جودة الطاقة في مراكز البيانات: دراسة حالة لتخفيف التوافقيات

جودة الطاقة في مراكز البيانات: تخفيف التوافقيات دراسة حالة

تعتمد مراكز البيانات الحديثة بشكل كبير على المعدات الإلكترونية الحساسة. تستخدم الخوادم ووحدات التخزين ومعدات الشبكات مصادر طاقة غير خطية. تُولّد هذه المكونات تشويشًا توافقيًا كبيرًا داخل النظام الكهربائي. تؤدي المستويات العالية من التشويش التوافقي إلى ارتفاع درجة حرارة المعدات وتوقفها عن العمل بشكل غير متوقع.

واجهت منشأة رئيسية مؤخراً مشاكل خطيرة في جودة الطاقة أثناء تشغيلها. أفاد الفريق الهندسي في الموقع بتعطل مكثفات الطاقة بشكل متكرر، حيث لاحظوا انتفاخاً واضحاً في المكثفات واحتراقاً في الموصلات. تشير هذه الأعراض إلى رنين توافقي عالٍ وتشوه مفرط في الجهد.

تحليل النظام الحالي

كشفت القياسات الأولية للموقع عن مستويات حرجة من التشوه في النظام. وبلغ إجمالي التشوه التوافقي للجهد (THD_u) 5.9%، متجاوزًا بذلك الحد المسموح به البالغ 5% المحدد في المعايير الوطنية للتشغيل الآمن. ويمكن أن يتسبب التشوه العالي للجهد في حدوث أخطاء في البيانات وتعطل الأجهزة.

تم تسجيل نسبة التشوه التوافقي الكلي للتيار ($THD_i$) عند 23.5%. وتم تحديد التوافقيات من الرتبة الثالثة والخامسة كأسباب رئيسية للتشوه. التوافقيات. يُعد التوافقي الثالث خطيرًا بشكل خاص في العديد من مراكز البيانات. فهو يتراكم في الموصل المحايد ويشكل خطرًا للحريق.

تنفيذ APF حل

لحل هذه المشكلات، قامت المنشأة بتركيب خزانة مرشح طاقة فعال (APF) بقدرة 300 أمبير. يعمل مرشح الطاقة الفعال عن طريق مراقبة تيار الحمل في الوقت الفعلي، ثم يقوم بحقن تيار تعويض مساوٍ ومعاكس. تعمل هذه العملية على إلغاء التوافقيات بكفاءة وتنظيف الشبكة.

تم دمج جهاز الحماية من التيار الزائد بقدرة 300 أمبير في غرفة التوزيع الرئيسية. يوفر هذا النهج المركزي حماية لجميع رفوف الخوادم والأجهزة المتصلة بها. يتميز الجهاز بمعالجة رقمية عالية السرعة لاستجابة سريعة، كما أنه قادر على التعامل مع الأحمال الديناميكية الشائعة في بيئات الحوسبة السحابية.

نتائج الأداء والفوائد

بعد تشغيل مرشح الطاقة النشط، تحسنت جودة الطاقة فورًا. انخفض تشوه الجهد من 5.9% إلى 4.2% مستقرة. وبذلك عاد النظام إلى التوافق مع المعايير الوطنية. وأصبحت البيئة الكهربائية مستقرة للأحمال الحساسة لتكنولوجيا المعلومات.

شهدت المنشأة تحسناً ملحوظاً في تشوه التيار. فقد انخفض التشوه التوافقي الكلي للتيار (THD_i) من 23.5% إلى 2.0% فقط بعد المعالجة. وأصبح شكل موجة التيار، الذي كان متقطعاً، موجة جيبية نقية. وقد ساهم هذا الانخفاض بشكل كبير في تقليل الإجهاد الحراري على الكابلات والمحولات.

أدى تركيب النظام إلى حل مشكلات أعطال الأجهزة لدى العميل. تعمل بنوك المكثفات الآن في درجات حرارة طبيعية دون انتفاخ. انخفضت تكاليف الصيانة نظرًا لعدم احتراق الموصلات. يتمتع مركز البيانات الآن بموثوقية أعلى ومخاطر تشغيلية أقل.

التوصيات الفنية

نوصي باستخدام مرشحات الطاقة النشطة لجميع مراكز البيانات من الفئتين الثالثة والرابعة. غالبًا ما تفتقر المرشحات السلبية إلى السرعة المطلوبة لأحمال الخوادم الحديثة. توفر وحدات مرشحات الطاقة النشطة المرونة اللازمة لاستهداف ترددات توافقية محددة، مما يضمن بنية تحتية نظيفة للطاقة للخدمات الرقمية الحيوية.

تُعدّ عمليات تدقيق جودة الطاقة الدورية ضروريةً لضمان سلامة النظام على المدى الطويل. تتغير أنماط استهلاك الطاقة مع إضافة المزيد من الخوادم إلى الرفوف. ويساعد رصد مستويات التشوه التوافقي الكلي (THD) على منع تلف المعدات في المستقبل. ويضمن اتباع نهج استباقي لجودة الطاقة استمرارية عمل منشأتك على مدار الساعة.