大型数据中心供配电系统设计

辛树俊

摘要：如今，随着我国经济的飞速发展，信息化建设不仅成为国家发展战略，也日益受到各部门、院校和企业等单位的高度重视。作为信息数据交流、处理的数据中心，其地位和作用也日益突显。随着计算机技术、网络技术、信息技术等的广泛应用，信息化建设也起得了长足的进步，集大数据运算、存储、处理等功能为一体的大型数据中心，已经成为信息化建设的重中之重。大型数据中心不仅数据处理能力更强，对数据安全的要求也更高。供配电系统是大型数据中心安全运行的基础和前提，直接影响到数据中心功能的有效发挥。因此，研究供配电系统设计，对于充分发挥大型数据中心效能有着重要的现实意义。

关键词：大型数据中心;供配电系统;设计

引言

随着现代社会的快速发展以及大量信息、数据的交互往来，数据中心的建设、使用已经成为必然趋势，目前，几乎所有大型企业、机构都建立了自己的数据中心。因此，对数据中心用电负荷准确分级，提供合理、安全、可靠的供电方案成为使IT设备稳定运行，信息数据安全交互的重要前提和保障。对此，笔者将结合实际项目中数据中心的设计以及目前一些针对数据中心的主流设计思路及做法，对数据中心在用电设备负荷分级、供电方案选择等问题进行详细阐述。若见解有误之处，望同行们批评指正。

1数据中心供配电系统设计的基本原则

数据中心供配电系统设计应执行或参照执行国家和行业相关标准、规范，并可参考国外相关标准、规范，结合考虑数据中心用电负荷密度高、供电可靠性要求高等特性，采取适当的技术措施。同时，应满足项目建设单位的企業标准、规范的要求。数据中心供配电系统设计应遵循分区、分级的原则，同一功能区域内的各类设备的供电可靠性，应能保证所有设备按照该区域标准的要求运行，并将供配电系统局部故障的影响面控制在尽可能小的范围。数据中心用电负荷密度高、总量大，其供配电系统设计应充分运用成熟有效的节能措施，降低供配电系统的损耗。

2大型数据中心供配电系统概述

数据中心在某种程度上可以说是信息化条件下的计算机机房，是信息化建设的基础工程，为各种业务提供安全、稳定的信息支撑。大型数据中心机房中设置有大量的计算机、交换机、路由器等设备，要求供电系统必须做到全程、全时、稳定、持续和安全保障。供配电系统本身又是大型数据中心必不可少的基础性工程，为核心业务和其它系统的正常运行提供稳定的电力保障。大型数据中心供配电系统不是孤立存在的，而是一个交叉的系统，涉及到市电、开关电源、不间断供电、发电机、防雷、防静电等诸多设备和环节，既相互联系又互相影响，这就对供配电系统设计提出了更高的要求，既要便于扩容、维护，又要具有很强的容错力，同时从经济性上讲还应该有较高的性价比。

3数据中心供电电源

3.1市电电源选择

市电电源选择一般采用10kV供电电压，但其供电容量有限。某些地区规定：10kV供电电压，用户受电设备的总容量为250～6300kVA，若需更大的供电容量，则需采用35kV或110kV及以上的供电电压。当数据中心中、远期规划用电负荷较大时，宜在建设初期就选择35kV及以上供电电压，以免供电容量不足成为数据中心发展的制约瓶颈。如果采用35kV及以上供电电压时，可根据数据中心建筑形式决定其变电方式。一般，数据中心为单幢建筑时，宜采用35/0.4kV直降方式，而数据中心为园区式多幢建筑时，宜采用35/10kV、10/0.4kV二级降压方式。

3.2市电电源引入要求

数据中心的市电电源引入方式及其供电容量，应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。极高可靠性要求数据中心应从两个独立的电网变电所的专用输出回路上分别引入一路市电电源，以专线方式沿不同的敷设路由引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。高可靠性要求数据中心宜从两个独立的电网变电所，也可从一个电网变电所的两段独立的供电母线上分别引入一路市电电源，以专线方式引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。一般可靠性要求数据中心宜引入两路市电电源，条件受限制时也可引入一路市电电源。引入两路市电电源时，宜为冗余关系，也可为供电容量扩展关系。

3.3自备应急电源选择

数据中心一般采用柴油发电机组作为自备应急电源。对于大型、高等级数据中心也可以选择可靠性高，输出电源品质好，带非线性负载能力强、体积小、重量轻的大功率燃气轮机发电机组。

3.4自备应急电源配置要求

数据中心自备应急电源配置应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。极高可靠性要求数据中心宜配置两路独立的自备应急电源，每一路自备应急电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。市电电源具有很高可靠性时，也可配置一路具有冗余的自备应急电源。高可靠性要求的数据中心应配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。一般可靠性要求的数据中心宜配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。当数据中心条件受限制，且市电电源具有较高可靠性时，也可以部分或全部采用移动式发电机组作为自备应急电源。

4自备应急电源系统设计

大型数据中心自备应急电源一般采用柴油发电机组或者大功率燃气轮机发电机组。根据可靠性原则，大型数据中心至少应配置一路自备应急电源，保证满足全部一、二级负荷的需要。发电机组燃料储备量一般应满足发电机组满负荷运行8小时。（三）供配电线路敷设电源线路敷设必须以设备布局和设计图纸为基础，设计时应保证供电距离尽量短，且强电和弱电线路不能同走一个线槽，一定要分开铺设。UPS电源配电箱（柜）引出的配电线路，宜穿镀锌钢管并敷设至数据中心各相关机柜，并使用插座或工业连接器为机柜供电。

结语

不同用途或等级的数据中心对可靠性要求不同，直接关系到数据中心的建设投资和运营成本。数据中心供配电系统是数据中心最重要的基础设施，应在数据中心建设初期统筹考虑和全面规划，并根据数据中心对供电可靠性的要求，在供电电源选择、供配电系统布置、供配电系统结构和形式等方面采取相应的技术措施。同时，还应充分运用成熟有效的节能措施，降低供配电系统的损耗。若数据中心存在不同等级的功能区域，在供配电系统设计中也应区别对待，以减少不必要的建设投资和运营成本。

参考文献

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