数据中心供配电系统设计

该文主要介绍了数据中心对供配电系统的要求及设计方法。数据中心供配电系统应根据不同用途或等级的数据中心对供电可靠性的要求，在供电电源选择、供配电系统布置等各方面采取相应的技术措施。

数据中心；供配电系统；设计

1.数据中心对供配电系统的要求

信息设备功能越来越强，功率密度越来越高。数据中心设备机柜用电负荷由以前的2kVA/台，提高到3kVA/台、4kVA/台，甚至更高。机房单位面积的平均用电负荷也由1kVA/m2，提高到1.5kVA/m2、2kVA/m2，甚至更高。同时，随着数据中心规模的不断扩大，对供电总容量的要求也从数千千伏安提高到数万千伏安。

由于现代社会运行对信息、数据的依赖越来越多，对信息系统的可靠性、连续性要求也越来越高。现行的数据中心标准、规范中一般都会对数据中心进行分级或分类，提出不同的可靠性要求，并制订相应的建设或配置标准，本文中将数据中心对供配电系统的可靠性要求分为极高可靠性要求、高可靠性要求、一般可靠性要求三个层次。

2.数据中心用电负荷

数据中心用电负荷的统计应分为两个层次，即：UPS电源系统负荷(输出)和变配电系统负荷。UPS电源系统负荷(输出)是UPS电源系统设计的依据，变配电系统负荷是变配电系统和自备应急电源系统设计的依据。

A.UPS电源系统负荷(输出)统计

具体负荷设备明确时，按设备数据统计。具体负荷设备不明确时，按设备机柜平均负荷统计。设备机柜数量也不明确时，可按机房面积平均负荷估计。需了解负荷设备的功率因数cos ，分别统计有功功率PjkW和视在功率SjkVA。需注意三相负荷平衡的情况，有大容量单相负荷设备时应按相分别统计。

B.变配电系统负荷统计

变配电系统负荷主要包括：UPS电源系统(输入)、机房空调系统、机房照明及建筑电气设备等。

UPS电源系统负荷(输入)=供电负荷+充电负荷。

机房空调系统负荷=N台主用空调机组额定负荷容量负荷率。

机房照明及其它负荷按建筑电气常规方法统计。

日常运行负荷、充电负荷、消防负荷等还宜分别统计。

3.数据中心供电电源

A.市电电源选择

市电电源选择一般采用10kV供电电压，但其供电容量有限。某些地区规定：10kV供电电压，用户受电设备的总容量为250~6300kVA，若需更大的供电容量，则需采用35kV或110kV及以上的供电电压。当数据中心中、远期规划用电负荷较大时，宜在建设初期就选择35kV及以上供电电压，以免供电容量不足成为数据中心发展的制约瓶颈。如果采用35kV及以上供电电压时，可根据数据中心建筑形式决定其变电方式。一般，数据中心为单幢建筑时宜采用35/0.4kV直降方式，而数据中心为园区式多幢建筑时宜采用35/10kV、10/0.4kV二级降压方式。

B.市电电源引入要求

数据中心的市电电源引入方式及其供电容量，应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。

极高可靠性要求数据中心应从两个独立的电网变电所的专用输出回路上分别引入一路市电电源，以专线方式沿不同的敷设路由引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。

高可靠性要求数据中心宜从两个独立的电网变电所，也可从一个电网变电所的两段独立的供电母线上分别引入一路市电电源，以专线方式引接至数据中心。每一路市电电源的供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。两路市电电源的供电容量应为全冗余，正常时应同时供电运行。

一般可靠性要求数据中心宜引入两路市电电源，条件受限制时也可引入一路市电电源。引入两路市电电源时，宜为冗余关系，也可作为供电容量扩展关系。

C.自备应急电源选择

数据中心一般采用柴油发电机组作为自备应急电源。对于大型、高等级数据中心也可以选择可靠性高、输出电源品质好、带非线性负载能力强、体积小、重量轻的大功率燃气轮机发电机组。

D.自备应急电源配置要求

数据中心自备应急电源配置应满足不同用途或等级数据中心对供电可靠性的要求。

极高可靠性要求数据中心宜配置两路独立的自备应急电源，每一路自备应急电源的供电容量应能满足全部负荷或全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备等。市电电源具有很高可靠性时，也可配置一路具有冗余的自备应急电源。高可靠性要求的数据中心应配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。

一般可靠性要求的数据中心宜配置一路自备应急电源，供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。当数据中心条件受限制，且市电电源具有较高可靠性时，也可以部分或全部采用移动式发电机组作为自备应急电源。

4.数据中心供配电系统布置

A.供配电系统布置原则

变配电所、UPS电源机房应靠近设备机房(负荷中心)布置。变配电所、发电机房、UPS电源机房均应留有足够的面积，可与设备机房同步发展，应对设备机房面积扩展或设备机房功率密度上升引起的供电需求。

应注意留有足够的、合理的供电线路通道。对于非专门设计用于数据中心的建筑，应注意其是否满足设备安装和线路敷设的要求，包括楼面荷载、净高、抗震等级、耐火等级等方面。

B.变配电所布置

数据中心为单幢建筑时，宜采用附设式变配电所。附设式变配电所一般设置于地面一层及二层；当设置于地下层时，不宜设置在最底层。

单幢建筑内供电容量或供电范围较大时，宜分区域设置变配电所。数据中心为园区式多幢建筑时，园区内应设置独立式10kV总配电所或35/10kV总变配电所，各幢建筑内设置附设式10kV变配电所。

[1]任 红.某数据中心的供配电及其智能监控系统.建筑电气.2007.26

[2]董 青.数据中心供配电系统设计.建筑电气.2010.29

[3]包昀毅.数据中心供配电系统设计.现代建筑电气.2010.01