DQZHAN技術(shù)訊：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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2 kVA/臺(tái)，提高到3 kVA/臺(tái)、4 kVA/臺(tái)，甚至更高。機(jī)房單位面積的平均用電負(fù)荷也由 1 kVA/m2，提高到 1.5 kVA/m2、2 kVA/m2，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)，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)。

A.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PjkW和視在功率SjkVA。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)。

B.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)。

3.數(shù)據(jù)中心供電電源

A.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?50～6300 kVA，若需更大的供電容量，則需采用35 kV或110 kV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35 kV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35 kV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。

B.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。

C.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。

D.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。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。

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 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。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.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)布置

A.供配電系統(tǒng)布置原則

變配電所、UPS 電源機(jī)房應(yīng)靠近設(shè)備機(jī)房(負(fù)荷中心)布置。變配電所、發(fā)電機(jī)房、UPS 電源機(jī)房均應(yīng)留有足夠的面積，可與設(shè)備機(jī)房同步發(fā)展，應(yīng)對(duì)設(shè)備機(jī)房面積擴(kuò)展或設(shè)備機(jī)房功率密度上升引起的供電需求。

應(yīng)注意留有足夠的、合理的供電線路通道。 對(duì)于非專門設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)中心的建筑，應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級(jí)、耐火等級(jí)等方面。

B.變配電所布置

數(shù)據(jù)中心為單幢建筑時(shí)，宜采用附設(shè)式變配電所。附設(shè)式變配電所一般設(shè)置于地面一層及二層;當(dāng)設(shè)置于地下層時(shí)，不宜設(shè)置在*底層。

單幢建筑內(nèi)供電容量或供電范圍較大時(shí)，宜分區(qū)域設(shè)置變配電所。數(shù)據(jù)中心為園區(qū)式多幢建筑時(shí)，園區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立式 10kV總配電所或35/10kV總變配電所，各幢建筑內(nèi)設(shè)置附設(shè)式10 kV變配電所。

總之，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。