安科瑞 王晶淼 咨詢家：Acrel-wjm

某數(shù)據(jù)中心為兩家銀行提供業(yè)務(wù)支持。事故發(fā)生時(shí)，兩路外市電電壓同時(shí)驟降近50%，持續(xù)時(shí)間達(dá)數(shù)秒，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心32臺(tái)10/0.4kV變壓器10kV側(cè)開關(guān)柜的綜合保護(hù)裝置因欠壓保護(hù)投入而動(dòng)作跳閘。由于柴油發(fā)電機(jī)組并接在10kV母線上，外電擾動(dòng)時(shí)間過(guò)短，發(fā)電機(jī)組未啟動(dòng)，也無(wú)法直接向0.4kV母線供電。事故發(fā)生后，運(yùn)維人員在故障排查、穿戴防護(hù)裝具、開關(guān)柜位置分散等因素影響下，合閘操作不夠及時(shí)，部分機(jī)柜在UPS蓄電池電量耗盡前未能恢復(fù)供電，對(duì)兩家銀行業(yè)務(wù)造成嚴(yán)重影響。該數(shù)據(jù)中心電氣接線及故障示意圖見圖1。

圖1 某數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)示意圖

一、事故主要原因

1、綜保定值設(shè)置錯(cuò)誤

10/0.4kV變壓器綜合保護(hù)裝置通常不投入欠壓保護(hù)，或僅投入并設(shè)置為告警方式，而本項(xiàng)目錯(cuò)誤地將欠壓保護(hù)設(shè)置為動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致市電電壓暫降時(shí)32臺(tái)斷路器同時(shí)跳閘，是本次事故的主要原因。

2、系統(tǒng)容錯(cuò)性不足

數(shù)據(jù)中心通常在10kV母聯(lián)處設(shè)置母聯(lián)或進(jìn)線備自投裝置，并支持自投自復(fù)功能，以提高系統(tǒng)容錯(cuò)能力，但在0.4kV側(cè)設(shè)置備自投裝置的較少。若本項(xiàng)目在0.4kV側(cè)配置電源備自投裝置，也可避免因電壓暫降引發(fā)的跳閘失電事故。

3、缺乏專業(yè)工具與訓(xùn)練

因缺少專業(yè)訓(xùn)練及專用工具支持，運(yùn)維人員在故障排查、防護(hù)裝具穿戴、開關(guān)柜分布分散等情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，處置耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致UPS電池耗盡，錯(cuò)失故障恢復(fù)的黃金時(shí)間。

二、解決方案

安科瑞可為數(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，涵蓋110kV、10kV、0.4kV電壓等級(jí)的綜合保護(hù)、測(cè)控裝置及各類電源備自投裝置，并具備豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為提升數(shù)據(jù)中心供電可靠性提供有效支撐。

1、數(shù)據(jù)中心主要保護(hù)配置

為提高供電可靠性、降低電網(wǎng)干擾影響，大型數(shù)據(jù)中心一般采用110kV及以上電壓等級(jí)市電電源，具體根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姉l件確定。數(shù)據(jù)中心至少應(yīng)引入兩路市電電源，互為冗余。每路市電電源的供電容量應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求，包括UPS電源系統(tǒng)、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。兩路市電電源容量宜實(shí)現(xiàn)全冗余，正常時(shí)同時(shí)運(yùn)行，在負(fù)荷設(shè)備輸入端實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

2、0.4kV備自投設(shè)置

在0.4kV側(cè)配置備自投裝置可進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)容錯(cuò)能力。通過(guò)低壓備自投裝置，可在主電源故障時(shí)切換至備用電源，保障電力供應(yīng)的連續(xù)性。下圖為某數(shù)據(jù)中心低壓備自投案例，其0.4kV供電系統(tǒng)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，由同一10kV母線供電。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)線之一的熱備用（當(dāng)兩路主用進(jìn)線均失電時(shí)，僅向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)線備用。本項(xiàng)目采用兩臺(tái)AM5-DB低壓備自投裝置，采集三路站用變壓器進(jìn)線電壓、電流、兩路柴發(fā)電壓及各斷路器位置狀態(tài)，集成7個(gè)斷路器的分合閘控制信號(hào)及兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓系統(tǒng)備自投投切控制，顯著提升供電系統(tǒng)容錯(cuò)能力。同時(shí)，備自投裝置也可控制變壓器高壓側(cè)斷路器，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制策略，適用于上述數(shù)據(jù)中心失電等場(chǎng)景。

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)構(gòu)建了覆蓋高、中、低壓配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)、UPS的實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，并結(jié)合末端機(jī)柜配電數(shù)據(jù)采集、電力監(jiān)控、PUE分析及動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)功能，幫助數(shù)據(jù)中心管理者掌握能源運(yùn)行狀況，及時(shí)預(yù)警異常情況，快速定位故障原因，保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行。除變電站、柴油發(fā)電機(jī)及UPS運(yùn)行監(jiān)控外，系統(tǒng)還可為運(yùn)維人員提供故障告警定位、遠(yuǎn)程分合閘操作等功能，縮短故障處置時(shí)間。

圖2 數(shù)據(jù)中心能效管理示意圖

系統(tǒng)可對(duì)110kV變電站、10kV開閉所、10/0.4kV低壓變配電室配電系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，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。

同時(shí)，監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)、變壓器、UPS、蓄電池組、配電柜、空調(diào)等設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)，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)中心故障類型進(jìn)行分級(jí)分類處理，通過(guò)語(yǔ)音、文字彈窗、短信等方式發(fā)出故障預(yù)警信號(hào)，并對(duì)故障信息進(jìn)行分類展示。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到業(yè)務(wù)連續(xù)性與信息交互的穩(wěn)定，是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行的關(guān)鍵保障。在高算力、高密度負(fù)載需求背景下，系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)的應(yīng)對(duì)能力、故障快速定位與切換能力以及智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)尤為重要。唯有依托科學(xué)的供電架構(gòu)與保護(hù)設(shè)計(jì)、健全的運(yùn)維保障體系以及智能化的管理手段，方能有效抵御斷電、設(shè)備故障等風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)零非計(jì)劃停機(jī)目標(biāo)。

審核編輯 黃宇