Создаваемая система бесперебойного и гарантированного электроснабжения (СБЭГ)

Создаваемая система бесперебойного и гарантированного электроснабжения (СБЭГ)

Наш отдел проектирования разработал рабочую документацию системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения (СБЭГ).

проект СБГЭ

Назначение СБЭГ

Создаваемая система бесперебойного и гарантированного электроснабжения (СБЭГ) предназначена для предохранения оборудования ЦОД от различных сбоев системы электропитания – всплесков, провалов, кратковременного пропадания и полного отключения напряжения.

К электроприемникам особой группы I категории отнесены:

серверное и телекоммуникационное оборудование;

система кондиционирования и вентиляции;

аварийное освещение;

оборудование систем пожаротушения;

автоматизированные рабочие места;

автоматизированная система диспетчеризации и управления;

системы безопасности;

Остальные электроприемники отнесены к I категории.

СБЭГ предусматривает электроснабжение потребителей в нормальном режиме от городских вводных линий от различных трансформаторов через источники бесперебойного питания (далее – ИБП), а в аварийном режиме – за счет энергии аккумуляторных батарей, входящих в их состав, и дизель-генераторной установки ДГУ.

Соответствие проектных решений действующим нормам и правилам

Создание СБЭГ выполняется в соответствии со следующими нормативно-техническими и информационными документами:

этажные планы здания;

частное техническое задание на проектирование центра обработки данных

СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства»;

ПУЭ «Правила устройства электроустановок»;

НТПД-90 «Нормы технологического проектирования дизельных электростанций»;

Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Федеральный Закон № 123-ФЗ от 22 июля 2008 г.;

ППБ-01-03 «Правила пожарной безопасности»;

СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности»;

СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»;

ГОСТ Р 50571.3-99 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током»;

ГОСТ Р 50571.10-96 «Электроустановки зданий. Часть 4. Выбор и монтаж электрооборудования. Раздел 534. Устройства для защиты от импульсных перенапряжений»;

ГОСТ Р 50462-92 «Идентификация проводников по цветам и цифровым обозначениям»;

Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Основные проектные решения

Технические характеристики СБЭГ

Электроснабжение ЦОД осуществляется по двум независимым вводам от трансформаторной подстанции (далее – ТП).

Данные по электропотреблению оборудования ЦОД приведены в таблице 2.

При расчете нагрузки на входе ИБП учтена коррекция коэффициента мощности до cosφ=0,99. Данную коррекцию производят встроенные фильтры на входе ИБП.

Две насосные группы по три насоса на крыше работают в режиме 2 рабочих и один резервный. Резервные насосы учтены в расчете общей мощности с Кс = 0.

Сводная таблица нагрузок

Для электропитания компьютерного оборудования ЦОД и инженерных систем технологического обеспечения ЦОД предусмотрены две независимых системы бесперебойного питания (далее – СБЭ):

СБЭ1 – для электропитания серверов и телекоммуникационного оборудования;

СБЭ2 – электропитания инженерных систем технологического обеспечения ЦОД.

Схема резервирования систем СБЭ – N+1.

Источники бесперебойного питания

Основными компонентами оборудования СБЭГ являются источники бесперебойного питания производства фирмы APC by Schneider Electric серии Symmetra PX.

Основные технические характеристики ИБП:

тип технологии построения ИБП – двойное преобразование (VFI);

общий КПД при 100 % нагрузке не менее 95,6 % в режиме VFI;

модульная архитектура преобразовательной части;

уровень акустического шума менее 54 дБ;

необслуживаемые аккумуляторные батареи;

КНИ входного тока не более 5 %;

инвертор с синусоидальной формой выходного напряжения, отклонением напряжения при 100 % разбалансе нагрузки не более 6 %, допустимое отклонение выходной частоты 0,1 %, с наличием электронной защиты от короткого замыкания, КНИ напряжения при 100 % нелинейной нагрузке не более 6 %; крест-фактор 3:1;

наличие электронного байпаса;

аккумуляторные батареи (далее – АКБ) герметизированные, необслуживаемые, с клапанами сброса избыточного давления;

АКБ с расчётным сроком службы по данным производителя не менее 5 лет, при соблюдении условий эксплуатации;

батареи устанавливаются в специальные шкафы;

ИБП обладают возможностью удаленного мониторинга с применением структуры «клиент-агент» Web/SNMP. Плата администрирования Web/SNMP Management Card применяются для получения данных о состоянии ИБП по протоколу SNMP.

СБЭГ обеспечивает надежное бесперебойное электроснабжение вышеуказанного оборудования в следующих случаях:

кратковременное обесточивание питания от городской сети (до запуска ДГУ);

кратковременное падение (провал) напряжения питающей сети;

импульсные помехи и кратковременные перенапряжения;

электрический шум (электромагнитная и радиочастотная интерференция, приводящая к разрушению синусоидальной формы питающего напряжения).

Для системы СБЭ1, питающей ИТ-оборудование ЦОД мощностью 414 кВт, применен ИБП APC модель Symmetra PX мощностью 500 кВА / 500 кВт (Рисунок 1). ИБП работает с внутренним резервированием N+1. Время автономной работы ИБП на полную нагрузку составляет не менее 10 минут.

Рисунок Внешний вид Symmetra PX 500 кВА

Для системы СБЭ2, питающей систему СКТП ЦОД мощностью 232,8 кВт, применен ИБП APC модель Symmetra PX мощностью 325 кВА / 325 кВт. ИБП работает с внутренним резервированием N+1. Время автономной работы ИБП на полную нагрузку составляет не менее 10 минут.

Режимы работы ИБП:

Нормальный режим - инвертор ИБП постоянно питается переменным током цепи нагрузки. Выпрямитель/зарядное устройство берет переменный ток из внешней сети и подает постоянный ток на инвертор, одновременно осуществляя зарядку/подзарядку батарей.

Батарейный режим - при перебое во внешней сети переменного тока подключенная к ИБП нагрузка непрерывно получает питание от инвертора, который снабжается энергией от батареи. Питание нагрузки не прерывается при перебое или восстановлении напряжения внешней сети переменного тока. При восстановлении напряжения внешней сети нагрузка автоматически без «провалов» переключаться в нормальный режим работы.

Байпасный режим - при неисправности или превышении мощности инвертора, а также при его принудительном отключении, статический ключ (электронный байпас) производит переключение нагрузки с инвертора на байпасный источник без прерывания тока в нагрузке.

Режим обслуживания - при необходимости проведения профилактического обслуживания или ремонта ИБП после того, как инвертор выключен, а нагрузка подключена к байпасному источнику питания, предусмотрена возможность включения внешнего сервисного байпаса для того, чтобы после этого можно было отключить ИБП и производить обслуживание.

ИБП серии Symmetra PX обеспечивает высокий уровень готовности через резервирование путем добавления в конфигурации еще одного силового модуля сверх необходимого для создания резервирования N+1. Регулярное выполнение процедуры самодиагностики батарей позволяет своевременно обнаружить батарею, которую необходимо заменить. ИБП позволяет быстро нарастить время работы от аккумуляторов при необходимости путем установки дополнительных аккумуляторов в свободные слоты. Обеспечивает оперативность ремонта и сокращение потребности в обслуживании благодаря заменяемым на месте модулям со средствами самодиагностики. Сокращает потребность в профилактическом обслуживании благодаря мониторингу состояния внешних батарей и уровня их заряда и расчету ожидаемого времени работы от аккумуляторов. Обеспечивает дистанционное управление ИБП по сети.

В качестве блока аккумуляторных батарей применен шкаф с установленными батарейными модулями. Батарейные модули состоят из свинцово-кислотных аккумуляторов с оптимальной рабочей температурой окружающей среды от плюс 20 до плюс 25 °C. Эксплуатация при температуре, превышающей плюс 25 °С, сократит срок работы батарей. Для поддержания в помещении заданного температурного режима в помещении предусмотрена система кондиционирования (по проекту СКТП).

Для контроля состояния ИБП и его интеграции в системы удаленного мониторинга применяется плата с интерфейсами HTTP, HTTPS, SMTP, SNMP, SSL, TCP/IP, Telnet, WAP, MODBUS/JBUS.

Доступ для обслуживания и ремонта ИБП осуществляется с лицевой стороны.

Подключение ИБП производится инженерами, сертифицированными компанией APC.

Щитовое оборудование

В проекте принято щитовое и защитно-коммутационное оборудование производства Schneider Electric. В качестве аппаратов защиты используются автоматические выключатели с электронными и магнито-термическими расцепителями, защищающими от перегрузок и сверхтоков.

Коммутационные аппараты номиналом свыше 100 А устанавливаются в выкатном исполнении для обеспечения возможности оперативной замены коммутационного аппарата без обесточивания всего щита.

Коммутационные аппартаты оборудованы интеллектуальными контроллерами Micrologic, которые измеряют параметры электроэнергии, передаваемые потребителям и передают полученную информацию в систему диспетчеризации по протоколам связи.

Щитовое оборудование Schneider Electric смонтировано в напольном и настенном исполнении с односторонним доступом, с дверцами, запираемыми на ключ.

Электроснабжение электроустановки выполнено шинопроводами от проектируемого щита ГРЩ, который будет расположен в цокольном этаже здания. Распределительный щит ЦОД (РЩ-ЦОД) расположен на 15-м этаже здания в помещении ИБП.

Граница проектирования компании согласно данному проекту – входные шины щита РЩ-ЦОД.

Установленное щитовое оборудование и схема его подключения приведены в документе ЦОД-СБЭГ.Э2.1 «Принципиальная схема электроснабжения».

Для аварийного отключения кондиционеров машинного зала в ручном режиме проектом предусмотрена установка кнопочного поста у входа в машинный зал. Установка данного поста осуществляется из соображений дополнительной пожарной безопасности на случай возгорания внутри кондиционера в целях нераспространения пожара. Кнопочный пост оборудован замком для предотвращения несанкционированного отключения. Ключ от поста необходимо разместить рядом с постом. Кнопка подает сигнал на независимые расцепители вводных аппаратов щитов кондиционирования. Включение аппаратов после срабатывания производится из щитов в ручном режиме. Порядок действий по аварийному отключению кондиционеров через данный пост определяется службой эксплуатации ЦОД.

Кабельные трассы

Распределительные линии выполнены кабелем с медными жилами марки ВВГнг-LS. Непосредственно подключение ИБП и АКБ выполнено гибким медным многопроволочным проводом марки ПВ3. Кабельные линии прокладываются в системах кабельных металлических лотков, маркируются в начале и конце линий. Цветовая идентификация проводников – «ЖЗК», фаза А - желтый цвет, фаза В - зелёный, фаза С - красный.

Разводка кабельных линий по помещению машинного зала ЦОД выполнена в проволочных лотках с перегородкой. Взаиморезирвируемые линии прокладываются по разным секциям лотков.

Разводка кабельных линий по помещению ИБП выполнена в лестничных лотках с перегородкой. Взаиморезирвируемые линии прокладываются по разным секциям лотков.

Модули распределения питания телекоммуникационных стоек (PDU) подключаются к питающим линиям при помощи промышленных силовых разъемов типа IEC-309.

Закладные трубы и проемы в стенах и перекрытиях после прокладки кабелей заполняются противопожарной огнестойкой пеной.

Крепление лотков осуществляется к потолку на шпильках.

Освещение

Проектом предусматривается рабочее, аварийное и эвакуационное освещение помещения ЦОД 15-го этажа. Для рабочего и аварийного освещения применены подвесные светильники с люминесцентными лампами BS111 фирмы Beghelli. Светильники оборудованы электронной пуско-регулирующей аппаратурой. Минимальная расчетная освещенность помещения ЦОД составляет 468 лк в соответствии со СНиП 23-05-95. Средняя освещенность в проходах между стойками составляет 815 лк. Вертикальная освещенность составляет не менее 200лк на высоте 1м от пола. Расчет освещенности произведен в программе DIALux и приведен в Приложении 1.

Рабочее освещение питается от щита ЩО-1. Аварийное и эвакуационное освещение питается от щита бесперебойного питания ЩБП-9.

Для сетей освещения используется кабель марки ВВГнг-LS, не распространяющий горение с пониженным дымовыделением. Кабель прокладывается в машинном зале ЦОД по перфорированному лотку освещения с перегородкой. Размер лотка 50х35 мм. Кабели рабочего и аварийного освещения прокладываются в разных секциях лотка. В остальных помещениях прокладка кабелей освещения осуществляется по потолку в жестких ПВХ-трубах.

Светильники рабочего и аварийного освещения помещения ИБП и коридора крепятся к потолку на подвесах. Светильники в машинном зале ЦОД крепятся к перфорированному лотку освещения. Высота подвеса светильников указана на плане сети освещения.

Опуски к выключателям выполняются в жесткой ПВХ-трубе.

Светильник эвакуационного освещения с табличкой «Выход» размещается над выходом из помещений. Светильники оснащены встроенным аккумулятором со временем автономной работы не менее часа.

Система заземления

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и нормальной работы оборудования все металлические нетоковедущие части электроустановок и корпуса электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, должны быть подключены к существующему защитному заземляющему устройству здания с сопротивлением не менее 4 Ом.

Для СБЭГ используется система заземления типа ТN-C-S.

Все открытые и сторонние проводящие части оборудования, трубопроводы, кожухи термоизоляции, вентиляционные короба, расположенные на наружных установках, должны представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая должна быть присоединена к главной заземляющей шине (ГЗШ-ЦОД) не менее чем в двух точках. Сама ГЗШ-ЦОД соединяется с существующем контуром заземления здания и вводными проводниками PE шинопроводов не менее чем в двух местах.

 

Соединенные секции лотков и металлоконструкций, по которым прокладываются кабели, должны образовывать электрическую непрерывную цепь по всей длине.

Подключение серверных шкафов машинного зала ЦОД осуществляется к медной шине 10х3 мм, которая соединена в сплошную линию и закреплена на нижней части кабельных лотков. Отводы к шкафам от шины выполняются проводом ПВ-3 6 мм кв. желто-зеленого цвета.

ГЗШ-ЦОД должна быть присоединена к заземляющему устройству здания, сопротивление которого в любое время года не должно превышать 4 Ом. При удельном сопротивлении Р земли более 100 Ом допускается увеличение сопротивления заземляющего устройства согласно п. 1.7.62 ПУЭ.

Техника безопасности и охрана труда

В целях выполнения стандартов по охране труда и технике безопасности проектом предусматривается:

устройство системы зануления и заземления;

применение быстродействующих автоматических выключателей;

основная изоляция токоведущих частей;

применение распределительных устройств (далее – РУ) и электрощитов 0,4 кВ с защитой не ниже IP21;

в электропомещениях предусмотрено рабочее и аварийное освещение;

на всем электрооборудовании нанести четко различимые оперативные названия со всех сторон обслуживания, а также соответствующие названия на ограждениях и барьерах;

в помещениях РУ разместить утвержденные исполнительные однолинейные схемы РУ;

размещение оборудования, выполнение проходов, входов в помещения с электроустановками осуществить в соответствии с ПУЭ, НТПД 90.

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений

АВР

-

Автомат включения резерва

АКБ

-

Аккумуляторная батарея

АПТ

-

Система автоматического пожаротушения

АРМ

-

Автоматизированное рабочее место

ГЗШ

-

Главная заземляющая шина

ГРЩ

-

Главный распределительный щит

ДГУ

-

Дизель-генераторная установка

ИБП

-

Источник бесперебойного питания

КТСБ

 

Комплекс технических систем безопасности

ПОС

-

Пожарная и охранная сигнализация

РУ

-

Распределительное устройство

РЩ-ЦОД

-

Распределительный щит центра обработки данных

СБЭГ

-

Система бесперебойного гарантированного электроснабжения

СКТП

-

Система кондиционирования технологических помещений

ТГК

-

Торгово-гостиничный комплекс

ТП

-

Трансформаторная подстанция

ЦОД

-

Центр обработки данных