Propozycja zasilania serwerowni w układzie TIER IV Wstęp

Propozycja zasilania serwerowni w układzie TIER IV
Wstęp
Zasilanie serwerowni jest podstawowym elementem jej poprawnego działania. Jednym z
powszechnie stosowanych układów zasilania, który gwarantuje dużą niezawodność jest układ TIER IV
wg. klasyfikacji przez Uptime Institute. Tier IV składa się z wielu aktywnych instalacji zasilających
wyposażonych w komponenty nadmiarowe (redundantne) odporne na uszkodzenia. Zapewnia
dostępność na poziomie 99,995%. W układzie Tier IV urządzenia, czyli serwery, zasilane są z dwóch
niezależnych obwodów elektrycznych z niezależnymi zasilaczami UPS. Zasilanie tego typu
minimalizuje ewentualne wyłączenie serwerów w przypadku awarii jednego z zasilaczy UPS lub
całego obwodu elektrycznego.
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
Rys. 1. Układ zasilania TIER IV w oparciu o modułowe zasilacze UPS AGIL
Ponadto każdy z zasilaczy wykonany jest w technologii modułowej-redundantnej, na którą składają
się moduły mocy po 20 kVA/kW. Konstrukcja modułowa umożliwia niemal dowolną rozbudowę mocy
zasilacza UPS w trakcie jego eksploatacji, gdyż moduły umieszcza się w specjalnej obudowie rack o
wymiarach 600 x 800 x 2100 mm, a iloczyn mocy modułu i ich ilości określa moc maksymalną UPS.
Przykładowe rozmieszczenie modułów w obudowie rack przedstawione zostało na rys. 2.
Rys. 2 Modułowy zasilacz UPS AGIL o mocy 640 kVA
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
Ponadto każdy z zasilaczy posiada zewnętrzną szafę z wbudowanym układem bypassu ręcznego
(serwisowego) MBS oraz automatycznego ATS, który w przypadku awarii całego układu lub podczas
prac serwisowy umożliwia odłączenie całej jednostki UPS. Zewnętrzny bypass umieszczony jest w
obudowie rack o wymiarach 600 x 800 x 2100 mm.
Założenia:
Układ TIER IV
Moc odbiorników etap „start” : 80 kW
Rozbudowa mocy z krokiem co 20 kW
Moc odbiorników etap „end”: 200 kW
Czas podtrzymania:
Etap „start” 20 minut przy 80 kW
Etap „end” 20 minut przy 200 kW
Opis techniczny rozwiązania w oparciu o zasilacze AGIL 200:
Zasilacze o konstrukcji modułowej-redundancyjne złożone są z szafy rack 600x800x2100 integrującej
moduły mocy oraz moduł komunikacyjny. Równolegle do szafy integrującej moduły umieszczona
zostanie szafa rack 600x800x2100 dla układu obejściowego wraz z przyłączeniami kablowymi. W
następnej kolejności umieszczone zostaną dwie szafy z bateriami o wymiarach 600x800x2100 mm
każda. Przyłącze kablowe umieszczone zostało w przedniej dolnej/górnej (do wyboru) części szafy
dzięki czemu możliwe jest ustawienie szaf w odległości 20 cm od ściany zapewniając wyłącznie
swobodną wentylację. Dostęp od tyłu urządzeń nie jest konieczny, dzięki czemu uzyskuje się więcej
miejsca w pomieszczeniu na przyszłą rozbudowę mocy i czasu podtrzymania systemu UPS. Boki szaf
dostawione są bezpośrednio do siebie i do bocznych przeszkód typu rozdzielnia, ściany itp.
Rozmieszczenie szaf z rekomendowanymi odległościami 20 cm z tyłu urządzenia oraz min. 80 cm z
przodu przedstawia rys. 3.
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
Rys. 3 Rozmieszczenie szaf rack systemu zasilania z minimalnymi odległościami od przeszkód
Moduły mocy AGIL 20 o mocy wyjściowej równej 20 kVA/20 kW z wbudowanymi prostownikami i
falownikami oraz jednostką sterującą pracują w trybie on-line i są instalowane w 10 gniazdach
zabudowanych w jednej szafie rack. W trakcie normalnej pracy jednostka przetwarza zmienne
napięcie wejściowe na napięcie stałe ładując jednocześnie akumulatory umieszczone w dwóch
szafach bateryjnych oraz zasila falownik (inwerter), który przetwarza napięcie stałe na zmienne
pozbawione wszelkich zniekształceń. W przypadku wyłączenia napięcia w sieci zawodowej następuje
bezprzerwowe (0 ms) przełączenie zasilania na pobór energii zgromadzonej w 34 bateriach typu
net.power 12V 170 Front Terminal firmy Hoppecke zapewniających 20 minutowe podtrzymanie dla
obciążenia równego 80 kW (Etap „Start”) dla każdego zasilacza UPS. Proponowane baterie przy
zachowaniu optymalnych warunków eksploatacji charakteryzują się ponad 12 letnią żywotnością.
Wykonane zostały w technice ołowiowo-kwasowej z ciśnieniem regulowanym zaworem
bezpieczeństwa. Baterie są bezobsługowe bez możliwości uzupełniania wody – zastosowano
absorbujące włókno szklane. Wymiary baterii zgodne ze standardem 19” dzięki czemu można je
umieścić w proponowanych szafach bateryjnych. Dla zwiększenia bezpieczeństwa zastosowano
zabezpieczenie przed zapłonem wstecznym oraz centralny system odgazowania. W pierwszym etapie
„Start” szafa integrująca moduły wyposażona zostanie w 4 moduły po 20 kW/kVA, a pozostałe 6
gniazd pozostanie wolnych. W trakcie eksploatacji i przybywania kolejnych urządzeń IT, które będą
powodowały przyrost prądu wyjściowego z UPS, użytkownik będzie mógł dokładać kolejne moduły
mocy. Dzięki zastosowaniu modułowej konstrukcji o mocy modułu równej 20 kW/kVA użytkownik nie
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
musi od razu zwiększać dwukrotnie mocy systemu jak to ma miejsce w systemach monoblokowych
(klasycznych) a wręcz przeciwnie, skok co 20 kW umożliwia bardzo elastyczne podnoszenie mocy
całego systemu aż do 200 kVA/kW. Istotną cechą tego systemu jest fakt, że wzrost mocy systemu nie
wpływa na zwiększenie powierzchni zajmowanej przez system. Jedynie chęć zwiększenia czasu
podtrzymania powoduje konieczność zastosowania kolejnych szaf z bateriami, jednak dzięki
możliwości ustawienia ich blisko siebie (nie wymagają dostępu z boku i tyłu szaf a jedynie z przodu)
powierzchnia, którą zajmą przy tej wielkości baterii jest znikoma. Komunikacja odbywa się przy
pomocy alarmowych diod LED oraz wyświetlaczy LED. UPS Posiada również wbudowany adapter
SNMP do zdalnego nadzoru przez sieć Ethernet, dzięki czemu wszystkie parametry mogą być
dostępne na komputerach dyżurnych techników.
Z uwagi na selektywność zabezpieczeń w rozdzielni serwerowni UPS charakteryzuje się prądem
zwarciowym nie mniejszym niż 4xIn przez co najmniej 20 ms. Istotnymi cechami wpływającymi na
zmniejszenie zakłóceń w sieci zasilającej oraz również emisji CO2 do atmosfery poprzez zmniejszenie
strat jest wysoka sprawność systemu UPS. Z uwagi na fakt, że zasilacze UPS pracujące w układzie TIER
IV będą obciążone poniżej 50% wartości max. mocy wyjściowej stosuje się zasilacze UPS, których
charakterystyka współczynnika mocy wejściowej wynosi min. 0.99 dla wartości 25%-100% mocy
znamionowej. Proponowany zasilacz posiada aktywny prostownik, który nie dopuszcza do
powstawania mocy biernej indukcyjnej lub pojemnościowej. Drugi parametr wpływający na zużycie
energii elektrycznej, zastosowanie mniejszych klimatyzatorów dla UPS jest to parametr określający
sprawność. Tak jak w powyższym przykładzie, w większości typowych rozwiązań charakterystyka
sprawności UPS osiąga maksymalną wydajność gdy UPS obciążony jest min. 70% jego mocy
znamionowej co w przypadku pracy w układzie TIER IV możliwe jest wyłącznie, gdy jedna linia
zasilająca zostałaby wyłączona. Poniżej wartości obciążenia <70% mocy znamionowej sprawność
osiąga wartość o 10-20% niższą, a przy obciążeniu <50% nawet połowę sprawności maksymalnej.
Niniejsze rozwiązanie charakteryzuje się sprawnością 96% w przedziale 75-100% mocy, 95% w
przedziale 50-75% mocy oraz 93% dla 25% mocy znamionowej UPS. Parametry współczynnika mocy
oraz sprawności w zależności od obciążenia potwierdzone są w materiałach firmowych producenta.
Szafa UPS, bypassu oraz szafy bateryjne pochodzą od jednego producenta i są wykonane w tym
samym standardzie, są jednolite. Baterie Hoppecke są akceptowane i rekomendowane przez
producenta UPS. Producent posiada wdrożone ISO9001 a oferowane produkty posiadają znak CE
umożliwiający ich stosowanie w Europie. Opłata z tytułu wprowadzenia urządzeń elektronicznych
(Zasilacz UPS i baterie) na rynek polski leży po stronie importera urządzeń, który jest zarejestrowany
w GIOŚ i odprowadza należne opłaty.
Tabela parametrów przykładowego rozwiązania:
Parametr
Wartość
Moc modułu
20 kVA/ 20 kW
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
Współczynnik mocy wejściowej
>0,99 w przedziale 25% - 100% mocy znamionowej
Waga
24 kg
Temperatura pracy
-10 do 40 ˚C
Parametry wejściowe
Ilość modułów w szafie
Etap „Start” 4, Etap „End” 10
Minimalna moc „Start”
80 kW
Maksymalna moc „End”
200 kW
Nominalne napięcie
3x400 V AC/230 V+N
Tolerancja napięcia wejściowego
3x343/198 V AC – 3x457 V AC dla 100 % obciążenia
3x260/150 V AC – 3x457 AC dla obciążenia poniżej 70%
Częstotliwość
47 – 63 Hz
Współczynnik mocy wejściowej
>0.99 od 25% do 100 %obciążenia
Parametry wyjściowe
Moc wyjściowa modułu
20 kVA/ 20 kW
Napięcie wyjściowe
3x400 V AC
Stabilizacja napięcia
<= +/-1% statyczna
+/-3% dynamiczna w zakresie zmian obciążenia 0%-100%-0%
Zniekształcenia napięcia
< +/-2% dla charakteru liniowego obciążenia
< +/-4% dla charakteru nieliniowego obciążenia zgodnie z
normą EN62040-3-2001
Częstotliwość
50 Hz
Stabilizacja częstotliwości
+/-0,1% dla pracy z baterii bez obecności napięcia
wejściowego
47-63 Hz przy synchronizacji z napięciem wejściowy AC
Obciążenie faz
Dopuszczalna 100% niesymetria, każda faza regulowana jest
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
niezależnie
Przeciążenie
Moc czynna 130% przez 15 sekund
Moc czynna 110% permanentnie przy nominalnym napięciu i
znamionowej temperaturze otoczenia
Wartość prądu zwarciowego
4 x In (20 ms) przy obecności napięcia wejściowego
Sprawność AC-AC
100% mocy UPS
96%
75% mocy UPS
96%
50% mocy UPS
95%
25% mocy UPS
93%
Standardy
Bezpieczeństwo
EN62040-1-1-2003; EN60950-1:2001/A11:2004
Wykonanie obudowy
IP20
EMC
EN50091_2:1995;
EN61000-3-2:2000;
EN61000-33:1995/A1:2001, EN61000-6-2:2001; EN61000-6-4:2001
Performance
EN62040-3:2001
Certyfikat
CE
Wyprodukowane zgodnie z normą
ISO9001
Temperatura pracy
-10 do +40 ˚C
Zalecana temperatura dla baterii
15 do 25 ˚C
Wilgotność
Do 95% bez kondensacji
Przyłącze kablowe
Od dołu lub od gory ( do wyboru określić przy zamówieniu)
Baterie
Czas podtrzymania
20 minut dla 80 kW, po rozbudowie 20 minut dla 200 kW
Umiejscowienie
2 szafy bateryjne po 600 x 800 x 2100
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW
Ilość baterii
34 szt. 12 V
Pojemność baterii
166 Ah zgodnie z normą PN-EN 60896-21
Układ obejściowy
Zintegrowany
elektrycznym
z
przyłączem Linia
Ręczny serwisowy
MBS
Automatyczny
ATS
Wymiary
600 x 800 x 2100 mm
Terminal kablowy wejście AC
5 przewodów (L1,L2,L3,N,PE) max. 180 mm2 dla Cu
Terminal kablowy wyjściowy AC
5 przewodów (L1,L2,L3,N,PE) max. 180 mm2 dla Cu
Zabezpieczenie dla baterii
Dla min. 2 łańcuchów
W przypadku zainteresowania zapraszamy do kontaktu z firmą Slider Technologies.
Slider Technologies Sp. z o.o.; ul. Przedpole 1; 02-241 Warszawa
tel.: + 48 22 462 48 87; faks: + 48 224652321; www.slidertechnologies.pl
KRS 0000414482; REGON 146048982; NIP 5222995227
Millennium Bank S.A: 09116022020000 0002 1311 4977
Nr rej. GIOŚ:
E0016466WZBW