A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解析

A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解析摘要：供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的核心組成部分，是保障IT設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，是機(jī)房規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維的重點(diǎn)組成部分，具有專業(yè)性強(qiáng)、組成系統(tǒng)較多、較復(fù)雜的特點(diǎn)，在機(jī)房建設(shè)時(shí)應(yīng)高度重視，確保滿足規(guī)范要求，在運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)配電系統(tǒng)的管理工作，重視日常監(jiān)測(cè)和應(yīng)急演練，確保能安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文分析了A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：A級(jí)數(shù)據(jù)；供配電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的目的就是保證提供一個(gè)抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠、維護(hù)操作運(yùn)行方便的完善的供配電系統(tǒng)。隨著信息時(shí)代的到來，各類數(shù)據(jù)中心的建設(shè)進(jìn)一步加快，對(duì)于數(shù)據(jù)中心供配電的要求也越來越高。一、 數(shù)據(jù)中心在不同的場(chǎng)所、機(jī)構(gòu)根據(jù)其性質(zhì)、重要性以及網(wǎng)絡(luò)中斷后造成的損失和社會(huì)影響將數(shù)據(jù)中心分成三個(gè)等級(jí)，即A、B、C級(jí)，分別為容錯(cuò)型、冗余型、基本型。這三個(gè)等級(jí)根據(jù)不同的機(jī)房級(jí)別、分級(jí)依據(jù)，提出不同級(jí)別的配電要求。A級(jí)機(jī)房主要是系統(tǒng)一旦中斷會(huì)造成重大的社會(huì)影響、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂等，一般為國(guó)家級(jí)信息服務(wù)機(jī)構(gòu)，如信息中心、大城市機(jī)場(chǎng)、銀行總行、電臺(tái)電視臺(tái)、應(yīng)急指揮中心等。此類非常重要的信息中心達(dá)到的配電要求必須是不因配電設(shè)備故障、維護(hù)和檢修等原因?qū)е缕潆娮有畔⑾到y(tǒng)中斷，達(dá)到容錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)為：高壓兩路主供電源互為備用電源，每路電源還應(yīng)配備一套備用電源；在主機(jī)房配電方面必須采用專用的供電回路或?qū)Ｓ秒娏ψ儔浩鳎恍畔⒃O(shè)備采用專用的UPS雙路供電，互為冗余；末端負(fù)載必須為雙電源供電。B級(jí)機(jī)房主要是系統(tǒng)中斷后會(huì)造成較大的損失，會(huì)使公共場(chǎng)所的秩序混亂等，一般為省部級(jí)信息服務(wù)機(jī)構(gòu)或辦公單位，如國(guó)際會(huì)議中心、高等院校、三級(jí)醫(yī)院以及交通指揮中心等。此類信息中心的機(jī)房應(yīng)達(dá)到的配電標(biāo)準(zhǔn)為不因配電設(shè)備故障而導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷，達(dá)到冗余標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)為：高壓兩路主供配電互為備用，具備一套備用電源；在主機(jī)房配電方面，采用專用供電回路或?qū)Ｓ秒娏ψ儔浩鳎恍畔⒃O(shè)備供電必須為專用UPS雙路供電，互為冗余；末端負(fù)載必須為雙電源供電。C級(jí)機(jī)房主要適用的是除A、B級(jí)以外的地方，其配電原則是不用容錯(cuò)、冗余措施，在配電設(shè)備正常的情況下保證電子信息系統(tǒng)不中斷。二、 A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的負(fù)荷等級(jí)。數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)應(yīng)分為UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和變配電系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷是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)。UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷主要由通信機(jī)房、自動(dòng)化機(jī)房設(shè)備的精密配電柜負(fù)荷以及值班中心設(shè)備、終端大屏等設(shè)備組成。由于這些設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與傳遞，所以對(duì)電源的質(zhì)量與可靠性的要求最高，采用UPS來保證供電的穩(wěn)定性和可靠性。其中機(jī)房?jī)?nèi)的系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)視為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。變配電系統(tǒng)負(fù)荷主要由機(jī)房照明、應(yīng)急照明、精密空調(diào)系統(tǒng)、通信機(jī)房直流用電和末端風(fēng)機(jī)等動(dòng)力負(fù)荷以及其他建筑電氣設(shè)備組成。其系統(tǒng)供電由市電直接供電。大型數(shù)據(jù)中心的變配電系統(tǒng)負(fù)荷應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷。電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)。一是IT設(shè)備的耗電需求估算，IT設(shè)備總功耗為所有機(jī)架功率消耗的總和。單機(jī)架功率小于等于3.2kW為中低功率密度機(jī)架，單機(jī)架功率介于3.2?7kW為高功率密度機(jī)架，單機(jī)架功率大于7kW為超高功率密度機(jī)架。對(duì)于數(shù)據(jù)中心建成后，所需安裝的設(shè)備比較明確的情況，可以根據(jù)具體設(shè)備的功耗情況，進(jìn)行IT設(shè)備總體功耗需求的測(cè)算，這也是較為準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。二是空調(diào)能耗估算，制冷空調(diào)總功耗為IT設(shè)備功率及照明、人員活動(dòng)等散熱的總和。IT設(shè)備是數(shù)據(jù)中心的主要熱源，而且IT設(shè)備的耗能幾乎接近100%轉(zhuǎn)換為熱能。其它的環(huán)境熱源、燈光照明、人的活動(dòng)等也是熱源，但是與IT設(shè)備相比占比很小，在粗略的估算中可忽略或按很小比例估算。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)布置。一是供配電系統(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。二是變配電所布置，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)置在最底層。三是宜采用先進(jìn)的智能配電單元，目前具有智能配電單元的配電列頭柜已廣泛的應(yīng)用。該智能配電列頭柜直接安排在設(shè)備機(jī)柜一側(cè)，配有參數(shù)測(cè)量?jī)x，模塊化的分配單元，可熱插拔的斷路器等。智能配電列頭柜實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，對(duì)所負(fù)載的電流分布和功率分布進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)管理，采用參數(shù)測(cè)量?jī)x，集數(shù)據(jù)采集和控制功能為一身，減少多種顯示盤體、控制繼電器、電流采集器等設(shè)備的接入，對(duì)每相及中性線上的電流、電壓、功率因素、有功功率、無功功率、視在功率、失真度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量并進(jìn)行計(jì)量，提供能耗管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。模塊化的配電單元方便對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)容，在前期投資時(shí)按需進(jìn)行配置，在需要擴(kuò)容時(shí)增加擴(kuò)容模塊，有效的提高投資回報(bào)率。采用可熱插拔的斷路器可在系統(tǒng)運(yùn)維中進(jìn)行靈活的配置調(diào)整，有效的解決三相不平衡、局部位置能耗需求變化等系統(tǒng)運(yùn)維中不可避免微調(diào)需求。四是模塊化UPS的應(yīng)用。模塊化UPS從設(shè)計(jì)和工作的原理方面來講的話，其本身就是一臺(tái)UPS，目前在配置UPS設(shè)備時(shí)，大都按數(shù)據(jù)設(shè)備遠(yuǎn)期負(fù)荷考慮配置，造成初期建設(shè)投資偏高，系統(tǒng)建成投產(chǎn)后，設(shè)備利用率又偏低。與傳統(tǒng)UPS相比，能夠提高系統(tǒng)的可靠性各可用性，其中單一模塊出現(xiàn)故障并不其它模塊的正常工作，可熱插拔的特性能夠大大的縮短系統(tǒng)的故障恢復(fù)時(shí)間。具有較高的可擴(kuò)展性，能夠很好的運(yùn)用用戶投資，確保投資收益。在建設(shè)成本上，具有便于安裝運(yùn)輸、便于售后維護(hù)、高效節(jié)能、冗余性好等諸多優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)本身熱損耗更代，節(jié)電率更高。模塊化UPS產(chǎn)品主要適用于容量較小的機(jī)房、建設(shè)初期對(duì)遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)模無法預(yù)測(cè)的機(jī)房、技術(shù)維護(hù)力量較弱及廠家支撐力度不足的地區(qū)。新型配電方案。數(shù)據(jù)中心智能母線槽配電在歐美地區(qū)是非常流行且成熟的一套方案，如Google、Facebook、Microsoft等科技企業(yè)在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過程中都傾向采用此方案。目前，數(shù)據(jù)中心智能母線槽配電方案又細(xì)分為兩種類型：軌道滑觸式母線槽配電方案和固定式母線槽配電方案。兩者最大區(qū)別在于軌道式母線槽內(nèi)置滑觸導(dǎo)軌，其插接箱可以直接在母線上滑動(dòng)，以靈活適應(yīng)機(jī)柜的位置擺放需求。固定式母線槽配電方案，母線槽直身段標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)密集插接口，基本能滿足高密度多變化的機(jī)柜擺放需求。因此，這兩種方案在配電形式上孰優(yōu)孰劣也見仁見智，技術(shù)上更細(xì)的一些差異在這就不再贅述。A級(jí)數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)不僅要設(shè)計(jì)合理、符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定，還要具有較高的可靠性、智能化、穩(wěn)定性以及高技術(shù)性等。設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃項(xiàng)目場(chǎng)所時(shí)要運(yùn)用先進(jìn)設(shè)備、穩(wěn)妥的安全理念，采用一級(jí)負(fù)荷進(jìn)行再次分級(jí)，一旦出現(xiàn)故障、檢修等情況時(shí)，可以確保A級(jí)數(shù)據(jù)中心不受影響可以正常運(yùn)行。參