數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

引言

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，社會(huì)各界對(duì)信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，信息和數(shù)據(jù)量呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，由此對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求日益增加，對(duì)數(shù)據(jù)中心的要求也不斷提高。

近年來，不僅電信企業(yè)，政府機(jī)構(gòu)以及銀行、證券、保險(xiǎn)、互聯(lián)網(wǎng)等眾多行業(yè)也都在建設(shè)各種不同用途、規(guī)模、等級(jí)的數(shù)據(jù)中心。

1 數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)的要求

信息設(shè)備功能越來越強(qiáng)，功率密度越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機(jī)柜用電負(fù)荷由以前的2kVA/臺(tái)，提高到3kVA/臺(tái)、4kVA/臺(tái)，甚至更高。機(jī)房單位面積的平均用電負(fù)荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方，甚至更高。同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)供電總?cè)萘康囊笠矎臄?shù)千千伏安提高到數(shù)萬千伏安。

由于現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)行對(duì)信息、數(shù)據(jù)的依賴越來越多，對(duì)信息系統(tǒng)的可靠性、連續(xù)性要求也越來越高?，F(xiàn)行的數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中一般都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分級(jí)或分類，提出不同的可靠性要求，并制訂相應(yīng)的建設(shè)或配置標(biāo)準(zhǔn)，例如：GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》中分為A、B、C 三級(jí)，ANSI/TIA-942-2005《Telecommunications InfrastructureStandard for Data Centers》中分為Tier1、Tier2、Tier3、Tier4 四級(jí)。本文中將數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)的可靠性要求分為極高可靠性要求、高可靠性要求、一般可靠性要求三個(gè)層次。

2 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(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并可參考國(guó)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)備能夠按照該區(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)中應(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。

3 數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷

數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)應(yīng)分為兩個(gè)層次，即：UPS 電源系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)和變配電系統(tǒng)負(fù)荷。 UPS 電源系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)是UPS 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，變配電系統(tǒng)負(fù)荷是變配電系統(tǒng)和自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

3.1 UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)統(tǒng)計(jì)

具體負(fù)荷設(shè)備明確時(shí)，按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具體負(fù)荷設(shè)備不明確時(shí)，按設(shè)備機(jī)柜平均負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。設(shè)備機(jī)柜數(shù)量也不明確時(shí)，可按機(jī)房面積平均負(fù)荷估計(jì)。

需了解負(fù)荷設(shè)備的功率因數(shù)cosφ，分別統(tǒng)計(jì)有功功率Pj kW和視在功率Sj kVA。需注意三相負(fù)荷平衡的情況，有大容量單相負(fù)荷設(shè)備時(shí)應(yīng)按相分別統(tǒng)計(jì)。

3.2 變配電系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

變配電系統(tǒng)負(fù)荷主要包括：UPS 電源系統(tǒng)(輸入)、機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)房照明及建筑電氣設(shè)備等。

UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷(輸入)＝供電負(fù)荷+充電負(fù)荷。機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷＝N臺(tái)主用空調(diào)機(jī)組額定負(fù)荷容量×負(fù)荷率。

機(jī)房照明及其它負(fù)荷按建筑電氣常規(guī)方法統(tǒng)計(jì)。日常運(yùn)行負(fù)荷、充電負(fù)荷、消防負(fù)荷等還宜分別統(tǒng)計(jì)。

4 數(shù)據(jù)中心供電電源

4.1 市電電源選擇

市電電源選擇一般采用10 kV供電電壓，但其供電容量有限。某些地區(qū)規(guī)定：10 kV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35/0.4 kV 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35/10 kV、10/0.4 kV二級(jí)降壓方式。

4.2 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電源系統(tǒng)、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電源系統(tǒng)、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，也可作為供電容量擴(kuò)展關(guān)系。