IDC機房電源跳閘原因及解決方法

隨著近年來大數據雲計算的如火如荼發展,機房的重要性以及穩定性成為人們熱議的話題。然而電力保障是數據中心安全的首要保障,一旦機房斷電帶來的損失是我們無法進行估量的。

IDC機房電源跳閘原因及解決方法

一、機房電源跳閘原因簡單的彙總:

1、問題的由來

常見的機房包括移動基站、接 入網機房及小型傳輸節點機房等,此類機房的特點是 數量眾多、地點分散。由於各種原因,目前小型無人 值守機房電源跳閘故障發生率很好,給機房維護帶來 巨大的成本負擔和人力消耗。 以一個專項調查統計為例:河南某地級市的某運 營商下屬移動基站,2014年1—6月,基站各類電源跳閘故障總數為4 399站次,平均每天約27站次。而移 動基站的開關跳閘有85%以上是屬於誤動作,基站線 路、設備本身沒有故障,維護人員到現場只需將開關合 閘,基站就可以正常投入使用。 市電總開關發生意外跳閘後,除部分可由業主協 助復位外,多數需派遣維護人員去現場恢復;但由於基 站分佈較廣,推一個閘往往需要驅車幾十千米,很多時 候無法全部及時恢復,往往造成部分站點由於電池用 盡而掉站(失去服務)。 因此,解決此類無人值守機房電源頻繁跳閘的問 題是當務之急。

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2、機房跳閘的原因

根據大量調查分析,導致無人值守通信機房市電 開關跳閘原因通常可分為三大類。

a)由於雷擊形成的瞬態電流超過總開關的承受 極限引起市電跳閘。

b)由於站內設備、供電線路等出現故障發生短 路,從而引起總開關過流保護而跳閘。

c)由於漏電保護器誤動作引起跳閘。 就以上3類跳閘的比例來說,由於漏電保護器誤 動作造成的跳閘多見,雷擊電流造成開關過載跳閘 的比例也較常見,而站內短路故障引起的跳閘僅出現 在部分採用TN(包括TN-C)供電系統的站點內。

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(1)、 雷電流超過開關承受極限引起的市電跳閘

當市電變壓器遭受雷擊或配電線路感應雷電後, 會有雷電流通過市電開關進入機房;另外,當機房建築 (或天饋系統)遭受雷擊時,由於機房地網電位提升,也 會有雷電流經過市電開關進入配電系統。 通常小型通信機房的市電開關採用的是63~125A 的空氣開關或塑殼開關。而實驗證明,普通空氣開關 受到10~20 kA的雷電衝擊時雖然會損毀,但會發生跳閘,塑殼開關承受的雷電流稍多,但一般也不超過40 kA。所以雷雨天氣時常會有大量機房出現跳閘故障。

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(2)、漏電保護器動作引起的跳閘

由於我國小型無人值守通信機房多數是採用 TT 供電系統,即機房地網與供電變壓器地網間沒有導線 直接連通,當機房內出現對地短路故障時短路電流只 能通過地網由大地迴流到變壓器。按照規範要求,小 型通信機房和10 kV供電變壓器地網的接地電阻值應 分別為 10 Ω,故短路電流的迴路阻抗一般在 20 Ω左 右,對地短路的電壓為220 V,所以機房內發生短路故 障時,實際短路電流也只有十幾安。

 而小型無人值守機房的電源總開關通常為100 A 左右,因此當站內發生短路故障時,電源開關通常不會 因過流保護而跳閘,極易引發火災事故。為了確保電 器安全有必要在配電總開關處安裝漏電保護器(剩餘 電流保護器)。 漏電保護器的工作原理是:當系統內出現了對地 洩放電流時,即判定為短路故障,漏電保護器開始動作 關閉市電開關。但是,由於漏電保護器本身存在較多 的誤動作,致使通信機房安裝漏電保護器後會產生大 量的市電跳閘故障。

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(3)、漏電保護器出現誤動作的主要原因如下:

(a)防雷器等保護裝置工作引起漏電保護器誤動 作。機房的配電系統及很多設備內都裝有防雷器(過電壓保護器)等保護器件,當出現雷電等過壓脈衝時會 自動工作,並將這類異常能量通過地網洩放到大地,而 這正好符合了漏電保護器的啟動條件,造成機房市電 開關跳閘。

(b)線路、設備出現爬電(電火花)引起漏電保護器 誤動作。由於潮溼、漏水、器件質量、線路或設備老化 等原因會造成絕緣下降,故在機房內會偶爾出現爬電 打火等現象,這類故障並不持續,僅發生在特定條件 下,但爬電洩漏的電流卻足以推動漏電保護器工作,從 而引起市電跳閘。

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(c)誤入機房的老鼠、鳥類、昆蟲等引起的瞬時短 路等。

( d)開關電源產生多次諧波、電池組充放電產生 的浪湧等。

(e)電壓不穩造成開關跳閘等。

(4)、零線與火線短路產生的過流跳閘

在 TT 供電系統中,火線對地短路時短路電流不 大,但火線對零線短路時故障電流卻可以達到1 000 A 以上,所以市電開關會因過流保護而跳閘。 而在TN供電系統的機房中,不論是對地短路還是 對零線短路,短路電流都是很大的,市電開關會因過流 保護而跳閘。 這類跳閘通常是線路或設備出現故障,必須及時 排除,否則無法恢復機房供電。

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三、機房跳閘故障的解決方案

從以上闡述中可以看出:

a)在大量跳閘故障中,有85%以上並非是由機房 設備、線路故障引起,而是源於開關的誤動作,只需簡 單合閘即能排除。

b)開關出現誤動作的最主要原因來自漏電保護 器和雷擊。

c)對於 TT 供電系統的機房來說,漏電保護器又 是確保供電安全的必備裝置。 因此,安裝自動重合閘裝置就成為最理想的解決 辦法,它既可以使由於漏電保護器誤動作等原因產生 的跳閘自動恢復,也能確保設備、線路真正出現短路故 障時正確切斷供電迴路。

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四、自動重合閘裝置的基本要求

為了確保自動重合閘裝置在機房所在運行環境下 正常工作,該裝置除了必須具備正確恢復開關的誤動 作及可靠切斷真實短路故障的能力外,必須對雷電具 有必要的防護能力。 根據目前機房的實際環境情況和投資成本,應該 將現有機房分為2類,這類是需要防護直擊雷的機 房,第二類是隻需防護感應雷的機房。 這類機房處於暴露環境下,天饋系統(含自身的 直擊雷保護裝置)未有處於周圍大建築物或其他物 體的直擊雷保護裝置的保護範圍內,或機房市電引入 點的建(構)築物與機房不是處於同一個聯合接地系統。此類機房通常進入的雷電流較小(一般小於20 kA),對 裝置的雷電耐受能力要求較低,所以第二類機房的自 動重合閘裝置的雷電耐受能力選擇 30~40 kA 就能基 本滿足要求。

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