数据中心的所有设备运转都离不开电,研究数据中心供电系统非常有意义。在如今倡导绿色、节约能源的大背景下,优化数据中心的供电系统是一种主要的节约能源的方式。对于一个数据中心的技术人员来讲,掌握数据中心供电系统的原理和使用方式,对于日常维护数据中心、以及在紧急故障情况下缩短业务恢复的时间,都是非常有益的。本文将对数据中心的供电系统做个简单介绍。

数据中心继承了建筑工程供电使用的基本供电系统,有三相三线制,三相四线制等。根据各种保护方式、术语概念、低压配电系统,按接地方式的不同,国际电工委员会将供电系统分为三大类:TT 系统、TN系统、IT系统。

1.TT系统

TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地,负载侧设备不带电的金属外壳与大地连接,但与电源侧配电变压器中性点没有直接电气连接,也称为保护接地系统,其中第一个符号T表示电力系统中性点直接接地;第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。TT系统接地耗材比较多,还需要增加额外的漏电保护器,低压断路器不一定能跳闸,易出现危险,所以TT系统一般用于临时的供电,安全性不高,很少适用于数据中心,即使应用也仅作为临时的备用供电系统使用。

2.TN系统

TN系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,也称作接零保护系统。这种系统的特点是一旦设备出现外壳带电,接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流,立即引起熔断器的熔丝会熔断,使故障设备断电,非常安全,TN系统也比较节省材料,保护零线和工作零线可以做到一起,如果工作零线还作为零保护线,也称作保护中性线。此时由于三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,有对地电压,这样与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压,这种情况仅适用于三相负载基本平衡的情况。如果将工作零线和保护零线分开,就不用关心三相负载不均的问题,这种供电方式比较可靠,适用于中小型的数据中心,总耗电量比较低的数据中心。

3.IT系统

IT系统是三相三线式接地系统,其中的I表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,T表示负载侧电气设备进行接地保护,没有中型线N,只有有线电压380V和无相电压220V,保护接地线PE各自独立接地。IT供电可靠性高、安全性好,是数据中心最重要的供电方式。我们常说IT系统、IT民工,不仅是用IT来代表信息行业的一个特点,其实信息系统(包括数据中心)的供电系统也叫IT系统。使用IT方式供电,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电流依然很小,不会破坏电源电压的平衡,使用安全度高。

从以上的介绍中不难看出,三类供电系统大的区别在于接地方式的不同上,采用不同的接地方式决定了整个供电系统的独自特点。IT系统是目前数据中心使用最为广泛的供电方式,用于数据中心的供电系统,其允许输入的电压和频率的波动范围要相当宽,典型值分别为380/220的15%左右和50Hz的10%左右。不过IT系统也有不足,IT系统不能配出中性线N,因此它不适用于拥有大量单相设备的数据中心,另外当供电距离很长时,供电线路对大部分的分布电容就比较大了。当负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时,漏电电流经大地形成架路,保护设备不一定动作,这是比较危险的,所有IT系统只有在供电距离不长时才比较安全。由此可见,不管哪种供电系统,都有其使用的优点和缺点,需要根据实际使用情况综合评估使用哪种方式。

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