學(xué)習(xí)目標(biāo)： • 掌握基本的電源概念• 掌握電源及其產(chǎn)生過程• 區(qū)別數(shù)據(jù)中心的不同電源用途• 確定功率因數(shù)• 掌握數(shù)據(jù)中心電氣安全措施的重要性，并且• 識(shí)別數(shù)據(jù)中心的潛在問題區(qū)域
課程安排：本課程的學(xué)習(xí)進(jìn)度安排如下： 首先，我們會(huì)對(duì)本課程進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，隨后圍繞以下幾個(gè)課題展開學(xué)習(xí)：
• 電源主要術(shù)語(yǔ)• 交流電和直流電• 功率因數(shù)• 電壓配置、插頭和插座• 斷路器和電源插座• 七個(gè)常見的電氣問題
• 數(shù)據(jù)中心的組成，最后將做一個(gè)• 總結(jié)
介紹：電源是數(shù)據(jù)中心的主要資源。 很多設(shè)備故障、停機(jī)、軟件和數(shù)據(jù)破壞都是由電源問題引起的。 如今服務(wù)器中的敏感元件需要無(wú)中斷或失真的電源。 幸運(yùn)的是，對(duì)大范圍電源故障所造成的后果都有詳盡的記錄。 在所有業(yè)務(wù)部門，預(yù)計(jì)每年由于電源中斷而引起的損失達(dá)到1040億美元到1640億美元，另外由于輔助電源質(zhì)量問題而引起的損失達(dá)到150億美元到240億美元。
當(dāng)務(wù)之急是必須使服務(wù)器遠(yuǎn)離市電故障、浪涌和其它潛在的電氣問題。 數(shù)據(jù)中心所在的建筑可能有各種不同的電源需求： 空調(diào)機(jī)、電梯、辦公設(shè)備、臺(tái)式計(jì)算機(jī)，以及廚房區(qū)域的微波爐和冰箱。 為數(shù)據(jù)中心提供獨(dú)立、專用的電源以及電源基礎(chǔ)設(shè)施是很重要的。
本課程將探討電源主題以及如何在數(shù)據(jù)中心內(nèi)利用電源。 我們首先來回顧一些基本電氣術(shù)語(yǔ)的定義。
主要術(shù)語(yǔ)：伏特是兩點(diǎn)之間潛在差異或電氣壓力的測(cè)量單位。 如果兩點(diǎn)連接在一起，則構(gòu)成一個(gè)電路并且會(huì)有電流流過。
安培測(cè)量的是在某一特定時(shí)段內(nèi)電路中流過的電流量。
歐姆是掌握電流流過一個(gè)電路時(shí)所遭遇的阻力值的測(cè)量單位。
赫茲是頻率測(cè)量單位。 每秒鐘電壓方向變化的一個(gè)完整周期等于1赫茲（Hz）。
交流或AC在電路中不斷地來回變化。 由附近的市電提供給建筑的電源就是交流電的一個(gè)例子。
直流或DC是僅單向流動(dòng)的電流。 蓄電池提供的電源就是直流電源的一個(gè)例子。
為了充分說明這些術(shù)語(yǔ)之間的關(guān)聯(lián)，讓我們來比較一下電源電纜中的電流與橡膠軟管中的水流。
讓我們使用一根典型的橡膠軟管來說明電的工作原理。 根據(jù)水龍頭的打開程度，水會(huì)以低速率或高速率流過軟管。 無(wú)論水龍頭是打開或關(guān)閉，水壓（相當(dāng)于電壓）通常保持恒定。 水流通過水龍頭的位置（電阻）來控制。 在某一特定時(shí)間，水龍頭的打開程度或大或小。 水流也可以通過水壓（電壓）的增加或減少來控制。 每秒鐘流過軟管的水量（單位：加侖或升）可以比作每秒鐘流過導(dǎo)體的電子數(shù)量（單位：安培）。我們的橡膠軟管類比還有助于解釋電阻。 假設(shè)橡膠軟管被一個(gè)大石塊部分壓住。 石塊的重量會(huì)減慢橡膠軟管中的水流。 我們可以說，受限的橡膠軟管對(duì)水流的阻力大于不受限的橡膠軟管。 如果我們想要更多的水流出軟管，我們就需要加大水龍頭的水壓。 電流也是如此。 電阻小的材料容易讓電流流過。 電阻較大的材料需要較高的電壓才能讓電流流過。
電源負(fù)載：在討論電源的概念時(shí)，必須了解“電氣負(fù)載”這一術(shù)語(yǔ)。 電氣負(fù)載是指數(shù)據(jù)中心內(nèi)消耗電功率并且有電功率供應(yīng)的各種設(shè)備的總和。 典型的數(shù)據(jù)中心負(fù)載包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制冷設(shè)備、配電設(shè)備以及電氣基礎(chǔ)設(shè)施支持的所有設(shè)備。
我們現(xiàn)在來探討一下交流電與直流電之間的一些差異
交流電和直流電：正如我們?cè)谥饕g(shù)語(yǔ)部分所提到的，交流（AC）和直流（DC）是電源的兩種形式。 我們首先來探討一下每種形式的利用方式。如果電路中的電流流向不斷變化，則稱之為交流（AC）。 進(jìn)入您家中的電流就是交流的一個(gè)例子。 來自電力公司的交流電每秒鐘大約來回切換60次，測(cè)量值為60赫茲。 該測(cè)量值稱為“頻率”。 市電決定了向數(shù)據(jù)中心供應(yīng)的交流電的頻率。 在美國(guó)，頻率被設(shè)定為60赫茲（Hz）。 在其他國(guó)家，50赫茲更為常見。
交流電是電壓和電流的結(jié)合。 發(fā)電站的AC電壓通過高壓變壓器增加到可以使電力長(zhǎng)距離傳輸且能量損失最小的電壓水平。
直流（DC）在典型的數(shù)據(jù)中心內(nèi)有若干應(yīng)用，見的是應(yīng)用在由蓄電池組供應(yīng)48伏直流電的電信設(shè)備中，或者應(yīng)用在支持不間斷電源的蓄電池系統(tǒng)（可供應(yīng)500伏直流電）中。 但是，無(wú)論是通過蓄電池組供電，還是通過直流發(fā)電機(jī)供電，直流系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心都不實(shí)用，因?yàn)殡娮钃p耗較高，而且向信息技術(shù)設(shè)備供電需要較大尺寸的電纜。 幾乎所有的數(shù)據(jù)中心設(shè)備都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臉?biāo)稱AC電源電壓設(shè)計(jì)的。
至此我們已經(jīng)討論了電流的形式，下面讓我們來比較一下單相電和三相電。
單相電和三相電：向數(shù)據(jù)中心供應(yīng)的交流電的兩種常見形式為單相電和三相電。 單相電只有一種基本電源波形，而三相電有三種基本電源波形且三者之間有120度的位移
如果交流電以單電壓電源的形式進(jìn)入建筑，則稱之為單相電。 如果交流電以三電壓電源、或三個(gè)相位、或三根火線（附帶零線和地線）的形式進(jìn)入建筑，則稱之為三相電。
單相電通常分配給住宅和小型商業(yè)用戶。 單相意味著進(jìn)電只有一根火線（附帶零線和地線）。
產(chǎn)生和分配三相電比分配單相電更經(jīng)濟(jì)。 由于電線的尺寸影響可以通過的電流量，因此也決定了可以輸送的電量。 如果以單相的形式分配大量的電源，就需要大量重型傳輸線，幾乎不可能通過一個(gè)塔柱來懸掛這些傳輸線。 使用三相電壓電源來分配交流電更經(jīng)濟(jì)。

下面，我們來討論一下120/240伏和208伏配置。
120/240/208伏配置：交流120伏和240伏是向住宅用戶供應(yīng)的見的單相電壓。 單相240伏往往供應(yīng)給大型家用電器，例如干衣機(jī)、電灶和水加熱器。 有些數(shù)據(jù)中心也提供單相120伏。 很多IT設(shè)備（包括計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和單機(jī)臺(tái)式計(jì)算機(jī)）接受120伏。 三相208伏電源通常支持包括大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心在內(nèi)的商業(yè)環(huán)境。
(請(qǐng)注意： 在很多國(guó)家，例如歐洲和亞洲的部分國(guó)家，220-240伏和400伏電壓也很常見。）
下面，我們來探討“瓦”和“伏安”概念。
“瓦”測(cè)量的是負(fù)載設(shè)備所消耗的實(shí)際功率，用于測(cè)量功率及設(shè)備所產(chǎn)生的熱量。 額定瓦數(shù)一般粘貼在負(fù)載設(shè)備的銘牌上。 但是，銘牌額定值很少與IT設(shè)備中所測(cè)得的瓦數(shù)相同。 很多數(shù)據(jù)中心都用UPS或配電單元（PDU），甚至機(jī)架式電源插座條的測(cè)量?jī)x表，來準(zhǔn)確記錄現(xiàn)場(chǎng)的功率。
額定伏安數(shù)（VA）或視在功率表示所討論的設(shè)備可消耗的負(fù)載。 它是用施加的AC電壓乘以設(shè)備消耗的電流所得之積。 伏安用于計(jì)算和規(guī)定電線尺寸、斷路器、開關(guān)裝置、變壓器和一般配電設(shè)備。 額定伏安數(shù)表示設(shè)備所能消耗的功率。 額定伏安數(shù)總是大于或等于設(shè)備的額定瓦數(shù)。
區(qū)分瓦數(shù)和伏安數(shù)的意義在于，電源、配線和斷路器在選型時(shí)需要考慮處理比預(yù)期更大的電流和功率。
功率因數(shù)：在討論電源基礎(chǔ)設(shè)施組件（例如UPS設(shè)備）的負(fù)載容量計(jì)算時(shí)，瓦數(shù)（W）和伏安數(shù)（VA）這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)?；Q使用。 但是這些術(shù)語(yǔ)并不相同。 了解瓦數(shù)與伏安數(shù)之間關(guān)系的關(guān)鍵是功率因數(shù)。 瓦數(shù)表示有功功率，而伏安數(shù)表示視在功率。
功率因數(shù)是有功功率與視在功率的比值。 功率因數(shù)可以用0和1之間的數(shù)字或％表示。 如果某一特定UPS的額定瓦數(shù)為8、額定伏安數(shù)為10，那么其功率因數(shù)為0.8（或80％）。 功率因數(shù)為0.8的UPS比功率因數(shù)為0.7的UPS在輸出相同視在功率的條件下輸出更多的有功功率。
下面，我們來看一種電子開關(guān)電源： 功率因數(shù)校正。
經(jīng)過功率因數(shù)校正的電源是20世紀(jì)90年代中期研制出來的，其特點(diǎn)是額定瓦數(shù)與伏安數(shù)相等。 也就是說這些電源的功率因數(shù)接近1。功率因數(shù)校正只是一種解決電源負(fù)載造成的低效率的方法。
1996年以后生產(chǎn)的所有大型計(jì)算設(shè)備，例如服務(wù)器、路由器、開關(guān)、磁盤陣列，都使用經(jīng)過功率因數(shù)校正的電源。 個(gè)人計(jì)算機(jī)、小型集線器和個(gè)人計(jì)算機(jī)配件的功率因數(shù)可能小于1。
對(duì)于專為只有額定伏安數(shù)的計(jì)算機(jī)負(fù)載而設(shè)計(jì)的小型UPS，假定UPS的額定瓦數(shù)為公布的額定伏安數(shù)的60%是比較合適的。
對(duì)于大型UPS系統(tǒng)，一般越來越關(guān)注UPS的額定瓦數(shù)。 的大型UPS系統(tǒng)的額定功率因數(shù)為1。 換句話說，它們的設(shè)計(jì)千伏安容量等于千瓦容量。
下面，我們來討論插頭和插座。
插頭和插座：使用很多不同類型的電源插頭。 數(shù)據(jù)中心較為常見的兩個(gè)插頭標(biāo)準(zhǔn)是： 在瑞士制定卻在范圍使用的國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)；通常在北美使用的美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)中心的大多數(shù)插頭均為三極插頭，插座在設(shè)計(jì)上也滿足了這些三極配置。 在美國(guó)，普通的三極插頭由兩個(gè)扁叉和一個(gè)圓叉構(gòu)成。 較大的扁叉為零線，較小的扁叉為火線，底部的圓叉為地線。
IT設(shè)備的插頭/插座組合采用IEC設(shè)計(jì)。 出于安全原因，這些插座往往被設(shè)計(jì)成凹槽式。 這種設(shè)計(jì)有助于防止人員接觸帶電的插腳。
螺旋鎖型也是常見的插頭和插座類型。 插頭呈螺旋狀可以鎖定到插座中。 如果您選擇部署上走線而不是高架地板下布線時(shí)，這種插頭特別有用。 使用螺旋鎖，插座不容易因重力和振動(dòng)而與插頭分離。
讓我們更詳細(xì)地討論一下IEC和NEMA插頭。
數(shù)據(jù)中心見的IEC插頭包括： IEC-320-C13和IEC-320-C14（交流額定電壓100到240伏，額定電流約10安）；IEC-320-C19和IEC-320-C20（交流額定電壓100到240伏，額定電流約16到20安。
IEC 309系列208伏單相Russell Stoll連接器也很常見。 例如，IEC 309 2P3W 208V, 20A的額定電流為20安，而IEC 309 2P3W 208V, 30A的額定電流為30安。 通過分析插頭的名稱可以推測(cè)出插頭的構(gòu)成。 以IEC 309 2P3W 208V, 30A為例，字母“P”表示極數(shù)，而字母“W”表示線數(shù)。 “V”表示伏特?cái)?shù)，而“A”表示電流安培數(shù)。
插座安裝在機(jī)架式電源插座條中或移動(dòng)式電源插座上，那些插頭通常和IT設(shè)備上的電源線連接在一起。
(請(qǐng)注意： 在很多國(guó)家，例如歐洲和亞洲的部分國(guó)家，220-240伏和400伏電壓也很常見。）
有很多NEMA標(biāo)準(zhǔn)插頭類型的實(shí)例。 每種NEMA插頭和插座類型都有命名規(guī)則。 例如，常見的插頭類型可以用“L5-15P”表示。
如果代碼以字母L開始，則表示插頭或插座可以鎖定。 如果代碼不以字母開始，則表示插頭或插座不能鎖定。 在此例中，插頭可以鎖定。 個(gè)數(shù)字可以是1到24之間的1個(gè)數(shù)，其中不使用3和4。該數(shù)字表示電壓、極數(shù)和線數(shù)的一定組合，以及它是否為接地型插頭。在此例中，插頭為5號(hào)插頭。 連字符后面的數(shù)字表示額定安培數(shù)。 在此例中，連字符后面的數(shù)字為15，因此該插頭的額定電流為15安。 個(gè)字母“P”表示設(shè)備實(shí)際為插頭。 如果設(shè)備為插座，則個(gè)字母為“R”。
至此我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了所需了解的插頭和插座知識(shí)，下面讓我們來探討一下可能發(fā)生電源故障的常見區(qū)域。
常見的電源系統(tǒng)故障：概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域的專家M Technology, Inc.認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心電氣基礎(chǔ)設(shè)施的電源系統(tǒng)故障見的區(qū)域?yàn)椋?配電單元（PDU）及其對(duì)應(yīng)的斷路器（占30％）、所有其它斷路器（占40％）、UPS故障（占20％），以及系統(tǒng)平衡（占10％）。
現(xiàn)在我們來討論一下斷路器及其在數(shù)據(jù)中心的重要性。
斷路器：斷路器是設(shè)計(jì)用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載或短路損壞的一種設(shè)備或開關(guān)。 斷路器設(shè)計(jì)在特定的電流水平下脫扣。 與保險(xiǎn)絲和開關(guān)不同的是，斷路器可以復(fù)位。 大型斷路器有可調(diào)整的脫扣機(jī)構(gòu)，而小型斷路器（為分支電路設(shè)計(jì)）的脫扣水平根據(jù)額定電流在內(nèi)部預(yù)設(shè)好。
正如前面提到的，在數(shù)據(jù)中心的電源基礎(chǔ)設(shè)施中，大多數(shù)故障都可以歸結(jié)于斷路器。 斷路器可能會(huì)發(fā)生多種形式的故障： 無(wú)法閉合；在故障條件下無(wú)法斷開；謬誤脫扣（即斷路器在未發(fā)生故障的情況下斷開）；無(wú)法在設(shè)備的反時(shí)限特性下運(yùn)行。
斷路器設(shè)計(jì)用來中斷過大的電流，有各種不同的規(guī)格。 應(yīng)監(jiān)控?cái)嗦菲髅摽刍蜷_關(guān)的次數(shù)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)斷路器的額定壽命為1-10次故障電流中斷。
如果您跟蹤數(shù)據(jù)中心的電力路徑，從市電經(jīng)由變壓器和UPS直到負(fù)載，您會(huì)發(fā)現(xiàn)一路上有多種斷路器。 有些是大型斷路器（600安以上），有些為普通斷路器（如分支電路或PDU斷路器）。 斷路器之間配合動(dòng)作很重要。 離故障最近的斷路器的斷開速度應(yīng)比上游斷路器快。 由于大型斷路器往往位于上游，因此如果斷路器不能正常地配合動(dòng)作，故障可能會(huì)影響建筑的大部分區(qū)域，而不是一小部分區(qū)域。
斷路器的協(xié)調(diào)動(dòng)作很復(fù)雜，必須小心處理。 必須考慮斷路器的額定值和速度。 建議數(shù)據(jù)中心的人員咨詢深諳該領(lǐng)域的電氣專家。
我們來討論一下IT設(shè)備中常見的兩種斷路器： 熱斷路器和電磁斷路器。
隨著電流的增加，熱脫扣斷路器內(nèi)的溫度會(huì)升高。 如果電流過大，熱脫扣斷路器的溫度會(huì)很高，致使其跳閘。 普通的熱脫扣斷路器使用雙層金屬片進(jìn)行跳閘。 雙層金屬片夾著兩片不同的金屬。 電流流過雙層金屬片，致使其發(fā)熱。 由于一片金屬膨脹的速度比另一片金屬快，隨著溫度的升高，金屬片會(huì)彎曲。 如果電流過大，金屬片會(huì)嚴(yán)重彎曲，致使電路中的觸點(diǎn)斷開。
電磁式斷路器使用電磁線圈，當(dāng)電路中的電流過大時(shí)，電磁線圈會(huì)產(chǎn)生吸引力來驅(qū)動(dòng)開關(guān)。 隨著電流的增加，電磁線圈的吸引力會(huì)越來越大，與之抗衡的是保持開關(guān)閉合的彈簧。 當(dāng)電路中的電流過大時(shí)，電磁線圈的吸引力會(huì)克服彈簧的反作用力，強(qiáng)迫開關(guān)觸點(diǎn)斷開電路。
這兩種斷路器還可以組合成另一種斷路器，稱為“熱磁式斷路器”。
斷路器保護(hù)：斷路器被設(shè)計(jì)成快動(dòng)或慢動(dòng)。 斷路器可能需要關(guān)斷15倍額定電流的短路電流。 例如，一個(gè)30安的斷路器在緊急情況下可能需要關(guān)斷450安以上的電流。
斷路器容量計(jì)算：斷路器被設(shè)計(jì)成在其額定閾值的110%時(shí)跳閘。 這樣就允許諸如電動(dòng)馬達(dá)中的啟動(dòng)電流等正常的短期過載。 舉例來說，20安的斷路器在電流超過22安之前不保證可以跳閘。 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格或安全法規(guī)要求的不同，斷路器跳閘閾值可能有所變化。 為了避免停機(jī)和不必要的斷路器跳閘，需要根據(jù)斷路器的額定電流和脫扣電流來計(jì)算其容量。
對(duì)脫扣設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，使所討論的斷路器在過載時(shí)能夠及時(shí)的并且在上游斷路器動(dòng)作之前跳閘。
建議選擇針對(duì)負(fù)載特性設(shè)計(jì)的斷路器。 例如，有些斷路器具有“HCAR”額定值，這是用于制熱、制冷和空調(diào)應(yīng)用的額定值。 沒有此特定額定值的斷路器不應(yīng)該用于HVAC系統(tǒng)。
具有延遲動(dòng)作的斷路器可能適用于重型電源負(fù)載，例如需要暫時(shí)吸收高浪涌電流的馬達(dá)、變壓器和空調(diào)機(jī)等。 斷路器的額定值必須足夠高，以防止因形成電弧而導(dǎo)致跳過開關(guān)的觸點(diǎn)。
GFCI、ELCB、RCD：某些類型的斷路器設(shè)計(jì)用于在檢測(cè)到少量接地電流時(shí)使電路跳閘。 這些斷路器被稱為接地故障斷路器（GFCI）、接地漏電保護(hù)器（ELCI）或剩余電流保護(hù)器（RCD）。 由于對(duì)電流過于敏感并且對(duì)可用性構(gòu)成威脅，因此數(shù)據(jù)中心不使用GFCI單元；然而，在游泳池、浴室、廚房等潮濕環(huán)境中以及建筑工地上，它們卻常用來保護(hù)人員免受電擊。 大型數(shù)據(jù)中心使用電阻器組，將可能出現(xiàn)的接地電流限制在較安全的水平上，并保護(hù)人員免受電擊。
下面，我們將討論為什么方便插座在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中如此重要。
方便插座是一種用于非計(jì)算機(jī)設(shè)備的插座。 對(duì)于數(shù)據(jù)中心環(huán)境可能需要的電子設(shè)備，必須為其提供這種可使用的額外插座；數(shù)據(jù)中心人員需要一個(gè)地方插入辦公設(shè)備或照明裝置，而不用擔(dān)心使斷路器跳閘或增加電源負(fù)擔(dān)。 安裝方便插座可以確保有足夠的電源供應(yīng)給關(guān)鍵負(fù)載，另外還有可能需要的額外電源。
下面，我們將討論電氣接地和接地環(huán)路等安全問題。
接地主要是一種防止電擊的安全措施。 地線連接至設(shè)備金屬殼體的外部，以防止設(shè)備內(nèi)部的火線短路。 如果發(fā)生短路，地線會(huì)限制接觸電壓在30伏以下，并且為使分支回路斷路器動(dòng)作的過量電流提供返回路徑。 有些電線沒有接地，因此被稱為火線。
當(dāng)某一電氣裝置中不同位置的接地質(zhì)量有變化時(shí)就會(huì)造成接地環(huán)路。 結(jié)果是電流的流動(dòng)可能會(huì)在接地點(diǎn)之間形成預(yù)料之外的環(huán)路。 接地環(huán)路是一種潛在的危險(xiǎn)情況。 防止形成接地環(huán)路的方法是確認(rèn)電氣裝置中所有位置的接地質(zhì)量。
現(xiàn)在，我們來討論一下七類常見的電源問題及其解決方法。
瞬態(tài)：瞬態(tài)沖擊是指導(dǎo)致電壓和/或電流水平正向或負(fù)向增加的突發(fā)高峰值事件。 靜電放電（ESD）和雷擊都是瞬態(tài)沖擊的例子。 瞬態(tài)沖擊可以發(fā)生得很快，快到只有5納秒，并且僅持續(xù)不到50納秒。
舉例來說，ESD的峰值電壓可能達(dá)到8000伏以上，但僅持續(xù) 不到40億分之一秒。 盡管如此，瞬態(tài)沖擊的威力仍非常強(qiáng)大，足以損壞敏感的電子設(shè)備。
解決瞬態(tài)沖擊問題的一種方法是運(yùn)用一種瞬態(tài)電壓浪涌抑制器（TVSS）。 TVSS是一種在瞬態(tài)能量到達(dá)敏感設(shè)備前將其吸收或?qū)⑵渑c大地短接的設(shè)備。
馬達(dá)啟動(dòng)或關(guān)閉通常會(huì)造成電源系統(tǒng)的瞬態(tài)振蕩。 電壓會(huì)快速升高到正常水平以上，然后在幾個(gè)波浪周期內(nèi)逐漸下降到正常水平。
中斷：中斷發(fā)生在電源出現(xiàn)暫時(shí)切斷時(shí)。 有四種類型的中斷： 瞬時(shí)（0.5個(gè)周期到30個(gè)周期）、短時(shí)（30個(gè)周期到2秒）、暫時(shí)（2秒鐘到2分鐘），以及持續(xù)（2分鐘以上）。 不間斷電源（UPS）在發(fā)生中斷時(shí)可以提供短期備用電源。
電壓暫降和欠電壓：電壓跌落或驟降是指交流電壓在某一特定頻率下持續(xù)降低0.5個(gè)周期到1分鐘的時(shí)間。 電壓跌落一般是由系統(tǒng)故障引起的，也經(jīng)常因?yàn)樨?fù)載的啟動(dòng)電流過大而發(fā)生。 電壓跌落的常見原因包括啟動(dòng)大型負(fù)載，例如在次啟動(dòng)大型空調(diào)裝置時(shí)，以及通過市電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除時(shí)可能發(fā)生的情形。 電源調(diào)節(jié)器和UPS可以補(bǔ)償電壓跌落或驟降。
根據(jù)IEEE的定義，欠電壓是指“……在工頻下，交流電壓均方根值 （RMS）下降持續(xù)1分鐘以上”。 造成欠電壓的原因是產(chǎn)生電壓跌落的長(zhǎng)期問題。 在掌握此問題時(shí)通常使用“電壓低落”這一術(shù)語(yǔ)，但是后來被“欠電壓”所取代，因?yàn)椤半妷旱吐洹边€可以指長(zhǎng)時(shí)間高電源需求時(shí)的商用電源輸送策略，因此含義比較模糊。 欠電壓可能會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)過熱，并引起非線性負(fù)載故障，比如計(jì)算機(jī)電源故障等。 欠電壓可能會(huì)使馬達(dá)過熱或使電源發(fā)生故障。 電源調(diào)節(jié)器和UPS可以補(bǔ)償欠電壓。
電壓驟升和過電壓：與電壓暫降相反，電壓驟升或浪涌是指交流電壓持續(xù)上升0.5個(gè)周期到1分鐘時(shí)間。 引起電壓驟升的常見原因有：高阻抗中性點(diǎn)連接、負(fù)載突然減少，以及3相系統(tǒng)的單相故障。 當(dāng)大型負(fù)載切換到系統(tǒng)之外時(shí)，也會(huì)經(jīng)常發(fā)生電壓驟升。 電源調(diào)節(jié)器和UPS可以補(bǔ)償電壓驟升。
根據(jù)IEEE的定義， 過電壓是指“在工頻下，交流電壓均方根值 RMS持續(xù)上升幾秒鐘以上”。 當(dāng)供電變壓器檔位設(shè)定不正確，以及在負(fù)載減少的情況下商用電源系統(tǒng)繼續(xù)補(bǔ)償不再需要的負(fù)載變化時(shí)，通常會(huì)發(fā)生過電壓。 在電源需求隨季節(jié)變化的地區(qū)，整個(gè)社區(qū)的電源需求在淡季會(huì)減少，此時(shí)通常會(huì)發(fā)生過電壓。 過電壓狀況可能會(huì)造成高電流消耗、下游斷路器的不必要跳閘，并且導(dǎo)致設(shè)備過熱并使其承受過電壓引起的應(yīng)力。 電源調(diào)節(jié)器和UPS可以補(bǔ)償過電壓。
波形失真：波形失真有很多不同的原因。 當(dāng)交流電源增加直流時(shí)會(huì)發(fā)生直流偏移。 直流偏移可能損壞電氣設(shè)備，比如說會(huì)使馬達(dá)和變壓器等電氣設(shè)備過熱，從而造成其損壞。
諧波波形是另一種形式的波形失真。 諧波會(huì)以失真電流的形式出現(xiàn)在配電系統(tǒng)上。 必須牢記的是，不具備現(xiàn)代諧波校正功能的所有設(shè)備都應(yīng)該在獨(dú)立電氣電路上加以隔離。
電壓波動(dòng)：電壓波動(dòng)是指電壓波形的系統(tǒng)性變化或一系列小幅度的隨機(jī)電壓變化，即低頻（通常低于25赫茲（ Hz））下標(biāo)稱電壓的95～105%。 電源調(diào)節(jié)器和UPS可以補(bǔ)償電壓波動(dòng)。
工頻變化：頻率變化在穩(wěn)定的市電系統(tǒng)，尤其是通過電網(wǎng)互連的系統(tǒng)中極其少見。 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有專用的備用發(fā)電機(jī)或電源基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，尤其是發(fā)電機(jī)負(fù)載過重時(shí)，頻率變化會(huì)經(jīng)常發(fā)生。 IT設(shè)備具有頻率容限能力，一般不受局部發(fā)電機(jī)頻率微小變化的影響。
下面，我們將討論數(shù)據(jù)中心的配電路徑。
備用電源和配電：備用電源可以定義為當(dāng)市電不可用時(shí)可向數(shù)據(jù)中心供電的任何電源。
備用電源的兩種常見形式分別為利用電磁發(fā)電的機(jī)械發(fā)電機(jī)，以及利用蓄電池和燃料電池產(chǎn)生電流的電化學(xué)系統(tǒng)。 機(jī)械發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提供大范圍和小范圍的電源，為整個(gè)城市或個(gè)別用途提供電源。 電化學(xué)發(fā)電一般用于更小的應(yīng)用或暫時(shí)用途。
那么，數(shù)據(jù)中心是如何配電的？ 讓我們來接著探討這一概念。
電工經(jīng)常會(huì)提到單線圖。 單線圖可以很簡(jiǎn)單，也可以很復(fù)雜。 它至少應(yīng)顯示出電氣系統(tǒng)的主要電氣組件以及它們之間是如何連接和互動(dòng)的。
配電組件：此單線圖顯示了電源在數(shù)據(jù)中心是如何分配的，從服務(wù)器插頭到插座條，再到配電單元（PDU），再到UPS，然后旁路到自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，再到主電源（市電），最后到緊急電源（發(fā)電機(jī)）。
我們來說明一下每個(gè)組件的功能。
市電為數(shù)據(jù)中心提供主電源。 在理想狀況下，應(yīng)從獨(dú)立的開閉所或電網(wǎng)提供多路市電饋電。 盡管不是必要，但這樣可以提供備用電源和冗余。
可以設(shè)置發(fā)電機(jī)形式的緊急、備用電源，以便在發(fā)生電源干擾時(shí)可以向數(shù)據(jù)中心組件以及空調(diào)等重要輔助設(shè)備的負(fù)載供電。
電路是電流流過的通路。 分支電路是主電源通過同一個(gè)主開關(guān)相連接的一條、兩條或更多條電路。 每條分支電路應(yīng)有自身的地線。 所有電線必須規(guī)格相同。
不間斷電源或UPS是一種對(duì)不能意外關(guān)閉的某些重要設(shè)備持續(xù)供電的設(shè)備或系統(tǒng)。 UPS設(shè)備安裝在商用市電等主電源與要保護(hù)的設(shè)備的主電源輸入端之間，從而消除暫時(shí)停電和瞬時(shí)異常的影響。
自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種在電源干擾或旁路模式時(shí)自動(dòng)將電源從一個(gè)電源切換到另一個(gè)電源的開關(guān)。 例如，當(dāng)市電故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)會(huì)立即切換到UPS或發(fā)電機(jī)電源。
配電單元（PDU）是一種配電設(shè)備，一般用于將高電壓和電流降低到較常見和有用的比率，例如從220伏（V ）30安（A）單相降至多個(gè)110伏15安或110伏20安插頭。 這種設(shè)備在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心使用，有時(shí)具有對(duì)插頭進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制的特點(diǎn)。 (請(qǐng)注意： 在很多國(guó)家，例如歐洲和亞洲的部分國(guó)家，220-240伏和400伏電壓也很常見。）
插座條是一條插座，可以一次性插入多臺(tái)設(shè)備，通常包括一個(gè)用于開啟和關(guān)閉所有設(shè)備的開關(guān)。 在少數(shù)情況下，插座條上的所有插座甚至可以單獨(dú)進(jìn)行開關(guān)。 當(dāng)很多電氣設(shè)備相互之間靠得很近時(shí)，尤其是對(duì)于音頻/視頻和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，會(huì)經(jīng)常使用插座條。
服務(wù)器插頭是與插座或插孔相匹配的電源插頭或其它類型的電氣連接器，尤其適用于數(shù)據(jù)中心的電氣或電子設(shè)備。