通信互聯網數據中心電氣設計新思路

劉書

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通信互聯網數據中心電氣設計新思路

劉書

廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630

隨著科技的全面進步和發展，互聯網的應用已非常普及。在我國的各個地區中，互聯網的應用正呈現出爆炸式的增長模式，所以通信互聯網數據中心電氣設計要應用全新的思路。對通信互聯網數據中心電氣設計新思路做了進一步探究，對采用新能源供電方式為未來數據中心發展的趨勢、互聯網數據中心設計的重點為負荷計算、數據中心無功補償的理解和相關的措施，以及通信互聯網數據中心的短路電流計算給出了詳細的分析。

通信互聯網；電氣設計；新思路

數據中心的建設已由之前的幾百平方米，發展到了現在的幾千平方米、幾萬平方米，并由之前的單棟數據中心發展到了幾百畝的數據中心。單機功率也由之前的1?kW迅速提升10?kW，甚至更高。大部分的數據中心均需要建設110?kV或者220?kV的變電站，所以節約能源成為通信互聯網數據中心發展的關鍵問題。本文針對通信互聯網數據中心電氣設計新思路做了分析。

1 采用新能源供電方式為未來數據中心發展的趨勢

數據中心當前應用的電力來源于火力發電，但是應用火力發電會對環境造成嚴重的影響。所以，新能源在設計中心的應用還包括其他幾個方面：一是利用風冷發電；二是利用太陽能發電；三是三聯供發電模式；四是熱聯制冷模式；五是自然水冷代替中央空調模式。

在數據中心，新能源的進入已成為對電力實施設計的關鍵內容。要深入學習新能源的特征。在論證其可靠性和安全性的過程中，要與城市供電進行區分。例如，三聯數據中心應用的是內燃機組發電，啟動性能與柴油中的發電機組不同，需要30?min的待載時間，但要解決啟動中產生的供電可靠性問題，就需要應用柴油發電機，以便使中央空調的冷水系統能夠連續不斷地進行供電[1]。內燃機組出現故障時，要應用點制冷主機，將其作為備用設備。這些都需要結合城市的市電系統進行綜合全面地考慮。

2 互聯網數據中心設計的重點為負荷計算

數據中心的特征為高能效，其中計算高消耗能源特征是設計是否成功的關鍵點。如果計算的結果比較高，就會增加投資量，相應的變壓器、發電機以及高低壓配電柜也會所增長，導致很多沒有必要的浪費。如果計算的結果偏低，就會無法對系統的安全性給予保障。所以，負荷計算的精準性是設計電力的終點和關鍵。但是當前存在的最主要問題是把設備功率視為計算功率，對同時系統有所忽視[2]。

第一，一切計算的基礎都要以負荷計算為主；第二，在設計階段，負荷計算采用的方式是需要系數法。在計算負荷的過程中，要結合用電設備的相關性質，對用電設備進行分類：IT負荷類、空調和相應動力類。

3 數據中心無功補償的理解以及相關的措施

在數據中心，相關的設計工作需要供電部門的審批，其中存在的最突出的一項問題便是無功補償容量的問題。結合《工業與民用供配電設計手冊》當中制定的原則，要先提升系統中的自然功率，不需要在部分應用人工補償設備。但是，在當前的IT設備中，相關的設備通過不斷優化，功率因素已經達到了0.99。針對這樣的高功率因素，在低壓系統中，并沒有應用真實的補償進行計算，而是過多地對變壓設備的30%進行統一補償，有時甚至會達到60%，導致了投資的嚴重浪費[3]。

在數據中心，相關的建設會出現不同形式的無功負荷。但是，很多設計人員并沒有對其進行認真細致的探究。所以，在實施無功補償的過程中，會出現補償過多或者補償過少的情況，不僅浪費了很多的財力以及物力，而且效果也沒有達到預期的目標。因此，針對無功負荷要實施系統的分析和處理。

4 通信互聯網數據中心的短路電流計算

在數據中心，如果頻繁發生一些事故，就會出現宕機的情況，主要原因是系統出現了短路的情況。第一，在電力系統中，母線和相關的元件出現了短路的情況。第二，在出現短路的時候，開關設備中的保護元件沒有任何的動作，其根本原因在于沒有將短路電流容量視為重要的設計環節，其相關的設計處于空白的狀態。所以對電流的短路進行正確的計算是確保數據中心電力相關設計的關鍵點。第三，在通信設備中會存在很多的IGBT，因此整流管產生短路的概率是非常高的，可在UPS、服務器等當中放置IGBT。第四，動力設備空調冷凍水和末端恒溫恒濕機，會存在很多的變頻設備，這些設備也非常容易發生短路。所以，計算寬度的設計非常有特點。

數據中心能夠發生的短路包括三相短路、兩相短路及單相短路等，其中具體的依據為《三項交流系統短路電流計算》IEC-1外企。

在數據中心進行計算的過程中，高壓的選擇包括：第一，在選擇高壓設備時，要計算開關短路電流，充分考慮電力系統的短路電流，還要對高壓發電機作為第三電源的時候，對其中的短路電流進行考慮；第二，在選擇低壓配電開關設備的短路電流時，需要對市供電系統中的短路電流進行考慮，并深入思考低壓發電機在并機當中的短路電流情況；第三，要充分考慮低壓開關中的短路電流以及低壓柜體中的短路電流；第四，在考慮高壓進線和高壓出線中的電流時，不但要對計算電流進行充分考慮，還需要對短路電流中的熱穩定校驗進行考慮[4]。例如，在1600?kVA變壓器中，可依照電流校驗3×70?mm進行計算，可滿足相關要求。但是，依照短路電流校驗的計算形式，還要應用3×90?mm，所以，要依據電路電流對熱穩定校驗進行計算。

5 結束語

總之，隨著科技的進步和發展，互聯網的應用已非常普及。在數據中心，對于電氣的高度設計要非常嚴格和謹慎。針對容易出現的問題應給予高度的重視，如數據中心存在的無功補償容量的問題，要結合《工業與民用供配電設計手冊》中制定的原則，先提升系統中的自然功率，不再部分應用人工補償設備等，并重視基礎計算工作，以便做好相關的設計工作。

[1]任嘉競. 通信互聯網數據中心電氣設計新思路[J]. 通訊世界，2018（1）：6-8.

[2]譚用書. 互聯網數據中心（IDC）機房總體規劃中的節能設計思路探索[J]. 中國高新技術企業，2014（5）：81-82.

[3]錢奕舟. 電信級通信數據中心的構建思路——高可用節能探討[J]. 廣東通信技術，2015（8）：24-27.

[4]孫麗玫. 互聯網數據中心主機房面積需求預測方法研究[C]//中國移動通信集團設計院新技術論壇，2014.

New Ideas for Electric Design of Communication Internet Data Center

Liu Shu

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

Due to the comprehensive advancement and development of science and technology, the application of the Internet has become very popular. In all regions of China, the application of the Internet is showing an explosive growth pattern. Therefore, the electric design of the communication Internet data center should be applied to a brand-new Ideas. Therefore, the paper has made further explorations on the new ideas for communication network data center electric design. The trend of adopting new energy power supply methods for the future development of data centers and the design of Internet data centers focuses on load calculation and understanding of new reactive power compensation in data. As well as relevant measures, the short-circuit current calculation of the communication internet data center gives a detailed analysis.

communication internet; electric design; new ideas

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