如何提高數(shù)據(jù)中心的配電效率，有什么解決方案

AC電大多數(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)裝備的設(shè)計都考慮到全球兼容性。這些設(shè)備不僅可以運行于北美的120/208V、日本的100/200V配電系統(tǒng)下，也可以運行于世界其他地方采用的230V配電系統(tǒng)。如果世界其他地方采用的配電系統(tǒng)被北美數(shù)據(jù)中心采用，那么將能夠提高效率、降低成本、減少地面負(fù)重、節(jié)約占地空間，并簡化電力電纜架設(shè)。

高密度數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的每一機架需要耗費10～40kW功率，對標(biāo)準(zhǔn)北美配電系統(tǒng)造成很大的壓力。提高機架設(shè)備功率密度會導(dǎo)致每個機架對復(fù)接支路需求的增加，并且需要額外的斷路器和線纜。所需的更大配電單元(PDU)將占用數(shù)據(jù)中心高達(dá)30%的占地空間并造成數(shù)據(jù)中心30%的地面負(fù)重。每個IT機架安裝的配電單元越多，成本成本越高。

世界許多國家采用相電壓230V的交流電，將其增加到240V將能使數(shù)據(jù)中心供電效率提高。

為何要轉(zhuǎn)換為240V

在北美，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器從線電壓208V的高電壓連接獲得電能，而在世界上幾乎所有其他國家，都從相電壓230V的低電壓連接獲得電能。如圖1所示，應(yīng)該意識到，當(dāng)比較兩種配電接法的相電壓時，應(yīng)是120V和240V之間的比較，而不是208V和240V之間的比較——這點很重要。當(dāng)計算一個三相支路的供電能力時，這種線電壓和相電壓的區(qū)別很容易明了。

圖1 三相208V和240V配電方式布局之間的差異

例如，假設(shè)分別在兩種情況下向負(fù)載提供20A的電流，相電壓120V配電方式下的供電能力可計算為20A×120V×3=7.2kW，而相電壓240V配電方式下的供電能力是其兩倍，即14.4kW。因此，增加每個機架的供電能力不需要像在120/208V配電方式下那樣增加額外的斷路器。此外，所增加的斷路器也將是潛在的故障因素。

除了假設(shè)分別在兩種情況下要向負(fù)載提供10kW功率，請考慮相同的比較。較高的相電壓240V配電方式將以近乎一半的電流提供相同的功率。這意味著傳統(tǒng)的北美配電系統(tǒng)的支路導(dǎo)線比在相電壓240V配電方式下粗了三倍。

去除PDU變壓器

在配線中，相對于成本、尺寸和重量，更需要節(jié)省的是變壓器。在北美，需要PDU變壓器將UPS的277/480V輸出電壓轉(zhuǎn)換為120/208V，而該變壓器可以被去除。

在世界上其他地區(qū)，UPS的230V/400V輸出可以直接使用，而無須額外的變壓器。同樣地，推薦的配電方法消除了配電變壓器，并向IT負(fù)荷提供240V電壓。

在推薦的新方法中，額外的變壓器用來將UPS輸出電壓從277/480V轉(zhuǎn)變?yōu)?40/415V。雖然看起來是該變壓器簡單地替換了PDU變壓器，但是實際上，它的體積只是PDU變壓器的10%，而且價格更便宜。

其原因是新的單元作為自耦變壓器來布線，它只有一個繞組，而隔離變壓器有兩個繞組(原繞組和副繞組)，因此它的尺寸和重量不到同等UPS容量的標(biāo)準(zhǔn)變壓器的20%。

同樣地，成組的PDU變壓器容量通常為UPS容量的1.5～3倍。

可以基于一個實際數(shù)據(jù)中心，來比較傳統(tǒng)配電設(shè)計和替代設(shè)計。數(shù)據(jù)中心為2175平方英尺，由兩個冗余600kW模塊化UPS組成。每個UPS共有104個機架，提供1.6～6.5kW的密度范圍。

如表1所示，推薦的數(shù)據(jù)中心240/415V配電系統(tǒng)能使總體擁有成本降低61%，空間節(jié)省32%。在所降低的TCO成本中，大約47%來自材料的節(jié)省，53%來自能量的節(jié)省。此外，推薦的替代設(shè)計可以與現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心中的傳統(tǒng)配電設(shè)計并行運行。

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