從接地方式上談數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)

    數(shù)據(jù)中心的所有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開電，研究數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)非常有意義。在如今倡導(dǎo)綠色、節(jié)約能源的大背景下，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)是一種主要的節(jié)約能源的方式。其實(shí)很多人對(duì)供電系統(tǒng)并不了解，不知道其工作的基本原理。對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)中心的技術(shù)人員來(lái)講，掌握數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的原理和使用方式，是最基本的技能，不可能每個(gè)數(shù)據(jù)中心都有專門的電工來(lái)維護(hù)供電系統(tǒng)，對(duì)于很多中小型的數(shù)據(jù)中心，根本沒有資金再去單獨(dú)聘用電工，所以掌握一些基本的供電知識(shí)是非常必要的，這對(duì)于日常維護(hù)數(shù)據(jù)中心，以及在緊急故障情況下，縮短業(yè)務(wù)恢復(fù)的時(shí)間都是非常有益的。本文將對(duì)數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

    數(shù)據(jù)中心也是建筑，繼承了建筑工程供電使用的基本供電系統(tǒng)，有三相三線制，三相四線制等。根據(jù)各種保護(hù)方式、術(shù)語(yǔ)概念、低壓配電系統(tǒng)，按接地方式的不同，國(guó)際電工委員會(huì)將供電系統(tǒng)分為三大類：TT 系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地，負(fù)載側(cè)設(shè)備不帶電的金屬外殼與大地連接，但與電源側(cè)配電變壓器中性點(diǎn)沒有直接電氣連接，也稱為保護(hù)接地系統(tǒng)，其中第一個(gè)符號(hào)T表示電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地；第二個(gè)符號(hào)T表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。TT系統(tǒng)接地耗材比較多，還需要增加額外的漏電保護(hù)器，低壓斷路器不一定能跳閘，易出現(xiàn)危險(xiǎn)，所以TT系統(tǒng)一般用于臨時(shí)的供電，安全性不高，很少適用于數(shù)據(jù)中心，即使應(yīng)用也僅作為臨時(shí)的備用供電系統(tǒng)使用。TN系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng)，也稱作接零保護(hù)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，接零保護(hù)系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，立即引起熔斷器的熔絲會(huì)熔斷，使故障設(shè)備斷電，非常安全，TN系統(tǒng)也比較節(jié)省材料，保護(hù)零線和工作零線可以做到一起，如果工作零線還作為零保護(hù)線，也稱作保護(hù)中性線。此時(shí)由于三相負(fù)載不平衡，工作零線上有不平衡電流，有對(duì)地電壓，這樣與保護(hù)線所聯(lián)接的電氣設(shè)備金屬外殼有一定的電壓，這種情況僅適用于三相負(fù)載基本平衡的情況。如果將工作零線和保護(hù)零線分開，就不用關(guān)心三相負(fù)載不均的問(wèn)題，這種供電方式比較可靠，適用于中小型的數(shù)據(jù)中心，總耗電量比較低的數(shù)據(jù)中心。IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，其中的I表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過(guò)高阻抗接地，T表示負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)，沒有中型線N，只有有線電壓380V和無(wú)相電壓220V，保護(hù)接地線PE各自獨(dú)立接地。IT供電可靠性高、安全性好，是數(shù)據(jù)中心最重要的供電方式。我們常說(shuō)IT系統(tǒng)、IT民工，不僅是用IT來(lái)代表信息行業(yè)的一個(gè)特點(diǎn)，其實(shí)信息系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)中心）的供電系統(tǒng)也叫IT系統(tǒng)。使用IT方式供電，即使電源中性點(diǎn)不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對(duì)地漏電流依然很小，不會(huì)破壞電源電壓的平衡，使用安全度高。

    從以上的介紹中不難看出，三類供電系統(tǒng)最大的區(qū)別在于接地方式的不同上，采用不同的接地方式?jīng)Q定了整個(gè)供電系統(tǒng)的獨(dú)自特點(diǎn)。IT系統(tǒng)是目前數(shù)據(jù)中心使用最為廣泛的供電方式，這也是為何我們將信息處理都統(tǒng)一稱為IT的一個(gè)原因，而不僅僅是Information Technology的縮寫。用于數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)，其允許輸入的電壓和頻率的波動(dòng)范圍要相當(dāng)寬，典型值分別為380/220的15%左右和50Hz的10%左右，IT系統(tǒng)很好地確保了這點(diǎn)。不過(guò)IT系統(tǒng)也有不足，IT系統(tǒng)不能配出中性線N，因此它不適用于擁有大量單相設(shè)備的數(shù)據(jù)中心，還有就是當(dāng)供電距離很長(zhǎng)時(shí)，供電線路對(duì)大部分的分布電容就比較大了。當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時(shí)，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動(dòng)作，這是比較危險(xiǎn)的，所有IT系統(tǒng)只有在供電距離不長(zhǎng)時(shí)才比較安全。由此可見，不管哪種供電系統(tǒng)，都有其使用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際使用情況綜合評(píng)估使用哪種方式，從已經(jīng)應(yīng)用的情況來(lái)看，數(shù)據(jù)中心還是以IT系統(tǒng)為主。

    供電系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)據(jù)中心的動(dòng)力來(lái)源，相當(dāng)于一個(gè)人的“心臟和血管”，負(fù)責(zé)把能量輸送到數(shù)據(jù)中心里的每一臺(tái)設(shè)備，供電系統(tǒng)能夠正常工作，是其它所有系統(tǒng)能夠正常工作的前提和基礎(chǔ)，所以保證數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是尤為重要的。三種供電方式，只有IT方式可靠性最高，因此成為了數(shù)據(jù)中心里應(yīng)用最為廣泛的供電方式。雖然和TT、NT相比，IT系統(tǒng)的建設(shè)成本最高，但是也最安全，最穩(wěn)定。在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本中，供電系統(tǒng)往往是整個(gè)數(shù)據(jù)中心投資最大的部分，有時(shí)可能達(dá)到整體投資的50%，是數(shù)據(jù)中心最為關(guān)鍵的部分。建設(shè)一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)高效的供電系統(tǒng)，對(duì)于數(shù)據(jù)中心在整個(gè)生命周期里安全運(yùn)行都是非常必要的。建設(shè)高效的供電系統(tǒng)，意味著可以給數(shù)據(jù)中心運(yùn)行節(jié)省電能，數(shù)據(jù)中心運(yùn)行越久，收益就越高，如今的數(shù)據(jù)中心通過(guò)各種小的系統(tǒng)優(yōu)化來(lái)改善供電，主要有兩個(gè)目的：一個(gè)是安全性，另一個(gè)是節(jié)能。不管如何改變，供電系統(tǒng)的基本永遠(yuǎn)不會(huì)變，IT系統(tǒng)的三相三線式不會(huì)變，所以掌握IT系統(tǒng)的使用特點(diǎn)，可以很快進(jìn)入到數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)維護(hù)上來(lái)，在此基礎(chǔ)上在去學(xué)習(xí)其它復(fù)雜的技術(shù)，比如電路備份、噪聲處理、漏電保護(hù)等等，這些都是供電系統(tǒng)的輔助組成部分，和供電有著密切聯(lián)系。<