在支持数据中心正常运行的所有电气和系统组件中,开关设备通常不被人重视,隐藏在数据中心设施的角落中。但是,如今数字化的快速发展正在改变开关设备的重要性,数据中心设施管理人员必须注意开关设备发挥的重要作用。

随着企业利用移动计算、物联网(IoT)等其他力量产生的海量数据来推动竞争优势,数据中心的作用从未如此重要,因为系统正常运行时间对业务成功越来越重要。业务中断不仅会影响生产力,还会造成重大的财务和声誉损失,影响市场地位。

虽然发电机在发生短时间的电力干扰的情况下提供备用电源,但是最佳的设备正常运行时间需要可靠的配电系统,其中开关设备是最重要的。开关设备由用于控制、保护和隔离电气设备的电气隔离开关、保险丝和断路器组成,这与电力供应的可靠性直接相关,为整个数据中心设施供电。在很多情况下,电网和柴油发电机的电源都是通过并由开关设备控制的。因此,开关设备的停机时间意味着就是数据中心的停机时间。

开关设备的重要性日益突出

从历史上看,尤其是在数据中心领域中,开关设备主要提供短路保护功能,使其成为整个设施基础设施中相对被动的部分。设备管理人员只有在发生故障时才与设备进行交互,这种情况很少发生。但这些正式在变化。

随着数据消费的爆炸性增长以及数据中心的物理和计算规模的扩大(美国在超大规模数据中心的数量领先世界),对主动式能源保护和电气可靠性的需求也越来越强烈,这使得整个数据中心(包括开关设备)变得更具互动性和适应性。随着自动转换能力等新技术的进步,开关设备可以(而且必须)处理更多的电气操作,并在被要求操作时必须成功运行。例如,当恶劣天气导致电力设施停电时,开关设备负责自动重新配置配电线路以从电网切换到辅助的电力来源,即发电机。

那么,有着巨大的权力就需要承担巨大的责任。但是这种模式转变是困难的。在传统上使用开关设备很少,如果有的话,许多数据中心设施管工作人员可能没有意识到或解决设备转换的重要性。随着美国数据中心设施基础设施迅速老化,业务预算紧缩,员工和支持人数减少,正在进行的开关设备维护工作正在推迟,使电网的性能面临着一定的风险。这可能会造成在整个数据中心设施中出现故障、中断或电弧闪光问题的可能性。

维护的必要性

由于电气开关设备通常被认为是一个低维护量的产品,它通常是配电系统中最容易被忽视的部件。但是,与任何人工制造的设备一样,开关设备也面临一定的操作限制,需要定期维护以避免故障。就像人们为汽车或飞机提供服务一样,开关设备也必须得到维护,其使用周期与其环境成正比,以及如何处理。

巨大的电能不仅能够通过,而且还可以通过开关设备进行有效的路由和重新路由。这会给电气部件带来压力,特别是在环境不理想的情况下,例如当温度超出最佳性能区域、空气质量差或设备暴露在过度潮湿的环境中(值得注意的是,尽管数据中心内的机架和服务器环境受到严格管制,开关设备通常位于数据中心设施的其他部分,通常不具有相同的环境控制水平)。根据开关设备的类型,一些技术可能更容易受到环境的影响(空气绝缘开关最容易受到影响,惰性气体绝缘和屏蔽固体绝缘开关受到的影响最少)。

在制定开关设备维护计划时,首先要确定维修包括哪些内容:设备周围的环境和设备的职责。典型的问题包括:

是否有空气污染物?

是否有腐蚀性环境?

是否有啮齿动物进入的可能性?

温度和湿度是否符合要求?

开关切换有多频繁?

设备上的电流是多少?与设备的额定值有多接近?

正在切换什么水平的电流?

开关设备创新提高可靠性、节省时间和费用

随着行业的不断发展,成功的企业应将开关设备视为竞争优势,使其能够提供最高水平的电力可用性,同时节省时间和费用。

最近在开关设计方面的创新使数据中心人员能够安装和运行具有持续性能和较低风险的中压网络。例如,在美国引入屏蔽式固体绝缘开关设备(2SIS)技术带来了前所未有的可靠性和安全性,通过将固体材料封装在一个屏蔽绝缘的主要电路部件提供保护以防止内部电弧。这种设计大大减少对系统的损害的可能性,保护带电导体免受可能导致故障的灰尘、水分、湿度和其他环境因素的影响,降低了维护人员触电、弧闪危险、电弧放电危险的风险。

设备成本也是一个关键因素,可以通过承诺采用更新的设备来弥补。现代的基础设施允许使用更小的设备,从而能够在较小的空间内提供相同的功率。现代化技术也是高度模块化的,需要较少的维护和不太复杂的维护,大大降低了相关成本。此外,在更换电力基础设施的同时,可以评估增加配电电压,这也大大节省了成本(减少电缆尺寸、减少电缆长度、减少导管/托盘、减少安装的工作量)。

结论

数据中心内的任何配电和备用系统中,开关设备往往是价值最受低估的组件。但是,随着老化的电气设备需要维护,将重要的数据中心性能置于风险之中,数据中心设施管理人员是否真的能够忽略这个经常被忽视的组件,以确保正常运行时间?

数据中心电力故障的影响可能会以多种方式使企业付出代价,虽然不间断电源(UPS)和发电机等备用系统在需要关闭主电源或发生单点故障时提供备用电源,但现代开关设备是一个可靠的电力网络的核心和灵魂,必须妥善维护。

 

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