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人工智能浪潮席卷之下,算力成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心生產(chǎn)力。AIDC 人工智能數(shù)據(jù)中心為支撐大規(guī)模 GPU 集群運(yùn)行,供電系統(tǒng)正在迎來一次重要迭代:傳統(tǒng) 400V 交流配電方案,面對兆瓦級高密度機(jī)柜已經(jīng)遇到性能瓶頸,基于固態(tài)變壓器 SST 的 DC800V 高壓直流供電架構(gòu),憑借損耗低、供電能力強(qiáng)的優(yōu)勢,逐步成為算力中心主流供電方案。

如上圖配電架構(gòu)所示,市電經(jīng)過 110kV/10kV 主變、中壓配電,由 SST 固態(tài)變壓器完成 AC/DC 變換輸出 DC800V 直流,直流母線直接給算力機(jī)柜供電,同時配套鋰電池儲能實(shí)現(xiàn)雙向充放電,整套系統(tǒng)可以支撐高密度算力業(yè)務(wù)穩(wěn)定輸出。
但高收益背后伴隨新的安全風(fēng)險。DC800V 系統(tǒng)采用 IT 不接地運(yùn)行方式,正負(fù)極均不直接接地。單點(diǎn)接地故障十分隱蔽,系統(tǒng)依舊可以照常運(yùn)行,故障很難被發(fā)現(xiàn);一旦發(fā)生第二點(diǎn)接地,就會直接形成短路回路,輕則設(shè)備損壞,重則起火、算力集群整體宕機(jī),帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《數(shù)據(jù)中心高壓直流系統(tǒng)技術(shù)要求》明確提出硬性要求:800V 直流系統(tǒng)須配置絕緣在線監(jiān)測裝置,絕緣電阻低于閾值及時告警,搭配直流電弧故障保護(hù),實(shí)現(xiàn) 10ms 級快速故障診斷。
安科瑞 AIM?T500L 直流絕緣監(jiān)測儀,正是面向算力中心 DC800V 場景打造的專用安全設(shè)備,可搭配 ASG200 測試信號發(fā)生器、AIL200?12 絕緣故障定位儀完成故障回路定位,為高壓直流系統(tǒng)筑牢安全底座。
??算力中心 DC800V 系統(tǒng),面臨哪些絕緣難題?
1. 高頻工況加速絕緣老化
SST 使用 SiC 功率器件,高頻 PWM 調(diào)制帶來高壓、高電壓變化率工況,持續(xù)對線纜、器件絕緣材料產(chǎn)生應(yīng)力,加速絕緣老化,埋下接地隱患。
2. 接地故障隱蔽,很難人工排查
單點(diǎn)接地故障發(fā)生后系統(tǒng)不會停機(jī),常規(guī)保護(hù)裝置不會動作,依靠人工巡檢幾乎無法識別隱患,屬于典型 “帶病運(yùn)行”。
3. 故障后果破壞性強(qiáng)
兩點(diǎn)接地短路瞬間會擊毀功率器件,造成大規(guī)模算力中斷,對互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商算力業(yè)務(wù)造成重大損失。
??AIM?T500L 絕緣監(jiān)測儀產(chǎn)品與技術(shù)原理

AIM?T500L 適配 DC0?800V、AC0?690V 及以下不接地交直流系統(tǒng),匹配新一代算力中心高壓直流應(yīng)用場景。
核心技術(shù)參數(shù)
設(shè)備采用信號注入法檢測原理:向直流系統(tǒng)與大地之間注入監(jiān)測信號,實(shí)時測算系統(tǒng)對地絕緣電阻。母線帶電、斷電狀態(tài)都可以完成監(jiān)測;當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定閾值,設(shè)備立刻輸出告警信號;聯(lián)動配套設(shè)備,還可以準(zhǔn)確定位故障支路。

??DC800V 算力中心完整應(yīng)用方案
在實(shí)際項(xiàng)目中,AIM?T500L 一般安裝在 SST 功率柜或者 800V 直流輸出柜內(nèi)部。監(jiān)測儀采集母線正負(fù)極對地電壓,計算正負(fù)極對地絕緣電阻。
絕緣狀態(tài)異常時,分級觸發(fā)預(yù)警、報警繼電器信號;所有運(yùn)行數(shù)據(jù)通過 RS485 上傳 SST 控制器與后臺監(jiān)控平臺,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障溯源。
搭配 ASG200 測試信號發(fā)生器、AIL200?12 絕緣故障定位儀、AKH?0.66L?xx (PB) 高靈敏信號探測器,系統(tǒng)注入專用測試信號,即可準(zhǔn)確識別發(fā)生接地故障的饋線回路。

電氣接線邏輯如下圖所示:AIM?T500L 接入直流 U+、U?以及 PE 接地排構(gòu)建測量回路;ASG200 注入 20V/5Hz 測試信號;饋線側(cè)信號探測器采集信號給到 AIL200?12,完成故障回路定位。

工作邏輯:
??絕緣電阻下降至預(yù)警閾值(例 100kΩ):發(fā)出預(yù)警,提示運(yùn)維人員開展檢查;
??絕緣電阻繼續(xù)降低至報警閾值(例 30kΩ):觸發(fā)報警繼電器,推送告警信息;
??配套定位組件快速鎖定故障回路,縮短故障處置時間。
?工程落地核心價值
1. 全生命周期在線監(jiān)測:母線帶電、斷電均可監(jiān)測,覆蓋設(shè)備運(yùn)行全階段;
2. 故障準(zhǔn)確識別定位:區(qū)分故障類型、鎖定故障回路,運(yùn)維不用盲目排查;
3. 平臺聯(lián)動智能運(yùn)維:數(shù)據(jù)上送監(jiān)控系統(tǒng),多級告警,支持遠(yuǎn)程運(yùn)維管理;
4. 柜體集成便捷部署:嵌入式結(jié)構(gòu),端子插拔設(shè)計,可直接集成 SST 柜體內(nèi)部。
目前這套整體方案已經(jīng)落地多個互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商算力中心項(xiàng)目,經(jīng)受住實(shí)際工程驗(yàn)證。
結(jié)語
算力中心向著大功率、高密度持續(xù)迭代,DC800V 高壓直流供電正在成為算力基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)配,絕緣監(jiān)測已經(jīng)從可選功能轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)制安全要求。
AIM?T500L 絕緣監(jiān)測儀依托信號注入檢測技術(shù),搭配整套故障定位組件,為 DC800V 不接地直流系統(tǒng)搭建完整安全防護(hù)體系,提前暴露隱蔽接地隱患,規(guī)避兩點(diǎn)接地短路帶來的宕機(jī)、起火風(fēng)險,守護(hù) AIDC 算力中心安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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