В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Олег Чекстер
Начальник лаборатории электропитания ФГУП ЛОНИИС
– Олег Петрович, какие задачи решают системы бесперебойного питания в офисах?
– Задач две: это улучшение качества питания и резервирование. Резервирование очень важно в сфере связи и передачи данных.
– Что подразумевается под улучшением качества питания?
– Улучшение качества питания – это улучшение качества сетевого напряжения, то есть защита от помех, импульсов, провалов, которые могут повредить оборудование.
– Какие офисные системы должны быть обеспечены бесперебойным питанием в первую очередь?
– В первую очередь надо защищать то, что дороже стоит: серверы и презентационное оборудование, которое зачастую не имеет хорошей защиты.
Важно, в каком здании расположен офис. Если в современном офисном здании, то там, как правило, проблем с сетью нет. А в старом здании, где слабая проводка (максимум 10–15 ампер на фазу), может возникнуть ряд трудностей. И здесь уже недостаточно общего резервирования, необходимо выстраивать индивидуальный комплексный подход к защите оборудования. Причем чем старше здание, тем более сложную и комплексную задачу приходится решать.
У телекоммуникационного и компьютерного оборудования есть одна особенность, которая отличает его от бытовых электроприборов, лифтов, моторов и т.п. Коэффициент мощности этих устройств не равен единице, то есть активная и реактивная мощности могут очень сильно отличаться. По всем нашим проектным нормам сечение нулевого провода – это половина от сечения фазного. Для оборудования, у которого коэффициент мощности не равен единице, особенно если там сдвиг 60 градусов, сила тока в нулевом проводнике может в 1,7 раза превышать силу тока в фазных проводниках. Поэтому для использования в старых зданиях ИБП обязательно надо выбирать с корректором мощности на входе – они позволяют более полно использовать даже слабую сеть. В новых зданиях надо смотреть, как построены системы заземления и токораспределения – если они построены грамотно, то, как правило, не возникает никаких проблем.
– Как, по Вашему мнению, следует подходить к выбору оборудования?
– Необходимо учесть ряд факторов. Во-первых – оценка условий, в которых будет работать это оборудование. Это внешние условия, то есть системы заземления и токораспределения здания, наличие помех, строек или трамвайных линий рядом. Во-вторых, оборудование, на которое предполагается установка ИБП, необходимо, пускай даже условно, разбить по группам: по важности (можно его выключить при каких-то условиях или выключать нельзя никогда), затем по мощности (активной и реактивной) в киловольт-амперах и в киловаттах.
После этого нужно определиться с мощностью ИБП. Остается выбрать, ставить распределенные ИБП, то есть отдельные для каждого компьютера или группы, или делать один общий. На мой взгляд, чем больше суммарная мощность всей нагрузки, тем выгоднее ставить один общий ИБП.
– А чем выгодна такая централизация? И не повышается ли риск отказа оборудования и связанных с ним потерь?
– Централизация снижает расходы на обслуживание – ИБП на каждом компьютере в офисе, в общем-то, не нужны. В первую очередь нужно обезопасить внешние каналы, особенно если от их работы зависит поступление денег в компанию.
Для снижения рисков отказа существуют системы дублирования. Если понимать под отказом неисправность в ИБП, то ничего страшного не случается, потому что оборудование продолжает питаться за счет резервных устройств, обходных цепей, и т.п. В банках, например, часто ставят стопроцентное резервирование как ИБП, так и дизель-генераторов. Современные ИБП, особенно офисные, имеют возможность делить нагрузку по группам, то есть защищать какое-то оборудование только от помех, а какое-то – не просто защищать, но и обеспечивать резервирование при пропадании электроснабжения. По сути, возможна приоритизация защиты, заложенная уже в самих ИБП. В этом случае после установки ИБП можно делать отдельную сетевую разводку, разбивая нагрузку по группам.
– Что Вы можете сказать о применении источников постоянного и переменного тока?
– Это очень сложный и обширный вопрос. Постоянный ток обычно используется для связи и для питания телекоммуникационного оборудования, а переменный – для питания компьютеров и оргтехники. Постоянный ток легче резервировать, то есть можно параллельно шинам подключить аккумуляторную батарею и избавиться от многих помех, от провалов и т.п. Кроме того, постоянный ток – это большие токи и низкие напряжения и соответственно маленькие наводки (поскольку провода с низким сопротивлением менее чувствительны к наводкам). Переменный ток – это большее напряжение, меньшие токи, меньшее сечение проводов, и, как следствие, большая чувствительность к различным наводкам и большая зависимость от качества выполнения заземления. Сейчас резервное оборудование существует не только в виде аккумуляторных батарей, но и в виде механических накопителей типа Flywheel, которые могут использоваться в цепях как переменного, так и постоянного тока. И, более того, если в здании есть, например, лифт и по сети проходят большие сбои, то механический накопитель, поставленный рядом с лифтом, уберет все посадки и всплески напряжения, улучшив тем самым качество напряжения даже внутри здания. При этом по цене такие накопители сопоставимы с аккумуляторными батареями.
Постоянный ток легче резервировать, то есть легче обеспечить более длительное время резерва простым увеличением емкости аккумуляторной батареи. Поскольку батарея заряжается от тех же шин, которые питают нагрузку, увеличение мощности не потребуется. В то время как при переменном токе увеличение емкости аккумуляторной батареи потребует увеличения мощности зарядного выпрямителя.
– А здесь не получится чрезмерной нагрузки на сеть, если здание старое и с не очень хорошей проводкой?
– Как я уже говорил, первое условие – это определить обстановку, в которой предстоит работать. Это заземление, токораспределение и все остальное. Если можно брать из сети только 15 ампер, необходимо посчитать, какую нагрузку поставить и как долго будет заряжаться батарея. Постоянный ток или переменный – это уже не так важно. КПД зависит от многих факторов. В условиях хорошей сети при работе в обход ИБП КПД может составлять 98–99%. Соответственно можно заряжать батарею параллельно и в случае пропадания напряжения сети долгое время работать от этой батареи. При использовании сети почти на полную мощность КПД будет невысокий, и соответственно на заряд батареи остается меньший резерв мощности. Таким образом, аккумуляторный резерв и время автономной работы будут меньше.
– А в чем может быть принципиальное отличие в питании серверной комнаты и небольшого корпоративного ЦОД?
– Для ЦОД применяется совсем другой принцип охлаждения – мощности кондиционеров недостаточно, нужны встроенные охлаждающие системы. Современное серверное оборудование становится все более интеллектуальным, оно может само себя контролировать, в частности, снижать частоту процессора при малой нагрузке. А снижение частоты на 50% – это снижение тепловыделения на 50–60%. Кроме того, часть оборудования, которая менее нагружена в данный момент, требует меньшего охлаждения, и соответственно интеллектуальная система охлаждения может дать выигрыш до 50% по выделяемому теплу.
– Известно, что ИБП (как и большинство электроприборов) много энергии тратит на нагрев. Как можно бороться с этим?
– Система питания (даже самая лучшая) за счет преобразования переменного тока в постоянный для заряда батарей, а затем постоянного в переменный минимум 25% всей энергии теряет на нагревание воздуха. Чтобы потери были минимальными, необходимо рассчитать режим работы питающего оборудования так, чтобы оно работало в диапазоне наивысшего КПД. Он составляет порядка 60–80% нагрузки, при этом часть оборудования будет работать в горячем резерве, а часть – в холодном. Таким образом можно достичь значительного увеличения эффективности.
Кроме того, источники бесперебойного питания и серверное оборудование необходимо максимально разносить, желательно по разным комнатам. В этом случае, во-первых, ИБП не будут создавать дополнительный нагрев серверов; а во-вторых, меньше энергии уйдет на отведение тепла (так как оборудование питания менее критично относится к перегреву и не нуждается в охлаждении).
Аккумуляторную батарею тоже необходимо располагать отдельно от ИБП. Повышение температуры на 10 градусов ведет к сокращению срока службы аккумулятора вдвое.
Но надо учесть, что ставить ИБП переменного тока на значительном удалении от питаемого оборудования нежелательно, так как длинные линии переменного тока чувствительны к наводкам. При работе с постоянным током все проще, расстояние от ИБП до серверной может быть достаточно большим (скажем, при размещении ИБП в подвале здания). Опять же, в сети постоянного тока на входе питаемого оборудования есть фильтры, конденсаторы и т.п., которые также борются с помехами. В оборудовании переменного тока на входе фильтров нет, имеются только фильтры радиопомех.
– А существует ли необходимость разводить линии питания и информационные линии (например, витую пару)?
– Если нет грубых нарушений, разводить не надо. Мы проводили исследование по наводкам: если нет искусственных помех в нулевом проводе, то расположение силовых кабелей никак не влияет на информационные.
Существуют стандарты, в частности европейский стандарт EN 300 253 Equipment Engineering (ЕЕ); Earthing and bonding of telecommunications equipment in telecommunication centres (на базе рекомендации МСЭ-Т К-27 с тем же названием), который устанавливает правила построения системы заземления и зануления в здании и которого желательно придерживаться. Но, например, в осветительной сети есть фазный и нулевой провода. И если нулевой провод окажется на корпусе оборудования, то от осветительной сети пойдут помехи на то оборудование, которое стоит в этом корпусе. Скажем, коэффициент мощности лампы дневного света – 0,3, соответственно помехи от нее будут значительны.
Как следует из вышесказанного, установка систем бесперебойного электропитания – это комплексный вопрос, к которому нужно подходить с серьезными расчетами. Сейчас очень много разного оборудования с разными параметрами. Поэтому я бы рекомендовал привлекать для решения этой задачи специалистов.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2008
Посещений: 7793
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
