數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的若干關(guān)注事項(xiàng)（二）

魏中磊，顧 飛，倪宇軍，田 密，楊 政

（1.杭州云之鼎數(shù)據(jù)科技有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江核新同花順網(wǎng)絡(luò)信息股份有限公司，浙江 杭州 310023；3.杭州山脈通信有限公司，浙江 杭州 310014；4.華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

（上接 通信電源技術(shù) 2019年第1期 《數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的若干關(guān)注事項(xiàng)（一）》）

4 數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)中的若干注意事項(xiàng)

4.1 設(shè)計(jì)等級(jí)定位

數(shù)據(jù)中心的等級(jí)不同對(duì)數(shù)據(jù)中心各專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求也不盡相同，數(shù)據(jù)中心涉及專(zhuān)業(yè)眾多，而且各專(zhuān)業(yè)之間相互影響，如果部分專(zhuān)業(yè)條件或要求變更，甚至?xí)品瓟?shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，如果數(shù)據(jù)中心規(guī)劃等級(jí)發(fā)生變化，這意味著該數(shù)據(jù)中心將重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)中心等級(jí)技術(shù)要求詳見(jiàn)GB 50174-2017“附錄1 各級(jí)數(shù)據(jù)中心技術(shù)要求”[1]。

目前，一些業(yè)主并未考慮自身需求和資源條件的限制，盲目確定企業(yè)數(shù)據(jù)中心的等級(jí)，過(guò)高定位會(huì)造成資源浪費(fèi)，過(guò)低定位會(huì)影響業(yè)務(wù)安全。數(shù)據(jù)中心等級(jí)的確定應(yīng)該綜合考慮業(yè)務(wù)需求和發(fā)展、資源條件、管理水平及社會(huì)影響等。數(shù)據(jù)中心等級(jí)的確定建議從以下幾個(gè)條件考慮[2-5]。

（1）數(shù)據(jù)中心的用途，如企業(yè)自用、租賃或?yàn)?zāi)備。

（2）數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求、規(guī)模及投資限制。數(shù)據(jù)中心建設(shè)最初和最終都要專(zhuān)注于自身的業(yè)務(wù)需求及發(fā)展上來(lái)，根據(jù)近期和遠(yuǎn)期需求來(lái)規(guī)劃確定數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模。業(yè)主的投資要求也是限制對(duì)數(shù)據(jù)中心等級(jí)定位的一個(gè)關(guān)鍵因素。

（3）數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)資源條件，如網(wǎng)絡(luò)資源、電力、水源、建設(shè)場(chǎng)所的建筑條件、改建或擴(kuò)建等因素均能影響數(shù)據(jù)中心等級(jí)的定位。

（4）業(yè)主的管理水平會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)、采購(gòu)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)產(chǎn)生重大影響。關(guān)鍵決策的制定甚至?xí)淖償?shù)據(jù)中心等級(jí)。

4.2 負(fù)荷分析

4.2.1 負(fù)荷分級(jí)

根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)對(duì)不同種類(lèi)供配電系統(tǒng)的可靠性要求不同，劃分配電系統(tǒng)中各負(fù)荷的負(fù)荷等級(jí)。以下為某大型數(shù)據(jù)中心負(fù)荷等級(jí)分級(jí)情況供參考[6-8]。

一級(jí)負(fù)荷：機(jī)房IT負(fù)荷、連續(xù)制冷系統(tǒng)、機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)、消防供電系統(tǒng)以及應(yīng)急照明用電等。其中，消防供電系統(tǒng)主要為消防設(shè)備、消防報(bào)警系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備提供配電。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范，它的用電等級(jí)屬于一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

二級(jí)負(fù)荷：機(jī)房的動(dòng)力系統(tǒng)、日常維護(hù)、維修和照明系統(tǒng)用電，如普通排風(fēng)風(fēng)機(jī)、機(jī)房照明等。

三級(jí)負(fù)荷：其他動(dòng)力系統(tǒng)和公共區(qū)域相關(guān)用電。該類(lèi)供電系統(tǒng)的系統(tǒng)故障不會(huì)影響數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行，且有充分的時(shí)間供維護(hù)人員進(jìn)行故障恢復(fù)，如輔助區(qū)域的辦公用電等。

4.2.2 負(fù)荷計(jì)算

對(duì)數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷分級(jí)并進(jìn)一步細(xì)分，目的是將相同或相似用電類(lèi)型的負(fù)載歸類(lèi)，根據(jù)數(shù)據(jù)中心等級(jí)及不同類(lèi)別的負(fù)載配置不同類(lèi)型的電源。對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是對(duì)數(shù)據(jù)中心整體用電情況進(jìn)行預(yù)估，便于向當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)進(jìn)行容量報(bào)裝，負(fù)荷計(jì)算對(duì)主要用電設(shè)備用電進(jìn)行核算，便于合理選擇主要供配電設(shè)備。

數(shù)據(jù)中心負(fù)荷計(jì)算常用的方法是需要系數(shù)法，采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[9-11]。

（1）經(jīng)常而短時(shí)及經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備應(yīng)予計(jì)算。正常情況下使用且運(yùn)行時(shí)間2 h以?xún)?nèi)10 min以上或周期性工作但工作時(shí)長(zhǎng)不足10 min的設(shè)備，應(yīng)計(jì)入負(fù)荷計(jì)算表，如為保證機(jī)房正壓及每小時(shí)換氣次數(shù)的新風(fēng)風(fēng)機(jī)。

（2）不經(jīng)常而短時(shí)及不經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備不予與計(jì)算。正常情況下不使用，在檢修或事故期間等非正常情況下使用且運(yùn)行時(shí)間2 h以?xún)?nèi)10 min以上或周期性工作但工作時(shí)長(zhǎng)不足10 min的設(shè)備，不計(jì)入負(fù)荷計(jì)算表，如臨時(shí)維修的用電設(shè)備。

（3）成組用電設(shè)備的設(shè)備功率，不應(yīng)包括備用設(shè)備。如機(jī)房末端風(fēng)柜一般采用N+X配置，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)只需要核算主用設(shè)備的總功率，進(jìn)行配電柜設(shè)計(jì)時(shí)可以按照N+X設(shè)備進(jìn)行配置。

（4）同一變壓器供電范圍內(nèi)的季節(jié)性用電設(shè)備，應(yīng)選取兩者中較大者計(jì)人總設(shè)備功率。如冷水機(jī)組在夏季采用壓縮機(jī)制冷，在冬季采用板式換熱器制冷，應(yīng)該按照壓縮機(jī)制冷模式的功率計(jì)算。冷卻塔在夏季正常工作，在冬季還需要電伴熱供暖，但此時(shí)冷水機(jī)組采用板式換熱器模式工作，電伴熱供暖負(fù)荷不需要計(jì)入計(jì)算，冷卻塔配電設(shè)計(jì)時(shí)需要按照電伴熱和正常工作功率之和配置。

（5）具有換流部件的設(shè)備需要考慮電源轉(zhuǎn)換設(shè)備的效率，如直流電源、UPS等換流器件有2%～6%的能量損失。

（6）一般不考慮消防負(fù)荷。通常數(shù)據(jù)中心消防負(fù)荷容量遠(yuǎn)小于與消防發(fā)生時(shí)應(yīng)切除的一般電力的容量。消防負(fù)荷中與平時(shí)兼用的負(fù)荷，如消防排煙風(fēng)機(jī)除用于火災(zāi)時(shí)排煙外，平時(shí)還用于通風(fēng)（有些情況下排煙和通風(fēng)狀態(tài)下的用電容量尚有不同）在負(fù)荷計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入一般電力負(fù)荷，在配電設(shè)計(jì)時(shí)消防和一般電力負(fù)荷均按較大負(fù)荷配置。

（7）在計(jì)算范圍內(nèi)，單相負(fù)荷設(shè)備總?cè)萘坎蛔闳嘭?fù)荷設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，單相負(fù)荷容量直接按照三相負(fù)荷統(tǒng)容量統(tǒng)計(jì)，否則單相負(fù)荷應(yīng)換算為等效三相負(fù)荷后計(jì)入三相容量。配電設(shè)計(jì)時(shí)單相用電設(shè)備應(yīng)盡量均衡分配至三相上，使各相的計(jì)算負(fù)荷盡量相近，減小不平衡度。

（8）需要系數(shù)與同時(shí)系數(shù)的取值均為經(jīng)驗(yàn)值，不是一成不變的，需要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)綜合選用。需要系數(shù)表示用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備額定裝機(jī)功率的比值。需要系數(shù)是在一定的條件下，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法得出的，它不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線(xiàn)路損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素都有關(guān)。數(shù)據(jù)中心一般設(shè)置有樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)和動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，空調(diào)風(fēng)柜等用電設(shè)備的需要系數(shù)需要根據(jù)其設(shè)備及運(yùn)行特點(diǎn)選擇合適的需要系數(shù)，并應(yīng)盡可能地通過(guò)實(shí)際測(cè)量分析確定。數(shù)據(jù)中心負(fù)荷特點(diǎn)有別于一般的民用建筑負(fù)荷，目前各種書(shū)籍提供的需要系數(shù)數(shù)值參考均未專(zhuān)為數(shù)據(jù)中心負(fù)荷特點(diǎn)考慮，若需要系數(shù)直接選取書(shū)籍中的參考數(shù)值，一般會(huì)造成負(fù)荷計(jì)算值與實(shí)際偏差較大。數(shù)據(jù)中心中同時(shí)系數(shù)的計(jì)取應(yīng)該根據(jù)各設(shè)備組間工作特點(diǎn)綜合考慮，同時(shí)系數(shù)的選取可以根據(jù)已建成的相似的數(shù)據(jù)中心取得，同時(shí)系數(shù)一般可取0.9～1.0。需要系數(shù)的選擇對(duì)象是同一設(shè)備組，同時(shí)系數(shù)的選擇對(duì)象是配電干線(xiàn)下不同設(shè)備組之間。需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)的選取是利用概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)計(jì)算得來(lái)，憑經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要實(shí)際項(xiàng)目的校驗(yàn)，并根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)優(yōu)化系數(shù)值，從“設(shè)計(jì)”到“實(shí)踐”再到“設(shè)計(jì)”如此反復(fù)迭代更新，這樣才能更好的利用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

（9）數(shù)據(jù)中心負(fù)荷計(jì)算中各設(shè)備容量取值不宜預(yù)留過(guò)多余量。PUE（Power Usage Efectivenegs）是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)[7]，是數(shù)據(jù)中消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比，是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心最重要的參數(shù)之一。

從數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷計(jì)算表中可以估算出數(shù)據(jù)中心的理論P(yáng)UE設(shè)計(jì)值，這個(gè)設(shè)計(jì)值是數(shù)據(jù)中心工程審批和建設(shè)的關(guān)鍵數(shù)值之一。2017年8月工業(yè)和信息化部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于組織申報(bào)2017年度國(guó)家新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地的通知》，“通知”中要求大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)行年P(guān)UE必須小于1.5，對(duì)于運(yùn)行未滿(mǎn)一年的數(shù)據(jù)中心，在設(shè)計(jì)上PUE必須小于等于1.5，中小型數(shù)據(jù)中心則需要年均PUE小于等于1.7。2018年9月北京市政府公布《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄》（2018年版）要求“全市層面禁止新建和擴(kuò)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和存儲(chǔ)支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心（PUE值在1.4以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外），中心城區(qū)全面禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心”。因此數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)對(duì)PUE提出要求，規(guī)劃設(shè)計(jì)階段中的負(fù)荷計(jì)算就必須滿(mǎn)足PUE限制的要求。PUE限值的要求對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的選型對(duì)“能耗指標(biāo)”有更高的要求。規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)PUE、CLF等值對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行校驗(yàn)。

4.3 數(shù)據(jù)中心工藝電源布局

數(shù)據(jù)中心工藝電源布局主要是指數(shù)據(jù)中心電氣用房、電氣設(shè)備布置及電氣路由井道等與數(shù)據(jù)中心各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)、合理布置。數(shù)據(jù)中心工藝電源設(shè)備對(duì)建筑布局的要求主要有以下幾點(diǎn)供參考[12]。

（1）數(shù)據(jù)中心機(jī)樓推薦采用矩形建筑，柱間距的選擇主要綜合考慮電氣設(shè)備、暖通設(shè)備及IT設(shè)備的特點(diǎn)綜合選擇，常見(jiàn)的柱間距為7.2 m、7.5 m、8.4 m及9.6 m。柱間距的選擇會(huì)影響到具有一般大型設(shè)備的電氣及暖通專(zhuān)業(yè)的設(shè)備布置，也會(huì)對(duì)IT機(jī)房的機(jī)柜布置產(chǎn)生較大影響，直接影響數(shù)據(jù)中心總機(jī)柜數(shù)量。

（2）數(shù)據(jù)中心一般采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，柴油發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、排煙及油箱間等需要建筑特別考慮。柴油發(fā)電機(jī)、變壓器、蓄電池等重量較重的設(shè)備對(duì)機(jī)房承重有較高要求，需要建筑及結(jié)構(gòu)特別考慮。

（3）數(shù)據(jù)中心的主配電所不應(yīng)設(shè)置在地下的最底層，當(dāng)數(shù)據(jù)中心的主配電所只能設(shè)置在建筑物的地下層且地下只有一層時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防洪水、消防水、或積水從其他取到淹漬配電所的措施。

（4）數(shù)據(jù)中心不同等級(jí)對(duì)通信、電氣及暖通等專(zhuān)業(yè)要求不同，各專(zhuān)業(yè)的物理井道的配置也不同。比如，A級(jí)數(shù)據(jù)中心容錯(cuò)配置的變配電設(shè)備應(yīng)分別布置在不同的物理隔間內(nèi)，IT機(jī)柜引電要求雙路由。這樣就要求建筑井道及工藝走線(xiàn)布置合理且要與其他專(zhuān)業(yè)用管線(xiàn)協(xié)調(diào)一致。

（5）數(shù)據(jù)中心應(yīng)由專(zhuān)用配電變壓器或?qū)Ｓ没芈饭╇?，變壓器宜采用干式變壓器，變壓器宜靠近?fù)荷布置。常見(jiàn)的大型數(shù)據(jù)中心將各配電所分布在不同的樓層，將變壓器盡量靠近IT機(jī)房，減小低壓配電引電路由。變配電所和不間斷電源系統(tǒng)及不間斷電源系統(tǒng)與精密列頭柜間的距離應(yīng)盡量短，這樣有助于減少配電金屬的使用，也能降低電力傳輸中的損耗。

（6）儲(chǔ)油罐位置應(yīng)布置合理。園區(qū)級(jí)的數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)油罐的布置應(yīng)綜合考慮園區(qū)需求及儲(chǔ)油罐距離道路、建筑物的安全距離合理布置儲(chǔ)油罐的位置。

4.4 配電系統(tǒng)

4.4.1 中壓配電系統(tǒng)

（1）規(guī)劃設(shè)計(jì)中壓配電系統(tǒng)時(shí)，需要與當(dāng)?shù)仉娏ο嚓P(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)。數(shù)據(jù)中心總用電量的申請(qǐng)及市電引入的選擇都需要與電力部門(mén)協(xié)商，因地域差異，各地的供電部門(mén)要求可能不同。如部分地區(qū)2路10 kV配電不允許聯(lián)絡(luò)即只能使用兩個(gè)單母線(xiàn)系統(tǒng)，又如部分電力局要求10 kV引電容量不能超過(guò)8 000 kVA。

（2）中壓配電設(shè)備參數(shù)選型需要驗(yàn)證。中壓配電設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略對(duì)中壓配電裝置的動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，特別是容易忽略中壓母線(xiàn)的校驗(yàn)。表1給出了中壓系統(tǒng)設(shè)備及材料需要校驗(yàn)的項(xiàng)目，表2給出了10 kV系統(tǒng)中壓斷路器額定短路開(kāi)斷電流值與主母線(xiàn)額定載流量的配置（環(huán)境溫度按30 ℃計(jì)算）。

表1 中壓系統(tǒng)設(shè)備及材料需要校驗(yàn)的項(xiàng)目

表2 10 kV系統(tǒng)中壓斷路器額定短路開(kāi)斷電流值與主母線(xiàn)額定載流量配置表

（3）電源以放射式供電時(shí)，變壓器前須設(shè)置高壓開(kāi)關(guān)，可采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器，當(dāng)變壓器安裝在本配電所時(shí)，可不設(shè)置高壓開(kāi)關(guān)。變壓器前裝設(shè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器是為了檢修變壓器時(shí)有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，并考慮了帶負(fù)荷操作的情況，以保證檢修人員的安全。當(dāng)變壓器在本配電所內(nèi)時(shí)，由于距離近，停電檢修聯(lián)系方便，能防止誤操作，可不裝設(shè)開(kāi)關(guān)。

（4）中壓柴油發(fā)電機(jī)電源與正常電源之間必須采取防止并列運(yùn)行的措施。

4.4.2 備用電源

GB 50174-2017規(guī)定獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組和供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)用饋電線(xiàn)路都可以作為備用電源[1]。柴油發(fā)電機(jī)組具有以下特點(diǎn)[13]：

（1）柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)及帶載等性能符合數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景。

（2）柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)成熟，燃料易得，儲(chǔ)存運(yùn)輸方案成熟；

（3）使用要求相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

由于柴油發(fā)電機(jī)組具有以上優(yōu)點(diǎn)，工程可操作強(qiáng)，因此目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心采用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。

在柴油發(fā)電機(jī)組規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)中心對(duì)發(fā)電機(jī)組的輸出頻率、電壓和波形有嚴(yán)格要求，要求發(fā)電機(jī)組的性能等級(jí)不應(yīng)低于G3級(jí)[14]。發(fā)電機(jī)組的性能分級(jí)見(jiàn)GB/T 2820.1-2009《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組 第1部分：用途、定額和性能》。

（2）柴油發(fā)電機(jī)組電壓等級(jí)的選擇。數(shù)據(jù)中心常用的柴油發(fā)電機(jī)組電壓等級(jí)一般有低壓和中壓兩類(lèi)，具體采用哪種電壓等級(jí)的柴油發(fā)電機(jī)組需要從數(shù)據(jù)中心的機(jī)房條件、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、控制系統(tǒng)、投資、維護(hù)要求等綜合考慮決定。一般來(lái)講單組0.4 kV柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)總?cè)萘恳话悴灰顺^(guò)3 600 kW，超過(guò)3 600 kW以上保障容量可采用中壓柴油發(fā)電機(jī)組或分組的0.4 kV發(fā)電機(jī)組方案[15]。

（3）柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇。GB/T 2820.1-2009中規(guī)定發(fā)電機(jī)組的輸出功率分為四種持續(xù)功率、基本功率、限時(shí)運(yùn)行功率和應(yīng)急備用功率。ISO8528-1：2018《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組》專(zhuān)為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景增加了數(shù)據(jù)中心功率DCP（Data Centre Power）。幾種柴油發(fā)電機(jī)功率定義對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 柴油發(fā)電機(jī)功率定義

筆者認(rèn)為，規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的性質(zhì)選用合適容量的柴油發(fā)電機(jī)組。按A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的金融行業(yè)或?qū)煽啃杂懈咭蟮臄?shù)據(jù)中心，發(fā)電機(jī)組的輸出功率可按持續(xù)功率（COP）選擇。普通行業(yè)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組的輸出功率可按數(shù)據(jù)中心功率（DCP）選擇。按B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組輸出功率可按限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）選擇。

（4）柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中一般都能注意到柴油發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)、減震、油機(jī)房的冷卻及通風(fēng)、排煙、等問(wèn)題，關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)此處提出以下兩點(diǎn)供參考。

①基礎(chǔ)荷載要求。柴油發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)要能夠支撐機(jī)組濕重及動(dòng)負(fù)荷，如果油機(jī)機(jī)組不并機(jī)，基礎(chǔ)載荷可取按照濕重的1.25～1.5倍[16]，如果油機(jī)機(jī)組并機(jī)運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生較大的反扭力矩，要求基礎(chǔ)更加堅(jiān)固，基礎(chǔ)荷載可取濕重的2倍。

②排油污措施。柴油發(fā)電機(jī)房建議設(shè)置排油污措施，油箱間也可以采用敷設(shè)細(xì)沙或設(shè)置排污管等方式，方便后期使用。油污建議排至機(jī)房樓室外并設(shè)置隔油池，隔油池須經(jīng)常檢查并及時(shí)清污，排除安全隱患。

（5）儲(chǔ)油系統(tǒng)。采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源的數(shù)據(jù)中心應(yīng)一般選擇設(shè)置地埋儲(chǔ)油罐保障數(shù)據(jù)中心用電的連續(xù)性，關(guān)于儲(chǔ)油罐的選擇此處提出以下兩點(diǎn)供參考。

①儲(chǔ)油罐容量。根據(jù)主用油機(jī)數(shù)量估算數(shù)據(jù)中心總用油量，在油量估算過(guò)程中建議考慮油罐或油箱的儲(chǔ)油量的裝載系數(shù)。當(dāng)外部供油時(shí)間有保障時(shí)，燃料存儲(chǔ)量?jī)H需大于外部供油時(shí)間。因此大多數(shù)數(shù)據(jù)中心均會(huì)與就近的加油站簽署供油協(xié)議，在滿(mǎn)足供電連續(xù)的條件下，盡量減少儲(chǔ)油量。大型數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)油罐建議設(shè)置2個(gè)以上[17]，方便儲(chǔ)油罐的維護(hù)。儲(chǔ)油罐的選擇可以參考02R11《小型立、臥油罐圖集》。儲(chǔ)油總?cè)萘抗浪闩e例：某數(shù)據(jù)中心配置7臺(tái)1 800 kW（6+1）柴油發(fā)電機(jī)組，并要求儲(chǔ)油8 h，油罐總?cè)萘康墓浪銥?.24 kW/h×1 800 kW×6臺(tái) ×8 h/0.82/0.9=28 m3， 其中柴油發(fā)電機(jī)燃燒用油量參照YD/T 502-2007《通信用柴油發(fā)電機(jī)組》中的限制值，其中0.82為柴油密度，0.9為裝載系數(shù)，考慮每個(gè)油機(jī)配置有1個(gè)1 m3油箱，建議儲(chǔ)油罐總?cè)萘坎恍∮?2 m3。

②油箱至油罐設(shè)置緊急回油設(shè)施?？紤]到機(jī)房防火需求，當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，可以啟動(dòng)緊急回油方案，將儲(chǔ)存在油箱里的柴油緊急排至油罐，油罐內(nèi)儲(chǔ)油情況應(yīng)預(yù)留緊急情況下的回油量。

4.4.3 低壓配電系統(tǒng)

（1）數(shù)據(jù)中心多電源（單母線(xiàn)分段）TN-C-S系統(tǒng)中性點(diǎn)接地應(yīng)采用“一點(diǎn)接地”

為了防止雜散電流產(chǎn)生的雜散電磁場(chǎng)干擾電子信息系統(tǒng)的正常工作，多電源（單母線(xiàn)分段）TN-C-S系統(tǒng)中性點(diǎn)接地應(yīng)采用“一點(diǎn)接地”。GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，對(duì)用電設(shè)備采用單獨(dú)的PE和N的多電源TN-C-S系統(tǒng)和對(duì)于具有多電源的TN系統(tǒng)，應(yīng)符合下列要求：

①不應(yīng)在變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)直接對(duì)地連接。

②變壓器的中性點(diǎn)或發(fā)電機(jī)的星形點(diǎn)之間相互連接的導(dǎo)體應(yīng)絕緣，且不得將其與用電設(shè)備連接。

③電源中性點(diǎn)間相互連接的導(dǎo)體與PE之間，應(yīng)只一點(diǎn)連接，并應(yīng)設(shè)置在總配電屏內(nèi)。

④對(duì)裝置的PE可另外增設(shè)接地。

（2）數(shù)據(jù)中心低壓配電系統(tǒng)中ATS的選擇

為避免數(shù)據(jù)中心UPS零線(xiàn)在電源切換過(guò)程中騰空，造成UPS故障影響電子信息系統(tǒng)的正常工作，市電與油機(jī)切換的ATS應(yīng)采用PC級(jí)帶零線(xiàn)重疊切換的四級(jí)型開(kāi)關(guān)。對(duì)于后級(jí)非UPS系統(tǒng)設(shè)備的雙電源ATS切換應(yīng)采用PC級(jí)四級(jí)型開(kāi)關(guān)，UPS系統(tǒng)輸入配電的雙電源ATS切換采用PC級(jí)帶零線(xiàn)重疊切換的四級(jí)型開(kāi)關(guān)。

（3）數(shù)據(jù)中心各級(jí)低壓配電屏或配電柜宜留有不少于10%的備用回路

配電柜備用回路預(yù)留不宜過(guò)多，可以參考10%預(yù)留[18]，既能保證發(fā)展需求又不浪費(fèi)。

（4）數(shù)據(jù)中心低壓配電系統(tǒng)SPD的選擇

數(shù)據(jù)中心低壓供電系統(tǒng)SPD一般可以設(shè)置三級(jí)。第一級(jí)SPD可根據(jù)實(shí)際情況選擇在變壓器低壓側(cè)或低壓配電室電源入口處安裝；第二級(jí)SPD可選擇在后級(jí)配電室、樓層配電箱、機(jī)房交流配電柜處安裝；第三級(jí)SPD作為精細(xì)保護(hù)可選擇在IT機(jī)柜的配電箱（柜）內(nèi)安裝；

配電系統(tǒng)中設(shè)備的耐沖擊電壓額定值Uw，可按表4規(guī)定選用。低壓配電系統(tǒng)三級(jí)SPD沖擊電流和標(biāo)稱(chēng)放電電流的推薦值可按表5選擇。

表4 低壓配電系統(tǒng)中設(shè)備耐沖擊電壓額定值

表5 低壓配電系統(tǒng)三級(jí)SPD沖擊電流和標(biāo)稱(chēng)放電電流的推薦值

4.4.4 不間斷電源及蓄電池

數(shù)據(jù)中心常用的不間斷電源主要有直流不間斷電源和交流不間斷電源。直流不間斷電源主要有-48 V系統(tǒng)、240 V系統(tǒng)和336 V系統(tǒng)，其中240 V和336 V系統(tǒng)常稱(chēng)做高壓直流不間斷電源系統(tǒng)。交流不間斷電源主要有工頻UPS、高頻UPS。一般不間斷電源的不間斷功能需要后備電池實(shí)現(xiàn)。由于鋰電池安全性存疑、消防配置技術(shù)不成熟及綜合價(jià)格較高等原因，目前數(shù)據(jù)中心以鉛酸蓄電池應(yīng)用為主。

（1）-48 V系統(tǒng)直流正極應(yīng)做工作接地，240 V系統(tǒng)和336 V系統(tǒng)采用懸浮方式供電，直流正、負(fù)極均不應(yīng)接地。240 V系統(tǒng)和336 V系統(tǒng)直流輸出應(yīng)與地、機(jī)架、外殼電氣隔離。

（2）數(shù)據(jù)中心蓄電池容量選擇

數(shù)據(jù)中心蓄電池后備時(shí)長(zhǎng)的不同會(huì)影響蓄電池容量的選擇，根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范，對(duì)蓄電池選型主要有以下常用的兩種方法。

第一，理論公式估算法。根據(jù)GB 51194-2016《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中提供的估算蓄電池容量的計(jì)算方法，蓄電池組總?cè)萘繛椋?/p>

式中：Q為蓄電池組總?cè)萘浚瑔挝籄h；K為安全系數(shù)，取1.25；I為負(fù)荷電流，單位A；η為放電容量系數(shù)，如表6所示；t為實(shí)際電池所在地最低環(huán)境溫度數(shù)值，所在地有采暖設(shè)備時(shí)按15 ℃考慮，無(wú)采暖設(shè)備時(shí)按5 ℃考慮；α為電池溫度系數(shù)。當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí)，取α=0.006；當(dāng)10＞放電小時(shí)率≥1時(shí)，取α=0.008；放電小時(shí)率＜1時(shí)，取α=0.01。

第二，恒功率計(jì)算法。根據(jù)T/CECS 486-2017提供的蓄電池恒功率計(jì)算方法[2]如下，2 V電池單體功率為：

式中：W為2 V電池單體功率，單位W；K為安全系數(shù)，取1～1.25；P為負(fù)載額定功率，單位kW；n為逆變器的效率，交流系數(shù)取0.95，直流系數(shù)取1；N為2 V電池單體串聯(lián)數(shù)量。

A級(jí)數(shù)據(jù)中心UPS后備時(shí)間一般設(shè)置為15 min，理論計(jì)算法在蓄電池保障時(shí)間30 min以?xún)?nèi)無(wú)相關(guān)計(jì)算參數(shù)，所以數(shù)據(jù)中心通常采用恒功率計(jì)算法選擇蓄電池。目前行業(yè)中相同要求條件下，不同品牌單體電池功率值差別較大，而且產(chǎn)品的也在性能提升，在綜合選型時(shí)應(yīng)查詢(xún)各廠家最新產(chǎn)品參數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心后備時(shí)長(zhǎng)不小于30 min時(shí)理論計(jì)算法和恒功率計(jì)算法均可使用。

表6 鉛酸蓄電池放電容量系數(shù)η

從采購(gòu)成本及節(jié)能角度考慮，推薦使用模塊化UPS。如果需要UPS保障的IT設(shè)備的發(fā)展不明確，或?qū)I(yè)務(wù)發(fā)展及用電量無(wú)明確的預(yù)估時(shí)，從采購(gòu)成本及節(jié)能角度考慮，推薦采用模塊化UPS代替一體式UPS，可以快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的需求。

5 結(jié) 論

綜上所述，隨著數(shù)據(jù)中心行業(yè)的快速發(fā)展，行業(yè)規(guī)范技術(shù)的快速更新，需要規(guī)劃設(shè)計(jì)人員能迅速跟進(jìn)，熟悉規(guī)劃設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題，并優(yōu)化解決方案。本文中僅就數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成及若干注意事項(xiàng)進(jìn)行了簡(jiǎn)述，行業(yè)中還有很多其他事項(xiàng)需專(zhuān)業(yè)人士持續(xù)關(guān)注。依靠行業(yè)技術(shù)發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)累積，數(shù)據(jù)中心行業(yè)會(huì)不斷涌現(xiàn)更優(yōu)越的解決方案。