安科瑞 鮑靜君

　　摘 要: 就某數(shù)據(jù)機房的供配電設計方案進行探討，力求為數(shù)據(jù)中心用電設備提供穩(wěn)定、可靠和安全的系統(tǒng)，希望為此類型項目的設計人員提供幫助。

　　關(guān)鍵詞: 供配電系統(tǒng); 設計方案; 可靠性; 在線維護

　　1工程概況

　　  該項目為數(shù)據(jù)服務中心，共有4層，層高均為5.2m，總建筑面積15870.16m²，建筑高度為21.25m。結(jié)構(gòu)形式采用框架結(jié)構(gòu)，獨立樁基。

　　  一層包括出入口(人員出入口、貨流出入口)，設備房間(變配電室、電信接入間、消防控制室、監(jiān)控機房、空調(diào)機房等)，主機房及相應的動力支持區(qū)( UPS機房、電池室等);二、三層為主機房區(qū)，包括機房及其配套部分，其中配套部分主要有鋼瓶間、UPS室、電池室、電氣間、設備間等;四層除主機房區(qū)外，還有辦公區(qū)(運作中心、辦公室、會議室等)。

　　2變配電系統(tǒng)

　　2.1高壓配電系統(tǒng)

　　  兩路獨立10kV高壓電源同時供電。采用單母線分段運行方式。每臺變壓器采用放射式供電，由高壓柜專線配置變壓器。

　　2.2供電方案

　　  為一路0.4kV市電電源加一路0.4kV柴油發(fā)電機組。

　　2.3柴油發(fā)電機組的設置

　　  作為機房的后備電源，當市電發(fā)生故障時，后備柴油發(fā)電機應能承擔全部負荷的需要。發(fā)電機容量應包括不間斷電源系統(tǒng)、空調(diào)和制冷設備的基本容量及應急照明和關(guān)系到生命安全等需要的負荷容量。

　　按照甲方提出的數(shù)據(jù)機房用電負荷分期增加，前期負荷較小，故柴油發(fā)電機、變壓器亦分期設置，該工程在建筑物東側(cè)設置2臺2000kVA的( 一用一備) 室外箱式柴油發(fā)電機。其配電系統(tǒng)圖詳見圖1。

　　2.4變壓器的設置

　　  設2臺2000 kVA 變壓器，一用一備，其中1臺變壓器為UPS供電、空調(diào)及其他設備供電變壓器，一臺為備。

　　2.5運行方式

　　  當正常運行時，由市電電源向負荷供電;當任一常用變壓器故障(或維護)時，投入備用變壓器;當市電電源失電時，柴油發(fā)電機自起動，ATS(帶旁路)自動切換，由柴油發(fā)電機組向負荷供電。發(fā)電機電源進線斷路器與市電電源斷路器之間設電氣聯(lián)鎖，市電電源斷路器全部斷開后，發(fā)電機電源進線斷路器才能合閘，不允許柴油發(fā)電機電源和市電電源并列運行。其供電系統(tǒng)圖如圖2所示。

　　  考慮到本次設計僅為初期一個機房投入使用，待所有的機房均投入使用時，將由專門的變壓器為UPS供電。為了節(jié)省初期投資和后期的浪費，并為后期施工帶來方便，在設計中，將從變壓器(柴油發(fā)電機)供電的母線分兩段，做了二次配電。MX4。5母線為UPS供電母線，其出線開關(guān)按以后帶3個機房UPS供電負荷考慮。MX7，8為空調(diào)及其他設備供電。待后期機房都投入使用，空調(diào)及其它設備用電將由專門一臺變壓器供電，施工時可將MX7，8母線直接掛入這臺變壓器即可。這么做既減少初期投資，又對后期不帶來浪費。

　　2.6UPS設置

　　  在主機房相鄰房間設置UPS機房及電池室，所有的機房負荷均由UPS供電，UPS的容量按1.2×滿負荷+1臺冗余計算，電池持續(xù)供電時間不小于20min。

　　  本次設計僅在一層設置一個數(shù)據(jù)機房，其余層均為預留機房。二至四層預留機房電源由一層變配電室分南北兩側(cè)引至相應的UPS機房(本次設計僅預留進線通路)。一層數(shù)據(jù)機房內(nèi)設備機柜計134個。不間斷電源(UPS)系統(tǒng)的基本容量按下式計算:

　　E≥ 1.2P

　　式中: E——不間斷電源系統(tǒng)的基本容量(不包含備份不間斷電源系統(tǒng)設備)，kW/kVA;

　　P——電子信息設備的計算負荷，kW/kVA。

　　單個機柜負荷按4kVA考慮，134×4×1.2=643.2kVA，故兩400kVA的UPS滿足基本容量要求，按一臺備份考慮，故設備2+1臺，400kVAUPS。UPS機房及電池室的布置詳見圖3。

　　3數(shù)據(jù)機房配電

　　  每臺UPS采用兩路電源供電，三臺為一組并機運行，配出線纜沿橋架配至機房內(nèi)列頭柜。機房內(nèi)每三列機架設兩臺列頭柜，兩臺列頭柜由UPS的兩臺并機輸出柜分別配線，每臺列頭柜再分別配出線路至各數(shù)據(jù)機架。這樣保證每個機架均由兩路電源供電，且由 UPS提供在線式不間斷電源供電，供電線路滿足2N冗余，確保了數(shù)據(jù)機房內(nèi)機架負荷作為特別重要的負荷的供電要求。其UPS至列頭柜，列頭柜至終端機柜的配電圖詳見圖4。

　　4可靠性及可在線維護

　　  在系統(tǒng)方案的設計過程中，反復斟酌其可靠性，甲方也反復強調(diào)了可在線維護的問題。所以在系統(tǒng)中，為了增加配電可靠性，減少故障范圍，把市電與柴發(fā)的切換沒有放在變壓器，而是放在了UPS輸入端之前，這樣即便是切換過程中出現(xiàn)問題，也只會影響某一組UPS，減小了故障面。進一步考慮切換過程中，ATS有故障的話，會使整個系統(tǒng)癱瘓，在設計中選用了帶旁路的ATS自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。其功能就是在主自動切換開關(guān)抽出進行檢修、測試及維護前，可先行將負載改由旁路隔離開關(guān)供電。之后主自動切換開關(guān)被抽出進行檢修、測試及維護時，操作過程不會造成負載停電。

　　  為了避免UPS并機后，線路或輸出柜出現(xiàn)故為了避免UPS并機后，線路或輸出柜出現(xiàn)故障，設計中將并機柜、輸出柜及到末端IT設備機柜的線路都做了2N的處理，保證每個機架均由兩路電源供電，每條給機架供電的線路出現(xiàn)問題，都會有備用線路立即投入使用，以確保系統(tǒng)供電的安全可靠性，而解決了在線維護問題。

　　5安科瑞列頭柜及監(jiān)測產(chǎn)品介紹

　　  隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設備能耗的方式。

　　  AMC系列數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機房末端設計的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供電參量信息，并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和管理，為實現(xiàn)綠色IDC提供可靠保證。

　　5.1配電管理解決方案

　　5.1.1交流系統(tǒng)

　　1）功能要求：

　　遙測：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；

　　遙信：輸入分路的過壓/欠壓，缺相,過流，輸入分路和輸出分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。

　　2）配置方案-示意圖

配置方案

　　多功能儀表       PZ72L-E4

　　電流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

　　5.1.2直流系統(tǒng)

　　1) 功能要求

　　遙測：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；

　　遙信：輸入分路的過壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。

　　2)配置方案-示意圖

　　5.2產(chǎn)品規(guī)格

　　說明：■為標配功能。

　　5.3配套附件

　　6安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹

　　6.1 概述

　　數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數(shù)據(jù)中心建設的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設置監(jiān)測模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

　　6.2  AMB智能小母線管理系統(tǒng)

　　1）交流系統(tǒng)功能：

　　遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

　　遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

　　2）直流系統(tǒng)功能：

　　遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率；

　　遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；

　　6.3 產(chǎn)品介紹

　　說明：■為標配功能。

　　7結(jié)語

　　  本文只是通過筆者在設計過程中的一個數(shù)據(jù)機房的實例，對電子信息機房的供配電設計進行粗略的介紹，其不足及不準確的地方還請諒解，希望能給即將要設計此類型項目的設計人員提供些許幫助