智能安全配電裝置在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和存儲(chǔ)需求不斷增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)中心作為一個(gè)關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)了大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)娜蝿?wù)。在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過程中，供配電系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色。它負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各種設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)，確保數(shù)據(jù)中心的連續(xù)運(yùn)行和高效運(yùn)作。所以數(shù)據(jù)中心的供配電特別重要，一旦發(fā)生電氣事故，損失將十分嚴(yán)重。智能安全配電裝置應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中，可以提升數(shù)據(jù)中心智能化管控水平和有效防范電氣火災(zāi)的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；電氣事故；智能安全配電裝置

0.數(shù)據(jù)中心用電安全的重要性分析

隨著科技的飛速發(fā)展，尤其是生成式人工智能（AI）的崛起，全球云計(jì)算市場(chǎng)正經(jīng)歷前suo未有的變革與增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)中心，作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施基石，近年來成為備受矚目的“新寵”。這一趨勢(shì)不僅重塑了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的面貌，更為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)帶來了歷史性的發(fā)展機(jī)遇。

國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)持續(xù)火熱。隨著我國(guó)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、“東數(shù)西算”的進(jìn)一步深入，5G、云計(jì)算等技術(shù)及以ChatGTP為首的生成式人工智能井噴式發(fā)展，算力應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，算力需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心需求穩(wěn)步提升。根據(jù)BHI對(duì)2024年1-4月收錄的擬在建項(xiàng)目及24年省重點(diǎn)項(xiàng)目的梳理分析，共統(tǒng)計(jì)出相關(guān)擬在建項(xiàng)目317個(gè)，可明確總投資額超1800億元。我國(guó)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目建設(shè)整體呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)服務(wù)算力化、地區(qū)建設(shè)集群化、參與主體及應(yīng)用領(lǐng)域多元化的特征。

美國(guó)最re門的商業(yè)地產(chǎn)也不再是辦公樓或者購(gòu)物中心，而是數(shù)據(jù)中心。根據(jù)花旗集團(tuán)的最新預(yù)測(cè)，到2025年，全球云計(jì)算領(lǐng)域的四大ju頭——亞馬遜(AMZN.US)、谷歌(GOOGL.US)、微軟(MSFT.US)以及社交媒體Facebook和Instagram的母公司Meta Platforms(META.US)——在數(shù)據(jù)中心相關(guān)資本支出方面預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)40%至50%的同比增長(zhǎng)。這一預(yù)測(cè)不僅反映了科技ju頭對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)重視，也預(yù)示著未來幾年內(nèi)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展。

在用電量如此巨大的情況下，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的供電連續(xù)和安全性尤其重要。電能安全和連續(xù)性問題通常是潛在的、瞬時(shí)的，但是帶來的危害卻是持續(xù)的，嚴(yán)重的。

一.數(shù)據(jù)中心電氣事故案例分析

2024年9月10日，阿里云新加坡數(shù)據(jù)中心突發(fā)火災(zāi)，造設(shè)備溫度異常升高，導(dǎo)致該地區(qū)云服務(wù)出現(xiàn)大范圍異常，引發(fā)業(yè)界廣泛關(guān)注。這一事件再次引發(fā)了業(yè)內(nèi)對(duì)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施安全性的思考。。

2022年9月16日，位于湖南省長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)的湖南電信大樓發(fā)生火災(zāi)，數(shù)十層樓體燃燒劇烈，消防趕到后將火勢(shì)撲滅，撤離及時(shí)，無人員傷亡。經(jīng)初步偵察，現(xiàn)場(chǎng)為大廈外立面起火。為防止發(fā)生危險(xiǎn)，大樓部分設(shè)備斷電，據(jù)中國(guó)電信官fang及用戶反映，部分用戶手機(jī)語(yǔ)音和短信功能受到影響，截止當(dāng)晚12時(shí)仍未恢復(fù)。

2021年11月3日，多款網(wǎng)易游戲出現(xiàn)無法登錄、斷連情況。據(jù)《絕對(duì)演繹》等游戲官博表示原因系機(jī)房過熱導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)“機(jī)房傳來報(bào)警，溫度過高。部分服務(wù)器過熱宕機(jī)。空調(diào)重新開機(jī)也沒有解決問題……”。

因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)起數(shù)占全年火災(zāi)起數(shù)的34.6%。生活中因用火不慎引發(fā)的火災(zāi)占全年火災(zāi)起數(shù)的21.5%。吸煙引發(fā)的火災(zāi)占全年火災(zāi)起數(shù)的7.3%。自燃引發(fā)的火災(zāi)占全年火災(zāi)起數(shù)的4.8%。生產(chǎn)作業(yè)不慎引發(fā)的火災(zāi)占全年火災(zāi)起數(shù)的4.1%。玩huo引發(fā)的火災(zāi)占全年火災(zāi)起數(shù)的2.9%。67起較大火災(zāi)中，37起為電氣火災(zāi)。4起重大火災(zāi)事故中，3起為電氣火災(zāi)事故。

綜合上述典型案例及公安消防部門歷年的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒中的數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)：隨著人民群眾的火災(zāi)防范意識(shí)的增強(qiáng)，人為因素所引發(fā)的火災(zāi)事故比例逐步降低，但隱蔽性較強(qiáng)，可視化程度低的電氣火災(zāi)事故一直居高不下，因此采用先進(jìn)的技術(shù)防范手段，實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)安全隱患的可視化和對(duì)配電系統(tǒng)的智能化監(jiān)管是十分必要和緊迫的。 

二。  數(shù)據(jù)中心用電安全隱患分析

歸納總結(jié)過往案例，可以看出，數(shù)據(jù)中心電氣事故發(fā)生的原因大致包括：

1、設(shè)備故障：由于機(jī)房?jī)?nèi)配電系統(tǒng)、用電設(shè)備、UPS 系統(tǒng)、空調(diào)等設(shè)備始終處于24小時(shí)工作的狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載運(yùn)行和老化故障都可能引發(fā)火災(zāi)；

2、電氣線纜故障：電氣線路短路、過載、接觸電阻過大等；

3、可燃材料：機(jī)房?jī)?nèi)使用或存在可燃材料；

4、雷擊：雷擊等強(qiáng)電侵入導(dǎo)致火災(zāi)；

5、靜電：通信設(shè)備運(yùn)行、工作人員的衣服等都可能產(chǎn)生靜電。如果機(jī)房接地處理不當(dāng)，形成高電位，就會(huì)發(fā)生靜電導(dǎo)電現(xiàn)象，容易產(chǎn)生火花并引燃周圍可燃物；

6、其它人為原因等。

三.安科瑞AISD系列智能安全配電裝置概述

消防安全，一頭連接著千家萬戶，一頭連接著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，事關(guān)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，事關(guān)國(guó)計(jì)民生大局，責(zé)任重于泰山，如何預(yù)防火災(zāi)發(fā)生是關(guān)鍵！

生活中常見的傳統(tǒng)安全用電防護(hù)手段，是在電路短路引起電弧火花時(shí)及時(shí)切斷線路電源，但此時(shí)電弧火花已經(jīng)產(chǎn)生，如果周邊有紙張、地毯等易燃物品，一場(chǎng)火災(zāi)將難以避免。

   安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的智能安全配電裝置打破了傳統(tǒng)用電防護(hù)領(lǐng)域中僅僅只能做到“事后處理”的技術(shù)瓶頸，提前將配電轉(zhuǎn)換安全電，從源頭抑制電弧火花的產(chǎn)生，大大降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電氣線路中電壓、電流、功率、溫度、剩余（漏）電流、對(duì)地絕緣阻值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，智能識(shí)別電路異常風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)將報(bào)警信息傳送至云管理系統(tǒng)，提醒用戶單位及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)的故障排查。該系統(tǒng)既可滿足管理人員在緊急情況下的遠(yuǎn)程應(yīng)急處理，也可輸出歷史故障類型、報(bào)警數(shù)據(jù)、維保記錄等管理臺(tái)賬，支持用戶單位的日常安全用電優(yōu)化管理，從而有效提升電氣安全隱患的發(fā)現(xiàn)率、處理率，防范電氣火災(zāi)的發(fā)生

3.1介紹

AISD系列智能安全配電裝置是安科瑞電氣有限公司專門為低壓配電側(cè)開發(fā)的一款智能安全用電產(chǎn)品，本產(chǎn)品主要針對(duì)低壓配電側(cè)人身觸電安全事故、線路老化、漏電引起電氣火災(zāi)等等常見隱患而設(shè)計(jì)。產(chǎn)品主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、學(xué)校、醫(yī)院、養(yǎng)老院、康復(fù)中心、酒店、商場(chǎng)、企事業(yè)單位、家庭電器等各類低壓用電的場(chǎng)合。

3.2功能特點(diǎn)

■       采用一體化整機(jī)設(shè)計(jì)，專門的用戶接線及操作窗口，簡(jiǎn)化用戶使用。

■       提高供電連續(xù)性。裝置負(fù)載側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)可持續(xù)供電，裝置報(bào)警，但不會(huì)切斷電源，不影響用電設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

■       提高供電安全性。裝置輸出側(cè)負(fù)載線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生火花，防止電氣火災(zāi)事故發(fā)生。

■       保障人身安全。裝置限制了負(fù)載側(cè)電網(wǎng)的漏電流，人體誤觸碰到單根供電線路時(shí)，能對(duì)人體進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)造成觸電事故。

■       監(jiān)測(cè)報(bào)警功能。后端輸出線路發(fā)生過載、過欠壓、絕緣，以及裝置內(nèi)部超溫故障時(shí)，裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

■       電參量測(cè)量與顯示。裝置能實(shí)時(shí)測(cè)量輸出線路的電流、電壓、功率、電能、裝置溫度和輸出線路對(duì)地絕緣電阻值，并在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示。

■       事件記錄。裝置可存儲(chǔ)20條事件記錄，可供用戶查詢。

■       通訊功能。裝置配有1路RS485通訊，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議。也可選配無線通訊功能，通過有線組網(wǎng)或無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺(tái)，用戶可以使用瀏覽器、手機(jī)APP或微信眾號(hào)對(duì)裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

■       具有應(yīng)急市電切換、浪涌保護(hù)及緊急按鈕斷電功能。

3.3技術(shù)指標(biāo)

注：具體容量選型時(shí)請(qǐng)咨詢相關(guān)工程師。

3.4典型應(yīng)用圖

AISD系列智能安全配電裝置可以通過有線通訊的方式接入電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，也可以通過無線通訊的方式接入安全用電管理云平臺(tái)或者其他云平臺(tái)，方便管理人員對(duì)所有安裝了智能安全配電裝置的場(chǎng)所進(jìn)行維護(hù)，管理。

注意事項(xiàng)

1）在選用智能安全配電裝置時(shí)，裝置的額定容量應(yīng)該與后方用電設(shè)備的額定容量保持一致。例如，當(dāng)智能安全配電裝置的額定容量為3kVA時(shí)，后方用電設(shè)備的額定容量應(yīng)不超過3kVA，嚴(yán)禁將其使用于額定容量不匹配的配電線路中。

2）智能安全配電裝置器采用落地安裝，應(yīng)確保安裝場(chǎng)所無滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。

3）接線時(shí)應(yīng)按接線圖操作，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致裝置工作不正常，應(yīng)確保裝置相應(yīng)端子接線擰緊壓實(shí)。

4）嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼

四.結(jié)語(yǔ)

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的普及和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。這將為供配電系統(tǒng)帶來更多的發(fā)展機(jī)會(huì)和商業(yè)價(jià)值。在銀行使用智能安全配電裝置可以大大提高用電安全管理的效率和有效性，能避免出現(xiàn)因線路問題出現(xiàn)的其他方面的安全問題，保證供電的安全性、連續(xù)性、穩(wěn)定性。值得推廣！

參考文獻(xiàn)

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［4］ 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)供職于安科瑞電氣股份有限公司。