Эпоха цифровизации способствует переходу бизнес-процессов многих компаний в облачные виртуальные среды. Как для предоставления облачных услуг, так и для собственных потребностей организаций необходимо большое количество центров обработки данных. Однако вместе с активным строительством ЦОДов растёт и число аварий в дата-центрах. Одна из основных причин неполадок — проблема с подачей электропитания.
Согласно отчету Annual Outage Analytics исследования Uptime Institute на первом месте среди причин перебоем в работе дата-центров стоят проблемы с ИТ-сервисами (31%), на втором — неполадки в сетях передачи данных (30%), а на третьем — сбои в подаче энергии (15%). Первые два случая не столь критичны, поэтому функционирование ЦОД можно быстро восстановить. Однако сбои в системах электропитания приводят к непредсказуемым последствиям.
Рассмотрим случай с пожаром, который охватил здание дата-центра одного из провайдеров облачных услуг OVH в Страсбурге. Всю ночь более ста пожарных пытались потушить огонь. По этой причине 3,6 миллиона веб-серверов оказались недоступны. Пожар повлиял даже на работу правительственных сайтов Великобритании, Франции, Польши и Кот-д'Ивуара.
После происшествия основатель OVH Октав Клабе записал короткое и полное извинений видео, где сообщил о причине возгорания. Все дело в том, что неполадка произошла в одном из источников бесперебойного питания, который за недолго до аварии прошёл техобслуживание. Пожарные, которые работали на месте происшествия, подтвердили эту версию.
Невозможно оценить ущерб, который понесла OVH, ведь помимо материальных потерь компания нанесла урон своей репутации, восстановить которую будет очень трудно.
Как свести к минимуму вероятность серьезных неполадок систем электропитания в дата-центрах? Необходимо оценить текущие и будущие потребности в резервном питании, а также ответственно подойти к выбору и размещению ИБП. Далее в статье рассмотрим на что стоит обратить особое внимание при поиске надежного оборудования.
Преимущества ИБП с двойным преобразованием
В некоторых случаях местный поставщик электроэнергии не обеспечивает дата-центр питанием с необходимыми характеристиками качества. Такие показатели имеют различные пределы, которые меняются в зависимости от потребностей. Если параметры электропитания не подходят для установленного оборудования ЦОД, то это может привести к сбоям в работе и даже аварийным ситуациям. По этой причине способность работать с входной сетью в широких пределах напряжений и частот — одна из основных характеристик современного ИБП наравне с надежной защитой своей нагрузки.
Система двойного преобразования гарантирует точное соответствие требуемым показателям на выходе при любых «плавающих» параметрах входного напряжения: 220/380 В, 230/400 В, 240/415 В и 50 Гц/60 Гц. Такая стабильность достигается преобразованием входного переменного напряжения в постоянное, а затем обратным преобразованием в переменное с необходимыми выходными характеристиками. ИБП с двойным преобразованием также называют «онлайн ИБП», поскольку они постоянно подключены к сети, питая подключенную нагрузку и мгновенно переключаются на автономное питание оборудования при сбоях в подаче электроснабжения.
Производительность ИБП
КПД определяет производительность источника бесперебойного питания на каждом из этапов преобразования входного напряжения в выходное. Таким образом, стоит рассматривать только итоговый показатель, демонстрирующий разницу между чистой мощностью нагрузки и общим количеством потребляемой ИБП электроэнергии вместе с нагрузкой.
Эффективность 97% — отличный показатель для ИБП дата-центров, который обычно достигается при достаточно высокой загрузке устройств. Однако ИБП в ЦОД зачастую работают с загрузкой 30–60%. Таким образом, значительно снижается энергоэффективность вплоть до 80–85%. Чтобы избежать потерь в работе ИБП, стоит использовать технологии увеличения КПД при работе с нагрузкой сильно меньше номинальной. Эти технологии обычно применяются в модульных ИБП. Так, например, технология VMMS в модульных ИБП Eaton 93PM G2 позволяет увеличить КПД, повысив загрузку необходимых для поддержания нагрузки модулей и отключив от работы ненагруженные модули. Помимо этого, ряд моделей поддерживает «экономичный» режим, который доводит эффективность до 99%, при работе которого питание подается через цепь статического байпаса и когда режим двойного преобразования включается автоматически только при необходимости. Из-за значительного увеличения жизненного цикла такого ИБП более высокая цена является оправданной, поэтому стоит рассмотреть приобретение подобного устройства.
Модульная система и функция горячей замены ИБП
Заказчики проектов для построения дата-центров не готовы вкладываться в вычислительные мощности, ожидая ощутить все преимущества в далеком будущем. С экономической точки зрения гораздо эффективнее постепенно наращивать мощность ЦОД производительность ЦОД по мере роста нагрузкипроизводительности. Возможности системы резервного питания также должны успевать за остальными процессами масштабирования.
В таком случае ИБП модульного типа – правильный выбор, который всегда поможет увеличить запас автономности шагами по 50–60 кВ∙А с помощью добавления необходимого числа блоков. Отдельные современные модели ИБП для ЦОД предоставляют возможность проводить манипуляции с отдельными блоками в «горячем» режиме, то есть без отключения нагрузки и влияния на работоспособность критических ИТ-систем.
Резервирование модулей по схемам N+1, 2N или комбинированное подходит для построения безопасных отказоустойчивых систем бесперебойного питания. Для исправной работы такой системы модули должны иметь возможность работать без прямой проводной связи между собой. Технология HotSync реализует подобный принцип, поэтому современным ИБП не обойтись без ее поддержки.
Разновидности аккумуляторных батарей
Герметичные свинцово-кислотные батареи с регулирующим клапаном VRLA (англ. Valve Regulated Lead–Acid) – массовый тип аккумуляторных батарей в системах резервного питания дата-центров. Хотя технологические характеристики этих устройств устарели, они поддерживаются любым современным ИБП. Преимущества VRLA для заказчиков – низкая стоимость и большая распространенность. Однако эксплуатационные расходы этих батарей достаточно велики из-за короткого жизненного цикла и необходимости регулярного технического обслуживания и тестирования.
На втором месте по частоте использования находятся литий-ионные батареи. Их стоимость существенно дороже свинцовых, но это оправдывается их характеристиками. Так, например, энергетическая плотность VRLA составляет 15–50 Вт/кг, а литий-ионных аккумуляторов – 70–260 Вт/кг. Таким образом, массив батарей Li-ion в 4–5 раз легче, чем массив свинцовых той же ёмкости. В процессе проектирования ЦОД учитывается максимальная нагрузка на этажные перекрытия здания, поэтому такая арифметика будет может являться критическим преимуществом в определенных применениях.
Помимо этого, литий-ионные аккумуляторы выдерживают в несколько раз больше циклов перезарядки (1000 против 200–400) и служат от 10 до 15 лет. Последний показатель в три раза выше, чем у свинцовых. Поэтому стоит рассмотреть переход на более продвинутое решение, даже если изначально, в целях экономии, система резервного питания ЦОД строилась на основе VRLA. Однако приобретая ИБП, способный работать как со свинцовыми, так и с литий-ионными аккумуляторами, можно сразу минимизировать расходы на трансформацию.
Стоит также упомянуть суперконденсаторы, которые часть применяются в ИБП для ЦОД. Хотя они обеспечивают минимальное время автономной работы нагрузки (меньше минуты), этого достаточно для переключения ЦОД на резервный канал питания или запуска дизель-генераторов.
У суперконденсаторов есть ряд преимуществ: срок службы до 20 лет, отсутствие необходимости технического обслуживания, пожаробезопасность и время полной зарядки 1–2 минуты. Помимо этого, они могут бесперебойно функционировать при экстремальных температурах от –40 до +65 °С. Таким образом, область их применения на задачи, недоступные накопителям энергии других типов, значительно расширяется.
Однако ИБП, работающих с суперконденсаторами не так много. Пример такого устройства – трехфазный модульный ИБП Eaton 93PM G2 нового поколения номинальной мощностью 50–360 кВА, который также поддерживает свинцовые и литий-ионные батареи.
Наконец, перечислим характеристики надежного ИБП, которому стоит доверить критически важные нагрузки: использование в работе двойное преобразование напряжения, производительность на уровне от 95% и работа с различными типами батарей на случай возможной модернизации. Вдобавок необходимы модульная конструкция, а также возможность замены и добавления отдельных модулей без отключения нагрузки. При выборе ИБП не стоит забывать про репутацию производителя. Ведь как гласит пословица: «Скупой платит дважды».
Хотите узнать больше про технологии ИБП, читайте наш блог на сайте
