大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)方案淺談

摘 要 大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是保證我國(guó)供電系統(tǒng)穩(wěn)定的系統(tǒng)，關(guān)于該系統(tǒng)的研究也有許多。根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)不同的建設(shè)方案，依照不同的設(shè)計(jì)原則。本文對(duì)大型數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)建設(shè)方案進(jìn)行詳細(xì)的探討分析，希望能夠有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng)；建設(shè)方案

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）187-0068-02

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)性極強(qiáng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建設(shè)時(shí)需要全面考慮多方因素。設(shè)計(jì)方案時(shí)不光要考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮實(shí)際運(yùn)用，保證供電的可靠性和穩(wěn)定性。目前，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，無論是設(shè)計(jì)原則還是產(chǎn)品質(zhì)量都有一定的保證。

1 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，除此之外，還可參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合不同需求所需要的特性，采取適當(dāng)?shù)母纳疲欢ㄒ诜衔覈?guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行修改。

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循基本的分區(qū)以及分級(jí)原則，保證不同部分設(shè)備供電穩(wěn)定性，保證一切都能按照施行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。如果供電系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，一定要將可能出現(xiàn)故障的部位控制在一定范圍，將故障范圍盡量減少到無。要充分了解數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷密度大、總量高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)配合這一特點(diǎn)，運(yùn)用新技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓?jié)能，盡量降低整個(gè)系統(tǒng)的電損耗，節(jié)約資源，保證經(jīng)濟(jì)效益。

2 數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷

數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷可以分為兩個(gè)部分，一種是UPS負(fù)荷輸出，另一種是變配電系統(tǒng)負(fù)荷。根據(jù)這兩種不同的用電負(fù)荷，可以設(shè)計(jì)不同的設(shè)計(jì)依據(jù)，以供我們更好地建立供配電系統(tǒng)。

2.1 UPS負(fù)荷輸出

這種統(tǒng)計(jì)方法由具體需要負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果明確設(shè)備數(shù)量，直接按照數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果不明確直接平均統(tǒng)計(jì)。

2.2 變配電系統(tǒng)負(fù)荷

變配電系統(tǒng)包括輸入、機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、照明以及建筑電氣設(shè)備等，這些全部計(jì)算在內(nèi)。無論是日常運(yùn)行還是充電時(shí)所需負(fù)荷都要進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)，最后結(jié)合在一起。

3 數(shù)據(jù)中心供電電源

3.1 市電電源選擇

市電電源一般選擇10kV電壓，用戶一般較小。如果數(shù)據(jù)中心所設(shè)計(jì)的電荷較大，可以在建設(shè)開始時(shí)選擇35kV的電壓，這樣能夠減少因?yàn)殡娏坎蛔阍斐傻氖鹿省４藭r(shí)，變電方式是由數(shù)據(jù)中心建筑形式?jīng)Q定，如果數(shù)據(jù)中心建筑是園區(qū)，可以采取這種變電方式。

3.2 市電電源引入要求

市電電源引入需要滿足不同要求，確保安全。可以由多個(gè)不同電網(wǎng)承載，選擇專門的電路進(jìn)行引入，最終連接到數(shù)據(jù)中心。市電電源引入需要很高的可靠性，不能有很大變動(dòng)，最好有多個(gè)獨(dú)立變電所，從中進(jìn)行接引，這樣也能在發(fā)生事故時(shí)減少事故區(qū)域。

3.3 自備應(yīng)急電源選擇

數(shù)據(jù)中心應(yīng)該自備應(yīng)急電源，以防萬一。一旦發(fā)生事故，數(shù)據(jù)中心可以將柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。如果是大型數(shù)據(jù)中心，就一定要選擇優(yōu)質(zhì)柴油發(fā)電機(jī)，要求發(fā)電機(jī)承載能力強(qiáng)，體積小，功率大。

3.4 自備應(yīng)急電源配置要求

數(shù)據(jù)中心應(yīng)急電源配置要求首先應(yīng)該滿足供電容量大這個(gè)特點(diǎn)。只有容量充足，在大型數(shù)據(jù)中心中才能堅(jiān)持更久，直到事故解決。而發(fā)電機(jī)需要給多處進(jìn)行供電，包括機(jī)房、空調(diào)、建筑設(shè)備等等。一般情況下，大型數(shù)據(jù)中心都有高可靠性這個(gè)要求，所以自備應(yīng)急設(shè)備也是情理之中，而應(yīng)急設(shè)備就應(yīng)發(fā)揮作用，所以一定要求其品質(zhì)有所保證。

4 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)布置

4.1 供配電系統(tǒng)布置原則

供配電系統(tǒng)布置時(shí)要將變配電所、電源機(jī)房靠近設(shè)備機(jī)房，所有機(jī)房都應(yīng)該留有一定的空間，保證通道暢通，以便事故發(fā)生能夠及時(shí)處理。尤其是大型數(shù)據(jù)中心，更需要將供配電系統(tǒng)布置合理，空間充足。注意各機(jī)房設(shè)備裝置和線路鋪設(shè)符合安全標(biāo)準(zhǔn)，無論是抗震指標(biāo)還是耐火等級(jí)都應(yīng)該有所保證。

4.2 變配電所布置

大型數(shù)據(jù)中心一般是大型建筑，變配電所可以設(shè)計(jì)在地面一二樓，不宜設(shè)置在最底層。變配電所可以劃分不同區(qū)域，合理分配。

4.3 發(fā)電機(jī)房布置

發(fā)電機(jī)房應(yīng)該獨(dú)立，注意對(duì)發(fā)電機(jī)房進(jìn)行科學(xué)合理的防火措施，保證發(fā)電機(jī)房的安全。

4.4 UPS電源機(jī)房布置

大型數(shù)據(jù)中心中，UPS電源機(jī)房一般都與設(shè)備機(jī)房相鄰，按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)，可以將主機(jī)、配電柜和電池相隔開，整個(gè)機(jī)房井然有序，提高電源機(jī)房的可靠性。

5 數(shù)據(jù)中心變配電系統(tǒng)

5.1 高壓配電系統(tǒng)

一般情況下，電源高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段進(jìn)行，如果出現(xiàn)冗余，可以分開關(guān)聯(lián)，不影響另一部分的用電。高壓配電系統(tǒng)采用放射式進(jìn)行配電，將電纜分開，如果不能分開應(yīng)該設(shè)置隔離墻，減少火災(zāi)等事故。配電線采用抗高的電纜和母線槽，保證高壓配電系統(tǒng)可靠性。

5.2 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)直接采用單母線分段，中間有所聯(lián)系。為了保證可靠性應(yīng)該在電源處配備應(yīng)急電源，以防萬一。一旦出現(xiàn)意外可以直接將電池?fù)Q為應(yīng)急電源。

5.3 機(jī)房空調(diào)配電系統(tǒng)

機(jī)房空調(diào)設(shè)備不能缺少的是配電柜，連接兩個(gè)不同線路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。機(jī)房空調(diào)應(yīng)該在正常運(yùn)行時(shí)連接到其他電源上，保證高可靠性。為了保證機(jī)房空間，應(yīng)該合理安排空調(diào)位置，也是進(jìn)一步保證空調(diào)作用的方法。

6 數(shù)據(jù)中心自備應(yīng)急電源系統(tǒng)

6.1 發(fā)電機(jī)組容量

不同電源有不同型號(hào)，需要注意選擇。因?yàn)槭谴笮蛿?shù)據(jù)中心，所以要選擇負(fù)荷更大的發(fā)電機(jī)組，保證電源組的可靠性。發(fā)電機(jī)組容量要考慮容量虧損，還有使用條件等因素。

6.2 發(fā)電機(jī)組輸出電壓選擇

發(fā)電機(jī)組要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇，保證輸出電壓能符合變配電所要求。一般情況下，選擇10kV的電壓，與母線相聯(lián)系。

6.3 發(fā)電機(jī)組設(shè)置

發(fā)電機(jī)組采用并聯(lián)方式，確保電壓一致，如果控制中出現(xiàn)故障可以臨時(shí)維修，不會(huì)遇到不可解決的狀況。

6.4 發(fā)電機(jī)房環(huán)保措施

發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，所以要盡量消音，保證發(fā)電機(jī)房噪音在規(guī)定范圍以內(nèi)。

7 數(shù)據(jù)中心UPS

數(shù)據(jù)中心UPS可以分個(gè)建設(shè)，每個(gè)UPS要一次建成，容量保證在800kVA以內(nèi)。電源主機(jī)應(yīng)該按照不同區(qū)域和供電要求進(jìn)行全面考慮，滿足所有輸出功率。如果系統(tǒng)總負(fù)荷明確還要將額定值與負(fù)荷值相乘，再按照一定比例進(jìn)行計(jì)算。這里可以考慮蓄電池總?cè)萘浚豢紤]電池中斷這種特殊情況。

8 數(shù)據(jù)中心接地與供配電系統(tǒng)防雷

數(shù)據(jù)中心應(yīng)該采用聯(lián)合接地方式，組成一個(gè)聯(lián)合地網(wǎng)。在供電系統(tǒng)防雷上的措施，可以考慮整個(gè)配電系統(tǒng)的分布情況，對(duì)不利因素進(jìn)行分析，時(shí)刻關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，保證數(shù)據(jù)中心安全防雷。

9 結(jié)論

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程，而大型數(shù)據(jù)中心更需要注意方案建設(shè)。建設(shè)過程中一定要全面考慮各種因素，保證數(shù)據(jù)中心的可靠性，對(duì)各種方面進(jìn)行合適的技術(shù)措施指導(dǎo)。同時(shí)，運(yùn)用節(jié)能措施爭(zhēng)取降低能耗。數(shù)據(jù)中心存在一定的等級(jí)區(qū)別，所以要將供配電系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，對(duì)不必要的建設(shè)減少投資，保證數(shù)據(jù)中心經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：范長(zhǎng)征，浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司。