DQZHAN技術(shù)訊：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計
1.數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求
信息設(shè)備功能越來越強，功率密度越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機柜用電負荷由以前的2 kVA/臺，提高到3 kVA/臺、4 kVA/臺，甚至更高。機房單位面積的平均用電負荷也由 1 kVA/m2，提高到 1.5 kVA/m2、2 kVA/m2，甚至更高。同時，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大，對供電總?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)代社會運行對信息、數(shù)據(jù)的依賴越來越多，對信息系統(tǒng)的可靠性、連續(xù)性要求也越來越高。現(xiàn)行的數(shù)據(jù)中心標準、規(guī)范中一般都會對數(shù)據(jù)中心進行分級或分類，提出不同的可靠性要求，并制訂相應(yīng)的建設(shè)或配置標準，本文中將數(shù)據(jù)中心對供配電系統(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層次。
2.數(shù)據(jù)中心用電負荷
數(shù)據(jù)中心用電負荷的統(tǒng)計應(yīng)分為兩個層次，即：UPS 電源系統(tǒng)負荷(輸出)和變配電系統(tǒng)負荷。 UPS 電源系統(tǒng)負荷(輸出)是UPS電源系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，變配電系統(tǒng)負荷是變配電系統(tǒng)和自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。
A.UPS 電源系統(tǒng)負荷(輸出)統(tǒng)計
具體負荷設(shè)備明確時，按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具體負荷設(shè)備不明確時，按設(shè)備機柜平均負荷統(tǒng)計。設(shè)備機柜數(shù)量也不明確時，可按機房面積平均負荷估計。
需了解負荷設(shè)備的功率因數(shù) cosφ，分別統(tǒng)計有功功率PjkW和視在功率SjkVA。需注意三相負荷平衡的情況，有大容量單相負荷設(shè)備時應(yīng)按相分別統(tǒng)計。
B.變配電系統(tǒng)負荷統(tǒng)計
變配電系統(tǒng)負荷主要包括：UPS 電源系統(tǒng)(輸入)、機房空調(diào)系統(tǒng)、機房照明及建筑電氣設(shè)備等。
UPS電源系統(tǒng)負荷(輸入)=供電負荷+充電負荷。
機房空調(diào)系統(tǒng)負荷=N臺主用空調(diào)機組額定負荷容量×負荷率。
機房照明及其它負荷按建筑電氣常規(guī)方法統(tǒng)計。
日常運行負荷、充電負荷、消防負荷等還宜分別統(tǒng)計。
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、遠期規(guī)劃用電負荷較大時，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，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)式多幢建筑時宜采用35/10 kV、10/0.4 kV二級降壓方式。
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數(shù)據(jù)中心對供電可靠性的要求。
極高可靠性要求數(shù)據(jù)中心應(yīng)從兩個獨立的電網(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)能滿足全部負荷或全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、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，正常時應(yīng)同時供電運行。
高可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜從兩個獨立的電網(wǎng)變電所，也可從一個電網(wǎng)變電所的兩段獨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、二級負荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時應(yīng)同時供電運行。
一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時，宜為冗余關(guān)系，也可作為供電容量擴展關(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)電機組作為自備應(yīng)急電源。對于大型、高等級數(shù)據(jù)中心也可以選擇可靠性高、輸出電源品質(zhì)好、帶非線性負載能力強、體積小、重量輕的大功率燃氣輪機發(fā)電機組。
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數(shù)據(jù)中心對供電可靠性的要求。
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)能滿足全部負荷或全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備等。市電電源具有很高可靠性時，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、二級負荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負荷。
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、二級負荷的需求，包括UPS 電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負荷。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，也可以部分或全部采用移動式發(fā)電機組作為自備應(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 電源機房應(yīng)靠近設(shè)備機房(負荷中心)布置。變配電所、發(fā)電機房、UPS 電源機房均應(yīng)留有足夠的面積，可與設(shè)備機房同步發(fā)展，應(yīng)對設(shè)備機房面積擴展或設(shè)備機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。 對于非專門設(shè)計用于數(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、耐火等級等方面。
B.變配電所布置
數(shù)據(jù)中心為單幢建筑時，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，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，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，園區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置獨立式 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，社會各界對信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，信息和數(shù)據(jù)量呈幾何級增長，由此對數(shù)據(jù)中心的需求日益增加，對數(shù)據(jù)中心的要求也不斷提高。
