馬 馳

廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司(東莞)第一分公司

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計淺析

馬 馳

廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司(東莞)第一分公司

數(shù)據(jù)中心電氣設計對于數(shù)據(jù)中心使用功能的發(fā)揮、整體設備的安全運行、節(jié)能環(huán)保效果的體現(xiàn)等方面發(fā)揮著越來越大的作用。設計人員必須熟悉并掌握作為數(shù)據(jù)中心電氣設計最基礎、最核心內(nèi)容的供配電系統(tǒng)的基礎知識、設計方法等。本文筆者對數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計進行了分析探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。

數(shù)據(jù)中心，供配電系統(tǒng)設計

1.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計概述

數(shù)據(jù)中心每周7天、每天24小時運行，特點是用電量大，可靠性要求高，電源品質(zhì)要求高。主要涉及的是電力系統(tǒng)中對電能進行發(fā)、輸、配、用中的配和用兩個環(huán)節(jié)。在運行的要求以及特點上，都要與電力系統(tǒng)保持一致。在電氣工程的供配電系統(tǒng)里，功率在流動的方向上一般來說是單向的，也就是從電源端向用戶端流動，主要為了把電力系統(tǒng)里的電能利用一定的分配手段，轉(zhuǎn)換成用戶所使用的用電設備可以運轉(zhuǎn)的電能。從當前數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)來看，其電壓等級一般在35KV及以下。所以在設計其供配電系統(tǒng)時，應該根據(jù)其所具有的用電量多少、負荷的性質(zhì)，還有周圍區(qū)域供電的狀況而制定出一個合理科學的設計方案。

2.數(shù)據(jù)中心負荷分級

對于高等級的數(shù)據(jù)中心，IT設備一般作為一級負荷中特別重要的負荷。IT輔助設備、消防設備通常作為一級負荷，其中IT輔助設備包括：冷水機組、循環(huán)水泵、冷卻塔風機、精密空調(diào)、新風空調(diào)、補水系統(tǒng)、安防控制等系統(tǒng)/設備；消防設備包括：消防水泵、消防排煙/加壓送風風機、消防值班室、消防備用/疏散照明設備等。一般辦公、清掃、檢修等其他設備作為三級負荷。

3.數(shù)據(jù)中心工程供配電系統(tǒng)設計應滿足的要求

要確保數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計的科學、合理、可行，并且能夠滿足一定的安全要求。首先，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的等級，A類數(shù)據(jù)中心必須使用雙重電源供電；B類數(shù)據(jù)中心建議采用雙重電源供電；C類數(shù)據(jù)中心使用兩回路供電。其次，要確保供配電系統(tǒng)具有可靠性。具有可靠性是數(shù)據(jù)中心電氣工程供配電系統(tǒng)設計中應該注意的重要環(huán)節(jié)，供電中斷可能造成秩序的混亂，生產(chǎn)出現(xiàn)停滯，嚴重的還會造成設備以及人身安全受到威脅，導致出現(xiàn)非常嚴重的政治與經(jīng)濟損失，因此，在對供配電系統(tǒng)進行設計時，要謹慎考慮突發(fā)狀況，對于A、B級數(shù)據(jù)中心需配置后備柴油發(fā)電機系統(tǒng)，后備柴油發(fā)電機系統(tǒng)的容量應包括UPS基本容量、空調(diào)和制冷設備的基本容量。再次，要確保其電能的質(zhì)量具有良好的性能。電能質(zhì)量好壞主要取決于頻率與電壓兩個指標。我國在電氣工程供配電的額定電壓和額定頻率上都有相應的規(guī)定，盡管允許出現(xiàn)頻率或是電壓偏差，但是這樣對設備的安全運行和壽命都具有一定的影響，嚴重的還會導致產(chǎn)品報廢或是減產(chǎn)。因此，要確保供配電系統(tǒng)不論在任何運行方式下都可以提供很好的電能質(zhì)量，在線式UPS供電系統(tǒng)是解決供電質(zhì)量問題與停電問題的重要手段。第四，供配電系統(tǒng)的設計應該具有方便和靈活的特征。在對供配電系統(tǒng)進行接線時應該盡量的做到簡單，同時還可以使其可以滿足負荷的變化，可以迅速、快捷的從一種運行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換至另一種運行狀態(tài)，并在轉(zhuǎn)換的過程中不會輕易的出現(xiàn)錯誤的操作，可以確保能夠正常、方便的進行檢修與維護。第五，供配電系統(tǒng)設計要具有經(jīng)濟性，使其可以在技術要求得以滿足的條件下，在基建的投資上較少，同時運行的年費用較低。最后，設計的方案應具有擴建與發(fā)展的可能，這樣可以更好的適應未來建設事業(yè)對電壓的等級、設備容量以及安裝場地要求，而具有發(fā)展的空間。

4.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)導線的選擇

在數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)當中，電力線路在其中具有十分重要的作用。其可以傳輸與分配電能，成為電能進行分配與傳輸?shù)妮d體，具有的重要作用毋庸置疑。所以，能否正確的選擇導線對于整個電氣系統(tǒng)是否具有安全性來說具有直接的影響。在對導線進行選擇時，應從載流量、允許壓降及導線阻燃性能多方面進行考慮，在確保安全的條件下最大程度的節(jié)省使用的導線。

5.電氣設備低壓斷路器的選擇

通常在數(shù)據(jù)中心工程項目中，對照明系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進行保護都要使用低壓斷路器，進而對主體電器進行控制和保護。和傳統(tǒng)的保險絲以及閘刀相比，低壓斷路器具有更為健全的功能，它是當前供電系統(tǒng)中應用最為廣泛的保護裝置。通常狀況下，根據(jù)電源的種類能夠?qū)⑵浞殖芍绷骱徒涣鲀煞N斷路器；依照其結構能夠?qū)⑵浞殖晌?MCB)、塑殼(MCCB)和框架式(ACB)三種斷路器；低壓斷路器又可分為選擇型斷路器(三段保護：過載長延時、短路短延時及短路瞬時)和非選擇型斷路器(二段保護：過載長延時及短路瞬時)兩種形式。斷路器的失壓保護功能，在電網(wǎng)電壓降到額定電壓的50-60%，為了不會由于電壓過低而造成電動機燒壞等問題的出現(xiàn)，或是為更好的使電網(wǎng)電壓恢復，不得不對不重要的用戶進行切除時，這時失壓保護就會啟動，使欠壓脫扣器線圈在線電壓上并聯(lián)。而一旦電壓恢復正常狀態(tài)時，吸住銜鐵，電壓降至額定電壓的50-60%時，以內(nèi)吸力沒有彈簧拉力大，銜鐵撞擊就會鎖扣，讓觸頭斷開。從上面能夠看出，低壓斷路器其目的就是實現(xiàn)對線路的保護。

6.供配電系統(tǒng)設計中配電箱的設置

根據(jù)電氣接線的要求，配電箱應該把開關設備、保護電器、測量儀表以及輔助設備組裝到封閉或是半封閉的屏幅或是金屬柜上，進而形成低壓配電裝置。在正常運行的狀況下，能夠通過自動開關或者是手動開關將電路接通或是分斷。而當出現(xiàn)不正常運行，或者是發(fā)生故障時，則可利用其對電路進行切斷，或是進行報警。各數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)，通過測量儀表能夠使運行中的各種參數(shù)得以顯示出來，還能夠調(diào)整某些電氣的參數(shù)，提示或是發(fā)出信號以警示其與正常的工作狀態(tài)相偏離。

結語：

綜上所述，加強對供配電系統(tǒng)設計的研究，有利于提高數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計水平，具有重要的現(xiàn)實意義。因此，加強對供配電系統(tǒng)設計的研究是非常必要的。

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