摘要：近年来，随着我国社会发展迅速配电系统越来越完善，供配电系统作为数据中心项目基础设置最重要的组成部分，在设计时应根据项目建设实际需求，以供配电系统设计相关规范标准为基础，提高机房设备安全质量，才能设计出合理的供配电系统，为机房运维和数据信息存储提供保障。本文基于某数据中心项目实例，根据数据中心机房供配电系统设计原则及验收标准要求，对该数据中心配电房供配电系统总体布置、市电设计、UPS设计及柴油发电机组配置等情况进行了分析，以确保该项目配电房供配电系统安全、可靠、高效运行。
关键词：数据中心；供配电系统；设计
引言
大型数据中心在运行的过程中出现的主机停止运行故障，和电源系统应用本身之间存在密切的关联。为了充分保证大型数据中心供电配电系统应用的安全、可靠、稳定，云数据中心严格参照相关规范，对大型数据中心配电系统进行详细的规划和安排。文章在阐述云数 当铺网
据中心对供电配电系统要求和设计具体方法的基础上，根据不同用电、供电需要，在供电电源、供电系统安排和供电配电系统结构形式等方面，采用相应的电力系统设计技术措施，达到节省电能的目的。
1项目概况
项目主要是以云计算为核心技术的全生态链研发应用平台，为用户提供一站式云计算解决方案，形成云计算产业链服务区，以此加快 5G、IPv6、云计算、物联网、车联网等新一代信息基础设施建设。本项目规划总计部署 5 000 架机柜的高标准数据中心，平均机架功率可达 7 kW，设计 PUE值不超 1.3。整个数据中心项目设计包括电力系统、制冷系统、安防系统和消防系统。为了提升该新片区内宽带接入能力、网络服务质量和应用水平，构建安全便利的国际互联网数据专用通道，必须建设符合发展需求的配电房，合理供配电系统设计，保证数据中心供配电系统在建设和运营等方面的质量和性能满足业务发展和运营稳定。本项目数据中心电力系统由市电接入：市电采用 2N 供电模式；UPS：2N 模式，单机电池后备时间 15 分钟；柴油发电机：N+1模式，可满足 12 小时连续运行所需。数据中心配电系统设计均按照规范标准要求进行。
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2 互联互通软件供配电系统设计要点
2.1 总体布置
根据信息系统使用性质、管理要求，以及因场地设备故障等导致运行中断对业务造成的损失或影响，国家标准《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）将数据中心机房分为 A、B、C 三个等级的供配电系统设计级别，且每个级别对供电的要求不同。本项目按照高级别数据中心配电机房供电要求配置，即 A 级 /T4 级机房，其供电系统配置。在机房总体规划中，应合理选择机房位置，根据相关设计规范要求和项目实际情况，选址应远离隐患区域，并避开强电磁场干扰，功能区组成及使用面积按照规定要求进行规划和计算。本项目在数据中心供配电系统设置独立的配电间和变配电所，因 UPS、电池、柴油发电机的重量和占地面积都较大，同时为了减少 UPS 供电损耗，在靠近设备机房的位置布置 UPS 电源机房，并将 UPS 电源放置在承重较好的位置，对其主机、配电柜及蓄电池阻采取分隔；发电机房设置在地下一层通风较好的位置，并满足消防要求；配电柜考虑到不同的功能分区，按照规定距离，置于供电负载较近的位置。
2.2 市电设计
市电配电主要用于机房精密空调设备、照明、UPS 设备、一般动力等用电供给，通常为达到数据中心可靠性要求会引入两路市电电源，并宜为冗余关系，也可作为供电容量扩展关系。本项目为大型数据中心机房，10 万以上的服务节点数，按照高级别数据中心机房供电要求进行配置。市电配电系统采用 2N 模式，双路市电，通过不同变电站且双路由接入，两路电源间距相隔 10m 以上，同时工作、互为备用，2 个电源不应同时损坏，每一路市电电源容量应满足全部一、二级负荷需求。为了降低大型数据中心供电损耗，本项目供电系统数据设备采用当前广受推广的新型供电方式，即高压直流＋市电供电系统，数据设备采用IBM 机型服务器和华为交换机，标称电压 C240V。基于该数据中心一路高压直流、一路市电直供的供电架构，可将其供电模式划分为三种：第一，数据设备有两个供电路由，数据设备电源模块输入直流，直流输入可以视为直连；第二，数据设备有两个供电路由，设置双电源切换装置于 240V直流系统输入屏；第三，数据设备有两个供电路由，设置双电源切换装置于 240V 直流系统输入屏和市电直供输入屏。
3本数据中心的供配电系统
3.1 高压配电系统架构年龄识别
树脂吸附本项目考虑两路中压进线，从两个变电站分别引两路中压电到数据中心高压配电室，在变配电室设置两台1000kVA 变压器，配置相应的电容补偿和滤波等，并设置母联开关。由变配电室引两路封闭母线至机房 UPS 配电间，为机房动力设备、IT 设备等提供电源。其中每一路市电都能承载所有用电设备的负荷，配电系统整体按照双总线冗错系统设计，关键负载（IT 设备、精密空调）的供电要求从前端到末端完全分开（包括线缆等）。空调系统需要双路电源供电，末端切换（不少于两个 ATS 切换）。变配电室为机房提供双路市电，市电总容量约为 1000kVA。UPS 系统配置 2 台500kW UPS（A\B 路各一台），构成双总线“2N”系统为机房负载提供双路 UPS 电源，以保证在其中一路电出现故障，另一路电继续为数据中心提供配电。为保证高压供配电系统的安全性、可靠性，10kV 线路的断路器采用真空断路器，并在 10kV 出线开关柜内安装避雷器，为真空断路器的操作提供过电压保护。真空断路器采用弹簧储能操作机构，并用直流铅酸免维护电池作为操作继电保护及信号的电源。高压开关柜继电保护、短路保护、过电流保护、温度保护和接地保护等均使用微机综合保护装置，并按设计规范要求进行配置。
3.2不间断电源系统
数据中心机房的供电必须由不间断电源系统提供，不间断电源系统是指由电池组、逆变器及其电路组成，能够提供持续、稳定、不间断供应电能的设备，是供配电系统的心脏。本次项目 UPS 选用模块化UPS，最大容量可扩容至 500kVA，设计为2 套模块化 UPS 组成双母线结构，每路母线 UPS 功率 ≥500kW 并至少冗余 1 个功率模块。不间断电源系统和数据中心动力设备的回路各自独立，并有手动和自动旁路装置，两台单机双总线运行，为机房 IT 设备提供双路电源供电，后备时间 15min。
3.3 UPS 供配电系统设计
UPS 电源系统输出通常采用系统输出配电柜—机房配电柜—机柜配电单元的三级配电方式，蓄电池组容量包括按负荷电流计算和按负荷功率计算两种方法，T4 机房服务器总功率为 497 kW，由于 IT 设备需要 UPS 供电，还涉及UPS 选型问题，因而考虑选用两组 2 500 kVA 变压器。同时，UPS 设备结构复杂，其自身容易发生故障，UPS 供电架构通常采用 N、N ＋ X 等设备冗余模式来提高可用性。
结语
不同用途或等级的数据中心对可靠性的要求不同，直接关系到数据中心的建设投资和运营成本。数据中心供配电系统是数据中心最重要的基础设施，应在数据中心建设初期予以统筹考虑和全面规划，并根据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、供配电系统结构和形式等方面采取相应的技术措施。本数据中心配电系统采用了两套互为备份的配电系统进行物理分隔，双路独立路由为末端负载供电，设备采用冗余备份的配置方式，提高系统的可靠性。配电系统采用先进、智能化的管理系统，提高了系统的可管理性，是数据中心机房中一种主流的供配电解决方案。
参考文献哺乳睡衣
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