एन + 1 योजना के अनुसार टीयर IV डेटा सेंटर का निर्माण कैसे करें

अलग-अलग समानांतर बस (आईपी-बस) के साथ यूपीएस सिस्टम - डेटा सेंटर क्षमताओं के विकास के लिए डेवलपर्स का जवाब। आईपी-बस के साथ कई डेटा सेंटर पहले ही दुनिया में बनाए जा चुके हैं, जिनमें टियर IV अपटाइम इंस्टीट्यूट सर्टिफिकेट भी शामिल है। इस तरह के फैसले रूसी ग्राहकों द्वारा देखे जा रहे हैं।

डेटा सेंटर के निर्माण के अभ्यास में उनके विस्तार की दिशा में एक स्थिर प्रवृत्ति है। दुनिया में 100 मेगावाट की क्षमता वाली वस्तुएँ दिखाई दीं। रूस भी एक तरफ नहीं खड़ा है, हालांकि यह कुछ देरी से इस दिशा में चलता है। हमारे देश में 10 साल पहले, 5 मेगावाट की क्षमता वाले एक डेटा सेंटर को बड़ा माना जाता था, और आज कई प्रमुख ऑपरेटरों ने 2,000 या अधिक रैक के लिए सुविधाओं के निर्माण की योजना की घोषणा की है, जो 15 मेगावाट और उससे अधिक की ऊर्जा खपत से मेल खाती है।

उच्च शक्ति के इंजीनियरिंग सिस्टम के संगठन के लिए, जैसा कि विश्व अभ्यास ने दिखाया है, आर्थिक दृष्टिकोण से सबसे अधिक समीचीन एक सर्किट है जो उपकरणों के समानांतर एन + एक्स (एन + 1, एन + 2 ...) से जुड़ा है। इसके अलावा, दुनिया के सबसे बड़े यूपीएस प्रतिष्ठानों की इकाई क्षमता - गतिशील, जो इस तरह के समाधानों में इस्तेमाल की जा सकती है, यूपीएस द्वारा काम करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे बड़े डीजल इंजनों की शक्ति (और लागत) द्वारा सीमित है।

हालांकि, यूपीएस का सीधा समानांतर कनेक्शन, प्रभावी N + x विन्यास बनाने की क्षमता प्रदान करता है, इसमें कई महत्वपूर्ण कमियां हैं:

• लो-वोल्टेज इंस्टॉलेशन का उपयोग केवल 5 मेगावाट तक के सिस्टम में किया जा सकता है। यह लो-वोल्टेज पैकेज डिवाइस (6300 ए) की उपलब्ध रेटिंग और उच्च शॉर्ट-सर्किट धाराओं के लिए दोनों प्रतिबंधों के कारण है, जिनमें से मान 150 केए से अधिक हो सकते हैं।
• मध्यम वोल्टेज समाधान, जो 5 मेगावाट से अधिक की प्रणालियों का निर्माण करना संभव बनाते हैं, बिजली व्यवस्था की लागत में वृद्धि करते हैं और हमेशा संचालन के संदर्भ में ग्राहकों को सूट नहीं करते हैं।
• सिस्टम के सामान्य घटक - इनपुट और आउटपुट बस, बाईपास - विफलता के सामान्य बिंदु हैं।

एन + एन (2 एन) योजना, टीयर IV अपटाइम इंस्टीट्यूट के दोष सहिष्णुता के स्तर के अनुरूप है, यह संभव बनाता है, अलग-अलग ऊर्जा मॉड्यूल का निर्माण करके, शास्त्रीय समानांतर प्रणालियों के मुख्य नुकसान से दूर होने के लिए। लेकिन इस दृष्टिकोण के अन्य स्पष्ट नुकसान हैं:

• उपकरणों का 100% दोहराव, अर्थात् उच्च पूंजी लागत;
• बड़े पदचिह्न;
• अधिकतम लोड स्तर - 50% (व्यवहार में - 40% से अधिक नहीं);
• उच्च परिचालन लागत।

इन कारणों के लिए, एन + एन (2 एन) कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग शायद ही कभी 10 मेगावाट से अधिक की क्षमता वाली सुविधाओं के लिए किया जाता है।

2005 में, एक समाधान पाया गया था, जबकि समानांतर सर्किट के मुख्य लाभ को बनाए रखते हुए - एन + एक्स सर्किट में यूपीएस मॉड्यूल की इष्टतम संख्या - 20 मेगावाट तक की क्षमता के साथ अभ्यास प्रणालियों में डालने के लिए, जबकि 0.4 केवी के कम वोल्टेज पर शेष। यह समाधान, आईपी-बस कॉन्फ़िगरेशन को डब करता है, जो उच्चतम स्तर के दोष सहिष्णुता (टीयर IV अपटाइम इंस्टीट्यूट) को पूरा करता है। आईपी-बस विचार व्यक्तिगत यूपीएस मॉड्यूल को जोड़ने के लिए एक रिंग बस के उपयोग पर आधारित है, जिनमें से प्रत्येक को एक रिएक्टर (छवि 1) का उपयोग करके अलग किया जाता है।


चित्र एक। यूपीएस अलगाव-समानांतर

आईपी-बस सिस्टम में, प्रत्येक यूपीएस अपने स्वयं के लोड आउटपुट पर संचालित होता है और एक साथ एक अलग बस (आईपी-बस) से जुड़ा होता है जो एक अलगाव चोक होता है, जो कई महत्वपूर्ण कार्य करता है:

• आप यूपीएस के बीच सक्रिय शक्ति को फिर से विभाजित करने की अनुमति देता है - एक कम लोड के साथ एक यूपीएस मॉड्यूल "मदद करता है" एक आईपी बस (छवि 2) के माध्यम से अतिरिक्त शक्ति संचारित करके अन्य मॉड्यूल;
• रखरखाव कार्य के लिए यूपीएस के बंद होने या दुर्घटना की स्थिति में लोड को निर्बाध विद्युत आपूर्ति प्रदान करता है (चित्र 3, अंजीर। 4);
• रिएक्टरों की बाधा के कारण, यूपीएस प्रतिष्ठानों के बीच प्रतिक्रियाशील धाराओं के आदान-प्रदान को धीमा कर देता है, ताकि सिस्टम के अंदर प्रतिक्रियाशील शक्ति को नियंत्रित करने की आवश्यकता न हो।

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  - IP-Bus, , N + (N + 1, N + 2…). — 70%, .

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अंजीर। 2. 16 यूपीएस प्रतिष्ठानों की एक प्रणाली में लोड वितरण का एक उदाहरण

आईपी-बस प्रणाली में "प्रत्यक्ष" समानांतर कॉन्फ़िगरेशन के विपरीत, प्रत्येक यूपीएस स्थापना दूसरों के स्वतंत्र रूप से अपने आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करती है - कोई केंद्रीकृत नियंत्रण डिवाइस नहीं है और विफलता का एक सामान्य बिंदु समाप्त हो गया है। यह मानते हुए कि एक यूपीएस से बिजली का प्रवाह अचानक किसी कारण से गायब हो जाता है, इसका भार आईपी चोक का उपयोग करके आईपी-बस से जुड़ा रहता है, जो अब बैकअप पावर स्रोत के रूप में काम करता है। इस परिदृश्य में, लोड स्वचालित रूप से और निर्बाध रूप से आईपी-बस से बिजली प्राप्त करेगा (चित्र 3 देखें)।


अंजीर। 3. एक यूपीएस स्थापना की विफलता / बंद होने की स्थिति में सिस्टम अतिरेक का उदाहरण

व्यवहार में, आईपी-बस आमतौर पर एक अंगूठी के रूप में बनाई जाती है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 4. आईपी-बस का दूसरा खंड, जिसे अक्सर रिटर्न-बस कहा जाता है, भार के लिए एक बैकअप स्रोत के रूप में कार्य करता है, जिससे आप उन्हें अलग-अलग स्विच के माध्यम से सीधे आईपी-बस से कनेक्ट कर सकते हैं - एक प्रकार का बाईपास, जो आपातकाल में भी लोड पर रेटेड वोल्टेज सुनिश्चित करता है स्थितियों या सेवा कार्य करते समय। इस तरह के बाईपास विफलता का एक सामान्य बिंदु नहीं हैं, क्योंकि समय के शुरुआती समय में, जब तक बाईपास बंद नहीं हो जाता, तब तक लोड आईपी-चोक से आईपी चोक से बिजली प्राप्त करना जारी रहता है, जैसा कि ऊपर बताया गया है।


अंजीर। 4 बैकअप आईपी बस से सीधे लोड नंबर 2 के संचालन का उदाहरण

शॉर्ट-सर्किट परिदृश्यों के तहत आईपी-बस प्रणाली का व्यवहार "प्रत्यक्ष" समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में प्रक्रियाओं से काफी भिन्न होता है। आईपी-बस सर्किट में, आईपी चोक के उपयोग के कारण संभावित शॉर्ट सर्किट का केवल भार पर नगण्य प्रभाव पड़ता है। इस मामले में, शॉर्ट-सर्किट धाराएं 100 केए से अधिक नहीं होती हैं, जो मानक स्विचिंग, सुरक्षात्मक और बस उपकरण के उपयोग की अनुमति देती हैं।

यूपीएस के लोड पक्ष पर एक शॉर्ट सर्किट की स्थिति में (चित्र 5 देखें), पूरे सिस्टम पर इस तरह के शॉर्ट सर्किट का प्रभाव इस तथ्य के कारण अपेक्षाकृत महत्वहीन है कि शेष भार यूपीएस से श्रृंखला में जुड़े दो पुनरावृत्तियों द्वारा अलग-थलग हैं। दूसरी ओर, यूपीएस द्वारा एक आम आईपी बस को आपूर्ति की गई शॉर्ट-सर्किट करंट आईपी चोक के प्रतिरोध से सीमित है। इसलिए, अप्रभावित भार पर वोल्टेज में परिवर्तन नगण्य हैं और आईटीआई वक्र (सीबीईएमए) के सुरक्षित क्षेत्र में रहते हैं।


अंजीर। 5. वितरण प्रणाली का उदाहरण आईपी-बस प्रणाली में शॉर्ट-सर्किट धाराओं के मूल्यों और यूपीएस 2 से जुड़ी लोड पावर बस पर शॉर्ट-सर्किट के साथ

आईपी-बस में शॉर्ट सर्किट की स्थिति में, केवल एक आईपी रिएक्टर गलती बिंदु और यूपीएस या लोड के बीच स्थित है। इसलिए, लोड वितरण प्रणाली में शॉर्ट सर्किट की तुलना में इस परिदृश्य में लोड पर वोल्टेज ड्रॉप बहुत बड़ा होगा। एक कम संक्रमण प्रतिरोध के साथ, लोड भर में प्रारंभिक वोल्टेज ड्रॉप 30% होगा। संवेदनशील सर्वर बिजली की आपूर्ति के लिए, आईटीआई वक्र (सीबीईएमए) के अनुसार, यह वोल्टेज ड्रॉप अधिकतम 500 एमएस के लिए स्वीकार्य है। विशेष रूप से आईपी-बस प्रणाली की आवश्यकताओं के अनुकूल खंडित दिशात्मक सुरक्षा का उपयोग, आपको शॉर्ट सर्किट को अलग-अलग करके आईपी-बस पर शॉर्ट सर्किट को 60 एमएस के लिए साफ करने की अनुमति देता है और साथ ही आईपी-बस प्रणाली के हिस्से को पूरी तरह से प्रभावित नहीं होने देता है। व्यावहारिक।

आईपी ​​बस प्रणाली में कई यूपीएस संस्थापन होते हैं, जिनमें से संख्या को निर्दिष्ट N + x अतिरेक स्तर द्वारा निर्धारित किया जाता है और इसमें निम्नलिखित मुख्य घटक शामिल हैं: एक UPS जिसमें पावर स्टोरेज डिवाइस, IP स्थापना को IP बस से कनेक्ट करने के लिए एक IP चोक, और सिस्टम के सुरक्षित संचालन के लिए आवश्यक स्विच होते हैं।

अंजीर में। चित्रा 6 एक रोटरी यूपीएस पर आधारित आईपी बस प्रणाली के एक अवतार को दर्शाता है।

सिस्टम तत्व:

1. बाहरी नेटवर्क
2. आईपी-बस
3. आईपी-रिटर्न-बस
4. रोटरी यूपीएस एक चक्का के साथ
5. लंबे नेटवर्क रुकावट के लिए DGU (वैकल्पिक)
6. आईपी चोक
7. बायपास स्विच
8. आईपी -स्वच्छता
9. भार




अंजीर। 6. एक रोटरी यूपीएस पिलर UNIBLOCK और "लोअर" टर्न-ऑन के साथ एक बाहरी DGU का उपयोग करके आईपी-बस प्रणाली का एक उदाहरण।

पिलर के व्यावहारिक अनुभव के अनुसार, बैकअप यूपीएस के रूप में फ्लाईव्हील (छवि 6) के साथ गतिशील यूपीएस, आईपी बस सिस्टम के लिए आदर्श हैं। DIBP के हिस्से के रूप में काइनेटिक ड्राइव तात्कालिक ऊर्जा अवशोषण और तात्कालिक निर्वहन दोनों के मोड में काम कर सकता है, जो लोड में परिवर्तन होने पर आईपी-बस सिस्टम के ऑपरेटिंग मापदंडों को स्थिर करने के लिए महत्वपूर्ण है।

इसके अलावा, DIBP में मोटर जनरेटर में 20 x Inom तक के उच्च शॉर्ट-सर्किट धाराओं की आपूर्ति करने की क्षमता है, जो आईपी-बस सिस्टम को शॉर्ट सर्किट की सफाई के लिए बहुत लंबे समय तक पड़ोसी लोड को उजागर किए बिना शॉर्ट सर्किट के नकारात्मक प्रभावों को उजागर करने की अनुमति देता है।
बैटरी के साथ स्टेटिक यूपीएस में उच्च धाराओं को तुरंत भेजने और प्राप्त करने की सीमित क्षमता होती है, और इसके अलावा, स्वयं यूपीएस के शॉर्ट-सर्किट धाराएं अपेक्षाकृत कम होती हैं। इन कारणों से, स्थैतिक यूपीएस पर आईपी-बस समाधान एक प्रयोग के अधिक हैं, और वे व्यावहारिक रूप से मौजूदा डेटा केंद्रों में नहीं पाए जाते हैं।

दुनिया का पहला आईपी-बस सिस्टम 2007 में एशबर्न (वर्जीनिया, यूएसए) में 36 मेगावाट डेटा सेंटर के लिए लागू किया गया था। सुविधा में दो अलग-अलग आईपी-बस सिस्टम स्थापित किए गए थे, जिनमें से प्रत्येक में 16 पिलर UNIBLOCK UBT 1670 केवीए यूपीएस शामिल हैं जिसमें 14 + 2 कॉन्फ़िगरेशन में फ्लाईव्हील है। बाहरी नेटवर्क के दीर्घकालिक आउटेज के मामले में, प्रत्येक DIBP एक अलग "28-टर्न-ऑन" के साथ 2810 kVA डीजल जनरेटर द्वारा आरक्षित है। जो निर्बाध और गारंटीकृत बिजली आपूर्ति भार दोनों पर काम करता है
पहली आईपी-बस प्रणाली की सफलता के बाद, इस कॉन्फ़िगरेशन ने डेटा सेंटर उद्योग में तेजी से लोकप्रियता हासिल की। आईपी-बस तकनीक के विकास और मान्यता में एक और मील का पत्थर आईपी-बस एन + 1 बिजली आपूर्ति प्रणाली के साथ ऑस्ट्रेलियाई एनएक्सडीडीसी बी 2 डेटा सेंटर द्वारा सितंबर 2017 में टीयर IV डिजाइन और सुविधा अपटाइम इंस्टीट्यूट प्रमाण पत्र की प्राप्ति थी।

रूसी डेटा सेंटर बाजार केवल 10 मेगावाट से अधिक की क्षमता के साथ बड़ी सुविधाओं के निर्माण के चरण में प्रवेश कर रहा है। रूस में कई डेटा सेंटर परियोजनाओं (5-15 मेगावाट की क्षमता की सीमा) में आईपी-बस समाधान की पहली अवधारणा गणना और बजट आकलन के परिणामों के आधार पर, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं। स्थिर यूपीएस पर 2N कॉन्फ़िगरेशन की तुलना में, DIBP पर आधारित IP- बस समाधान प्रारंभिक पूंजी लागत में अधिक महंगे नहीं हैं, वे कब्जे वाले स्थान पर 30-60% लाभ देते हैं, 10% की अवधि के लिए स्वामित्व (TCO) की लागत के मामले में 50% से अधिक लाभदायक हैं। N + 1 वितरित-निरर्थक कॉन्फ़िगरेशन (DR 3/2, 4/3) की तुलना में, दोनों स्थिर और गतिशील यूपीएस पर लागू, DIBPs पर आधारित IP- बस समाधान प्रारंभिक पूंजी लागत (10 डेटा केंद्रों के लिए) में अधिक महंगे नहीं हैं MW या अधिक), अधिग्रहित क्षेत्र में 20-50% का लाभ दें, 10 साल की अवधि के लिए TCO के संदर्भ में 50% अधिक लाभदायक।

इस प्रकार, मुझे यकीन है कि रूसी डेटा केंद्रों में आईपी-बस सिस्टम का कार्यान्वयन केवल समय की बात है।