淺談數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)計(jì)方案

時(shí)間：2021-12-09作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：235

【摘要】 在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)背景下，與之配套的大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)數(shù)量加速增多，本文試從數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，淺要探討數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng)；供配電設(shè)計(jì)方案
 
1背景
       隨著近年互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的游戲、云計(jì)算、金融、大數(shù)據(jù)、智能家居等等領(lǐng)域發(fā)展蓬勃，對(duì)大規(guī)模的計(jì)算資源需求較大，這就要求建設(shè)一系列相配套的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。一般的數(shù)據(jù)中心用于存儲(chǔ)提供平臺(tái)服務(wù)的設(shè)備，諸如服務(wù)器、存儲(chǔ)硬盤、網(wǎng)絡(luò)線纜等，這對(duì)電力供應(yīng)的要求非常之高，耗電量也是巨大的。在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，涉及的細(xì)節(jié)繁雜，除了為巨量的線纜設(shè)備提供能夠安全穩(wěn)定工作的物理空間，還需要考慮路由布線、管理和維護(hù)等等因素。因此，本文通過(guò)分析其對(duì)于特殊的數(shù)據(jù)中心的功能需求，從而為深入的供配電設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)思路。
 
2配電設(shè)計(jì)方案分級(jí)
       在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)工作時(shí)，通常參考《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）中的規(guī)定，一般將數(shù)據(jù)中心劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)，分級(jí)依據(jù)則是綜合考慮數(shù)據(jù)中心建成后的使用性質(zhì)、遇到突發(fā)狀況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷后可能會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)造成何等損失及影響程度。當(dāng)數(shù)據(jù)中心在發(fā)生供電中斷時(shí)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失或公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂者定性為A級(jí)；運(yùn)行中斷后造成較大經(jīng)濟(jì)損失或造成公共場(chǎng)所秩序混亂的定性為B級(jí)；其他的屬于C級(jí)。而在異地建設(shè)的具有備份功能的機(jī)房則需要在設(shè)計(jì)階段將等級(jí)確定為與原機(jī)房相同。在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要依照上述分區(qū)和分級(jí)的原則，供配電系統(tǒng)在實(shí)際作業(yè)狀態(tài)下的穩(wěn)定性和安全性是首要確保的。同時(shí)要考慮出現(xiàn)故障或發(fā)生不可抗力造成損壞后，如何較大程度上縮小故障影響的范圍，降低潛在的重大經(jīng)濟(jì)損失或者公共秩序的擾亂。
 
3數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
3.1供配電系統(tǒng)需求分析
       進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，首先需要分析在數(shù)據(jù)中心的實(shí)際業(yè)務(wù)過(guò)程中對(duì)供配電系統(tǒng)的功能需求，在以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中可以主要概括為四點(diǎn)：連續(xù)、穩(wěn)定、平衡、分類。連續(xù)是指數(shù)據(jù)中心的IT機(jī)柜往往是不間斷使用的，需要全天候?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，這就要求供電系統(tǒng)不間斷供電。供電系統(tǒng)在工作狀態(tài)中存在暫態(tài)電能質(zhì)量的變化，專業(yè)上稱之為容忍區(qū)，在不間斷供電的前提下，容忍區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備會(huì)帶來(lái)一定損傷，但是只要在合理范圍內(nèi)，大部分信息設(shè)備對(duì)容忍區(qū)帶來(lái)的電氣損害是有能力承擔(dān)的，通常供電系統(tǒng)在切換、電壓跌落等狀態(tài)下，控制在20ms以內(nèi)的容忍區(qū)是不會(huì)對(duì)設(shè)備造成過(guò)大損害的。
       穩(wěn)定是指為數(shù)據(jù)中心供電的電源設(shè)備需要保證頻率穩(wěn)定，波形失真控制在較小的范圍內(nèi)。穩(wěn)態(tài)電壓偏移值的要求比較嚴(yán)苛，需要控制在±3%之內(nèi)，這對(duì)大部分市電供電系統(tǒng)而言要求過(guò)高，因此必須配備額外的UPS系統(tǒng)。平衡是要求在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過(guò)程中三相電源保持平衡，三相平衡的穩(wěn)定負(fù)載不會(huì)對(duì)供電設(shè)備帶來(lái)太大的壓力。分類是指數(shù)據(jù)中心中涉及的設(shè)備類型十分龐雜，這就需要把IT設(shè)備及相關(guān)輔助設(shè)備按照供配電**要求進(jìn)行分級(jí)布置，合理歸置不同類別的設(shè)備，以保證整個(gè)供配電系統(tǒng)的在可用性不變的前提下降低成本。
3.2供配電系統(tǒng)布置原則
       在確定數(shù)據(jù)中心的供配電需求之后，設(shè)計(jì)人員著手布置供配電系統(tǒng)的過(guò)程中，首先要對(duì)變配電室、電力電池室等電房位置進(jìn)行規(guī)劃。結(jié)合機(jī)房工藝布局，并充分考慮未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的各種可能性，堅(jiān)持貫徹“土建通用化、機(jī)電定制化”的原則，變配電室深入負(fù)荷中心的同時(shí)，供電系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)供電路由優(yōu)，大量節(jié)省有色金屬的消耗量，減小供電損耗，在節(jié)省初期建設(shè)投資的同時(shí)，大大節(jié)省未來(lái)長(zhǎng)期的運(yùn)行損耗費(fèi)用。一般情況下，首先在確定數(shù)據(jù)中心的IT機(jī)房位置后，在其附近布置變配電室和電力電池室。合理科學(xué)地規(guī)劃供配電系統(tǒng)，按需求布置電設(shè)備房，從而做到在滿足機(jī)架數(shù)量的情況下，較好的提高實(shí)際作業(yè)狀態(tài)下供配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。
3.2.1變配電所
       一般進(jìn)行數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的變配電室布置時(shí)，需充分考慮數(shù)據(jù)中心需配備的變配電房的數(shù)量和配電路由的先后順序，其高壓配電相關(guān)部分通常設(shè)置在首層，供IT負(fù)荷使用的變壓器及其低壓部分、不間斷電源配電部分等則通?？鐦菍硬贾?。設(shè)置變配電所具體位置的同時(shí)也要充分考慮數(shù)據(jù)中心整體建筑的各個(gè)功能分區(qū)之間的作業(yè)需求，合理科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。在對(duì)變配電方案設(shè)計(jì)時(shí)，原則上需要以終局容量作為核算標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量方案的可擴(kuò)展性，同時(shí)還要在物理空間角度節(jié)省成本。變配電的一部分工作對(duì)象是將交流市電線路與發(fā)電機(jī)組之間進(jìn)行切換，這之間需要設(shè)置自動(dòng)切換設(shè)備，通常采用帶有旁路隔離開(kāi)關(guān)型的ATS開(kāi)關(guān)。通過(guò)比對(duì)數(shù)據(jù)中心電氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范，一般采取建設(shè)要求進(jìn)行施工，在處理抵押配電系統(tǒng)和后端配電系統(tǒng)時(shí)，需要按照物理隔離的方式進(jìn)行設(shè)置，這是為了保證電源發(fā)生物理碰撞或線路故障時(shí)，至少有一個(gè)電源被物理方式保護(hù)而不受損害。
3.2.2發(fā)電機(jī)房
       發(fā)電機(jī)房通常與數(shù)據(jù)中心的建筑部分獨(dú)立開(kāi)來(lái)，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組本身需要較大的物理空間進(jìn)行歸置，而且在作業(yè)過(guò)程中有大量的熱量、震動(dòng)和噪聲的發(fā)散，會(huì)對(duì)機(jī)房精密設(shè)備造成一定影響。另外，發(fā)電機(jī)房的消防工作也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，需要保證發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)良好的通風(fēng)條件，避免陽(yáng)光直射，保持干燥陰涼，從而為發(fā)電機(jī)組的作業(yè)環(huán)境提供適合的工作溫度。另外要備齊足夠的消防救援設(shè)施，有條件的可以配置完善的消防檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。機(jī)房在普通情況下采用兩路市電線路進(jìn)行電力供應(yīng)，如果遇到兩路市電發(fā)生故障時(shí)，則柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)，對(duì)市電的配電系統(tǒng)供電，從而避免數(shù)據(jù)中心中斷工作，保證其供電的連續(xù)性。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的電氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范，不能采取熱電聯(lián)供系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急電源，因?yàn)樯鲜瞿茉搭愋筒荒鼙ＷC持續(xù)可靠的電力供應(yīng)，會(huì)隨著氣候地理等條件的變化而發(fā)生變化，另外燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組因?yàn)槿菀装l(fā)生燃?xì)庑孤?、氣壓不穩(wěn)等情況，也不能作為數(shù)據(jù)中心信息設(shè)施的應(yīng)急電源。
3.2.3UPS電源機(jī)房
       UPS電源機(jī)房通常相鄰于主要設(shè)備機(jī)房，主機(jī)、配電柜以及電池之間保持一定距離。按A級(jí)機(jī)房等級(jí)為例，通常為數(shù)據(jù)中心機(jī)房區(qū)IT設(shè)備供電，規(guī)劃由A/B路相互獨(dú)立的UPS供電系統(tǒng)組成。規(guī)劃每套UPS系統(tǒng)由N臺(tái)UPS并機(jī)構(gòu)成，UPS供電系統(tǒng)規(guī)劃容量由機(jī)房區(qū)需要容量算出。UPS電源系統(tǒng)的配置需根據(jù)機(jī)房等級(jí)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，如A級(jí)機(jī)房通常采用2N雙總線容錯(cuò)系統(tǒng)向數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電。UPS電源的設(shè)計(jì)額定容量不小于總負(fù)載容量的125%。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，A級(jí)機(jī)房的大功率UPS應(yīng)有兩個(gè)電源輸入端口，并應(yīng)設(shè)置旁路系統(tǒng)。若三臺(tái)及以上UPS系統(tǒng)并機(jī)運(yùn)行時(shí)，需設(shè)置人工維修旁路。在空間位置足夠的情況下，UPS后備蓄電池組設(shè)置獨(dú)立的電池室，A/B系統(tǒng)物理隔離，IT設(shè)備UPS供電系統(tǒng)蓄電池后備時(shí)間（單臺(tái)滿載）按15min設(shè)計(jì)。
       對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)分析后，確定了數(shù)據(jù)中心對(duì)于供配電設(shè)施連續(xù)、穩(wěn)定、平衡、分類的需求。因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心供配電方案設(shè)計(jì)工作中，變配電所、發(fā)電機(jī)房、UPS電源機(jī)房應(yīng)按照上述具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行考量。除此之外，由于數(shù)據(jù)中心的設(shè)備種類復(fù)雜，用電情況很難準(zhǔn)確預(yù)估，設(shè)計(jì)人員還需要考慮非IT設(shè)備的工作負(fù)荷情況，單獨(dú)為ECC工位、顯示屏幕、消防檢測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)急照明等設(shè)備設(shè)置UPS電源供電，同時(shí)配備相應(yīng)的冷凍水散熱設(shè)施，空調(diào)設(shè)備等。在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，除了正常工作狀態(tài)下的照明條件，還要考慮突發(fā)情況下的應(yīng)急照明，以及遠(yuǎn)程照明控制。而為避免雷暴天氣對(duì)電子設(shè)備的損傷，在考慮防雷和接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)需要滿足《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑物電子信息防雷設(shè)計(jì)規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定，數(shù)據(jù)中心雷電防護(hù)等級(jí)為A級(jí)，而供配電系統(tǒng)采取三級(jí)防雷措施，安裝防雷防浪涌保護(hù)器。數(shù)據(jù)中心的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮保護(hù)接地、工作接地和防雷接地等共用一套接地裝置。同時(shí)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)鋪設(shè)防靜電地板，同時(shí)在下部設(shè)置接地銅網(wǎng)格。
 
4安科瑞列頭柜及監(jiān)測(cè)產(chǎn)品介紹
       隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題也越來(lái)越**，高效可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。
       AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供精確的電參量信息，并可通過(guò)通訊將數(shù)據(jù)上傳到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，為實(shí)現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
4.1精密配電管理解決方案
4.1.1交流系統(tǒng)
1）功能要求：
       遙測(cè)：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；
       遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，缺相,過(guò)流，輸入分路和輸出分路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。

2）配置方案-示意圖




配置方案
       多功能儀表PZ72L-E4
       電流互感器AKH-0.66-30I-XXA/5A
4.1.2直流系統(tǒng)
1)功能要求
       遙測(cè)：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
       遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。
2)配置方案-示意圖


配置方案
       多功能儀表PZ72L-DE
       霍爾傳感器AHKC-F-XXA/5V開(kāi)關(guān)電源SBD-30（48V）
 
4.2產(chǎn)品規(guī)格
說(shuō)明：■為標(biāo)配功能。
 
4.3配套附件









5安科瑞母線槽監(jiān)測(cè)產(chǎn)品介紹
5.1概述
       數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和較高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機(jī)房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點(diǎn)，即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測(cè)模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)監(jiān)控中心。
5.2AMB智能小母線管理系統(tǒng)
1）交流系統(tǒng)功能：
       遙測(cè)：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；
       遙信：過(guò)電流2段閥值越限、過(guò)/欠壓、過(guò)功率告警、缺相、過(guò)頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘；
2）直流系統(tǒng)功能：
       遙測(cè)：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流/功率；
       遙信：過(guò)電流2段閥值越限、過(guò)/欠壓、過(guò)功率告警、缺相、溫/濕度告警，開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘；
 

5.3產(chǎn)品介紹




說(shuō)明：■為標(biāo)配功能。
 
6結(jié)語(yǔ)
       綜上所述，大型數(shù)據(jù)中心根據(jù)相關(guān)規(guī)范被劃分為三個(gè)等級(jí)，這要求設(shè)計(jì)人員需要充分考慮數(shù)據(jù)中心實(shí)際的供配電需求進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速的當(dāng)下，對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究可以有效提高供配電系統(tǒng)供電的效率和質(zhì)量，在滿足人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦袑?duì)網(wǎng)絡(luò)的需求的同時(shí)，也能很大程度地提升用電質(zhì)量，這無(wú)疑是促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)步和發(fā)展的一個(gè)途徑。在對(duì)大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，要時(shí)刻遵守相關(guān)設(shè)計(jì)原則，做好供配電系統(tǒng)布置工作，從而以較高效能地保證大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)方案的合理性和可行性。







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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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  摘要：本文主要對(duì)民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)分析，并提出解決方案。以期能夠較好的推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展。關(guān)鍵詞：民用建筑；地下車庫(kù)；充電樁；配電設(shè)計(jì)；方案引言隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)伴隨著石油等自然資源逐漸減少，人們對(duì)保護(hù)環(huán)境、綠色發(fā)展的呼聲越來(lái)越高，新能源汽車成為其中的一種新嘗試，對(duì)電動(dòng)汽車的推廣使用則是一個(gè)重要體現(xiàn)，但如果相應(yīng)的充電樁設(shè)備跟不上發(fā)展，那么推廣電動(dòng)汽車將是空談。在人員密集的民用建

• 東營(yíng)**井生活廣場(chǎng)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  摘要：介紹東營(yíng)**井生活廣場(chǎng)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，采用智能遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電度表，采集各租戶實(shí)時(shí)用電量、剩余電量，通過(guò)智能遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電度表進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)先售電后用電。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各租戶用電的收費(fèi)、監(jiān)控和管理。?關(guān)鍵詞：東營(yíng)**井生活廣場(chǎng);遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電度表;DTSY1352-NK;