IDC 数据中心模块化机房供配电系统浅析

袁功平

(中国葛洲坝集团房地产开发有限公司，北京 100022)

数据中心机房供配电系统应规划合理，具有较强的可靠性、扩展性及改造升级的能力，适应多样化计算机设备运营管理需求发展变化，满足不同客户对数据中心机房等级的需求。

1 项目概况

电信云数据中心项目规划建设一栋数据中心和一栋动力中心。数据中心地上三层，每层平面尺寸为96 m×48 m，建筑面积约14 808 m2。数据中心除设置数据机房、配套辅助机房(低压配电室、电池室、空调机房等)外，还设置办公区、值班室、kVM室等公共配套区域。动力中心规划设置数据中心公用的水冷空调系统、后备柴油发电机组以及动力设备供电用变配电系统，屋面放置冷却塔。

2 设计需求

1)满足ANSI/TIA-942-2005Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers机房等级设计要求。2)数据中心内布置数据机房10个，每个数据机房满足机柜数200左右。3)A级机房1个(10 kVA/机柜);B级机房6个，其中2个机房(6 kVA/机柜)，4个机房(6 kVA/机柜);C级机房3个，其中每2个机房(3 kVA/机柜)，1个机房(4 kVA/机柜)。4)机房满足分期投资建设需求;B/C等级机房预留升级至A级机房条件;A/B/C机房机柜容量均满足后期扩容条件。

3 数据机房供配电系统设计

根据业主提出的分期建设、机房等级后期升级方便、机房单机柜负荷扩容要求。通过分析后，采用模块化数据中机房的供配电系统方案能够较好的满足业主需求。

3.1 数据中心电气机房平面图规划

各个模块化机房负荷计算见表1。根据模块化机房建筑平面图及机柜负荷要求，电气机房布置详见图1～图3。1A1/1B1，2A1/2B1，2A2/2B2，3A1/3A2，3A2/3B2 配电用房考虑后期扩容及升级的预留空间(阴影区域为非电气设备房间)。

3.2 模块化机房供电电源设计

正常市电电源:数据中心机房市电电源均为两路10 kV电源，10 kV电源为AC 10 kV 50 Hz中性点不接地方式，10 kV配电系统采用单母线分段型式。正常运行时，两路电源同时工作互为备用，分别向两段10 kV母线供电，母线联断路器断开运行;当一路电源故障停电或检修时，母线联断路器延时投入运行，由另一路电源向两段10 kV母线供电。两段10 kV母线以放射式电缆线路向各低压配电室台变压器供电。

应急电源:在动力中心为数据中心IT设备设后备柴油发电机组，发电机组按5(4+1)台10 kV 1 600 kW(常用功率)配置作为数据中心机房IT设备的备用电源，并最终可扩展到7(6+1)台发电机并机运行。发电机并机母线采用单母线分段型式。当市电失去时，可供应本项目的全部重要负荷。UPS电源:在低压配电室设置UPS电源，为IT设备提供不间断电源。

表1 负荷计算表

图1 一层电气机房平面图

图2 二层电气机房平面图

图3 三层电气机房平面图

3.3 10 kV配电系统设计

高压配电室从室外引入四路10 kV电源，其中两路电源为市电，其余两路电源来自动力中心柴油发电机应急电源。在数据中心一层设置高压配电室，IT变配电室设置在各楼层中。

10 kV采用分段单母线联络的接线方式。正常情况下两路10 kV电源分别向两段母线进线柜供电，母线分段断路器断开运行。当一路电源故障停电或检修时，母线分段断路器投入运行，由另一路电源向两段10 kV母线供电。当两路市电均失电时，由10 kV柴油发电机与市电开关切换后向两段母线同时供电，柴油机电源开关闭合时市电进线开关断开。两路市电电源进线断路器、两路柴发应急电源断路器及母线联络开关设置电气联锁，严禁市电电源与柴发应急电源并联运行。10 kV配电系统单线图见图4。

图4 10 kV配电系统单线图

3.4 低压配电系统设计

3.4.1 低压配电室

数据中心一层设置低压配电室1A1/1B1，配置一套供配电系统服务于一层模块化机房1，每套供配电系统分为A/B两组。变压器编号为TR1与TR2，变压器容量都为2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起一层模块化机房1和2的所有IT设备。

数据中心二层设置低压配电室2A1/2B1和2A2/2B2，配置两套供配电系统服务于二层所有模块机房，每套供配电系统分为A/B两组。其中，低压配电室2A1/2B1服务于二层模块机房1和2，变压器编号为TR3与TR4，变压器容量都为2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起二层模块化机房1和2的所有IT设备;低压配电室2A2/2B2服务于二层模块机房3和4，变压器编号为TR5与TR6，变压器容量都为2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起二层模块化机房3和4的所有IT设备。

数据中心三层设置低压配电室3A1/3B1和3A2/3B2，配置两套供配电系统服务于二层所有模块机房，每套供配电系统分为A/B两组。其中，低压配电室2A1/2B1服务于三层模块机房1，变压器编号为TR7与TR8，变压器容量都为2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起三层模块化机房1的所有IT设备;低压配电室3A2/3B2服务于模块机房2，3和4，变压器编号为TR9与TR10，变压器容量都为2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起三层模块化机房2、机房3和机房4的所有IT设备。

3.4.2 UPS配电系统

一层模块机房1(大客户)按B等级设计，首期配置4台400 kVA UPS，其中 1台为冗余备份。将来可以扩容至5台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。一层模块2(小客户)机房按T3等级设计，首期配置2台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。UPS容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。

三层模块1(大客户)机房按B等级设计，首期配置4台400 kVA UPS，其中 1台为冗余备份。将来可以扩容至5台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。二层模块2(小客户)机房按B等级设计，首期配置2台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。UPS容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。二层模块3(小客户)机房按B等级设计，首期配置3台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。将来可以扩容至4台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。二层模块4(小客户)机房按B等级设计，首期配置3台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。将来可以扩容至4台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。

二层模块1(高密)机房按A等级设计，分为两个区域，每个区域首期配置2套3台400 kVA UPS并机系统，其中1套为备份，共计12台400 kVA UPS。UPS容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。三层模块2(大客户)机房按B等级设计，首期配置3台400 kVA UPS。三层模块3、模块4(小客户)机房按B等级设计，共用一套UPS系统，首期配置3台400 kVA UPS，其中1台为冗余备份。三层模块2、模块3、模块4按B等级设计，未来可以扩容至4台400 kVA UPS。

3.4.3 模块化机房内IT设备配电

所有IT设备末端采用双电源供电。机柜首末各设置一台强电列头柜(A/B)，A级机房A路列头柜内电源来自UPS电源，B路列头柜内电源来自另一路UPS电源。B级和C级机房A路列头柜内电源来自UPS电源，B路列头柜内电源来自市电回路电源。

4 结语

对于大型的IDC数据中心项目，对不同模块化机房采用不同配电等级的供配电系统，并预留后期扩容及升级的条件。既有利于业主建造出满足不同客户等级需求的IT机房，又有利于降低业主初期投资和后期运维成本。