谷歌数据中心供电系统剖析

2013-12-12 10:01:51 北极星电力信息化网　点击量：评论 (0)

2011年中，谷歌公布了其在2010年全年的数据中心耗电情况。根据谷歌提供的数据，这家互联网公司一年的电力消耗量高达近23亿千瓦时，比21万个美国家庭一年的用电量加一块儿还要多。据斯坦福大学的Jonathan Ko

到共两根熔丝上，每根熔丝又覆盖5个插座，这样每根导线覆盖10个插座。每根熔丝的载流量也不能选择过大，以至于不能保护其上级连接的线缆和空开等。比如导线602的上级空开为30A的微断，那么熔丝就必须选择小于15A的，这样确保两根熔丝的载流量不会超过上级空开30A的分断能力。同时选择快熔型熔丝，以保证机柜PDU内配置的熔丝动作时间小于配电箱内上级微型断路器的动作时间。5个插座对应1个熔丝，熔丝槽设计便于熔丝维护更换，以减少修复时间。采用这种一根熔丝只带5个插座的设计，保证了任意一台服务器的电源短路故障只会影响到该子部分的5台服务器，避免该短路故障扩散到整个机架。同时熔丝可在PDU的熔丝槽内快速更换，也减少了被影响服务器的故障修复时间。

图9(a)展示了带9P空开的配线盒正视图，输入线缆706可从母排或者配电柜取电，其线径可选择AWG 2号线或者载流量达到100A的线缆。配线盒面板上有9个型号为Leviton L6-30R的输出母头和9P控制空开。配线盒侧面还有个线缆捆扎钩720，用于输出线缆的捆扎整理，线缆美观的同时还能减少下垂线缆的重量对配线盒的拉伸应力。图9(b)则展示了配线盒内部的配线排细节，比如输入配线排将输入的三根火线分配到9个空开上，还有中线排和地线排等用于9个支路的输出，并且接地排同时还会连接到配线盒外壳上作为接地保护。图9(c)则是配线盒的侧视图，展示了输出线缆如何挂接在线缆钩上，减少线缆重量对线缆输出接头的拉伸应力。这种配线盒设计有效节省了机房空间，并满足快速部署需求。

图10是四组三联柜以及顶部配电盒的示意图，每组三联柜1002从机柜顶部带9路输出的IT配线盒1006上取电。除此之外，三联柜顶部还有另外一个带12路输出的空调配线盒1010，用于给背靠背两排机柜间热通道顶部的置顶空调风机供电，后面会有详细介绍。

图11是前面图10中四组三联柜及其配电部分的俯视图，同样的，带9路输出的IT配线盒1106给三联柜1102供电，而带12路输出的空调配线盒1110则是给热通道顶部置顶空调的3个大风扇供电。不管是1106的IT机柜供电配线盒还是1110的空调风扇供电配线盒都是通过供电线缆从两排机柜中间顶部的供电母排114上取电。

置顶空调1118包含了标识为1120的3个散热风扇和标识为1122的变频驱动控制器，后者用于控制风扇的转速，同时将置顶空调的故障信息上传到机房监控中。带12路输出的空调配线盒1110中的9路输出用于给三个大风扇供电，而剩余的3路输出则给风扇驱动控制器供电。而置顶空调1118的6个风扇及两个控制器分别从两套12路输出空调配线盒1110来供电，每边各一个，避免某个配线盒故障导致整个空调停机，来提高空调系统的可靠性。

置顶空调1118的宽度或者相邻空调之间的距离和三联柜1104的宽度可能会不一样，或者说下图的横向方向上置顶空调的数量和三联柜的数量可以一样，也可能不一样，这种配置会随着三联柜功率的不同灵活调整。比如三联柜1104放置高功率服务器情况下，置顶空调和三联柜会一一对应逐个排开，但如果三联柜1104改上架低功率的服务器后，可能会少安装一些置顶空调1118，这些空缺出来的空调位置可以通过通道顶部的一整块铁皮来封堵。由于整排机柜共享热通道，也共享冷通道，那么置顶空调空缺出来位置的热空气会横向流动或者上下流动，依靠旁边的置顶空调风扇来散热。还有整个机房大环境是冷通道，那么弥散在整个房间内的冷气可以较为均匀地被全部服务器风扇吸入，很少出现局部热点。

图12是数据中心机柜、空调和配电部分的剖面图，整个机房的底部是架空地板1202和顶部的天花1204，整个机房的核心部分由两排机柜1206a和1206b以及置顶空调1208、9路输出的配线盒1210a和1210b、12路输出的配线盒1212以及母线排1214构成。两排机柜1206a和1206b从9路输出的配线盒1210a和1210b来取电，两排机柜后面热通道顶部则为置顶空调1208，其包括6个轴流风机1218、一对风扇控制器1220以及一对散热盘管1222。每组风扇和控制器从带12路输出的配线盒1212上取电。顶部的母线排可能的载流量约为1000A，覆盖多组三联柜机柜和置顶空调单元。