Проектирование электротехнических систем здания серверной
Наше бюро по проектированию выполнило рабочую документацию системы электроснабжения здания ЦОД серверного.
Проект по электротехническим решениям
Назначение системы электроснабжения
Электротехническая часть, входящая в состав инженерной инфраструктуры центра обработки данных, предназначается для:
- надёжного, масштабируемого и контролируемого электроснабжения конечных электротехнических устройств в соответствии с требованиями к проектированию, и с соблюдением технических мер электрической и пожарной безопасности обслуживающего персонала;
- защиты персонала и оборудования от вторичных проявлений действия грозового разряда при его попадании в объект или рядом с ним;
- автоматического отключения вентиляционного оборудования при пожаре;
- повышения электромагнитной совместимости с помощью присоединения чувствительного оборудования к отдельной системе функционального заземления;
- электрического освещения и обогрева помещений ЦОД.
Основные показатели системы
Точка присоединения к сетям внешнего и аварийного электроснабжения это главный электрический щит, далее - "ГЭЩ". Тип системы заземления в точке присоединения TN-C. Напряжение в точке присоединения 0,4кв. Категория надёжности электроснабжения, обеспечиваемая системой внешнего и резервного электроснабжения это первая, с дополнительными техническими повышения надёжности. Проектированием задается установленная мощность электротехнического оборудования 500 квт. Расчётная мощность ЦОД на последнем этапе строительства ЦОД, приведенная к вводу и максимуму системного графика нагрузки согласно ДБН 311,14 квт.
Описание и обоснование ключевых проектных решений
Основными качествами принятых проектных решений являются безопасность, функциональность, надёжность, экономическая целесообразность, эстетичный вид, совместимость с оборудованием смежных систем.
Система гарантированного электроснабжения
Система гарантированного электроснабжения, состоящая из подсистем внешнего и аварийного электроснабжения образована двумя взаиморезервирующими каналами, каждый из которых включает в себя один ввод от абонентской трансформаторной подстанции и одну комплектную автоматизированную дизельгенераторную установку, далее - "ДГУ".
Таким образом обеспечивается резервирование уровня 2N. внешнее электроснабжение находится в зоне ответственности Заказчика и предусматривается по двум кабельным линиям от абонентской трансформаторной подстанции, оборудованной устройством АВР на стороне низкого напряжения. в нормальном режиме работы схемы электроснабжения напряжение присутствует на обоих вводах, секционный выключатель в АВР ТП разомкнут, нагрузка ЦОД распределена между трансформаторами ТП поровну. Описание работы системы гарантированного электроснабжения см. в разделе проекта. Весь комплекс электротехники за исключением нагревательных приборов отнесён по надёжности к особой группе первой категории надёжности электроснабжения. Для обеспечения которой запроектированы устройства автоматического ввода резерва, далее - "АВР", в составе ГЭЩ.
Устройства АВР-ДГУ1, АВР-ДГУ2 работают независимо одно от другого, каждое состоит из контроллера и двух выкатных автоматических выключателей с мотор-приводами, электротехнической и механической взаимоблокировками. Устройства АВР3, АВР4, предназначенные для подключения потребителей особой группы первой категории электроснабжения к работающему вводу, работают с управлением от одного контроллера, каждое состоит из двух выкатных автоматических выключателей с мотор-приводами, электрической и механической взаимоблокировками. Описание функционирования АВР в нормальном режиме и при возникновении аварий приведено в таблице 5
Таблица 5. Проектирование системы.
|
Режим работы |
Действия элементов схемы, установившееся состояние |
|
Нормальный режим. |
Состояние элементов схемы. На обоих трансформаторах ТП присутствует напряжение. вводные выключатели в РУ0,4кв ТП замкнуты. Секционный выключатель в РУ0,4кв ТП разомкнут. На обоих сетевых вводах ГЭЩ присутствует напряжение. ДГУ1 простаивает в режиме горячего резерва. ДГУ2 простаивает в режиме горячего резерва. выключатели QF0.1, QF0.3 замкнуты. выключатели QF0.2, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.8 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. Нагрузка ЦОД распределена равномерно между вводами |
|
Проектная авария №1. |
Сценарий аварии. На трансформаторе №1 ТП исчезает напряжение. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 5..7с срабатывает АВР ТП, вводной выключатель №1 размыкается, секционный выключатель замыкается. Установившееся состояние элементов схемы. На трансформаторе №1 ТП отсутствует напряжение. вводной выключатель №1 в РУ0,4кв ТП разомкнут, №2 замкнут. Секционный выключатель в РУ0,4кв ТП замкнут. На обоих сетевых вводах ГЭЩ присутствует напряжение. ДГУ1 простаивает в режиме горячего резерва. ДГУ2 простаивает в режиме горячего резерва. выключатели QF0.1, QF0.3 замкнуты. выключатели QF0.2, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.8 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. Нагрузка ЦОД распределена равномерно между вводами, но в ТП вся нагрузка ложится на трансформатор №1. |
|
возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на трансформаторе №1, с задержкой времени 5...7с АВР ТП срабатывает в обратном порядке, секционный выключатель размыкается, вводной выключатель №1 замыкается. |
|
|
Проектная авария №2. |
Сценарий аварии. На трансформаторе №2 ТП исчезает напряжение. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 5.7с срабатывает АВР ТП, вводной выключатель №2 размыкается, секционный выключатель замыкается. Установившееся состояние элементов схемы. На трансформаторе №2 ТП отсутствует напряжение. вводной выключатель №2 в РУ0,4кв ТП разомкнут, №1 замкнут. Секционный выключатель в РУ0,4кв ТП замкнут. На обоих сетевых вводах ГЭЩ присутствует напряжение. ДГУ1 простаивает в режиме горячего резерва. ДГУ2 простаивает в режиме горячего резерва. выключатели QF0.1, QF0.3 замкнуты. выключатели QF0.2, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.8 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. Нагрузка ЦОД распределена равномерно между вводами, но в ТП вся нагрузка ложится на трансформатор №2. возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на трансформаторе №2, с задержкой времени 5.7с АВР ТП срабатывает в обратном порядке: секционный выключатель размыкается, вводной выключатель №2 замыкается. |
|
Проектная авария №3. |
Сценарий аварии. На вводе №1 в ГЭЩ исчезает напряжение, в то время как оно присутствует на обоих трансформаторах. Данная авария может быть следствием отказа АВР в ТП, короткого замыкания на шинах РУ0,4кв либо кабельной линии ввода №1. в работу вводится ДГУ. Действия АВР ТП и состояние элементов ТП в данном сценарии не рассматриваются. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 10.15с происходит запуск ДГУ1, размыкаются QF0.1 и QF0.5, замыкается QF0.6. После выхода ДГУ1 на рабочий режим замыкается QF0.2, после чего с задержкой времени 10.15с размыкается QF0.6, замыкается QF0.5. Установившееся состояние элементов схемы. На вводе №1 ГЭЩ отсутствует напряжение. ДГУ1 работает. ДГУ2 простаивает в режиме горячего резерва. выключатели QF0.2, QF0.3 замкнуты. выключатели QF0.1, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.8 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. Нагрузка ЦОД распределена равномерно между ДГУ1 и вводом 2 возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на вводе №1, с задержкой времени 5.7с АВР-ДГУ1 срабатывает в обратном порядке - размыкает QF0.2 и замыкает QF0.1, после чего останавливает ДГУ1 с задержкой времени, достаточной для охлаждения её двигателя и генератора 60.90с. |
|
авария |
Сценарий аварии. |
|
состоянии, контроллер АВР-ДГУ1 выбрасывает блинкер «Авария». Установившееся состояние элементов схемы. На вводе №1 ГЭЩ отсутствует напряжение. ДГУ1 не работает. ДГУ2 простаивает в режиме горячего резерва. выключатель QF0.3 замкнут. выключатели QF0.1, QF0.2, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.6, QF0.8 замкнуты. выключатели QF0.5, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. вся нагрузка ЦОД ложится на ввод №2. возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на вводе №1, с задержкой времени 5...7с АВР-ДГУ1 замыкает QF0.1, после чего с задержкой времени 10.15с размыкается QF0.6, замыкается QF0.5. возврат ДГУ1 к нормальному режиму производится после технического обследования и устранения причины отказа. |
|
|
Сценарий аварии. Совмещение аварии №4 с отказом ДГУ2. Действия АВР ТП и состояние элементов ТП в данном сценарии не рассматриваются. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 10.15с происходит попытка запуска ДГУ2, размыкаются QF0.3 и QF0.8, замыкается QF0.9. После нескольких неудачных попыток запуска ДГУ2 схема остаётся в том же состоянии, контроллер АВР-ДГУ2 выбрасывает блинкер «Авария». Установившееся состояние элементов схемы. |
|
|
Проектная авария №7. |
На вводе №2 ГЭЩ отсутствует напряжение. ДГУ2 не работает. ДГУ1 простаивает в режиме горячего резерва. выключатель QF0.1 замкнут. выключатели QF0.2, QF0.3, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.9 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.8 разомкнуты. Распределение нагрузки. вся нагрузка ЦОД ложится на ввод №1. возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на вводе №2, с задержкой времени 5.7с АВР-ДГУ2 замыкает QF0.3, после чего с задержкой времени 10.15с размыкается QF0.9, замыкается QF0.8. возврат ДГУ2 к нормальному режиму производится после технического обследования и устранения причины отказа. |
|
Проектная авария №8. |
Сценарий аварии. Совмещение аварии №5 с отказом ДГУ1. Действия АВР ТП и состояние элементов ТП в данном сценарии не рассматриваются. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 10.15с происходит попытка запуска ДГУ1 и запуск ДГУ2, размыкаются QF0.1, QF0.3, QF0.5 и QF0.8. После выхода ДГУ2 на рабочий режим замыкается QF0.4 и с задержкой времени 10.15с замыкаются QF0.6 и QF0.9. Установившееся состояние элементов схемы. На вводах №1,2 ГЭЩ отсутствует напряжение. ДГУ1 не работает. ДГУ2 работает. выключатель QF0.4 замкнут. выключатели QF0.1, QF0.2, QF0.3 разомкнуты. выключатели QF0.6, QF0.8 замкнуты. |
|
выключатели QF0.5, QF0.9 разомкнуты. Распределение нагрузки. вся нагрузка ЦОД ложится на ДГУ2. Запроектирован возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на вводах, с задержкой времени 5...7с АВР-ДГУ1, АВР-ДГУ2 срабатывают в обратном порядке: размыкают QF0.4 и замыкают QF0.1, QF0.3, после чего останавливают ДГУ2 с задержкой времени, достаточной для охлаждения её двигателя и генератора 60.90с. Через 10.15с после замыкания QF0.1, QF0.3, происходит размыкание QF0.6 и замыкание QF0.5. возврат ДГУ1 к нормальному режиму производится после технического обследования и устранения причины отказа. |
|
|
Проектная авария №9. |
Сценарий аварии. Совмещение проектной аварии №5 с отказом ДГУ2. Действия АВР ТП и состояние элементов ТП в данном сценарии не рассматриваются. Действия элементов схемы. После исчезновения напряжения с задержкой времени 10.15с происходит запуск ДГУ1 и попытка запуска ДГУ2, размыкаются QF0.1, QF0.3, QF0.5 и QF0.8. После выхода ДГУ1 на рабочий режим замыкается QF0.2 и с задержкой времени 10.15с замыкаются QF0.5 и QF0.9. Установившееся состояние элементов схемы. На вводах №1,2 ГЭЩ отсутствует напряжение. ДГУ1 работает. ДГУ2 не работает. выключатель QF0.2 замкнут. выключатели QF0.1, QF0.2, QF0.4 разомкнуты. выключатели QF0.5, QF0.9 замкнуты. выключатели QF0.6, QF0.8 разомкнуты. Распределение нагрузки. вся нагрузка ЦОД ложится на ДГУ1. возврат к нормальному режиму. При появлении напряжения на вводах, с задержкой времени 5.7с АВР-ДГУ1, АВР-ДГУ2 срабатывают в обратном порядке, размыкают QF0.2 и замыкают QF0.1, QF0.3, после чего останавливают ДГУ1 с задержкой времени, достаточной для охлаждения её двигателя и генератора 60.90с. Через 10.15с после замыкания QF0.1, QF0.3, происходит размыкание QF0.9 и замыкание QF0.8. возврат ДГУ2 к нормальному режиму производится после технического обследования и устранения причины отказа. |