Как определить технические характеристики для пользовательского электронного центра обработки данных

Когда проектная группа заказываетСборные электрические корпусабез предварительного определения требований к нагрузке, защите, климату, транспортировке и вводу в эксплуатацию электронное устройство может прибыть на объект с неправильным номиналом шинопровода, недостаточным пространством для кабеля или настройками защиты, которые не согласуются с исходной системой. Надежная спецификация дляэлектронный дом пользовательского центра обработки данныхследует подключитьмодульный центр обработки данных power house, распределение электроэнергии в центре обработки данных, исборная подстанцияв единый поддающийся проверке дизайн. Ключевыми техническими терминами являютсяМЭК 61439, устойчивость к короткому замыканию, иснижение температуры В этом руководстве объясняется, как превратить эксплуатационные требования в чертежи, протестированные сборки, средства управления транспортировкой и критерии приемки на стройплощадке.

Обычная проблема заключается не в том, что электрическое оборудование недоступно. Дело в том, что владелец, проектировщик, производитель электронного дома, коммунальная служба и команда по вводу в эксплуатацию используют разные предположения.

• Владелец определяет будущую загрузку ИТ, в то время как производитель подбирает оборудование только для первоначальной загрузки.
• Проектировщик электрооборудования указывает номинальный ток, но не указывает ток повреждения, содержание гармоник или предполагаемый коэффициент мощности.
• Поставщик оборудования для электронного дома выбирает корпус из каталога для помещений, даже если устройство будет подвергаться воздействию пыли, соли, конденсата или минусовых температур.
• Команда транспортировщиков обнаруживает, что выбранный трансформатор, распределительное устройство или аккумуляторный шкаф превышает установленные на дороге ограничения по высоте или подъему.
• Команда по вводу в эксплуатацию получает настройки защиты слишком поздно, чтобы завершить выборочно-координационное исследование.

Таким образом, хорошая спецификация состоит из трех уровней:требования к производительности, атребование о соблюдении требований, итребование к доказательствам. Например, фраза “электронный дом должен выдерживать аварийную нагрузку” является неполной. В применимых требованиях указывается аварийная нагрузка в кВт или кВА, напряжение, конфигурация фаз, продолжительность, пусковой ток, условия окружающей среды, устройство защиты и протокол испытаний, необходимый для подтверждения соответствия.

Почему спецификации электронного дома для центров обработки данных не работают на практике

Требования к электронному дому для центра обработки данных: Информация, которую необходимо собрать перед проектированием

Начните с однострочной диаграммы, а не со списка оборудования. Определите источник питания, распределительное устройство среднего напряжения, если применимо, трансформаторы, низковольтные распределительные щиты, системы бесперебойного питания, аккумуляторные батареи, источники питания генераторов, автоматические переключатели, статические переключатели, блоки распределения электроэнергии, механические нагрузки и обходные пути для технического обслуживания.

Для каждого источника и загрузки запишите:

1. Определите электрическую архитектуру для пользовательского центра обработки данных E-House

Не используйте единый показатель “пропускная способность центра обработки данных”. Создайте отдельные графики загрузки для ИТ-оборудования, систем охлаждения, насосов, вентиляторов, освещения, систем безопасности, противопожарных систем, зарядных устройств, элементов управления и точек обслуживания. Укажите нормальные, пиковые, аварийные и будущие условия.

Для трехфазной нагрузки основной проверкой тока является:

где

2. Разделите ИТ-нагрузку, охлаждающую нагрузку и вспомогательную нагрузку

Такие термины, как “высокая доступность” или “резервный электронный дом”, не содержат достаточной информации о проекте. Укажите фактическую топологию:

• N:Один полный канал пропускной способности без резерва установленной мощности.
• N+1:Один дополнительный модуль, фидер, трансформатор, блок ИБП или генератор сверх требуемой мощности.
• 2N:Два независимых канала пропускной способности, каждый из которых способен выдерживать определенную критическую нагрузку.
• 2N+1:Два независимых канала плюс один дополнительный элемент емкости, если это поддерживается архитектурой проекта.

Также определите, включает ли независимость отдельные кабельные трассы, отдельные противопожарные зоны, отдельное управляющее питание, отдельную вентиляцию и отдельный доступ для технического обслуживания. Два распределительных щита, установленные в одном помещении, автоматически не являются двумя независимыми линиями электропитания.

3. Определите избыточность без двусмысленных формулировок

Специальные экологические и механические характеристики электронного центра обработки данных E-House

Укажите фактические условия на объекте, вместо того чтобы использовать “уличные условия” в качестве общего описания.:

• Минимальная и максимальная температура сухой колбы
• Диапазон относительной влажности и риск образования конденсата
• Максимальная высота над уровнем моря
• Требования к проектированию для защиты от ветра, снега, сейсмических воздействий и наводнений
• Пыль, песок, солевые брызги, агрессивные газы и промышленные загрязнения
• Солнечная радиация и температура крыши
• Ограничения по уровню шума на границе участка
• Ограничения на транспортные маршруты и грузоподъемность

Укажите уровень защиты корпуса в соответствии с применимым стандартом и фактическим воздействием. IP-рейтинги по стандарту IEC 60529 касаются защиты от проникновения внутрь; сами по себе они не являются доказательством коррозионной стойкости, тепловых характеристик, защиты от дуговых разрядов или атмосферостойкости конструкции. Если электронный дом оснащен оборудованием для кондиционирования воздуха, определите необходимый диапазон внутренней температуры и влажности, точки аварийной сигнализации, резервное устройство, управление конденсатом и доступ для обслуживания фильтров.

1. Установите рамки экологического дизайна

Предоставьте производителю чертежи фундамента, точки подъема, предельные значения центра тяжести, допустимые нагрузки на пол, расположение анкеров, направление ввода кабеля и максимальные транспортные размеры. Уточните, будет ли здание поставляться в виде единого модуля или в виде переносных секций.

Обзор дизайна должен подтвердить:

1. Пути удаления дверей и оборудования.
2. Минимальные рабочие зазоры вокруг электрооборудования, находящегося под напряжением.
3. Выход на крышу для систем кондиционирования воздуха, фильтров и герметизации кабелей.
4. Разделение зон питания, управления, связи и аккумуляторной батареи.
5. Противопожарные перегородки, если это требуется компетентным органом.
6. Дренаж, фальшпол, обваловка и защита от проникновения воды.

2. Определите структурные и транспортные ограничения электронного дома

Укажите химический состав батареи, вентиляцию аккумуляторного отсека, обнаружение газа, возгорания, метод тушения, принципы аварийной остановки и необходимые блокировки. К литий-ионным и свинцово-кислотным системам с клапанным регулированием предъявляются различные требования по мониторингу и противопожарной защите. Поставщик должен предоставить документацию производителя аккумуляторной батареи, согласование мер защиты, расчеты вентиляции и информацию о мерах реагирования в чрезвычайных ситуациях.

Не допускайте, чтобы спецификация E-House заменяла проверку местных правил. Окончательный проект, возможно, должен соответствовать стандартам IEC, требованиям NFPA, местным правилам в области электротехники, противопожарным нормам, правилам безопасности на производстве и требованиям к подключению к сетям электропередач.

3. Укажите средства управления пожаробезопасностью, безопасностью жизнедеятельности и аккумуляторами

Для каждого важного элемента должно быть предусмотрено специальное расписание. Расписание должно включать требуемое значение, допустимый допуск, метод проверки и ответственную сторону.

Как составить график электроснабжения Электронного дома Центра обработки данных

Пошаговый процесс определения пользовательского электронного центра обработки данных

Инструменты:Загрузите электронную таблицу, однострочную диаграмму, форму обследования объекта, реестр управления документами.

Действие:Запишите текущую нагрузку, предельную нагрузку, уровни напряжения, топологию резервирования, параметры окружающей среды, технические характеристики, принципы аварийного питания и допуск на расширение. Присвойте номер редакции проектной документации.

Параметры:Используйте утвержденные проектом значения для кВт, кВА, тока, напряжения, тока короткого замыкания, коэффициента мощности, температуры окружающей среды, высоты над уровнем моря, влажности и автономности. Не заменяйте значения по умолчанию из каталога без письменного разрешения.

Проверять:Убедитесь, что итоговые показатели графика загрузки соответствуют однолинейной схеме и что у каждого фидера есть источник, пункт назначения, защитное устройство, трасса кабеля и режим работы.

Исправление сбоя:Если итоговые значения не совпадают, остановите выбор оборудования. Согласуйте расхождения с проектировщиком-электриком и внесите контролируемую правку. Расценки на услуги интернет-магазина, основанные на неурегулированных данных о нагрузке, следует рассматривать как предварительные.

Шаг 1: Заморозьте основу проекта

Инструменты:Утвержденное программное обеспечение для анализа энергосистемы, данные об уровне аварийности в электросетях, данные о трансформаторах, данные о кабелях, кривые защитных устройств.

Действие:Рассчитайте ток повреждения на каждой соответствующей шине и выполните согласование защиты. При необходимости включите электросеть, генератор, трансформатор, байпас ИБП, параллельные источники питания и подключение двигателя.

Параметры:При необходимости используйте фактический импеданс трансформатора, понижающее реактивное сопротивление генератора, длину кабеля, материал проводника, отключающую способность защитного устройства и конфигурацию заземления.

Проверять:Убедитесь, что мощность прерывания превышает расчетную аварийную нагрузку и что система выдерживает короткое замыкание. Проверьте, различают ли устройства, расположенные выше и ниже по потоку, в нормальном и аварийном режимах работы.

Исправление сбоя:Если согласование невозможно, оцените регулируемую защиту, устройства ограничения тока, блокировку с выборкой по зонам, оборудование с более высокой номинальной мощностью, альтернативные схемы подключения шин или измененную защиту фидера. Не решайте проблему согласования простым увеличением настроек выключателя без проверки защиты проводов.

Шаг 2: Завершите исследование короткого замыкания и защиты от него

Инструменты:Технические характеристики производителя, программное обеспечение для теплового расчета или электронная таблица, таблицы мощности кабеля, данные о гармонических токах, программное обеспечение для выбора системы кондиционирования воздуха.

Действие:Выберите распределительное устройство, трансформаторы, ИБП, аккумуляторы, кабельные системы, кондиционеры и панели управления для определенных случаев эксплуатации.

Параметры:Учитывайте постоянный ток, пиковый ток, разность нагрузок, гармонический нагрев, тепловыделение корпуса, температуру окружающей среды, коррекцию высоты и запас мощности. Используйте кривые снижения, характерные для конкретного производителя, а не общий процент.

Проверять:Убедитесь, что температура самого горячего внутреннего компонента остается в пределах допустимого диапазона и что мощность системы кондиционирования воздуха соответствует расчетной тепловой нагрузке при наихудших условиях окружающей среды. Проверьте как нормальную работу, так и выход из строя резервного холодильного агрегата.

Исправление сбоя:Если тепловой запас недостаточен, уменьшите тепловыделение, увеличьте вентиляцию или холодопроизводительность, отделите тепловыделяющее оборудование, измените конструкцию корпуса или установите правильный коэффициент уменьшения мощности. Не оставляйте дверцы открытыми или не устанавливайте вентиляторы, не одобренные к установке.

Шаг 3: Выберите оборудование и рассчитайте тепловые характеристики

Инструменты:2D или 3D CAD, чертежи схемы оборудования, схема прокладки кабеля, контрольный список разрешений на доступ, план подъема.

Действие:Распределите оборудование по электрическим функциям, последовательности технического обслуживания, теплоотдаче, противопожарному разделению, расположению кабеля и безопасному доступу. Перед изготовлением определите нижний, верхний или боковой кабельный ввод.

Параметры:Используйте требуемые производителем оборудования передние, задние, боковые и верхние зазоры. Укажите радиус изгиба, расстояние между уплотнительными пластинами, разделение, запасные пути, подъемные балки, поворот двери, пути эвакуации и пути замены.

Проверять:Выполните проверку ремонтопригодности, используя самый большой съемный компонент. Убедитесь, что выключатель, модуль питания ИБП, фильтр, аккумуляторный модуль или блок управления могут быть удалены без демонтажа оборудования, находящегося под напряжением.

Исправление сбоя:Если доступ заблокирован, измените компоновку перед изготовлением. Обрезка панелей в полевых условиях, перемещение сборных шин или уменьшение зазоров могут привести к аннулированию сертификата сборки и возникновению проблем с электробезопасностью.

Шаг 4: Создайте физическую компоновку и план кабельных вводов

Инструменты:Список операций ввода-вывода, причинно-следственная матрица, архитектура сети, регистр протоколов, таблица приоритетов аварийных сигналов.

Действие:Определите все необходимые состояния, сигналы тревоги, отключения, измерения, команды и блокировки. Укажите положение выключателя, состояние пружины, срабатывание защиты, температуру трансформатора, режим ИБП, аварийный сигнал батареи, неисправность системы кондиционирования воздуха, обнаружение дыма, утечку воды, состояние двери и аварийную остановку.

Параметры:Протокол состояния, формат данных, синхронизация по времени, тип кабеля, резервирование сети, ответственность за кибербезопасность, приоритет аварийных сигналов и состояние отказоустойчивости. Определите, использует ли система Modbus TCP, Modbus RTU, IEC 61850, проводные контакты или другой одобренный интерфейс.

Проверять:Отслеживайте каждую точку ввода-вывода от полевого устройства до терминала панели, ПЛК или шлюза, сетевого регистра и дисплея в диспетчерской. Проверьте поведение при потере связи и ее восстановлении.

Исправление сбоя:Если сигнал тревоги отображается на локальной панели, но не в системе управления, проверьте масштабирование, сопоставление регистров, полярность, завершение работы, адресацию, тайм-ауты и конфигурацию шлюза. Внесите исправление в список пробелов ввода-вывода.

Шаг 5: Укажите средства управления, мониторинга и коммуникации.

Инструменты:Утвержденный план проверок и испытаний, калиброванный тестер изоляции, микроомметр, высоковольтное испытательное оборудование, где это применимо, тестовый набор для вторичного впрыска, динамометрические инструменты, тепловизионная камера, сетевой тестер.

Действие:Требуется регулярная проверка и функциональное тестирование перед отправкой. План испытаний должен охватывать электропроводку, защитные соединения, изоляцию, диэлектрическую стойкость, где это применимо, механическую эксплуатацию, блокировки, функции защиты, измерение, кондиционирование, сигнализацию, противопожарные системы, освещение и коммуникации.

Параметры:Используйте испытательные напряжения, значения крутящего момента, пределы изоляции, настройки защиты, задержки срабатывания сигнализации и последовательность действий, указанные применимым стандартом и производителем оборудования. Все приборы должны иметь текущие записи калибровки.

Проверять:Проверьте соответствие подписанных чертежей и утвержденных настроек. Убедитесь, что заводские таблички, метки клемм, маркировка кабелей, версии программного обеспечения и чертежи с красными линиями соответствуют поставляемому устройству.

Исправление сбоя:Поместите неисправное оборудование или проводку в карантин. Определите причину, устраните ее в соответствии с контролируемой процедурой, повторите полный тест на неисправность и выдайте новый результат. Устное заявление о том, что проблема устранена, не является протоколом тестирования.

Шаг 7: Спланируйте транспортировку, установку и приемку объекта

Инструменты:Транспортировочный чертеж, план подъема, обследование фундамента, тестер изоляции, измеритель частоты вращения фаз, тестер сопротивления заземлению, первичное или вторичное инжекционное оборудование, сценарии ввода в эксплуатацию.

Действие:Осмотрите фундамент, установите электронный дом, установите анкеры, подключите защитное заземление, отсоедините силовые кабели, подсоедините кабели управления, заделайте отверстия и завершите проверку перед подачей напряжения.

Параметры:Соблюдайте утвержденные нагрузки в точке подъема, момент затяжки анкера, радиусы изгиба кабеля, инструкции по уплотнению сальников, размеры заземляющих проводов, идентификацию фаз и процедуры подачи питания производителем оборудования.

Проверять:Проверьте уровень защиты, конструктивные повреждения, водонепроницаемость, идентификацию кабеля, целостность заземления, сопротивление изоляции, последовательность фаз, работу выключателя, блокировки, настройки защиты, работу системы кондиционирования воздуха, пожарную сигнализацию, аварийные остановки и коммуникации.

Исправление сбоя:Если результаты испытаний на месте отличаются от заводских, сначала сравните условия тестирования. Проверьте длину кабеля, влажность, подключенную нагрузку, повреждения при транспортировке, незакрепленные клеммы, неправильные настройки и отсутствие соединений. Не включайте питание, пока ответственный инженер не подтвердит отклонения.

Пример проверенного пользователя: Чему учит дизайнеров электронного дома сбой в работе AWS на Востоке США

Одним из публично задокументированных случаев сбоя в работе Amazon Web Services на участке US-East-1 от 29 июня 2012 года является сбой в работе Amazon Web Services, произошедший 29 июня 2012 года. В своем объяснении после произошедшего AWS описала сильную грозу, потерю электроснабжения и сбои в системе аварийного питания, включая проблемы, связанные с генератором. Мероприятие не было проектом электронного дома, поэтому его не следует представлять в качестве доказательства какой-либо конкретной модульной конструкции корпуса. Его ценность для спецификации электронного дома заключается в большей практичности: аварийное питание должно тестироваться в виде полной последовательности, а не как изолированное оборудование.

Урок состоит в том, чтобы определить и протестировать цепочку от отключения электроэнергии до запуска генератора, переключения выключателя, включения ИБП, охлаждения, подачи аварийных сигналов и восстановления нормального электроснабжения. В спецификации должны быть указаны обходные пути технического обслуживания, источники управляющего питания, автономность батареи, разрешения на запуск генератора, задержки при передаче, правила ручного управления и точная последовательность приемо-сдаточных испытаний.

Источник:AWS, “Краткое описание сбоев в работе сервисов Amazon EC2 и Amazon RDS в Восточном регионе США”, июнь 2012 г., доступно на сайте .

Ошибки и решения, связанные со спецификацией "Электронного дома" для центров обработки данных

Использование кВт в качестве единственного значения размера

Проблема:Кажущаяся мощность, коэффициент мощности, гармоники и скачок напряжения опущены.

Решение:Укажите информацию о кВт, кВА, коэффициенте мощности, текущей форме сигнала, где это возможно, пусковом токе, режиме работы и предположениях о будущей нагрузке.

Высокая степень защиты IP при полной защите от атмосферных воздействий

Проблема:Степень защиты IP рассматривается как свидетельство коррозионной стойкости, тепловых характеристик или защиты от наводнений.

Решение:Отдельно укажите защиту от проникновения, систему покрытия, категорию коррозии, дренаж, контроль образования конденсата, конструкцию крыши, систему кондиционирования воздуха и требования к затоплению объекта.

Оставляем данные о коротком замыкании до конца проекта

Проблема:Распределительное устройство выбирается до подтверждения уровня неисправности.

Решение:Получите данные о неисправностях электросетей и генератора на этапе проектирования и завершите исследование короткого замыкания перед выпуском заказа.

Предоставление “резервных мощностей” без определения их формы

Проблема:Поставщик резервирует электрическую мощность, но не предоставляет физического места для подключения, запаса шин, резерва охлаждения или кабельной трассы.

Решение:Укажите количество запасных фидеров, размер корпуса выключателя, емкость шинопровода, площадь панели, пространство для ввода кабеля, резерв вентиляции и кондиционирования воздуха и точки расширения системы управления.

Игнорирование гармонического нагрева от ИБП и ИТ-оборудования

Проблема:Размеры нейтральных проводов, трансформаторов и сборных шин определяются с учетом сбалансированной синусоидальной нагрузки.

Решение:Получите данные о гармонических характеристиках оборудования, оцените ток нейтрали и нагрев трансформатора, а также используйте соответствующие требования производителя и электрические нормы.

Испытательное оборудование, но не последовательность действий

Проблема:Каждый выключатель и ИБП проходят индивидуальную проверку, но полная последовательность действий при отказе в обслуживании или переходе на техническое обслуживание не выполняется.

Решение:Включает в себя комплексные системные тесты с заданными условиями запуска, временем, разрешениями, сигнализациями, режимом отключения, ручным восстановлением и критериями восстановления.

Изменение чертежей после изготовления без контроля конфигурации

Проблема:Изменения в проводке, защите или кабельном вводе на местах вносятся без обновления документации.

Решение:Используйте официальный запрос на внесение изменений, утвержденный чертеж красной линии, требования к повторному тестированию и окончательный готовый пакет документов.

Рекомендуемые результаты электронного дома для центров обработки данных

Полный пакет закупок должен включать в себя следующие результаты:

• Проектно-сметная документация и график загрузки
• Однострочные схемы и схемы защиты
• Исследования короткого замыкания, потока нагрузки, перепада напряжения и селективной координации
• Чертежи общего устройства, фундамента, подъема, транспортировки и кабельных вводов
• Расчеты тепловой нагрузки и системы кондиционирования воздуха
• Чертежи заземления и молниезащиты
• Документация о пожаре, обнаружении газа, аварийной остановке и причинно-следственных связях
• Список операций ввода-вывода, сетевая архитектура, реестр коммуникаций и обязанности в области кибербезопасности
• Технические паспорта оборудования, сертификаты, свидетельства о типовых испытаниях и протоколы плановых испытаний
• Процедура заводских приемочных испытаний и подписанные результаты
• Инструкция по способу установки и процедура приемо-сдаточных испытаний на объекте
• Файлы настроек защиты и отчеты о вводе в эксплуатацию
• Руководства по эксплуатации и техническому обслуживанию, список запасных частей, записи об обучении и готовые чертежи

Окончательные рекомендации по созданию электронного центра обработки данных на заказ

Определите электронный дом с точки зрения сценария эксплуатации в обратном порядке: определите критическую нагрузку, последовательность перемещения источника питания, воздействие на окружающую среду, режим работы при сбоях, метод технического обслуживания, план расширения и доказательства, необходимые для приемки. Потребуйте от производителя, чтобы он преобразовал эти требования в номинальное оборудование, проверенные расчеты, чертежи с контролем и испытания в присутствии свидетелей. Для комплекта поставки Pushen те же требования должны применяться к корпусу, распределительному устройству, системе кондиционирования, элементам управления, настройкам защиты, плану транспортировки и записям о вводе в эксплуатацию. Надежныйэлектронный дом пользовательского центра обработки данныхне определяется каталожной этикеткой; она определяется отслеживаемыми значениями дляСборные электрические корпуса, модульный центр обработки данных power house, ираспределение электроэнергии в центре обработки данных, подтвержденный доказательствами IEC 61439, рассчитанныйустойчивость к короткому замыканию, и документально подтвержденныйснижение температуры.

Эталонные стандарты и технические источники

• — Низковольтные распределительные устройства и устройства управления в сборе.
• — Степень защиты, обеспечиваемая корпусами.
• — В тех случаях, когда это принято юрисдикцией проекта.
• — Официальный каталог стандартов.
• — Публично задокументированный случай аварийного электроснабжения и бесперебойного обслуживания.