پس از اختراع برق، شاهد پیشرفت و رشد بسیار سریع تکنولوژی بودیم و امروزه نیز این پیشرفتها ادامه دارد. یکی از زمینههای پیشرفت تکنولوژی که باعث تغییر و تحولات گسترده در این زمینه شد، شبکه های کامپیوتری هستند که امروزه یکی از حیاتی ترین بخشهای آن سرورها و اتاق سرورها است. به همین دلیل برای راه اندازی اتاق سرور اولین موردی که لازم و ضروری خواهد بود، برق میباشد و به همین جهت، مدیریت و هدایت برق یک اتاق سرور از مسائل حیاتی است. امروزه برای هدایت و مدیریت برق یک اتاق سرور از تابلوهای برق استفاده میشود. در این مقاله به بررسی و آشنایی با تابلو برق دیتا سنتر و کاربردهای آن پرداختهایم و در رابطه با آن توضیحات بسیار کاربردی ارائه دادهایم که میتواند مورد توجه و استفاده شما قرار گیرد.
تابلوهای برق وظیفه حفاظت، کنترل، ثبت دادهها و توزیع توان به سمت مصرف کننده را بر عهده دارند. در سیستم های LV یک تابلو برق استاندارد، دارای تجهیزاتی است که بتواند عملکردهای گفته شده را فراهم سازد. با داشتن این عملکردها سیستم قدرت میتواند با حداکثر قابلیت اطمینان بار خود را تامین کرده و از خاموشیهای بی دلیل جلوگیری کند. در ادامه به صورت کاملا دقیق و با ذکر جزئیات مختلف با تابلو برق دیتا سنتر و کاربرد های آن آشنا خواهیم شد. با ما همراه باشید.
اگر نمیدانید تابلو برق چیست باید بگوییم که اﯾﻦ وﺳﯿﻠﻪ ﯾﮏ ﻣﺤﻔﻈﻪ ﺑﺮای ﺳﯿﻢﮐﺸﯽ و ﻧﺼﺐ ﺗﺠﻬﯿﺰات اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻟﻮازﻣﯽ ﻣﺜﻞ ﮐﻠﯿﺪﻫﺎ، ﻓﯿﻮزﻫﺎ، رﻟﻪﻫﺎ، ﮐﻨﺘﺮﻟﺮﻫﺎ، ﻗﻄﻊ ﮐﻨﻨﺪهﻫﺎ، ﺗﺮاﻧﺴﻔﻮرﻣﺎﺗﻮرﻫﺎی ﺟﺮﯾﺎن ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﻤﺎﯾﺸﮕﺮﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ روی آن ﻧﺼﺐ ﻣﯽﺷﻮد. اﯾﻦ ﺟﻌﺒﻪ ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ ﻫﻢ ﺑﺎ اﻫﺪاف ﮐﺎرﺑﺮدی و ﻫﻢ ﺑﺮای زﯾﺒﺎﯾﯽ ﻃﺮاﺣﯽﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ. ﮐﻠﯿﻪ ﮐﺎﺑﻞﻫﺎی ﺑﺮق و ﮐﻨﺘﺮل ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﺤﻔﻈﻪ وارد و ﻫﺪاﯾﺖ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﮐﻨﺘﺮل ﺧﻄﻮط ورودی و ﺧﺮوﺟﯽ ﺑﺮق و ﺑﺮق اﺿﻄﺮاری و همچنین نظارت بر ﺟﺮﯾﺎن و وﻟﺘﺎژ ﺧﻄﻮط اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﺎﺑﻠﻮ ﺑﺮق اﻟﺰاﻣﯽ اﺳﺖ.
این وسیله مجهز به ولتمتر و آمپرمتر، کلیدهای کنترل جریان و ولتاژ میباشد که امکان تغذیه از برق شهر و یا UPS را برای بخشهای مختلف سازمان فراهم میآورد. ﻃﺮاﺣﯽ و ﺳﺎﺧﺖ ﺑﯽﮐﯿﻔﯿﺖ ﺗﺎﺑﻠﻮﻫﺎی ﺑﺮق ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﻋﻮاﻗﺐ بسیار ﺑﺪی از جمله آﺗﺶﺳﻮزی، ﻗﻄﻊ ﺟﺮﯾﺎن، داغ ﮐﺮدن ﺗﺠﻬﯿﺰات و آسیب به آنها را در ﭘﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ و ازآﻧﺠﺎﯾﯽﮐﻪ اتاقهای سرور ﻣﮑﺎنﻫﺎی ﺑﺴﯿﺎر ﺣﺴﺎﺳﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ، باید در ﻃﺮاﺣﯽ و ﺳﺎﺧﺖ آنﻫﺎ از ﺗﺠﻬﯿﺰات ﺑﺎﮐﯿﻔﯿﺖ و ﺑﺮﻧﺪﻫﺎی ﻣﻌﺮوف اﺳﺘﻔﺎده شود. از جمله عوامل دیگری که ضرورت و اهمیت تابلو برق را به ما یادآور میشود، این است که در گذشته، تمامی قسمتهای برق دار در دسترس اپراتور قرار میگرفتند و به همین خاطر سازندگان و متخصصان در این زمینه به دنبال افزایش میزان ایمنی بودند و برای رسیدن به این منظور، تابلو برق را به شکل یک محفظه بسته طراحی کردند تا تجهیزات داخل آن غیرقابل دسترس باشد و به لحاظ ایمنی، برای اپراتور مشکلی ایجاد نشود. امروزه دیگر برای هدایت و مدیریت برق یک اتاق سرور از تابلوهای برق استفاده میشود.
همانطور که گفته شد، تابلو برق محفظه و جعبهای است که به منظور قرار دادن تجهیزات کنترلی الکتریکی یا الکترونیکی، ادوات حفاطتی، تغییر مسیر برق وروردی و خروجی و موارد مشابه داخل آن ساخته میشود. تمامی کابل های کنترل و کابل های برق به این تابلو وارد شده و در آن سربندی میشود. این وسیله کاربردهای بسیار مهمی دارد که عبارت است از:
حالا که با تابلو برق دیتا سنتر و کاربردهای آن آشنا شدیم و ضرورت آن جهت حفظ ایمنی افراد و تجهیزات را دریافتیم، در این قسمت قصد داریم تا انواع تابلو برق را بر اساس محفظه بررسی کنیم. همچنین میتوانید روشهای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ را در بلاگ مربوطه مطالعه نمایید.
این نوع از تابلو برقهای دیتاسنتر بهصورت محفظههای فلزی بسته طراحیشدهاند که این اسم نیز به خاطر بسته بودن محفظه در آنها داده شده است. در این مدل همه تجهیزات الکتریکی مثل کلید، ترانسهای جریان و ولتاژ، تجهیزات اندازهگیری و دیگر وسایل در داخل آنها نصب میشود. این مدل نیز خود دارای دو مدل دیگر است که عبارت است از:
درون این مدل از تابلوهای برق بهصورت گروهبندی طراحی شده است و به همین دلیل اگر یکی از این قسمتهای آن آسیب ببیند این آسیب فقط در همانجا باقی میماند و به قسمتهای دیگر وارد نمیشود. برای مثال برخی مواقع ممکن است به دلیل اتفاقات ناگهانی یکی از قطعههای درون تابلو منفجر شود که در این مواقع اگر از تابلو متال کلد استفاده کنید، میتوانید دیگر بخشها را از ورود خسارت و آسیب حفظ کنید. این مدل از تابلوهای برق از چهار بخش مختلف محفظه باسبار، محفظه سرکابل، محفظه کنترل و اندازهگیری و همینطور محفظه کلید ساختهشده است.
این مدل یکی از مدلهای دیگر تابلو فلزی بسته است که در آن محفظههای مختلف در کنار یکدیگر قرار دارند و همه قطعه و تجهیزات در یک محفظه بسته در کنار هم و بدون جداسازی قرار میگیرند.
همانطور که از نام آن پیداست، این مدل از تابلوهای برق بهصورت کشویی ساخته میشود و معمولاً برای کنترل موتورها از آن استفاده میکنند. مزیت این مدل به نسبت تابلوهای محفظه بسته این است که استفاده از آنها راحتتر است و امنیت بالاتری دارند.
این مدل بهصورت قفسهای طراحی میشود و تجهیزات مختلف اندازهگیری، کنترل و موارد مشابه داخل آنها نصب میشود.
این نوع از تابلوهای برق دیتاسنتر، در دسته تابلوهای رک محسوب میشوند و تفاوت آنها در این است که دارای در متحرک هستند و به همین دلیل قسمت پشت تجهیزات آن قابلمشاهده است. طبیعتا میتوان بهصورت راحتتری به آنها دسترسی پیدا کرد. البته لازم به ذکر است که این مدل به خاطر خصوصیات جالب خود گرانتر از دیگر مدلها است.
یکی از رایجترین تقسیمبندیها که در تابلوهای برق استفاده میشود، تقسیمبندی بر اساس محل نصب است که در دو مدل داخلی(Indoor) یا مدل فضای بیرونی (Outdoor) است.
تابلوهای برق داخلی به نوعی ساخته میشوند که میتوان از آنها در محیطهای بسته و سرپوشیده مثل کارگاههای مختلف عمومی و صنعتی، سوله و مواردی از این دست استفاده کرد.
همانطور که میتوان از نام آن حدس زد، تابلوهای اوتدور یا همان تابلو برقهای بیرونی بهطور اختصاصی برای محیطهای بیرون و باز طراحیشدهاند. برای مثال از این مدل در محیطهایی مثل خیابان، پارک، پیادهرو و موارد مشابه استفاده میکنند.
تابلو برق دیتاسنتر بر اساس ولتاژ به دو گروه تابلوهای فشار ضعیف (LV) و تابلوهای فشار متوسط (MV) تقسیمبندی میشوند. ولتاژ تابلوهای LV کمتر از هزار ولت و ولتاژ تابلوهای MV بین هزار الی سیوشش هزار ولت است.
حالا که با انواع مختلف تابلو برق و کاربردهای آنها آشنا شدهایم، بهتر است با بخشها و عناصر ضروری و تجهیزات آن نیز آشنا شویم. این تجهیزات عبارت اند از:
یکی از مهمترین تجهیزاتی که در تابلوهای برق دیتاسنتر از آن برای منظم کردن سیمها استفاده میکنند، داکت ها هستند که بهراحتی میتوانند سیمهای مختلف را بهصورت مرتب عبور دهند و جلوی آسیب دیدن و پیچیده شدن سیمها به هم در تابلو برق را میگیرند.
ریلها یکی از تجهیزات تابلوهای برق دیتاسنتر هستند که سطح آنها باروکش های نیکلی و غیره پوشانده میشود تا از این راه جلوی زنگزدگی و خوردگی آنها را گرفت. از این قطعه برای نصب کردن فیوزهای کوچک استفاده میکنند.
کیس از جمله تجهیزاتی است که از آن برای قرار دادن تجهیزات و مدارهای تابلو برق استفاده میشود.
کنتاکتور نیز یک کلید مغناطیسی است که برای قطعی و وصلی مدار فرمان کاربرد دارد و در میان اجزای اصلی تابلوهای برق دیتاسنتر به حساب میآید.
اگر اتصال کوتاه رخ دهد این فیوز جریان را قطع میکند. این نوع فیوزها تک فاز و دو فاز میباشد و به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
این کلید در واقع کلید فیوز ساخته شده برای جریانهای بالا میباشد. هنگامی که ورودی تابلو دارای آمپر بالا باشد از کلید اتوماتیک برای ورودی اصلی استفاده میشود.
این کلید وظیفه قطع و وصل کردن برق اصلی تابلو یا قسمتی از مدار را بر عهده دارد.
تغییر مسیر ورودی و خروجی جریان بر عهده این کلید میباشد. این کلید در نوع دستی و اتوماتیک ساخته میشود و در تابلو برق UPS و شهری مورد استفاده قرار میگیرد. درصورت خروج UPS از مدار با این کلید مسیر ورودی به برق شهر تغییر پیدا میکند. کلید اتوماتیک ممکن است شوک برقی وارد کند و استفاده از آن توصیه نمیشود. به همین دلیل بهتر است تجهیزات را خاموش و سپس سوییچ برق آنها را روشن نمایید.
اتصال مستقیم کابل برق ورودی به تجهیزات ممکن است باعث حوادث احتمالی شود. بنابراین کابلهای ورودی به یک ترمینال متصل میشوند و تجهیزات به طرف دیگر ترمینال وصل میشوند. این ترمینالها میتوانند به فاز نول و ارت نصب شوند.
در صورتی که از ترمینال نول و ارت استفاده نشود از شینه مسی برای اتصال آنها در تابلو برق استفاده میشود.
وجود یا عدم وجود برق توسط این چراغ مشخص میشود.
این موارد از جمله لوازم اندازهگیری در تابلوهای برق هستند. برای اندازهگیری میزان ولتاژ و جریان مصرفی خطوط مورد نظر، ولتمتر و آمپرمتر روی تابلو برق نصب میشود.
این بخش هم آمپر و هم ولتاژ را نشان میدهد.
ترانس در داخل تابلو برق نصب میشود و جریان و ولتاژ را اندازهگیری و جهت نمایش به مولتی متر میفرستد.
برای پوشش سیمهای زیر تجهیزات، از روبند استفاده میشود.
برای استقرار و نصب تجهیزات روی بدنه تابلو از ریل استفاده میشود. در واقع ریل روی بدنه تابلو نصب شده و قطعات برروی آن سوار میشوند.
نوار فرم برای مرتب کردن کابلها به کار میرود و بعضا آن را به اسم ماکارانی هم میشناسند.
جهت جلوگیری از دستکاری و قطع برق توسط افراد متفرقه برای درب تابلو برق اتاق سرور از کلید سوییچی استفاده میشود.
این تجهیزات وظیفه حفاظت سیستم قدرت در برابر اضافه جریان را بر عهده دارند. این اضافه جریانها میتوانند به صورت اضافه بار، انواع اتصال کوتاه از قبیل اتصال کوتاه سه فاز، دوفاز به هم، دوفاز به زمین و یا تک فاز به زمین باشد. بنابراین کلیدها میتوانند حفاظتهای ۵۰/۵۱ , ۵۰n/51n را با توجه به نوع اسکیم حفاظتی خود تشخیص داده و یا قطع کنند. در برخی موارد حفاظتهای جریانی دیگری نیز مورد نیاز بوده که با قرار دادن رلههای حفاظتی میتوان حفاظت مورد نظر را تامین کرد.
حفاظتهای عمومی مورد نیاز در سیستم قدرت (قابل اضافه کردن به تابلو برق) عبارت اند از:
۵۰/۵۱: این حفاظت در تمامی کلیدهای قدرت تابلوها مورد نیاز است. عموماً تمامی کلیدهای LV دارای اسکیم حفاظتی فوق به صورت پیشفرض هستند.
۵۰n/51n: این حفاظت به منظور تشخیص نشتی جریان کاربرد داشته و در مواردی مانند کلید خروجی ترانسفورمر، برای تشخیص اتصال کوتاه بین ترانسفورمر و تابلو مورد نیاز است. در این صورت سیستم ارت ترانسفورمر تابلو باید TNC و پایین دست تابلو TNS بوده و رله حفاظتی مجزا برای این امر قرار داده شود.
۶۷: در صورتی که از دیزل ژنراتورهای موازی شده استفاده میکنید، حتماً این حفاظت را در تابلوی خود قرار دهید. چرا که ممکن است یکی از دیزل ژنراتورها در قسمت موتور خود دچار خاموشی شود و ژنراتور تبدیل به موتور شده و توان به صورت معکوس وارد ژنراتور شود. همچنین این حفاظت، اتصال کوتاه بین ژنراتور و تابلو را نیز تشخیص میدهد.
۳۷: این حفاظت که به Undercurrent معروف است. در صورت کاهش بیش از حد جریان، فرمان قطع به کلید را صادر میکند. در دیزل ژنراتورهای موازی شده، در صورت کم بودن بار، برای جلوگیری از آسیب به دیزل، میتوان با استفاده از این حفاظت، دیزل ژنراتورهای اضافه را از مدار خارج نمود.
۲۵: رله چک سنکرون بوده که در صورت نیاز به سنکرون کردن دیزلها با هم و یا با برق شهر مورد نیاز میباشد. البته عمدتا ژنراتورها به صورت داخلی دارای حفاظت فوق هستند.
۲۷: حفاظت کاهش ولتاژ دائمی خط میباشد.
۵۹: حفاظت افزایش ولتاژ دائمی خط است.
رله هایی مانند بوخهلتس، رله دمای روغن، رله ارتفاع روغن و… نیز از جمله رلههایی هستند که برای حفاظت ترانسفورماتور به کار خواهند رفت. این رلهها بر روی ترانسفورماتور نصب شده و سیگنال آنها به تابلو برق انتقال داده میشود.
ویژگیهای مهم کلید قدرت عبارت اند از: جریان نامی، تعداد پل، قدرت قطع اتصال کوتاه، تکنولوژی قطع و اسکیم حفاظتی.
این قسمت یکی از روش های حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای ناگهانی است. اضافه ولتاژها میتوانند در اثر صاعقه و یا کلیدزنی ایجاد شده باشند. برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای صاعقه باید از ارسترهای کلاس ۱+۲ و برای اضافه ولتاژهای کلیدزنی باید از ارسترهای کلاس ۲ استفاده نمود.
بهتر است ارستر به گونهای انتخاب شود که کنتاکت وضعیت آن به سیستم BMS ارسال شود. همچنین میتوان وضعیت ارستر را توسط چراغ سیگنال بر روی درب تابلو به نمایش گذاشت.
پاورمترها تجهیزاتی هستند که پارامترهای سیستم قدرت را اندازه گیری کرده و به بهره بردار نشان میدهند. بهتر است پاورمتر انتخابی به گونهای باشد که پارامترهای زیر را به بهره بردار نشان دهد:
همچنین بهتر است این تجهیز دارای پورت خروجی مناسب جهت ارتباط با سیستم BMS باشد.
شمشها در تابلو برق وظیفه انتقال جریان از ورودیها به سمت فیدرهای خروجی را بر عهده دارند. جنس شمش میتواند مسی و یا آلومینیومی باشد. شمشها توسط مقرهها از بدنه تابلو عایق میشوند. مقرهها علاوه بر ایجاد خاصیت عایقی بین شمش و بدنه تابلو، وظیفه تحمل بارهای مکانیکی وارد شده به شمش در هنگام اتصال کوتاه را نیز بر عهده دارند.
با توجه به سایز، نحوه نصب شمش، رنگی بدون یا نبودن و دمای محیط، شمشها ظرفیت جریاندهی متفاوتی دارند. توصیه میشود سایزینگ شمش بر اساس ۱/۵ برابر جریان نامی کلید ورودی تابلو صورت پذیرد. دلیل این عمل وجود هارمونیکها در مراکز داده، استفاد از وارنیش حرارتی بر روی شمش و جلوگیری از تبادل گرما و سوراخکاری شمش میباشد.
مدارات کنترلی شامل PLCها، رله های شیشه ای، ترمینالهای کنترلی و پوش باتنها هستند. این مدارات وظیفه کنترل کلیدها را بر عهده دارند. بهتر است تغذیه این مدارات جداگانه ازتغذیه تابلو بوده و به صورت ۱۱۰ ولت DC تامین شود. این مهم را میتوان با استفاده از یک دستگاه یکسوساز انجام داد.
در برخی از مراکز و سازمانها نظیر بیمارستانها، اتاق سرورها، دیتا سنترها و… قطعی لحظهای برق میتواند خسارات جبران ناپذیری به دنبال داشته باشد. به همین دلیل برای این که تجهیزات بدون قطعی برق باشند و به کار خود ادامه دهند، از UPS استفاده میشود و اگر UPS توان پاسخگویی و تامین برق مورد نیاز را نداشته باشد از ژنراتور استفاده میشود. سوییچ دسته میتواند باعث قطعی شود ولی اگر از تابلو های برق ATS استفاده شود ،سوییچ به صورت اتوماتیک انجام شده و برق مجموعه تامین میشود.
تابلو برق ATS قطعی برق را تشخیص داده و به کمک سوییچ دو حالته برق ورودی را از روی برق شهری به ژنراتور سوییچ میکند و پس از اتصال برق شهری دوباره به صورت اتوماتیک به برق شهری سوییچ میکند. تابلو برق ATS بین برق شهری و ژنراتور و یا دو ژنراتور یا ترکیبی از اینها قرار میگیرد. معمولا تابلو برق ATS را در نزدیکی و یا بروی ژنراتور نصب میکنند.
همانطور که در این مقاله گفته شد، طراحی غیراستاندارد و ساخت بیکیفیت تابلوهای برق میتواند عواقب جبرانناپذیری مانند آتش سوزی, قطع جریان, داغ کردن تجهیزات و آسیب به آنها و حتی خسارات جانی به دنبال داشته باشد. از آنجایی که اتاقهای سرور مکانهای بسیار حساسی میباشند، لازم است توجه کافی صورت گیرد و در طراحی و ساخت آنها از تجهیزات با کیفیت و برندهای معروف استفاده گردد. همچنین بهتر است مصرف برق به طور دقیق محاسبه شده و تجهیزات بر اساس آن انتخاب شوند. اگر از تابلو برق استاندارد و با کیفیت در اتاق سرورها، بیمارستانها، مراکز داده و… استفاده شود، سیستم برق بدون قطعی عمل خواهد کرد.
تابلوهای برق که بخش بسیار مهمی از تاسیسات الکتریکی هستند، باید عملکرد مناسبی در جهت کنترل سیستم در حالت عادی و به خصوص در موقع ایجاد اختلال در سیستم الکتریکی داشته باشند. برای رسیدن به این استاندارد و داشتن عملکرد درست، توصیه میکنیم که برای داشتن یک تابلو برق استاندارد به خصوصیات مهم زیر توجه و دقت کافی داشته باشید:
نوآوران دیتا عرضه کننده تجهیزات و خدمات اتاق سرور در ایران