大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

辛樹俊

摘要：如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，信息化建設(shè)不僅成為國家發(fā)展戰(zhàn)略，也日益受到各部門、院校和企業(yè)等單位的高度重視。作為信息數(shù)據(jù)交流、處理的數(shù)據(jù)中心，其地位和作用也日益突顯。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等的廣泛應(yīng)用，信息化建設(shè)也起得了長足的進(jìn)步，集大數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)、處理等功能為一體的大型數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)成為信息化建設(shè)的重中之重。大型數(shù)據(jù)中心不僅數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)，對(duì)數(shù)據(jù)安全的要求也更高。供配電系統(tǒng)是大型數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，直接影響到數(shù)據(jù)中心功能的有效發(fā)揮。因此，研究供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于充分發(fā)揮大型數(shù)據(jù)中心效能有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：大型數(shù)據(jù)中心;供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展以及大量信息、數(shù)據(jù)的交互往來，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)、使用已經(jīng)成為必然趨勢，目前，幾乎所有大型企業(yè)、機(jī)構(gòu)都建立了自己的數(shù)據(jù)中心。因此，對(duì)數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷準(zhǔn)確分級(jí)，提供合理、安全、可靠的供電方案成為使IT設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，信息數(shù)據(jù)安全交互的重要前提和保障。對(duì)此，筆者將結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)以及目前一些針對(duì)數(shù)據(jù)中心的主流設(shè)計(jì)思路及做法，對(duì)數(shù)據(jù)中心在用電設(shè)備負(fù)荷分級(jí)、供電方案選擇等問題進(jìn)行詳細(xì)闡述。若見解有誤之處，望同行們批評(píng)指正。

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

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行或參照?qǐng)?zhí)行國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并可參考國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，結(jié)合考慮數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷密度高、供電可靠性要求高等特性，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施。同時(shí)，應(yīng)滿足項(xiàng)目建設(shè)單位的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循分區(qū)、分級(jí)的原則，同一功能區(qū)域內(nèi)的各類設(shè)備的供電可靠性，應(yīng)能保證所有設(shè)備按照該區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)的要求運(yùn)行，并將供配電系統(tǒng)局部故障的影響面控制在盡可能小的范圍。數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷密度高、總量大，其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分運(yùn)用成熟有效的節(jié)能措施，降低供配電系統(tǒng)的損耗。

2大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)中心在某種程度上可以說是信息化條件下的計(jì)算機(jī)機(jī)房，是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)工程，為各種業(yè)務(wù)提供安全、穩(wěn)定的信息支撐。大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房中設(shè)置有大量的計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器等設(shè)備，要求供電系統(tǒng)必須做到全程、全時(shí)、穩(wěn)定、持續(xù)和安全保障。供配電系統(tǒng)本身又是大型數(shù)據(jù)中心必不可少的基礎(chǔ)性工程，為核心業(yè)務(wù)和其它系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供穩(wěn)定的電力保障。大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)不是孤立存在的，而是一個(gè)交叉的系統(tǒng)，涉及到市電、開關(guān)電源、不間斷供電、發(fā)電機(jī)、防雷、防靜電等諸多設(shè)備和環(huán)節(jié)，既相互聯(lián)系又互相影響，這就對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，既要便于擴(kuò)容、維護(hù)，又要具有很強(qiáng)的容錯(cuò)力，同時(shí)從經(jīng)濟(jì)性上講還應(yīng)該有較高的性價(jià)比。

3數(shù)據(jù)中心供電電源

3.1市電電源選擇

市電電源選擇一般采用10kV供電電壓，但其供電容量有限。某些地區(qū)規(guī)定：10kV供電電壓，用戶受電設(shè)備的總?cè)萘繛?50～6300kVA，若需更大的供電容量，則需采用35kV或110kV及以上的供電電壓。當(dāng)數(shù)據(jù)中心中、遠(yuǎn)期規(guī)劃用電負(fù)荷較大時(shí)，宜在建設(shè)初期就選擇35kV及以上供電電壓，以免供電容量不足成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的制約瓶頸。如果采用35kV及以上供電電壓時(shí)，可根據(jù)數(shù)據(jù)中心建筑形式?jīng)Q定其變電方式。一般，數(shù)據(jù)中心為單幢建筑時(shí)，宜采用35/0.4kV直降方式，而數(shù)據(jù)中心為園區(qū)式多幢建筑時(shí)，宜采用35/10kV、10/0.4kV二級(jí)降壓方式。

3.2市電電源引入要求

數(shù)據(jù)中心的市電電源引入方式及其供電容量，應(yīng)滿足不同用途或等級(jí)數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性的要求。極高可靠性要求數(shù)據(jù)中心應(yīng)從兩個(gè)獨(dú)立的電網(wǎng)變電所的專用輸出回路上分別引入一路市電電源，以專線方式沿不同的敷設(shè)路由引接至數(shù)據(jù)中心。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷或全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備等。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時(shí)應(yīng)同時(shí)供電運(yùn)行。高可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜從兩個(gè)獨(dú)立的電網(wǎng)變電所，也可從一個(gè)電網(wǎng)變電所的兩段獨(dú)立的供電母線上分別引入一路市電電源，以專線方式引接至數(shù)據(jù)中心。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級(jí)負(fù)荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時(shí)應(yīng)同時(shí)供電運(yùn)行。一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時(shí)也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時(shí)，宜為冗余關(guān)系，也可為供電容量擴(kuò)展關(guān)系。

3.3自備應(yīng)急電源選擇

數(shù)據(jù)中心一般采用柴油發(fā)電機(jī)組作為自備應(yīng)急電源。對(duì)于大型、高等級(jí)數(shù)據(jù)中心也可以選擇可靠性高，輸出電源品質(zhì)好，帶非線性負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、重量輕的大功率燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。

3.4自備應(yīng)急電源配置要求

數(shù)據(jù)中心自備應(yīng)急電源配置應(yīng)滿足不同用途或等級(jí)數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性的要求。極高可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜配置兩路獨(dú)立的自備應(yīng)急電源，每一路自備應(yīng)急電源的供電容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷或全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備等。市電電源具有很高可靠性時(shí)，也可配置一路具有冗余的自備應(yīng)急電源。高可靠性要求的數(shù)據(jù)中心應(yīng)配置一路自備應(yīng)急電源，供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級(jí)負(fù)荷。一般可靠性要求的數(shù)據(jù)中心宜配置一路自備應(yīng)急電源，供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需求，包括UPS、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級(jí)負(fù)荷。當(dāng)數(shù)據(jù)中心條件受限制，且市電電源具有較高可靠性時(shí)，也可以部分或全部采用移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組作為自備應(yīng)急電源。

4自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大型數(shù)據(jù)中心自備應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)組或者大功率燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。根據(jù)可靠性原則，大型數(shù)據(jù)中心至少應(yīng)配置一路自備應(yīng)急電源，保證滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要。發(fā)電機(jī)組燃料儲(chǔ)備量一般應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行8小時(shí)。（三）供配電線路敷設(shè)電源線路敷設(shè)必須以設(shè)備布局和設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證供電距離盡量短，且強(qiáng)電和弱電線路不能同走一個(gè)線槽，一定要分開鋪設(shè)。UPS電源配電箱（柜）引出的配電線路，宜穿鍍鋅鋼管并敷設(shè)至數(shù)據(jù)中心各相關(guān)機(jī)柜，并使用插座或工業(yè)連接器為機(jī)柜供電。

結(jié)語

不同用途或等級(jí)的數(shù)據(jù)中心對(duì)可靠性要求不同，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)中心的建設(shè)投資和運(yùn)營成本。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期統(tǒng)籌考慮和全面規(guī)劃，并根據(jù)數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性的要求，在供電電源選擇、供配電系統(tǒng)布置、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形式等方面采取相應(yīng)的技術(shù)措施。同時(shí)，還應(yīng)充分運(yùn)用成熟有效的節(jié)能措施，降低供配電系統(tǒng)的損耗。若數(shù)據(jù)中心存在不同等級(jí)的功能區(qū)域，在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也應(yīng)區(qū)別對(duì)待，以減少不必要的建設(shè)投資和運(yùn)營成本。

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