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電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響
DQZHAN訊：電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響
數(shù)據(jù)中心離不開(kāi)電，沒(méi)有電能數(shù)據(jù)中心的任何設(shè)備都無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，而且數(shù)據(jù)中心對(duì)電能的需**巨大的，一個(gè)中型數(shù)據(jù)中心運(yùn)行**就要消耗掉十幾萬(wàn)度的電。很多人只關(guān)注數(shù)據(jù)中心的高能耗問(wèn)題，想方設(shè)法減少數(shù)據(jù)中心電的使用量，但是都忽略了一個(gè)問(wèn)題，就是電的質(zhì)量。我國(guó)還是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展需要大量的電力供應(yīng)，工業(yè)負(fù)荷也不斷大量增加，如：大型電力電子應(yīng)用裝置、變頻設(shè)備、電氣化鐵道、煉鋼電弧爐、冶金化工設(shè)備、高速鐵路、電梯、起重機(jī)等，這些工業(yè)負(fù)荷對(duì)整個(gè)城市的電網(wǎng)質(zhì)量都帶來(lái)大量的諧波干擾，隨著這些非線性、沖擊性負(fù)荷的大量使用，使得電能質(zhì)量變得更加突出。這些年在城市里很少遇到大面積的停電，但是電壓的波動(dòng)就時(shí)有發(fā)生了，比如家里的燈泡突然變得忽明忽暗，尤其是到了夏天用電高峰期，總感覺(jué)家里的燈泡不是那么亮，實(shí)際上這時(shí)電網(wǎng)的電壓運(yùn)行在較低的水平，在輸出電流不變的情況下，燈泡的功率就低了，看起來(lái)也就不會(huì)那么亮了。數(shù)據(jù)中心里有不少的精密儀器，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量較敏感，設(shè)備長(zhǎng)期在這種供電環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)大大縮短設(shè)備的使用壽命，增加數(shù)據(jù)中心設(shè)備故障率，有時(shí)供電的波動(dòng)也會(huì)造成設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，造成業(yè)務(wù)中斷。

美國(guó)曾經(jīng)做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，得出一般低壓配電線在14個(gè)月內(nèi)在線發(fā)生超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數(shù)可達(dá)到800次，這樣每個(gè)月差不多57次，其中超過(guò)1000V的浪涌就有300多次，在我國(guó)由于電網(wǎng)質(zhì)量本身就差，出現(xiàn)高浪涌的頻率就更高了。除了電網(wǎng)本身質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)中心供電造成了波動(dòng)，數(shù)據(jù)中心供電波動(dòng)也有相當(dāng)一部分原因來(lái)自于雷電，我國(guó)也是一個(gè)雷電高發(fā)地區(qū)，數(shù)據(jù)中心設(shè)備的電力線路上很容易遭受到直擊雷和感應(yīng)雷的沖擊，這樣加劇了電網(wǎng)的波動(dòng)。當(dāng)雷擊中高壓電力線路后，經(jīng)過(guò)變壓器耦合到低壓測(cè)，進(jìn)而入侵到數(shù)據(jù)中心的供電設(shè)備上。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，一切數(shù)據(jù)中心里運(yùn)行的設(shè)備必須接地，并具有防雷裝置，避免雷擊。表1列舉了造成電網(wǎng)波動(dòng)的幾大來(lái)源，這樣的電壓波動(dòng)顯然會(huì)對(duì)設(shè)備造成沖擊，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。



表1：造成電網(wǎng)波動(dòng)的來(lái)源

電網(wǎng)除了電壓上的變化，還有不少其它的影響，這些都對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備電源的運(yùn)行造成了干擾。歸結(jié)起來(lái)主要有以下7種情況：

1.跌落。一般是由重載接通、電網(wǎng)電壓低下造成的，這時(shí)供電電壓出現(xiàn)了突然的降低。數(shù)據(jù)中心對(duì)設(shè)備要求有承受跌落的能力。衡量的標(biāo)準(zhǔn)是電壓跌落的幅度和時(shí)間，一般要求電壓跌落至20%額定電壓時(shí)，設(shè)備能保持正常運(yùn)行0.625S。這個(gè)數(shù)據(jù)參考了UPS的切換時(shí)間，UPS的供電切換時(shí)間可以達(dá)到幾百毫秒以?xún)?nèi)，當(dāng)發(fā)生跌落時(shí)，可以在UPS將供電從一路切換到另一路的時(shí)間內(nèi)，設(shè)備保持正常運(yùn)行。
2.失電。一般是由氣候惡劣、變壓器故障造成的。失電是指由于線路故障而引起的失電開(kāi)關(guān)跳閘，又在很短的時(shí)間內(nèi)迅速消除，這個(gè)過(guò)程往往在幾個(gè)毫米內(nèi)就完成。失電比跌落要嚴(yán)酷，相當(dāng)于在短時(shí)間內(nèi)設(shè)備完成沒(méi)有供電，只是持續(xù)的時(shí)間要比跌落短。設(shè)備要做到不受失電的影響，就需要設(shè)計(jì)有一個(gè)大電容。在失電發(fā)生時(shí)，電容接管供電進(jìn)行短時(shí)的放電，維持設(shè)備運(yùn)行，當(dāng)然具有這樣功能的基本都是承載核心業(yè)務(wù)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)的**設(shè)備。

3. 頻率偏移。一般是由發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定，區(qū)域性電網(wǎng)故障導(dǎo)致。造成頻率偏移主要是由于過(guò)負(fù)荷和發(fā)生諧振。頻率質(zhì)量是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，國(guó)家電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)規(guī)定，大容量電力系統(tǒng)的頻率偏差不得超過(guò)正負(fù)0.2Hz，而國(guó)外都要求不得超過(guò)正負(fù)0.1Hz。當(dāng)頻率降低時(shí)，無(wú)功功率負(fù)荷將增大，這將促使電壓水平的下降。頻率過(guò)低失，會(huì)造成大面積停電。當(dāng)頻率發(fā)生大幅度偏移時(shí)，將會(huì)影響數(shù)據(jù)中心設(shè)備的正常工作。

4.電氣噪聲。一般是由雷達(dá)、無(wú)線電信號(hào)、工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)的弧光、轉(zhuǎn)換器和逆變器造成的。數(shù)據(jù)中心里都是清一色的用電設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生一些非本意用途的無(wú)規(guī)則的微弱電流、電壓或電磁場(chǎng)等。為了消除這些噪聲對(duì)周?chē)O(shè)備的影響，都會(huì)要求設(shè)備運(yùn)行時(shí)漏電流、電壓不能過(guò)大，對(duì)設(shè)備的漏電流大小也有明確要求。當(dāng)我們用手觸碰一些設(shè)備時(shí)，有時(shí)會(huì)被電到，要么是設(shè)備沒(méi)有很好的接地，要么是設(shè)備的漏電流過(guò)大，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.浪涌。一般來(lái)自雷電、用電負(fù)載突然增加或減少、變壓器抽頭不恰當(dāng)?shù)?。浪涌一般是指電壓向上波?dòng)，突然升高。就我國(guó)目前的電網(wǎng)質(zhì)量，這種情況幾乎無(wú)法避免，浪涌隨時(shí)都可能發(fā)生，所以只能從設(shè)備上想辦法來(lái)應(yīng)對(duì)浪涌，提升設(shè)備對(duì)浪涌的沖擊能力。

6.諧波失真。一般來(lái)自整流、開(kāi)關(guān)負(fù)載、開(kāi)關(guān)型電源、調(diào)速驅(qū)動(dòng)等。諧波失真是指正常電流波形的一種失真，一般設(shè)備可以容忍一定程度的諧波電流，但是當(dāng)諧波在總負(fù)載中所占比例較為明顯時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。隨著諧波失真的發(fā)生，往往會(huì)造成數(shù)據(jù)中心設(shè)備通信錯(cuò)誤、過(guò)熱和硬件受損。

7.瞬變。一般來(lái)自雷擊、電源線負(fù)載設(shè)備的切換、功率因數(shù)補(bǔ)償電容的切換、空載電動(dòng)機(jī)的斷開(kāi)等。電網(wǎng)瞬變的特點(diǎn)是脈沖成群出現(xiàn)、脈沖的重復(fù)率高、脈沖波形的上升時(shí)間短暫、單個(gè)脈沖的能量較低。這種瞬變?cè)斐蓴?shù)據(jù)中心設(shè)備故障的幾率較小，但使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作的情況卻很常見(jiàn)。

以上介紹的這些電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備運(yùn)行造成**影響，有些是致命的，會(huì)給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)災(zāi)難性的后果。既然數(shù)據(jù)中心無(wú)法改變電網(wǎng)的質(zhì)量，那就要從自身入手，減少電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)設(shè)備的傷害。首先，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備一定要接地，使設(shè)備上濾波電路能有效的濾除電網(wǎng)干擾。其次，數(shù)據(jù)中心設(shè)備要遠(yuǎn)離載有大電流的導(dǎo)體，產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)備，和一些大功率的非線性負(fù)載設(shè)備隔開(kāi)。再次，數(shù)據(jù)中心設(shè)備要增加前級(jí)配電保護(hù)裝置，增加電能凈化設(shè)備，比如調(diào)壓器、濾波器、電涌抑制器、UPS不間斷電源。通過(guò)這些電能凈化設(shè)備消除電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的損害。電網(wǎng)質(zhì)量對(duì)設(shè)備的影響往往是潛移默化的，平時(shí)很難觀察到，往往都是在設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了故障后才注意到，所以一定要增加防護(hù)措施，讓數(shù)據(jù)中心設(shè)備用上**的電。

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