Pasaran industri IT ialah pengguna terbesar bekalan kuasa tidak terganggu (UPS), menggunakan kira-kira 75% daripada semua UPS yang dihasilkan. Jualan global tahunan peralatan UPS dalam semua jenis pusat data, termasuk korporat, komersial dan ultra-besar, ialah $ 3 bilion. Pada masa yang sama, peningkatan tahunan dalam jualan peralatan UPS di pusat data menghampiri 10% dan nampaknya ini bukan hadnya.
Pusat data semakin besar dan semakin besar dan ini seterusnya mewujudkan cabaran baharu untuk infrastruktur kuasa. Walaupun terdapat perdebatan panjang tentang di mana UPS statik lebih unggul daripada yang dinamik dan sebaliknya, terdapat satu perkara yang kebanyakan jurutera akan bersetuju - bahawa semakin tinggi kuasa, mesin elektrik yang lebih sesuai untuk bekerja dengannya: ia adalah penjana. .digunakan untuk menjana elektrik di loji janakuasa.
Semua UPS dinamik menggunakan penjana motor, namun ia mempunyai reka bentuk yang berbeza dan pastinya berbeza dalam ciri dan prestasi. Satu UPS yang agak biasa ialah penyelesaian enjin diesel yang disambungkan secara mekanikal, UPS berputar diesel (DRIBP). Walau bagaimanapun, dalam amalan dunia membina pusat data, persaingan sebenar adalah antara UPS statik dan satu lagi teknologi UPS dinamik - UPS berputar, yang merupakan gabungan mesin elektrik yang menjana voltan sinusoidal bentuk semula jadi dan elektronik kuasa. UPS berputar sedemikian disambungkan secara elektrik kepada peranti storan tenaga, yang boleh sama ada bateri atau roda tenaga.
Kemajuan moden dalam teknologi kawalan, kebolehpercayaan, kecekapan dan ketumpatan kuasa, serta pengurangan kos unit kuasa UPS adalah faktor yang tidak unik kepada UPS statik. Siri Piller UB-V yang diperkenalkan baru-baru ini adalah alternatif yang sesuai.
Mari kita lihat beberapa kriteria utama untuk menilai dan memilih sistem UPS untuk pusat data besar moden dalam konteks yang mana teknologi nampaknya menjadi pilihan.
1. Kos modal
Memang benar bahawa UPS statik boleh menawarkan harga yang lebih rendah bagi setiap kW untuk sistem UPS yang lebih kecil, tetapi kelebihan itu cepat hilang apabila ia berkaitan dengan sistem kuasa tinggi. Konsep modular yang mesti diguna pakai oleh pengeluar UPS statik berkisar pada selari sebilangan besar UPS kuasa rendah, seperti saiz 1kW yang ditunjukkan dalam contoh di bawah. Pendekatan ini membolehkan untuk mencapai kuasa keluaran sistem yang diperlukan, tetapi disebabkan kerumitan banyak elemen berlebihan, ia kehilangan kelebihan kos 250-20% berbanding dengan kos penyelesaian berdasarkan UPS berputar. Lebih-lebih lagi, walaupun sambungan selari modul ini mempunyai had pada bilangan unit dalam satu sistem UPS, selepas itu sistem modular selari sendiri mesti selari, yang meningkatkan lagi kos penyelesaian disebabkan oleh suis dan kabel tambahan.
Tab. 1. Contoh penyelesaian untuk beban IT 48MW. Saiz monoblok UB-V yang lebih besar menjimatkan masa dan wang.
2. Kebolehpercayaan
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pusat data telah menjadi semakin banyak perusahaan komoditi, manakala kebolehpercayaan semakin diambil untuk diberikan. Dalam hal ini, kebimbangan semakin meningkat bahawa ini akan membawa kepada masalah pada masa hadapan. Oleh kerana pengendali menyasarkan penarafan toleransi kerosakan tertinggi (bilangan 9) dan diandaikan bahawa kelemahan teknologi UPS statik paling baik diatasi dengan masa yang singkat untuk membaiki (MTTR) melalui keupayaan untuk menukar modul UPS dengan cepat dan panas. Tetapi hujah ini boleh merosakkan diri sendiri. Lebih banyak modul yang terlibat, lebih tinggi kebarangkalian kegagalan dan, yang lebih penting, lebih tinggi risiko kegagalan sedemikian akan membawa kepada kehilangan beban dalam keseluruhan sistem. Lebih baik tiada ranap sistem sama sekali.
Ilustrasi pergantungan bilangan kegagalan peralatan pada nilai masa antara kegagalan (MTBF) semasa operasi biasa ditunjukkan dalam rajah. 1 dan pengiraan yang sepadan.
nasi. 1. Kebergantungan bilangan kegagalan peralatan pada indeks MTBF.
Kebarangkalian kegagalan peralatan Q(t) semasa operasi biasa, dalam bahagian (II) graf lengkung kegagalan normal, diterangkan dengan baik oleh hukum eksponen taburan pembolehubah rawak Q(t) = e-(Ξ»x t ), dengan Ξ» = 1/MTBF ialah kegagalan intensiti, dan t ialah masa operasi dalam jam. Sehubungan itu, selepas satu masa t dalam keadaan bebas masalah akan ada pemasangan N(t) daripada nombor awal semua pemasangan N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Purata MTBF UPS statik ialah 200.000 jam, manakala MTBF UPS berputar bagi siri Piller UB-V ialah 1.300.000 jam. Pengiraan menunjukkan bahawa selama 10 tahun beroperasi, 36% UPS statik akan mengalami kemalangan, dan hanya 7% UPS berputar. Dengan mengambil kira bilangan peralatan UPS yang berbeza (Jadual 1), ini bermakna 86 kegagalan daripada 240 modul UPS statik dan 2 kegagalan daripada 20 UPS berputar Piller, dalam pusat data yang sama dengan muatan IT 48MW selama 10 tahun beroperasi.
Pengalaman mengendalikan UPS statik di pusat data di Rusia dan di dunia mengesahkan kebolehpercayaan pengiraan di atas, berdasarkan statistik kegagalan dan pembaikan yang tersedia daripada sumber terbuka.
Semua UPS berputar Piller, dan khususnya siri UB-V, menggunakan mesin elektrik untuk menjana gelombang sinus tulen dan tidak menggunakan kapasitor kuasa dan transistor IGBT, yang sering menjadi punca kegagalan dalam semua UPS statik. Selain itu, UPS statik adalah bahagian kompleks sistem bekalan kuasa. Kerumitan mengurangkan kebolehpercayaan. UPS berputar UB-V mempunyai komponen yang lebih sedikit dan reka bentuk sistem yang lebih teguh (penjana motor) untuk kebolehpercayaan yang lebih baik.
3. Kecekapan tenaga
UPS statik moden mempunyai kecekapan tenaga dalam talian (atau mod "biasa") yang jauh lebih baik daripada pendahulunya. Sebagai peraturan, dengan nilai kecekapan puncak pada tahap 96,3%. Angka yang lebih tinggi sering diberikan, tetapi ini hanya boleh dicapai apabila UPS statik beroperasi, bertukar antara mod dalam talian dan alternatif (cth. mod ECO). Walau bagaimanapun, apabila menggunakan mod penjimatan tenaga alternatif, beban dikendalikan dari rangkaian luaran tanpa sebarang perlindungan. Atas sebab ini, dalam amalan di pusat data dalam kebanyakan kes hanya mod dalam talian digunakan.
Siri Piller UB-V UPS berputar tidak berubah keadaan semasa operasi biasa sementara masih memberikan kecekapan sehingga 98% dalam talian pada 100% beban dan 97% pada 50% beban.
Perbezaan kecekapan tenaga ini membolehkan anda mendapat penjimatan yang ketara pada elektrik semasa operasi (Jadual 2).
Tab. 2. Penjimatan kos tenaga di pusat data beban IT 48 MW.
4. Ruang yang diduduki
UPS statik tujuan am telah menjadi lebih padat dengan peralihan kepada teknologi IGBT dan penghapusan transformer. Walau bagaimanapun, walaupun mengambil kira keadaan ini, UPS berputar siri UB-V memberikan keuntungan sebanyak 20% atau lebih dari segi ruang yang diduduki setiap unit kuasa. Penjimatan ruang yang terhasil boleh digunakan untuk meningkatkan kapasiti pusat tenaga, dan untuk meningkatkan ruang "putih", berguna, bangunan untuk menampung pelayan tambahan.
nasi. 2. Ruang yang diduduki oleh UPS 2MW dengan teknologi yang berbeza. Pemasangan sebenar mengikut skala.
5. Ketersediaan
Salah satu petunjuk utama pusat data yang direka bentuk, dibina dan dikendalikan dengan baik ialah faktor toleransi kesalahan yang tinggi. Walaupun 100% masa beroperasi sentiasa menjadi matlamat, laporan menunjukkan bahawa lebih daripada 30% pusat data dunia mengalami sekurang-kurangnya satu gangguan yang tidak dirancang setiap tahun. Kebanyakannya disebabkan oleh kesilapan manusia, tetapi infrastruktur tenaga juga memainkan peranan penting. Siri UB-V menggunakan teknologi UPS berputar monobloc Piller selama bertahun-tahun yang jauh lebih unggul dalam kebolehpercayaan berbanding teknologi lain. Lebih-lebih lagi, UPS UB-V itu sendiri di pusat data dengan persekitaran yang dikawal dengan betul tidak perlu ditutup setiap tahun untuk penyelenggaraan.
6. Fleksibiliti
Selalunya, sistem IT pusat data dikemas kini dan dinaik taraf dalam tempoh 3-5 tahun. Oleh itu, infrastruktur kuasa dan penyejukan mestilah cukup fleksibel untuk memenuhi ini dan mempunyai prospek masa depan yang mencukupi. Kedua-dua UPS statik konvensional dan UPS UB-V boleh dikonfigurasikan dalam pelbagai cara.
Walau bagaimanapun, komposisi penyelesaian berdasarkan yang terakhir adalah lebih luas, dan, secara amnya, kerana ini di luar skop artikel ini, ia memungkinkan untuk melaksanakan sistem bekalan kuasa yang tidak terganggu pada voltan sederhana 6-30 kV, untuk berfungsi pada rangkaian dengan sumber penjanaan yang boleh diperbaharui dan alternatif, untuk membina sistem Bas IP yang mematuhi UI Tahap IV yang kos efektif, sangat boleh dipercayai, dalam konfigurasi N+1.
Sebagai kesimpulan, beberapa kesimpulan boleh dibuat. Semakin banyak pusat data berkembang, semakin sukar tugas pengoptimuman mereka apabila perlu untuk mengawal penunjuk ekonomi, aspek kebolehpercayaan, reputasi dan meminimumkan kesan alam sekitar pada masa yang sama. UPS statik telah dan akan terus digunakan di pusat data pada masa hadapan. Walau bagaimanapun, ia juga tidak dapat dinafikan bahawa terdapat alternatif kepada pendekatan sedia ada dalam bidang sistem bekalan kuasa yang mempunyai kelebihan ketara berbanding "statik lama yang baik".
Sumber: www.habr.com