçilen endüstriyel üniteler

Bazen şartnameyi ortam belirler. Endüstriyel KGK serisi, ticari bir kabinin filtrelerinin ve fanlarının dayanamayacağı tesis odaları için 10-500kVA aralığını +25 years tasarım ömrüyle kapsar.

Dördüncü aşama: gerçek süre sınırınız KGK değil aküdür

KGK gücü dönüştürür; akü enerjiyi depolar. Besleme süresi akünün bir özelliğidir; dolayısıyla kesintiyi atlatmayla ilgili her soru aslında akü grubuyla ilgili bir sorudur.

Neler arızalanır: tek bir zayıf veya açık devre olmuş hücre tüm grubu devre dışı bırakır, çünkü seri bir grubun iç yedekliliği yoktur. Korozyona uğramış terminaller ve gevşek bağlantı barları direnci, grup istendiğinde akım veremeyecek hâle gelene kadar yükseltir. Ortam sıcaklığı tasarım ömrünü sessizce tüketir. Ve bunların hiçbiri ön panelde görünmez: kapasitesinin çoğunu kaybetmiş bir akü, şebeke gidene kadar sağlam bir aküyle birebir aynı görünür.

Bu neyi devre dışı bırakır: korunan yükün tamamını ve tam da zincirin ona en çok ihtiyaç duyduğu anda — zincirin gerçekten gizli kalan tek arızası budur. Diğer her şey kendini duyurur.

Neler mevcut: paralel birden fazla akü grubu, böylece birinin kaybı toplam kayıp değil kapasite azalması olur; grup düzeyinde izleme ve periyodik deşarj testi, çünkü float gerilimi size neredeyse hiçbir şey söylemez; ve akü odasının sıcaklık kontrolü.

Kimya, performanstan çok bir servis ömrü kararıdır. ENCLOVE endüstriyel akü serisi boyunca VRLA bloklar 10-12 yıl, OPzV hücreler 15 yıl, OPzS +15 yıl ve Ni-Cd +20 yıl tasarım ömrüyle verilir. Modüler bir KGK, 20-50 blok veya hücreden kurulu 360-480 Vdc Kurşun-Asit/NiCad/Lityum gruplarıyla çalışır ve küçük çerçevelerde modül başına 20 A, büyüklerde 40 A ile şarj eder. Yeniden şarj süresi de hesabın parçasıdır.

Beşinci aşama: A ile B'nin sessizce tek yola dönüştüğü dağıtım panoları ve PDU'lar

KGK'nin aşağısında zincir dallanır — çıkış panosu, dağıtım panosu veya busbar, kabin PDU'su, priz. Yedekliliğin en sık kaybedildiği yer burasıdır ve genellikle sahada değil kâğıt üzerinde kaybedilir.

Neler arızalanır: seçicilik hiç incelenmediği için arızanın gerçekte bulunduğu yerin yukarısında açan bir devre kesici. Nadir ama toptan bir dağıtım panosu arızası. Bir busbar bağlantı kutusu veya bir PDU giriş terminali. Ve hiçbir teknik föyün uyarmadığı tasarım hatası — çıkışları aşağı akıştaki tek bir panoda buluşan iki yedekli KGK sistemi; oradaki tek bir arıza her ikisini birden götürür.

Bu neyi devre dışı bırakır: etkilenen panonun beslediği her şeyi ve koordinasyon yanlışsa çok daha fazlasını.

Neler mevcut: A ve B'yi KGK çıkışından kabine kadar fiziksel ve elektriksel olarak ayrı tutun — ortak pano yok, ortak busbar yok, ortak kanal yok — ve ardından koordinasyonu varsaymak yerine bir seçicilik ve kısa devre analizi yapın. Koordinasyonda kullanılacak değerler yayımlanmıştır: modüler bir KGK çıkışı 3 x IN kısa devre kabiliyetiyle belirtilir ve baypası 100ms boyunca <1000% aşırı yük geçirir; invertörün 124% sürekli, 10 dakika boyunca 125% ve 1 dakika boyunca 150% aşırı yük profili ise bir olay sırasında kaynağın ne vereceğini tanımlar, yükün kararlı hâl çekişini değil.

Altıncı aşama: statik transfer anahtarı, tek fişli yüke iki yol

Kabinde zincir ticari bir gerçekle karşılaşır: ekipmanın çoğu tek güç kaynağı ve tek kabloyla sevk edilir. Tümüyle çift yollu bir sistem böylece tesis ekibinin yeniden tasarlayamayacağı tek bir arıza noktasında son bulur.

Statik transfer anahtarı bunu çözer: iki bağımsız kaynağı alır, ikisini de izler ve yükü, güç kaynağı hiçbir kesinti görmeyecek kadar hızlı biçimde alternatife taşır.

Neler arızalanır: artık anahtarın kendisi kritik yoldadır; dolayısıyla kendi denetimi ve iç beslemeleri önem kazanır — ENTS Serisi üniteleri bu tek arıza noktasını ortadan kaldırmak için dört adede kadar bağımsız iç güç kaynağı taşır. Senkron olmayan kaynaklar arasındaki transferler senkron olanlardan daha uzun sürer ve yük tarafındaki bir arıza transfer boyunca yükü izler.

Bu neyi devre dışı bırakır: yalnızca beslediği yükleri — bir büyük ünite yerine birkaç küçük ünite kullanmanın gerekçesi budur.

Neler mevcut: kapatmadan önce açan tristör katına sahip statik transfer anahtarları 50Hz'de <5ms (Sync) ve ~10ms (Unsync), 60Hz'de <4ms (Sync) sürede devreder. ENTS serisi 1/2/3/4 kutuplu konfigürasyonlarda 16A to 1200A aralığını kapsar; 94 - 99% verim ve 3:1 tepe faktörüyle, çalışırken değiştirilebilir modüller ve tam önden erişim sayesinde bir ünite yük düşürülmeden servis edilebilir. Koruma; geri besleme, senkron olmayan transfer ve baypas kilitlemesini kapsar ve teknik föy, statik transfer sistemleri için yazılmış IEC 62310-1/2/3'e atıfta bulunur.

Tek bir not bunların hepsinden ağır basar: bir statik transfer anahtarı, iki kaynağının bağımsızlığı kadar iyidir. Yukarı akışta ortak bir devre kesiciyi paylaşan iki panodan beslendiğinde yalnızca bir bileşen eklemiş olur.

Zincirin unutulan parçaları

Bir tek hat şemasını izleyin; üzerinde çizili her güç bileşenini hesaba katarsınız. İnsanları gerçekten şaşırtan arızalar ise şemanın çizmediği şeylerde yaşar.

Kumanda, izleme ve DC kumanda beslemesi

Devre kesiciler, transfer düzenleri ve jeneratör kontrol panelleri kendi beslemelerine, genellikle DC'ye ihtiyaç duyar — 24V ile 600VDC arasındaki DC UPS ve redresör sistemleri tam bu iş için vardır. Kumanda beslemesi kaybolursa sağlam bir zincir bile kendini yeniden yapılandıramaz. İşin diğer yarısı izlemedir: kuru kontaklar, RS232, RS485, Ethernet ve SNMP, KGK ve anahtar durumunu operasyon merkezine taşır. Göremediğiniz bir yedekliliği kanıtlayamazsınız.

Soğutma da enerji zincirinin bir parçasıdır

Soğutma normalde KGK'den değil jeneratör panosundan beslenir; dolayısıyla şebekenin kaybı ile jeneratörün yükü kabulü arasındaki boşlukta BT hesaplamayı sürdürürken ısı atımı durur. Güç ekipmanının da ısıl sınırları vardır: modüler KGK, güç derating'i olmaksızın 0-40°C için belirtilmiştir ve 1000 m üzerinde her ilave 100 m için 1% derate edilir; ENTS statik transfer anahtarı ise 0 to 50°C için belirtilmiştir.

Yükün yalnızca bir büyüklüğü değil, bir biçimi de vardır

Modern BT yükü doğrusal değildir; akımı kısa ve yüksek tepeler hâlinde çeker. Arızalanan şey, yol alma akımı veya harmonik içeriği zincirin boyutlandırıldığı değerin üzerinde olan ya da tutma süresi yukarı akıştaki transfer süresinden kısa olan bir yüktür; bu da yükü ve koruma açarsa kaynağı da devre dışı bırakır. Yanıt, yükü ortalamasına göre değil biçimine göre şartnamelendirmektir — modüler bir KGK çıkışı, birim güç faktöründe (kW = kVA) doğrusal yükte THDv<1% ve doğrusal olmayan yükte THDv<3% tutar.

Tek fişli bir sunucuya giden yedekli yol yedekli değildir

Zincirdeki en pahalı yanlış anlama. İki şebeke beslemesi, iki jeneratör, iki KGK sistemi ve iki dağıtım yolu, tek güç kaynağı olan bir sunucuya yine tek bir kullanılabilirlik yolu sunar. Yedekliliğin yüke ulaşması gerekir, yoksa hiçbir yere ulaşmaz — ya ekipman çift fişlidir ya da kabindeki bir statik transfer anahtarı iki yolu onun gözünde tek yol gibi gösterir.

Mevcut bir enerji zincirinin en zayıf halkası nasıl aranır

Bir zinciri gözden geçirmek bileşenleri denetlemek değildir. Yedeklilik anlatısının doğru olmaktan çıktığı noktayı aramaktır. İşe yarar bir çalışma sırası:

• Doğru bir tek hat şeması edinin, ardından bunu sahadaki mevcut tesisatla karşılaştırarak doğrulayın.
• Kritik bir yükü her iki yol üzerinden şebekeye kadar izleyin; her iki listede birden görünen ilk bileşen adı kullanılabilirlik sınırıdır.
• Bu izlemede alternatifi olmayan bileşenleri sayın: tek transformatör, tek çıkış panosu, tek akü grubu, tek kablo.
• Akü yaşını yayımlanan tasarım ömrüyle karşılaştırın ve gerçek yük altında en son ne zaman deşarj testi yapıldığını bulun.
• Soğutmayı hangi panonun beslediğini belirleyin ve ısı atımı durduğunda BT yükünün ne kadar süre çalışabileceğini hesaplayın.
• Jeneratörde ve her transfer anahtarında yapılan son tam yük transfer testinin tarihini doğrulayın.
• Kumanda beslemesini ve izlemeyi, güç yolundaki aynı tekil noktalar açısından kontrol edin. Tek DC besleme, tek DC beslemedir.
• Tek kablolu her yükü listeleyin ve her biri için çift fişli ekipman ile kabinde bir statik transfer anahtarı arasında karar verin.

Gözden geçirme neyle sonuçlanmalı

Bir puanla değil. Arızası iş açısından görünür olacak, adı konmuş bileşenlerden oluşan kısa bir listeyle ve her birinin karşısında açık bir kararla: kabul et, azalt ya da ortadan kaldırmak için bütçe ayır. Bu aynı zamanda bir tedarikçiye götürülebilecek en yararlı şeydir — bir şema artı kabul edilmiş riskler listesi bir şartname üretir, bir kVA değeri ise yalnızca bir fiyat teklifi. Kendi listenizi ENCLOVE mühendislik ekibine gönderin.