【数据中心能源白皮书】数据中心常见的供配电接地系统
数据中心的接地系统建设
数据中心的接地系统建设今天，企业的数据中心必须达到前所未有的正常运行时间才能跟上现代商务需求的步伐。
为了保证这一目标的实现，数据中心管理者们越来越关注基础网络设施的构建，这其中就包括接地系统。
目前，我们国家还没有专门针对于数据中心接地系统的标准，可以参照的标准只有YD 5098——《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》以及YD/T 754——《通信机房静电防护通则》。
但这些标准并不完全适合当今的企业数据中心建设。
所以，在本文中，主要依据了目前在全世界广泛被接受的标准TIA/EIA-942——《数据中心的电信基础设施》来进行介绍。
在TIA/EIA-942标准中，数据中心设备的正确接地通常被称为接地系统或数据中心接地基础设施，它用以保护数据中心内的设备和提高整个系统的可靠性。
接地分级TIA-942标准采用了Uptime Institute公司所提供的分级定义。
I级是最低级别，允许每年28.8小时的现场停机。
这对于类似金融机构、提供虚拟主机的组织、医疗机构和其他对正常运行时间具有最大化要求的机构，这样的级别显然是无法接受的。
所以对于这样的机构，其数据中心必须达到IV级标准，其正常率达到99.995％。
这就意味着这些数据中心每年的停机时间仅为0.4小时，每天少于5秒钟。
要使建立的数据中心完全满足标准中定义的分级要求是一个复杂的过程，其中包含着广泛的专业知识和技术，包括建筑、布线系统、电气设计、环境控制和消防。
为使这一任务更加易于实现，TIA-942标准提供了设计指导以帮助数据中心满足各个级别的正常运行时间要求。
例如，按照TIA-942标准规定，在设计I级数据中心时“不需要考虑接地系统，但它可能是满足设备制造商接地要求的推荐方法。
”而对于III级和IV级数据中心，接地系统则绝对需要，并且正确的接地系统会提高数据中心的运行状况。
数据中心接地系统结构接地系统建设的考虑要点接地系统需要达到的两个目标是平衡电位和形成对地的低阻抗路径。
数据中心供配电系统白皮书[1]
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数据中心供配电系统应用白皮书一引言任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
1.1 编制范围考虑到数据中心供配电系统内容的复杂性和多样性以及叙述的方便，本白皮书所阐述的“数据中心供配电系统”是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括：高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE，Automatic Transfer Switching Equipment）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS，Uninterruptible Power System）系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。
如下图：图1 数据中心供配电系统示意方框图高压变配电系统：主要是将市电（6kV/10kV/35kV，3相）市电通过该变压器转换成（380V/400V，3相），供后级低压设备用电。
柴油发电机系统：主要是作为后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
自动转换开关系统：主要是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。
输入低压配电系统：主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。
UPS系统：主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。
UPS输出列头配电系统：主要作用是UPS输出电能分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
机架配电系统：主要作用是机架内的电能分配。
此外，数据中心的供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入，从而保证数据中心正常运营。
电气照明：包括一般要求，照明方案、光源及灯具选择。
防雷及接地系统：包括数据中心防雷与接地的一般要求与具体措施。
1.2 编制依据《电子信息系统机房设计规范》GB 50174—2008《电子信息机房施工及检验规范》GB50462—20081.3 编制原则1．具有适应性、覆盖性、全面性的特征。
数据中心机房供配电系统
数据中心机房供配电系统在当今数字化时代，数据中心扮演着至关重要的角色，犹如一个庞大的信息中枢，为各行各业的运作提供着强大的支持。
而数据中心机房供配电系统，则是确保这个中枢稳定、持续运行的关键所在。
数据中心机房对于电力的需求就如同人体对于血液的依赖，一刻也不能中断。
一旦供配电系统出现故障，所带来的损失将难以估量。
这不仅会导致数据丢失、业务中断，还可能对企业的声誉和经济利益造成严重影响。
供配电系统的构成可以说是一个复杂而又精细的工程。
首先，市电接入是整个系统的源头，它就像是一条宽阔的河流，为数据中心带来源源不断的电力。
但市电并不是直接就可以使用的，需要经过一系列的转换和处理。
变压器在这个过程中发挥着重要的作用。
它将市电的高电压转换为适合数据中心设备使用的低电压，同时还能起到隔离和稳定电压的效果。
就好像是一个神奇的魔法盒子，把强大而不稳定的力量变得温顺且可用。
配电柜则像是一个有条不紊的管家，负责将电力合理地分配到各个设备和区域。
它里面布满了各种开关、断路器和保护装置，确保电力的安全输送和使用。
不间断电源（UPS）更是供配电系统中的核心保障。
当市电出现异常，比如停电、电压波动等情况时，UPS 会在瞬间接管供电，为关键设备提供持续、稳定的电力。
这就好比在黑暗中突然亮起的一盏明灯，让人感到无比安心。
电池组是 UPS 的“能量库”，平时处于充电状态，一旦需要就能迅速释放出大量的电能。
为了确保电池组的性能和寿命，定期的检测和维护是必不可少的。
发电机作为备用电源，是供配电系统的最后一道防线。
在市电长时间中断的极端情况下，发电机能够启动并为数据中心提供电力支持。
它就像是一位默默守候的勇士，随时准备在关键时刻挺身而出。
在设计数据中心机房供配电系统时，需要充分考虑多方面的因素。
首先是电力负荷的计算，要准确预估机房内各种设备的用电量，以确保供配电系统能够满足需求，又不过度冗余造成浪费。
可靠性也是重中之重。
采用冗余设计是常见的做法，比如双路市电接入、冗余的 UPS 系统等，以提高系统的容错能力。
数据中心供配电系统概述zsj
数据中心供配电系统概述zsj 数据中心供配电系统概述1：引言1.1 目的1.2 背景2：供配电系统组成2.1 电源系统2.1.1 电力公司供电2.1.2 备用发电机组2.1.3 不间断电源（UPS）2.2 配电系统2.2.1 主配电柜2.2.2 支路分配柜2.2.3 独立电源分配柜3：供电负荷计算3.1 设备负荷计算3.2 备用电源负荷计算3.3 配电负荷计算4：电源系统设计4.1 供电方式选择4.2 地线和接地设计4.3 电缆设计4.4 电源线路保护设计4.5 设备安装与布线5：配电系统设计5.1 配电柜布置5.2 配电柜的接地设计5.3 配电柜的过载和短路保护 5.4 支路分配柜布置5.5 独立电源分配柜布置6：安全措施6.1 设备安全6.2 供电线路安全6.3 配电线路安全6.4 安全设施7：运维管理7.1 系统监控7.2 定期检修和维护7.3 故障处理7.4 预防性维护8：附件8.1 电源线路示意图8.2 配电线路示意图8.3 设备安装图纸注释：1：电力公司供电：指从电力公司接收电能供应。
2：备用发电机组：在停电或电力公司供电异常的情况下，由发电机组提供备用电源。
3：不间断电源（UPS）：在电力中断发生时，为设备提供短时间内的备电，以保障数据中心正常运行。
4：主配电柜：为整个数据中心的电力系统提供总体配电控制。
5：支路分配柜：将电力从主配电柜引导到各个设备和子系统。
6：独立电源分配柜：为特定设备或子系统提供独立的电源供应。
本文档涉及附件：1：电源线路示意图（附件1）2：配电线路示意图（附件2）3：设备安装图纸（附件3）法律名词及注释：1：电力公司：根据《电力法》规定，承担供应电能的企业或机构。
2：供电方式：供电系统的结构或源的类型，如直流供电、市电供电等。
3：地线和接地设计：电力系统的安全设计要求，包括地线敷设和接地装置的选择与设计。
4：电缆设计：电缆的规格、敷设方式和保护措施的设计。
5：电源线路保护设计：电力系统中电源线路的过载和短路保护设计。
数据中心供配电系统概述zsj
汇报人：
202X-12-23
目录
CONTENTS
• 数据中心供配电系统简介 • 数据中心供配电系统的设计 • 数据中心供配电系统的设备 • 数据中心供配电系统的运行与维
护 • 数据中心供配电系统的能效与节
能
01
数据中心供配电系 统简介
数据中心供配电系统的定义
• 定义：数据中心供配电系统是为保障数据中心正常运行而设计的供电系统，包括电源、变压器、配电柜、电缆、不间断电 源（UPS）等组成部分。
THANKS
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预防性维护
根据设备磨损和老化规律，制定维护计划， 预防故障发生。
备件管理
建立备件库存管理制度，确保备件充足且有 效。
故障处理与应急预案
故障识别与定位
快速识别并定位故障点，采取相应措 施。
紧急处置
在故障发生时，采取紧急措施，防止 故障扩大。
故障恢复
尽快恢复供配电系统的正常运行，减 小对数据中心的影响。
对比分析
将数据中心的能耗数据与 行业标准、最佳实践进行 对比，找出能效提升的空 间和改进方向。
节能技术
高效电源
采用高效率、低损耗的电源设备，减少电能转换过程 中的损失。
负载均衡
合理配置各类设备的负载，避免设备空载或轻载运行 ，提高设备利用率。
能源回收
利用余热回收技术，将数据中心产生的余热进行回收 再利用，降低空调能耗。
数据中心供配电系统的重要性
保障数据安全
数据中心供配电系统是数据中心正常 运行的基石，为数据中心设备提供稳 定的电力支持，确保数据安全存储和 处理。
提高可用性
节能减排
合理设计供配电系统能够降低能耗， 减少碳排放，符合绿色数据中心的发 展趋势。
浅谈数据中心机房的接地保护设计
浅谈数据中心机房的接地保护设计摘要：随着计算机网络技术的不断发展和社会信息化程度的逐步提高，人们对数据的传输、存储、处理和管理的要求越来越高。
这使得近年来数据中心市场发展迅猛，数据中心机房建设成为各个行业追逐的焦点。
本文通过对几种供电接地系统的概括介绍，筛选出适合作为数据中心机房的供电接地系统，并对其所应采取的各类接地措施作了较为详尽的说明与分析，对数据中心机房应采取的电气保护与接地方法提出了适当的建议。
关键词：数据中心机房；接地系统；防雷接地；工作接地1. 引言二十一世纪是一个网络信息的时代，随着信息时代的不断深入，数据传输、存储、处理的基础设施建设中很重要的一个环节就是数据中心机房的建设，其建设的目标在于保证计算机系统及网络系统的稳定，保证各类业务数据传输、信息通讯的畅通无阻。
在数据中心机房的供配电设计中，接地系统的设计占有重要地位，因为它直接关系到供电系统的可靠性、安全性。
而且随着建筑物使用要求的不同，各类强电设备和弱电设备的功能各异，接地系统也相应不同。
尤其90年代后，大量智能化现代数据中心机房的出现对接地系统设计提出了许多新的要求。
在常用的几种接地方式中，下面分析一下哪一种能够适合数据中心机房。
2. 常用接地系统的型式国家标准明确提出低压配电系统的接地型式有TN系统(TN-S系统、TN-C 系统、TN-C-S系统)、TT系统、IT系统三种。
2.1 TN-C系统TN-C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。
这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。
数据中心机房内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N电压波动，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。
不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。
数据中心供配电体系结构
数据中心耗电情况
数据中心耗电情况： 耗电量以“千瓦小时（KWH）”为单位，俗称
“度”。1千瓦的用电设备使用时间一小时，消耗的电 功率为“1千瓦小时”即一度电。
三相电有功功率：P=1.732(根号3)×U×I×cosΦ
（功率因数0.83）
功率(瓦特)=电压（伏特）Х电流（安培）。这个公 式对于直流（DC）电路是正确的，但是对于交流（AC） 则并不是很精确，而我们几乎所有的数据中心都用交 流电。但是其误差对于如今的计算机硬件来说都显得 微不足道，所以我们可以粗劣的估算一下，以供参考。 UPS负载功率还有一项显示的就是以KVA为单位的功率 值，比上面UPS监测计算以KW为单位的要高。如，同一 相负载为3KW对应4KVA。
数据中心的供电能耗
数据中心供电能耗概述
随着电子信息系统机房IT设备高度的集成化，其 能源效率偏差以及机房散热量日渐增高的现象开始受 到了人们关注。
据美国电力转换公司的统计数据显示，数据中心 的冷却成本大约占总能源账单的50%。由于数据中心 机房内气流不适当，用于冷却的冷空气有60%都浪费 了；数据中心的过度冷却（overcooling）差不多达到 实际需求的2倍，目前多数IDC机房存在过度冷却问题， 相应的机房空调机组耗能也比设计工况增加耗电50% 以上，最终造成机房居高不下的高额运行费用。
照明系统 照明分类：机房照明除正常工作照明外，还包括应
急照明（备用照明、疏散照明和安全照明）和值班照 明。主机房照度大于500LX，应急照度大于50LX。当市 电断开时，应急照明与正常照明自动切换。
勒克司(lux,lx) 照度的单位。等于1流明(lumen)的光通 量(Luminous flux)均匀照在1平方米表面上所产生的照 度。
பைடு நூலகம்
数据中心供配电应用白皮书
数据中心供配电系统应用白皮书核心提示：任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
一引言任何现代化的IT设备都离不开电源系统，数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。
供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
1.1编制范围考虑到数据中心供配电系统内容的复杂性和多样性以及叙述的方便，本白皮书所阐述的"数据中心供配电系统"是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括：高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE，Automatic Transfer Switching Equipment）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS，Uninterruptible Power System）系统、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统。
如下图：高压变配电系统：主要是将市电（6kV/10kV/35kV，3相）市电通过该变压器转换成（380V/400V，3相），供后级低压设备用电。
柴油发电机系统：主要是作为后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
自动转换开关系统：主要是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用切换。
输入低压配电系统：主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。
UPS系统：主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。
UPS输出列头配电系统：主要作用是UPS输出电能分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。
机架配电系统：主要作用是机架内的电能分配。
此外，数据中心的供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入，从而保证数据中心正常运营。
数据中心ATSE应用数据中心变配电系统如下图所示
数据中心ATSE应用数据中心变配电系统如下图所示：在数据中心中，基本都采用TN-S三相五线制接地系统。
即三根相线L，零线N，保护地线PE。
三极式A TSE只切换相线，四极式ATSE同时切换相线和零线，如果两路输入电源来自同一接地系统，即两套系统中性线（零线）有共同的接地点，那么ATSE可选用三极式ATSE，如果两套输入电源来自两套不同的接地系统，两套系统的中性线接地点不同，应采用四极ATSE。
采用四极式A TSE目的，就是保证两个电源系统运行中做到完全隔离，独立运行。
在数据中心中，给IT设备供电路径基本如下：A TSE＋UPS＋IT设备。
如下图所示：IT设备对于零地电压有特殊要求，GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》对所有的A级，B级，C级机房的要求是零地电压＜2V。
由于地线电压基准值为0，正常情况下，系统由常用电源供电，UPS输出零地电压接近于电网输入端零地电压；在主电源异常，启动备用电源，ATSE切换操作过程中，A TSE后端设备相线与中性线（零线）与前面两路输入电源系统有一断开过程，即ATSE输出部分与输入部分完全断开。
在这个短时间内，UPS 通过蓄电池放电给负载供电，保证服务器不断电运行，由于UPS输出零线来源于电网零线，而电网零线已经断开。
那么，UPS输出零线处于”悬浮”z状态，零线电位产生飘移，UPS输出端零地电压可能达到几十伏甚至上百伏，这样的零地电压可能直接导致服务器重启或烧坏，给IT设备造成重大运行隐患。
为解决这一问题，最优方案为：输出端配置△/Y隔离变压器，变压器副边再造一个TN-S系统，重新引出零线。
在所有过程中（包括ATSE转换过程中，输入零线中断过程）零地电压始终接近于零伏，从而避免零线中断的故障。
对于双电源供给单一UPS，其输入端应设置STS静态转换开关，一般小于5ms，最大不超过10ms。
其示图如下：通过STS转换，我们可看出，交流电源是50Hz，一周期为20ms，从零到最大周期为5ms，因此对于UPS来讲，电源转换过程中中性线（零线）不应脱离电路5ms，才能使零地电压变化不大，在安全电压范围内。
004 数据中心配电系统的接地形式
一、什么是接地形式？先来看看规范怎么说GB 2900.73-2008-T 电工术语接地与电击防护【电力】系统接地电力系统的一点或多点的功能接地和保护接地。
保护接地为了电气安全考虑，功能接地是出于电气安全之外的目的。
13 GB 50052-2009 供配电系统设计规范低压配电系统接地型式有以下三种：1、TN系统TN system电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接。
根据中性导体(N)和保护导体(PE)的配置方式，TN系统可分为如下三类：1）TN-C系统，整个系统的N、PE线是合一的。
全程只有4条线。
2）TN-C-S系统，系统中有一部分线路的N、PE线是合一的。
部分线路是4条线，末端线路是5条线。
3）TN-S系统，整个系统的N、PE线是分开的。
全程都是5条线。
2、TT系统TT system电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无关的接地极。
全程都是4条线，设备侧自行引出第5条线。
仔细观察红圈部分与TN系统的不同。
3）IT系统IT system电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部分通过保护接地线与接地极连接。
全程都是3条线，设备侧自行引出第4条线。
二、三种接地形式有何区别呢？1、TN-S系统1）特点在 TN-S 系统中，电源的中性点直接接地。
在整个电网中，保护导体与中性线分开接线。
2）优点安全，短路时能产生相对大的故障电流，便于保护器件动作。
可使用简易保护装置（如熔断器或断路器）来断开故障线路。
在整个系统中将 PE 线和 N 线分开可确保不会有泄漏电流流过建筑结构或导体屏蔽件，从而不会给 IT 系统造成过量的干扰。
3）缺点贵，整个供电系统中需要五条导线。
必须通过四极开关装置将各子电网分离。
由于施工的原因，导致局部区域发生错误连接 PE+N 的情况。
4）预防措施借助于电流监视器来监视流过 PE 的电流并提供适当反馈信号。
数据中心三种接地方式的论述
数据中心三种接地方式的论述数据中心（Data Center）是现代信息技术应用的核心基础设施，负责存储、处理和传输大量的数据。
为了确保数据中心的稳定运行和安全可靠，其中一个关键因素就是接地系统的设计和实施。
数据中心的接地方式主要包括电源接地系统、设备接地系统和防静电接地系统。
接下来，我们将分别对这三种接地方式进行论述。
电源接地系统：电源接地系统是数据中心接地系统的核心，其作用是为电气设备提供较低的接地电位，保护设备免受电气干扰和过电压的影响。
电源接地系统通常采用单一点接地方式，即将所有电气设备的接地点通过金属导线连接到一个接地极（如大地），形成一个闭合的回路。
这种接地方式可以确保设备之间的电位一致，减少设备之间的电流流动，从而保护设备免受电击的危险。
设备接地系统：设备接地系统是将数据中心内各个设备的金属外壳（如服务器、交换机等）通过导线连接到一个接地电极的系统。
设备接地系统主要起到两个作用：首先，它可以减少设备之间的电位差，防止设备之间的电流流动，从而保护设备免受电击的危险；其次，它可以将设备表面的静电导入地面，防止静电积聚，避免因静电放电引起的设备故障。
设备接地系统通常采用星形接地方式，即将每个设备的接地导线分别连接到一个共同的接地块（如接地母线），再将接地母线与接地极（如大地）连接起来。
防静电接地系统：防静电接地系统是为了防止静电引起的设备故障而设计的。
在数据中心中，人员和设备之间的静电积聚是常见的现象，特别是在干燥的环境下更加明显。
静电的积聚会导致设备故障和数据丢失，因此需要一个防静电接地系统来将静电导入地面。
防静电接地系统通常采用环形接地方式，即将数据中心的地面划分成许多小块，并通过导线将这些小块连接到一个共同的接地母线上，再将接地母线连接到接地极上。
这种接地方式可以将静电平均分散，防止静电积聚，保护设备的安全。
综上所述，在数据中心的接地系统中，电源接地系统、设备接地系统和防静电接地系统是非常重要的。
数据中心供配电体系结构
巡检与监控
定期对供配电设备进行巡检，实 时监控设备运行状态，及时发现 并处理异常情况。
应急预案
制定供配电系统故障应急预案，定 期进行演练，确保在突发情况下能 够迅速响应并恢复供电。
维护管理
01
02
03
预防性维护
制定设备维护计划，定期 对供配电设备进行预防性 维护，延长设备使用寿命 。
业务连续性
数据中心供配电体系是保证业务连续性的关键因素，能够为 数据中心提供不间断的电力供应，确保企业和服务能够持续 稳定运行。
数据中心供配电体系的发展趋势
01 02
高效节能
随着数据中心的规模不断扩大和对能源效率的关注度提高，数据中心 供配电体系正在朝着高效节能的方向发展，如采用更高效的UPS和冷 却系统等。
电池类型及寿命
不间断电源系统的电池主要为铅酸电池和锂离子电池，其寿命受温度、充放电次 数和电池容量等因素影响。
备用发电机系统
配置及运行原理
备用发电机系统可在市电中断或其他供电故障时自动启动，为数据中心提供应急电力。
燃料类型及储备
备用发电机系统的燃料类型包括柴油、天然气和丙烷等，储备量需根据数据中心的重要等级和应急电力需求进 行配置。
详细描述
智能化管理是数据中心供配电体系的未来 发展方向。通过引入智能化的能源管理系 统，能够实现对数据中心能效的实时监控 、分析和优化，提高数据中心的能源利用 效率和管理水平，同时增强数据中心的可 靠性和稳定性。
绿色数据中心的建设
总结词
降低碳排放和水耗
详细描述
随着全球气候变化的加剧，绿色数据中心已 成为行业发展的必然趋势。在未来的数据中 心建设中，将更加注重节能减排、绿色水和 资源的高效利用，以实现数据中心的可持续
数据中心能源十大趋势白皮书 -华为2023
前言0201前言字化和低碳化，是世界发展的大趋势和大潮流。
数字化技术正在重塑社会，AR/VR 超级体验、汽车无人驾驶、智能制造、智慧医疗等新兴生活和生产方式让世界越来越便捷的同时，也推动着数字经济成为社会发展的主引擎。
全球主要的47个国家数字经济统计数据显示，2021年数字经济占GDP 总量的比值高达45%①。
未来5年的算力需求复合增长率达到50%②，数据中心作为数字经济和智能世界的底座，也将迎来黄金发展期。
同时，“碳中和”成为全人类共识，已有130多个国家宣示了碳中和承诺。
近年来，随着数据中心规模快速增长，其耗电量约占全球总用电量的2%，且还在急剧增加。
《Uptime 全球数据中心报告2022》指出，2014年以来，全球大型数据中心PUE 连续8年维持在1.6左右，数据中心能效水平仍存在较大优化空间。
为推动数据中心绿色发展，多个国家、国际组织发布相关政策，如中国要求到2025年新建大型、超大型数据中心PUE 降到1.3以下③，而“东数西算”工程对八大节点数据中心PUE 的要求则更为严格：西部小于1.2，东部小于1.25；欧洲数据中心运营商和行业协会宣布在2030年实现数据中心碳中和④；美国加大了老旧低效数据中心的腾退力度，并要求新建数据中心PUE 低于1.4，老旧改造数据中心PUE 低于1.5⑤。
数据中心可用性和可靠性一直是行业的关键指标，能源利用效率（PUE ）今年来也逐渐得到重视。
随着数据中心的爆发式增长，以及碳中和目标的全面要求，数据中心产业正迎来前所未有的变化，在高可靠性和高效能源利用基础上，未来数据中心还需要高可再生能源使用率、高水平智能化管理，具备快速部署、弹性扩容，以及全面可持续发展能力。
华为数字能源与产业领袖、技术专家和行业客户基于深入研讨，并结合自身的深刻洞察和长期实践，发布《数据中心能源十大趋势白皮书》，希望为促进数据中心行业健康发展提供参考，贡献智慧。
注释：①《全球数字经济白皮书》，中国信通院②《中国算力发展指数白皮书》，中国信通院③《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》，由工业和信息化部等七部门于2022年8月联合印发④《欧洲的气候中和数据中心公约》，Europe's Climate Neutral Data Centre Pact⑤《数据中心优化计划(DCOI)更新》，Update to Data Center Optimization Initiative (DCOI)数华为数据中心能源十大趋势白皮书华为数据中心能源十大趋势白皮书目录0304前言010507091113趋势一：低碳化源头绿色化，绿色清洁能源、园区/屋顶叠光将得到更普遍应用用能高效化，PUE 进入1.0x 时代能源回收比例逐步提升，余热再利用等新型节能技术加速应用技术与应用趋势二：可持续发展高能源利用效率是可持续发展的必要条件水资源利用效率正变得越来越重要降低数据中心对周边环境影响技术与应用趋势三：快速部署技术与应用趋势四：高密化数据中心供电系统向融合高密发展高密化驱动液冷技术发展技术与应用趋势五：弹性扩容一代数据中心基础设施需匹配2~3代IT 设备匹配不同密度灵活部署技术与应用171921232526趋势八：分布式制冷技术与应用趋势九：智能营维数据中心基础设施进一步数字化，实现全链路可视可管可控人工智能（AI ）正在迅速成为数据中心运营和管理的关键工具技术与应用趋势十：安全可信技术与应用结语缩略语15趋势六：预制化部件模块化，极简扩容和维护产品预制化，设备快速安装交付数据中心预制化，业务快速上线技术与应用技术与应用趋势七：储备一体源头绿色化，绿色清洁能源将得到更普遍应用数据中心作为“高载能”产业，为实现“碳中和”，未来太阳能、风能等清洁能源将取代化石能源更普遍地应用于数据中心。
数据中心供配电系统zsj概述.
数据中心供配电系统zsj概述.数据中心供配电系统概述在当今数字化的时代，数据中心扮演着至关重要的角色，它们如同强大的大脑，存储和处理着海量的数据信息。
而数据中心的稳定运行离不开可靠的供配电系统，就像人的身体离不开持续稳定的能量供应一样。
数据中心供配电系统的主要功能是确保为数据中心内的各种设备，包括服务器、存储设备、网络设备等，提供高质量、不间断的电力。
这一系统不仅要满足当前设备的用电需求，还要具备一定的可扩展性，以适应未来业务增长带来的电力需求增加。
从构成上来看，数据中心供配电系统通常包括市电接入、变压器、配电柜、UPS（不间断电源）、电池组等部分。
市电接入是电力的源头，通过高压线路将外部电网的电力引入数据中心。
变压器则负责将高压市电转换为适合数据中心设备使用的低压电。
配电柜用于对电力进行分配和控制，确保不同设备得到合适的电压和电流。
UPS 是数据中心供配电系统中的关键设备之一。
在市电出现故障或波动时，UPS 能够迅速切换为电池供电，保证设备的持续运行，避免数据丢失和业务中断。
电池组作为 UPS 的能量储备，其性能和容量直接影响着 UPS 的续航能力。
为了确保电池组的可靠性，通常需要定期进行检测和维护。
在设计数据中心供配电系统时，需要充分考虑诸多因素。
首先是电力负荷的计算，要准确评估数据中心内所有设备的最大用电功率，并预留一定的余量，以应对未来可能增加的设备。
其次是系统的冗余性，通过采用冗余的市电接入线路、变压器、UPS 等设备，提高系统的可靠性，确保在部分设备出现故障时，仍能正常供电。
此外，还要考虑系统的可维护性，便于日常的检测、维修和更换部件。
数据中心供配电系统的可靠性评估是一项重要工作。
通过对系统各个环节的故障概率、平均无故障时间、平均修复时间等指标进行分析，可以了解系统的薄弱环节，并采取相应的改进措施。
同时，还需要建立完善的监控系统，实时监测电力参数、设备运行状态等，及时发现并处理潜在的问题。
数据中心多电源系统的接地及实施
电源与节能技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０３．０４０数据中心多电源系统的接地及实施王磊（中铁建电气化局集团南方工程有限公司，湖北武汉430073）摘要：数据中心多电源系统的接地及实施一般是根据用电负荷、供电系统接地方式的选择来确定的，在数据中心多电源系统的接地及实施过程中还存在着很多的具体问题，包括电源转换开关的级数选择、等电位联结接地导体的选择等，这些都是数据中心在建设过程中必须重视的问题。
从数据中心多电源系统的接地设计和具体实施方法着手，比较全面地阐释了相关问题，为数据中心多电源系统的接地及实施提供了一定的参考。
关键词：数据中心；用电负荷；多电源系统；接地；电能质量Grounding and Implementation of Multi-Power System in Data CenterWANG Lei(China Railway Construction Electrification Bureau Group South Engineering Co., Ltd., Wuhan 430073, China)Abstract: The grounding and implementation of the multi power supply system in the data center are generally determined according to the selection of the power load and the grounding mode of the power supply system. In the process of grounding and implementation of the multi power supply system in the data center, there are still many specific problems, including the selection of the power transfer switch stages, the selection of equipotential bonding grounding conductors, etc., which must be paid attention to in the construction process of the data center. This paper starts with the grounding design and specific implementation methods of the data center’s multi power supply system, comprehensively explains the relevant issues, and provides a certain reference for the grounding and implementation of the data center’s multi power supply system.Keywords: data center; power load; multiple power supply system; grounding; power quality0 引 言当前阶段的信息技术发展迅速，在数据处理、储存以及整理分析上都有了很大的进步。
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3、总结
数据中心能源白皮书
数据中心常见的供配电接地系统
L1 L2 L3 PEN
设备
设备
电源端接地 图五： TN-C-S系统接地图示
TN-C-S系统由于供电线路上使用了PEN线，当N线上有电流通过时，在PEN线 上一定有产生一定的对地电位差，将会使整个电气装置对地之间产生这个对地 电位差，但对于电气装置内部，由于PE线和N线是分离的，PE线上并无电流通 过，因此整个电气装置对地电位是相等的，电气装置内部并无电位差，因此不 会出现类似TN-C系统的电击风险； 当出现N线断开的情况，如果是PE线断开，和TN-C系统一样会导致整个回路断 开，也会出现外壳带电的问题，因此TN-C-S系统和其他TN系统一样也要对设 备外壳PE端进行重复接地，但不要对PEN线进行重复接地，如果是N线断开， PE线不会带电，外壳也就不会带电，和TN-S情况类似，不会出现触电风险 当出现相线碰壳的情况是，相当于L线直接对PE线短路，短路电流很大，前端的 空开会断开保护，因此和TN-S系统一样，无需增加漏电保护开关。 总体来看TN-C-S系统综合了TN-S的安全性和TN-C的成本优势，又避免了TNC系统的系列安全问题。
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数据中心常见的供配电接地系统
L1 L2 L3
设备
设备
电源端不接地或通过高阻抗接地
设备外露可导电部分接地
图一： IT系统接地图示
统对用电设备的耐压要求较高。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运 用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流 仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。 但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。 在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保 护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种 供电方式在工地上很少见。
2.2、TT系统及接地方式
TT系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统， 其特点是中性线N与保护地线PE无电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开 的，因此设备的外壳与电源的接地无直接联系。即设备的外露可导电部分均与 系统接地点无关，各自的接地装置单独接地。
设备
L1
L2 L3 N 设备
数据中心常见的供配电接地系统
低压交流供配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统，其 中TN系统应用最为广泛。TN系统根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C，TN-S，TN-C-S系统。 低压交流供配电系统的分类参照IEC 60364-1。供配电系统的接地型式以拉丁文 字作代号，例如TN-S，其意义为：
L1
设备
设备
L2 L3 PEN
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电源端接地 图三： TN-C系统接地图示
TN-C供电系统常称为三相四线制供电系统，该系统中性线N与保护接地线PE合 二为一，即其工作零线兼作保护线，通称为PEN线。TN-C系统不适用于数据中 心，主要原因有如下几点： 1）当系统为单相回路，在PEN线中断时，设备金属外壳对地将带220 V的故障 电压，人身碰触时电击死亡的危险很大。 当安装剩余电流保护装置时，其PEN 线穿过剩余电流保护装置，因接地故障电流产生的磁场，在剩余电流保护装置 内相抵消而使剩余电流保护装置拒动，所以在TN-C系统内不能装用剩余电流保 护装置来防人身电击。 2）因PEN线含有PE线而不允许被开关切断，所以TN-C系统内不能装用四极开 关，进行电气维修时，无法保证维修人员的安全。 3）设备的金属外壳对地带电位，可能对电子设备产生干扰，也可能产生打火引 爆。因此，易爆场所内是不允许采用TN-C系统和出现PEN线的。
N（法文 Neutre）：电气装置的外露可导电部分与 电源端接地点有直接电气连接
短横线（－）后的字母用来表示 中性导体与保护导体的组合情况
S（法文Separateur）：中性导体和保护导体分开
C（法文Combinaison）：中性导体和保护导体合 一
参照以上的定义，可以得出如下几种常见接地系统的含义。 表二： 接地系统命名含义
数据中心常见的供配电 接地系统
数据中心能源白皮书06
作者：吕志强
前言
众所周知，在国内的机房中一般采用 TN-S的接地方式，那么这种接地方 式代表什么意义，与其他的TT、IT等 接地系统又有什么区别？这些接地系 统各有什么优缺点呢？本文将对这些 接地系统做一个普及。
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1、低压配电接地方 式介绍
2.1、IT系统及接地方式
IT系统是三相三线式供电及接地系统，该系统变压器中性点不接地或经高阻抗 接地，无中性线N，电器设备保护接地线(PE线)各自独立接地。 IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用 于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大 医院的手术室、地下矿井或坑道指挥所、重要通信枢纽特定设备等，该供电系
2.3.3、TN-C-S系统及接地 方式
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电源端接地
图四： TN-S系统接地图示
TN-S系统对接地故障灵敏度高，线路经济简单。在一般情况下，只要选用适当
的开关保护装置和足够的导线截面积，就能满足安全要求。目前，采用这种供
电系统的比较多，适用于三相负荷比较平衡且单相负荷容量较小的场所。TN-S
表一： 接地系统命名含义
第一个字母：电源端与地的关系
T（法文Terre）：电源端有一点直接接地
I（法文Isoland）：电源端所有带电部分不接地或 有一点通过阻抗接地
第二个字母：电气装置的外露可 导电部分与地的关系
T（法文Terre）：电气装置的外露可导电部分直接 接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点
容易导致触电危险，因此TN-S系统也需要同时考虑重复接地，以避免PE线断开
的风险。
5）TN-S系统虽然有较高的安全性，但整个供电系统的回路上需要多铺设一条
PE线，成本是比较高的。
TN-C-S供电系统由两个接地系统组成，前部分有四根线，是TN-C供电系统;后 部分有五根线，是TN-S供电系统。分界点在N线与PR线的连接点处，分开后就 不允许再合并。 这种供电系统一般用在民用建筑物的供电由区域变电所引来的场所。进户前采 用TN-C供电系统，进户后变成了TN-S供电系统。目前，新建数据中心及其它 设施中也常见。
系统可以作为数据中心的优选供电及接地系统。主要有以下特点：
1）在整个TN-S系统内，PE线和N线被分为两根线。除非施工安装有误，除微
量对地泄漏电流外，PE线平时不通过电流，也不带电位。它只在发生接地故障
时通过故障电流，因此电气装置的外露导电部分对地平时几乎不带电位，比较
安全。
2）当出现相线碰壳的情况时，等于相线直接对地短路，由于PE线阻抗很小，瞬
电源端接地
设备外露可导电部分接地
图二： TT系统接地图示
TT系统常用于设备供电来自于公用电网的地方，民用郊区较常见。 TT 系统在正常运行时，不管三相负载是否平衡，在中性线N带电的情况下，PE
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UPS模块并联数量的讨论
线均不带电，因此该系统中负载的所有接地均称为保护接地。这种供电系统的 特点如下： 1 ）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于 有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不 一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。 2 ）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保 护器作保护，因此 TT 系统难以推广。 3 ） TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。
高
目前这几种接地系统都有一些应用，而TN-S系统是应用较多的，用户应该根据 自己的实际需求来选择合适的接地系统，满足自建要求。
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通过以上的介绍，总结如下： 表三： 几种接地系统优劣对比
低压供配电系统 TT
IT
TN-C
TN
TN-S
TN-C-S
优点
缺点
对低压电网的雷击过电压有一 定的泄漏能力，漏电保护器可
靠动作
需要漏电保护器，耗用钢材多， 而且难以回收、费工时、费料
供电距离不是很长时，供电可 靠性高、电气安全性好
供电距离不是很长
2.3、TN系统及接地方式 TN方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护
系统，称作接零保护系统，用 TN 表示。TN系统的电力系统有一点直接接地， 电气装置的外露可导电部分通过保护导体与该点连接。在TN系统中又分为TNC、TN-S和TN-C-S三种系统.
2.3.1、TN-C系统及接地方式 TN-C系统的电源中性点直接接地，引出有中性线N线、保护线PE线或保护中性 线PEN线，属于三相四线制系统。
PEN线合并，节省一根导线， 经济节约
电气安全性不好，易对电子设 备产生干扰，也可能产生打火
引爆
供电可靠性高、电气安全性好， 可以作为数据中心的优选供电
及接地系统
供电系统的回路上需要多铺设 一条PE线，成本是比较高的
在三相负载平衡时，综合了TN- 三相负载不平衡时，安全性不
S的安全性和TN-C的成本优势
间短路电流很大，会直接导致前端过电流保护器（空开）断开，不会对人身造
成危害，因此TN-S系统可以不必增加漏电保护器。
3）当出现N线断开时，即使由于三相负载不平衡导致中性点带电，但是由于中
性点和外壳并无电气连接，因此外壳对地无电位差，不会导致触电危险。