新数据中心高低压配电工程设计思路与方案详解
新型数据中心供配电设计要素浅析
新型数据中心供配电设计要素浅析摘要：供配电系统的稳定运转为数据中心提供了有效的动力来源。
随着我国总体实力不断提升，新型数据中心也得到了飞速的发展，因此，供配电要求也在不断的提高。
为了满足数据中心的供电要求，供配电系统需要进行科学的设计，本文针对供配电系统的具体内容进行分析，了解供配电系统的注意要点，确保供配电系统设计的科学有效。
关键词：数据中心；配供配电系统设计；注意要素前言：计算机水平的不断提升使得新型数据中心应运而生。
加大供配电系统的改良与发展是当前新型数据中心发展的重要基础，要合理设计UPS供配电系统。
一、数据中心供配电系统的等级和标准随着科学技术的不断发展与突破，新型数据中心供配电系统也在进行不断的完善，为了保证供配电系统设计的科学准确性，也在此基础上制定了一系列的标准，比如《电子信息系统机房设计规范》、《计算站场地安全要求》等。
这些标准为供配电系统的设计提供了划分要求与依据。
另外，数据中心的设计要满足当前时代发展的要求，要确保了解数据中心的使用性质。
网络化时代到来，各种数据不断的增多，如果网络发生中断，那么会导致经济发生损失，可以在此基础之上来进行机房等级的划分，并以此为标准来选择供配电系统。
通常情况下，对于供配电系统的分级主要分是三级，比如：容错级、冗余级和基本级，每个等级都具有自身的特点，满足的要求也不一样。
这些等级的划分是对于国内来说的，国外与国内的等级划分存在一定的差异，美国把数据中心等级划分为四个等级，包括：Tier1、Tier2、Tier3、Tier4。
二、新型数据中心供配电系统的设计要点新型数据中心供配电系统发挥了重要的作用，它保证了新型数据中心基础设施的合理建设。
另外，数据中心供配电系统本身的构成较为复杂，它包含了很多的子系统，比如：柴油发电机、高压变配电、自动转换开关以及UPS输入柜等。
这些子系统都发挥了自身独有的特点，为数据中心供配电系统提供有力的支撑。
供配电系统中很多的子系统也是由一些具体的构件组合而成。
高低压配电工程方案
高低压配电工程方案一、概述高低压配电工程是指利用配电室、开闭所、配电室或配电屏将变电所的10KV、35KV或110KV电网接入，将电压降低到400V、380V、220V等工业生产电压，并供给各种配电设备，包括变压器、开关设备、保护设备、计量仪表和配电线路等。
本工程方案将就高低压配电工程的设计、施工和验收等方面做出详细的规划。
二、设计方案1. 设计原则本工程的设计原则是安全、可靠、经济、合理。
在确保供电系统正常运行的前提下，尽量采用优化的设计方案，包括设备配置、线路规划、备用容量等方面，以保证投资能够最大程度的发挥效益。
2. 设计内容（1）主接线方案根据工程需求，确定高低压配电主接线方案，包括变电所与配电设备之间的主电缆路线规划，确定电缆规格、型号、敷设形式等。
（2）配电设备配置根据工程需求，确定变压器、开关设备、计量仪表及配电线路等设备的配置和规格，以满足工业生产对电能的需求。
（3）系统保护方案制定高低压配电系统的安全保护方案，包括过载保护、短路保护、漏电保护等，以保障供电系统的安全可靠运行。
（4）配电线路规划根据工程布局，规划配电线路，包括主干线路、支路、低压开关柜至用户设备的配电线路等，确保配电系统的合理布置。
3. 设计标准本工程的设计、施工及验收等必须符合国家有关标准及规定，参照《建筑电气设计规范》、《城市配网技术规范》及国家质检总局颁布的相关技术规范标准。
三、施工方案1. 施工组织设计明确施工人员的分工和管理体系，合理安排各岗位的职责，制定施工进度计划，确保施工过程有序进行。
2. 施工准备在施工前做好现场布置工作，清理现场环境，采购和调拨所需材料和设备，为正式施工做好充分的准备。
3. 施工工艺执行设计图纸，按照规范和施工标准进行电缆铺设、设备安装及连接、线路接地等施工工艺，确保技术质量。
4. 施工管理加强对施工现场的监督和管理，质量监督员每天进行现场巡视，检查工程质量，及时发现和解决问题。
数据中心供配电设计简析
数据中心供配电设计简析发布时间：2022-04-20T01:19:19.556Z 来源：《中国电力企业管理》2022年1月作者：赵佳[导读] 目前我国信息技术和科技水平的快速发展，我国电力行业发展也十分快速。
电力在人们生活中发挥着巨大的作用，人们生活的各个领域都需要依靠电力来支撑。
近年来随着经济的持续发展，用电需求量在日趋增加，因此需要电力系统进行不断升级，通过合理应用现代化科技手段，获得更加齐全的电力系统功能。
电力监控系统具有安全性高、灵活性强等众多优点，同时还拥有故障报警、网络通信和身份校验等各种功能，在配电设计中应用，可以有效提高整个电力系统的管理水平。
广西通信规划设计咨询有限公司赵佳广西南宁 530000摘要：目前我国信息技术和科技水平的快速发展，我国电力行业发展也十分快速。
电力在人们生活中发挥着巨大的作用，人们生活的各个领域都需要依靠电力来支撑。
近年来随着经济的持续发展，用电需求量在日趋增加，因此需要电力系统进行不断升级，通过合理应用现代化科技手段，获得更加齐全的电力系统功能。
电力监控系统具有安全性高、灵活性强等众多优点，同时还拥有故障报警、网络通信和身份校验等各种功能，在配电设计中应用，可以有效提高整个电力系统的管理水平。
关键词：数据中心；供配电系统；设计引言数据中心供配电系统可靠性具有重要的意义，因此在实际工作中应结合数据中心的供配电需求与系统情况，做好可靠性的评估工作，同时按照系统可靠性运行的需求，做好低压与高压供电的线路配置工作，提升供电的持续性，严格控制用电负荷，确保利用综合性的手段和技术方式进行供配电系统可靠性的监控分析，提前预测和预防问题，维护系统的可靠性程度。
1供配电系统中存在的应用问题。
供配电系统主要用于解决建筑物供电与电能分配，属于电力系统的重要组成部分，供配电系统是否稳定运行关系到电力能源是否能稳定输出供应，因此供配电系统也是我国电力技术研究的重点内容。
我国经济发展进程加快，对于电能的需求量增大，应不断开辟新式电力行业发展道路，研究新技术，帮助供配电系统的稳定运行。
数据中心供配电系统方案设计
数据中心供配电系统方案设计摘要：目前，科技的快速发展，社会在不断进步，数据中心是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、传输、交换、存储、管理。
数据量的大量增长使得现有应用系统及存储容量难以适应企业需要。
因此数据中心的大容量、高可靠性非常重要。
供电供给是数据中心基础中的基础，数据中心发生的故障因素中，供电系统影响力是最大的，无论IT设备设计的多么精密、系统功能配置多么优越、可靠性多么高，一旦供电系统故障断电，再好的设备系统也无法再运转，下面就数据中心的三代供配电架构进行阐述。
关键词：数据中心；供电电源；供配电系统引言近年来，数据中心在我国得到广泛应用，而供配电系统运行可靠性直接影响整体数据中心的应用水平，因此需要准确评价数据中心供配电系统的可靠性，并利用合理的方式增强其安全性。
1数据中心供配电系统设计的基本原则实现低压配电系统的数据中心建设的设计方法应遵循分区和分类原则。
同一基本功能区域中各种相关设备的电源的稳定性和可靠性应能够确保每个使用的设备能够持续按照该区域中的特定标准以及该区域的供电和配电网络进行操作和稳定可靠运行。
对数据中心影响较大的区域应将可能潜在的故障风险控制得尽量最小。
数据中心具有较高的功率负载密度和较大的总负载密度。
低压配电系统实施方案的详细设计应充分利用有效成熟且节能的措施，以减少配电网系统实施的成本。
与数据中心过高的电力负荷相关的数据应分为几个级别：UPS电力系统实现过载和电力变换低压配电系统功能性过载。
UPS电源线软件系统负载（可输出）是UPS电源线系统独特设计的基础，配电架构网络系统功能负载是配电网软件系统和软件系统设计方法为应对突然的电源切换应急保障。
当清理各种具有特定负载的设备时，统计结果应基于设备和最终数据；根据设备和机柜的平均负载相关数据，当没有明确指出相关设备机柜的数量时，可以根据机器的平均负载进行估算。
回路设计需考虑三相负载供电均衡。
当有各种大容量负载同时运行时，应设计考虑同时运行系数。
数据中心供配电解决方案
数据中心供配电解决方案在当今数字化时代，数据中心已成为企业运营和社会发展的核心基础设施。
而稳定可靠的供配电系统则是保障数据中心正常运行的关键。
一个良好的数据中心供配电解决方案不仅要满足当前的业务需求，还要具备可扩展性和高可用性，以应对未来不断增长的业务压力。
一、数据中心供配电系统的重要性数据中心承载着大量的服务器、存储设备和网络设备，这些设备的正常运行对于企业的业务连续性至关重要。
供配电系统作为数据中心的动力源泉，其稳定性和可靠性直接影响到数据中心的运行效率和服务质量。
一旦供配电系统出现故障，可能会导致数据丢失、业务中断，给企业带来巨大的经济损失和声誉损害。
二、数据中心供配电系统的需求分析1、高可靠性数据中心的业务通常不能容忍任何停电事件，因此供配电系统必须具备极高的可靠性。
这通常需要采用冗余设计，如冗余的电源模块、UPS（不间断电源）系统和备用发电机等。
2、高可用性数据中心需要保证 24×7 的不间断运行，因此供配电系统的可用性要求非常高。
这意味着系统中的设备需要易于维护和更换，并且能够在故障发生时快速恢复。
3、可扩展性随着业务的增长，数据中心的设备数量和电力需求也会不断增加。
供配电系统必须具备良好的可扩展性，能够方便地增加电源容量和供电回路。
4、高效节能数据中心的能耗巨大，供配电系统的效率直接影响到整个数据中心的能耗水平。
因此，需要采用高效的电源设备和节能技术，降低系统的运行成本。
三、数据中心供配电系统的组成1、市电接入市电是数据中心的主要电源来源。
通常会接入两路或多路市电，以提高供电的可靠性。
市电经过变压器降压后，进入配电柜进行分配。
2、变压器变压器用于将市电的高电压转换为适合数据中心设备使用的低电压，如 400V 或 220V。
3、配电柜配电柜用于对市电和备用电源进行分配和控制，包括进线柜、出线柜、联络柜等。
4、 UPS 系统UPS 系统用于在市电中断时为数据中心设备提供不间断的电源。
数据中心供配电系统方案设计
数据中心供配电系统方案设计摘要：随着科学技术发展和市场需求的变化，电力的安全性和稳定性越来越成为制约数据中心的关键因素。
本文针对数据中心的供配电系统进行两种方案设计，分别从传统供配电系统和新型供配电系统的构成展开探索与分析，使其满足数据中心的基本电力需求，避免安全隐患问题对数据中心供配电系统带来消极的负面影响。
关键词：数据中心；新型供配电系统；方案设计引言：随着当代能源结构的优化调整，电力逐渐得到广泛普及，渗透到人们的日常工作与生活中，发挥出重要的社会价值。
而通过做好数据中心的供配电方案设计，一方面可以估计到数据中心本身的特殊性质，给予其充足的电力供应和支持，另一方面则是减少配电系统设计期间的成本开销，为企业创造更高经济效益。
一、变配电系统近几年，5G网络通信、大数据平台、人工智能、物联网等新兴数字化技术的研发与应用，已经逐渐成为当前时代背景的发展基石，而数据中心作为传输、展示、存储，以及计算信息的重要基础设施，同样需要与时俱进，为社会主义现代化建设贡献自身应有的社会价值。
而随着数据中心总体数量、大小规模、运行功率等相关参数的持续上涨，作为其中的关键构成部分，处理好供配电系统的设计与施工，能够在一定程度上，有效避免服务器因意外情况的出现，而造成严重磨损和损失。
一般数据中心的配电系统，主要会分为三个等级，一级主要包含市电、高、低压配电柜、变压器、柴油机等；二级配电则是以UPS输入、输出、照明、HVDC 等部分所构成；三级配电内主要包含PUD、PSU，以及精密列头柜等。
三个等级区别在于，一级主要为高压配电系统，二、三级则是低压配电系统，对于数据中心而言，都能够发挥出其自身的作用和价值，因此在设计方案期间，需要结合具体的实际情况，制定出更加科学、高效、合理的供配电设计方案。
二、传统供配电系统的主要构成在对数据中心进行供配电系统方案设计期间，考虑到数据中心本身的功能的特殊性，需要采用双重10kV的两路电源进行供电，其主要分别引自不同的110kV 变电站10kV出线，保证两路市电相互不影响，从而提供了数据中心电源的可靠性，而另外的第三方电源通过借助后备柴油发电机提供，将市电电源和发电机电源在变压器出线的位置进行逻辑切换，从而方便在突发停电状态下，依旧可以保证数据中心电力的持续供应。
数据中心供电方案设计
冗余电源可以提高电 源设备的可靠性，减 少故障发生概率。
备用电源可以在主电 源故障时迅速切换， 保证电力供应不中断。
分布式供电设计
采用分布式供电系统，将数据 中心划分为多个区域，每个区 域独立供电。
每个区域配备相应的电源设备 和UPS（不间断电源），降低 整体供电风险。
电源分配单元（PDU）
总结词
电源分配单元是一种配电设备，用于提供安全、可靠的电源分配，具有过流过压保护功能。
详细描述
在选择PDU时，需要考虑其安全性能、电流容量和可扩展性。PDU应具备过流过压保护功能，能够提供安全的电 力供应，同时要具备足够的电流容量以满足数据中心的电力需求，并且方便扩展以满足未来的增长需求。
分布式供电设计可以提高数据 中心的灵活性和可扩展性。
供电布局与布线设计
合理规划供电布局，确保电源设备与 负载之间的距离最短。
考虑未来扩展需求，预留足够的电缆 通道和空间。
布线设计要遵循安全规范，使用阻燃、 低烟无卤的线缆材料。
通过以上四个方面的供电方案设计， 可以确保数据中心的稳定、可靠、安 全运行，降低故障风险，提高运营效 率。
考虑未来扩展
在满足当前负载需求的同时，为 未来设备扩展预留一定的供电容 量。
可用性与冗余需求
主备电源
配置主备电源，当主电源出现故障时 ，备用电源能够自动切换，保障数据 中心持续供电。
N+1冗余
采用N+1冗余设计，确保在部分设备 或线路故障时，不会对数据中心运行 造成影响。
效率与能效需求
能效优化
选用高效、低能耗的供电设备，降低数据中心运行成本。
合理安排施工进度
根据施工计划，合理安排施工进度，确保工程按时完成，同时保证 施工质量。
试论数据中心的高低压配电系统
图1 10kV双电源单母线分段接线（某数据中心）4 10/0.4kV变压器10/0.4kV变压器应采用低损耗、低噪音的节能干式变压器，接线组别宜选用D,yn11，与其他设备同室安装时应加装保护外壳，保护外壳的防护等级不应低于IP2X；变压器安装位置要求尽量靠近负荷中心，可完全独立运行。
A级数据中心变压器按2N配置，每套变压器的长期工作负载率不宜超过47.5%；B级数据中心变压器按N+1（1≤N≤3）配置；C级数据中心变压器按N配置；N+1/N配置的变压器长期工作负载率不宜超过85%，不宜低于其额定容量的50%。
图2 0.4kV单母线分段接线（某数据中心）如图2所示，某数据中心设计采用4台2000kVA干式变压器，用电安装总容量为8000kVA，每2台2000kVA变压器组成一套2N系统，共计2套2N系统。
某数据中心0.4kV配电系统采用的是单母线分段接线，正常供电时，断开联络开关，0.4kVⅠ段主变向Ⅰ段母线供电，0.4kVⅡ段主变向Ⅱ段母线供电，每台变压器的长期工作负载率不宜超过47.5%；当其中1台主变断图3 变配电室电气平面布置（某数据中心）7 结束语随着大数据时代的到来，数据中心这一类基建如雨后春笋般崛起，针对不同级别的数据中心，我们应科学、合理的设计相应的高低压配电系统，才能保障数据中心有序、良好的运行。
另外在论证数据中心高低压配电系统方案时，除考虑项目建设成本，更应充分考虑系统的供电可靠性以及后期维护的便利性。
参考文献[1] 林博.数据中心配电系统建设方案[J].中国新通信，2020（17）：79-80.[2] 杨玲，徐钦.大型数据中心供配电系统研究[J].电信技术，2019（10）：17-19，23.[3] 宁永生.A级数据机房供配电系统设计[J].现代建筑电气，2019（1）：34-36.。
数据中心高压配电系统应用建设方案
数据中心高压配电系统应用建设方案数据中心高压变配电系统是数据中心供配电系统联系市电供电网络和用户的中间环节，它起着变换和分配电能的作用。
从电压等级而言，该系统主要会涉及到35kV/10kV/6kV/3kV等电压等级。
1.1 电压选择1．标准电压数据中心的高压变配电系统电压主要根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展现状等因素综合考虑决定。
根据国家标准《标准电压》GB/T 156—2007（该标准基本对应IEC60038：2002），我国三相交流系统的标称电压、相关的设备最高电压如下表：表6 系统标称电压和设备最高电压系统标称电压（KV）设备最高电压（KV）0.22/0.380.38/0.661/（1.14）3（3.3） 3.66 7.210 1220 2435 40.5注1：上述电压均为线电压。
注2：数据中心供电系统涉及的电压等级最高一般不超过35kV。
注3：GB/T 156-2007规定3-6kV不得用于公共配电系统。
2．送电能力不同电压等级线路由于受制于线路种类和供电距离，其送电的能力也各不相同，如下表：表7 各级电压线路送电能力（数据来源：《工业与民用配电设计手册》，第三版）标称电压（kV）线路种类送电容量（MW）供电距离（kM）6 架空线0.1-1.2 15—46 电缆 3 3以下10 架空线0.2-2 20—610 电缆 5 6以下35 架空线2-8 50—2035 电缆15 20以下1.2 高压系统中性点运行方式电力系统中性点接地是一个比较复杂的综合技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护和自动装置的配置及动作状态、系统稳定及接地装置等问题有密切关系。
电力系统的中性点系指电力系统三相交流发电机、变压器接成星形的公共点，而电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称之为电力系统中性点接地方式。
电力系统中性点接地方式是保证系统运行、系统安全、经济有效运行的基础。
数据中心机房配电系统建设解决方案(新)
备用电源系统
柴油发电机组
在市电故障时，自动启动为数据中心 机房提供稳定的电力支持。
自备发电设备
在市电故障时，为数据中心机房提供 电力支持，确保关键设备的正常运行。
节能技术
能源效率评估
对数据中心机房的能耗进行评估，识别节能潜力，制定节能措施。
节能技术应用
采用高效UPS、节能灯具、智能通风等节能技术，降低数据中心机房的能耗。
故障诊断与排除
故障检测
通过监控系统实时监测配电系统运行状态，一 旦发现异常立即报警。
故障定位
利用专业工具和经验，快速定位故障点，缩小 排查范围。
故障处理
根据故障类型和严重程度，采取相应的处理措施，如更换部件、修复设备等。
能耗管理与优化
能耗监测
实时监测配电系统的能耗数据，掌握系统能 耗状况。
能耗分析
发展
未来数据中心机房配电系统将朝着更高可靠性、更高能效、更智能化的方向发 展，同时随着可再生能源的应用，绿色、低碳、可持续发展将成为重要趋势。
02
数据中心机房配电系统 的核心组件
电源设备
不间断电源（UPS）
提供稳定、不间断的电力供应，确保 数据中心机房内设备正常运行。
应急电源（EPS）
在市电故障时，为数据中心机房提供 紧急电力支持，确保关键设备的正常 运行。
配电设备
配电柜
接收来自市电或UPS的电能，根 据设备需求进行分配，确保电流 安全、稳定地输送到各个设备。
电缆和电线
用于连接电源设备和数据中心机 房内其他设备，传输电能。
监控系统
能源管理系统
实时监测数据中心机房的能耗和电力质量，为节能管理和优化提供数据支持。
配电监控系统
数据中心配电系统建设方案
数据中心配电系统建设方案作者：林博来源：《中国新通信》 2020年第17期林博陕西通信规划设计研究院有限公司【摘要】数据中心，也被称为互联网数据中心，是一个综合性的专业的技术场地设施，建设需要将空间设计、建筑装潢、电源系统、空调设备、消防设备及照明设备融合一体进行统一规划。
动力环境系统的规划设计，主要是对数据中心的用电需求进行整体设计、整体规划，以满足数据中心的使用要求及后续的发展要求。
只有既满足数据中心的各项国标要求，又具有建筑装饰现代艺术风格，有新的立意，才能充分满足业主的使用要求。
【关键词】数据中心不间断电源系统 UPS系统高压直流系统电源利用效率PUE一、数据中心供配电系统概述数据中心是各类信息数据设备安装和运行的环境，为了保证计算机系统的稳定及可靠运行，通信网络畅通无阻地传递信息，必须具备良好的操作环境。
数据中心的建设的目标不仅需要满足当前业务的运行，还需要为今后业主的业务发展提供服务。
因此数据中心的建设要求提供高可靠、高品质的机房环境。
数据中心的供配电系统主要包括数据中心的低压引入、不间断电源系统、应急供电系统和配电列头柜系统。
供配电系统是数据中心建设的关键系统，直接影响机房内数据传输和网络的可靠性、可扩展性、可维护性。
二、供配电系统数据中心用电负荷等级及供电要求应根据数据中心的等级确定，按照国家现行规范定义，国内数据中心的等级由高至低分为A级、B级和C级。
其中A级为容错型，要求供电系统按容错系统配置，也就是我们通常说的2N的配置模式；B级为冗余型，要求供电系统按冗余要求配置，也就是我们通常说的N+1的配置模式，C级为基本型，要求供电系统按基本需求配置。
供配电系统设备技术的要求及设备配置原则如下表1。
数据中心的配电系统一般指从低压配电到设备负载供电之间的配电，包括配电系统一般包括低压配电系统、交/直流系统、配电柜系统，高压配电及低压一次配电包含在建筑物整体建设中，由电气专业负责，需要考虑建筑物的整体用电情况。
数据中心低压配电系统应用建设方案
数据中心低压配电系统应用建设方案数据中心的低压配电设计特指频率50HZ，交流电压1200V及以下的配电方案及产品设计。
主要由两部分组成：一部分由UPS及机房空调、照明、动力等系统的输入配电系统组成，本白皮书统称为数据中心输入低压配电系统；另一部分由UPS输出配电系统组成，本书称之为UPS输出低压配电系统。
这两个部分的建设都必须满足几乎相同的国家或者行业的法规与条文，但从工程实践上看，这两个部分的建设方式和建设理念等有很大的不同。
1.1 低压电器设备概述低压系统的建设首先涉及到的就是低压电器设备，低压电器通常是指工作在交流1200V或直流1500V以下的电器，在供电系统和用电设备的电路中起保护、控制、调节、转换和通断作用。
分类：1）配电保护用电器：用于电力网系统，主要是指低压熔断器、低压隔离电器（刀开关、隔离开关、负荷开关等）、低压断路器（自动开关）等。
技术要求是通断电流能力强、限流效果好、保护性能好、抗电动力和热耐受性好。
2）控制用电器：用于电力拖动及自动控制系统，主要是接触器、启动器和各种控制继电器、主令电器等。
技术要求是有相应的转换能力、操作频率高、电寿命和机械寿命长。
本书主要就数据中心常用的配电保护用电器设备作简要介绍。
1.1.1 低压隔离电器1．定义：电气设备带电部分进行维修时，隔离器分断能保证将电路中的电流通路切断，并保持有效的隔离距离，一般规定660V 及以下隔离距离应大于25mm，对地距离不小于20mm。
但不起频繁接通和分断电气控制线路的作用。
2．分类：隔离器、刀开关、负荷开关、刀熔开关1）隔离器（开关）一般属于无载通断电器，只能接通或分断“可忽略的电源”，但有一定的载流能力。
2）刀开关主要供无载通断电路使用，当满足隔离功能时可用来隔离电源。
3）隔离开关结构设计变化后（增加灭弧和耐受能力等），可作为开断小容量过载电流使用，称负荷开关。
图17 刀开关图18 负荷开关4）负荷开关和熔断器串联组合成一个单元，简称刀熔开关，具有隔离和故障保护功能。
数据中心供配电设计简析
数据中心供配电设计简析摘要：随着科学技术的发展，我国的大数据技术有了很大进展，并在各个行业中得到了广泛的应用。
数据中心机房是大数据及云计算的基础，而数据中心机房规划设计是数据中心建设的基础。
目前，关于IDC数据中心机房规划设计等相关研究较少，要求采用行之有效的措施对其进行分析。
研究如何增加机房利用率，达到方案最优化，为下一步工作开展提供相关参考。
文章首先分析了供配电系统匹配，其次探讨了供配电设计中存在的问题，然后就供配电系统设计进行研究，以供参考。
关键词：数据中心；供配电；设计引言伴随科技的发展，5G+、智慧家、大数据、物联网等高新技术与现代工业结合，已成为大时代背景下发展的基石。
各行业对网络数据量的需求呈几何式增长，而数据中心作为传递、加速、展示、计算、存储数据信息的基础设施，也在不断发展与进步。
数据中心的数量、规模、功率密度不断增加，建设等级不断提高，而配电系统作为数据中心重中之重的环节，断电或低质量的供电都可能造成服务器宕机从而造成损失。
如何优化设计提高数据中心供电的安全可靠性，以确保电子信息系统不间断稳定运行，成为数据中心设计者面临的重要课题。
1供配电系统匹配供配电系统耗能来源于不间断电源的使用和转换损耗，为了最大限度减少停电导致的服务器停机或硬件损坏问题，数据中心对其技术层都会采用不间断电源，配备大量电池组，当双路市电失电，柴油发电机自启动到并机输出完成，UPS/HVDC及其蓄电池组为数据中心关键负荷提供不间断电源，避免关键设备宕机、损坏。
通常不间断电源在负载较高时转换效率为88％～94％，提高不间断电源的转换效率是减少其能耗的主要研究方向，目前最新的飞轮不间断电源和高效不间断电源可以使得总体的转换效率提高到97％。
同时保持不间断电源在最大功率附近工作可使价值最大化，故在构建和设计数据中心时需要明智地选择组件以保持不间断电源可能提供的最大功率。
另外，过长的电力线缆在传输时也会产生不可忽略的损耗，如电缆长度大于100ｍ时，损耗可能高达1％～3％。
新数据中心高低压配电工程设计思路与方案详解
高低压配电原理一、高压配电1.配电原理来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，然后经隔离开关、计量柜、测量及避雷器柜、出线柜接到降压变压器2.高压配电柜组成原理2.1.高压配电柜型号分为KYN28-12和XGN15-12两大类型：a)KYN28-12：户内铠装移开式交流金属封闭开关设备，主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等b)XGN15-12: 箱型固定式金属封闭开关设备, 选用的开关装置为固定式，作为二次配电设备。
多采用负荷开关，且多为SF6负荷开关。
可以通过与熔断器配合组成负荷开关-熔断器组合电器柜。
符合开关柜和组合电器柜统称为环网柜，此时保护一般只配置过电流、过负荷等。
该开关柜也可选用固定式断路器。
负载多为变压器。
成本较低，维护较为麻烦c)两者的主要区别：KYN28-12作为一次供电设备，也可作为二次配电设备，结构稳定性较高，成本也高，是目前10KV市场的主流产品；XGN15-12作为二次配电设备，采用六氟化硫开关作为主开关，整柜空气隔离，负载多为变压器，成本较低，维护较为麻烦2.2.高压配电柜结构主要电器元件均有独立的隔室，如手车室、母线室、电缆终端室、继电器室等，室与室之间应用接地的金属板分隔，互不干扰，提高运行的安全性和可靠性3.一次回路方案什么是一次回路？由一次设备相互连接构成发电、输电、配电或进行其他生产的电气回路，称为一次回路或一次接线。
由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路3.1.以KYN28-12为例说明：1)市电来源为双路变电站引来的市电2)每路电依次通过进线柜、计量柜、PT柜（电压互感器、测量柜）、出线柜（接变压器）、备用柜、联络柜（隔离柜）3)每柜按功能与需求分装真空断路器、高压熔断器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、防雷器、带点显示器、接地、消谐器等4.变压器有以空气冷却的干式变压器；有以油冷却的油浸变压器；有以水冷却的水冷式变压器。
数据中心机房配电系统建设解决方案
数据中心机房配电系统建设解决方案一、引言随着信息技术的发展，数据中心的需求日益增长，数据中心机房配电系统建设成为了重要的话题。
良好的机房配电系统可以确保数据中心的持续稳定运行，提高数据中心的可靠性和可用性。
本文将提出一种新的数据中心机房配电系统建设解决方案，以满足现代数据中心的需求。
二、问题分析数据中心机房配电系统的目标是提供可靠且稳定的电力供应，保证数据中心的正常运行。
传统的机房配电系统存在一些问题，如电力负荷分配不均匀、可靠性不高、能源利用率低等。
因此，需要提出一种新的解决方案来解决这些问题。
三、解决方案1.使用智能电力监控系统智能电力监控系统可以实时监测电力负荷和电压波动，根据实际情况调整供电方式和负荷分配，以确保电力供应的稳定和均衡。
同时，该系统还可以提供历史数据和实时报告，帮助运维人员进行决策和优化。
2.采用模块化设计将机房配电系统设计为模块化结构，每个模块具有独立的电源输入和输出，可以根据需要进行灵活扩展和调整。
这样可以提高系统的可维护性和可扩展性，减少维修时间和成本。
3.使用高效节能的UPS设备UPS（不间断电源）是数据中心配电系统中最重要的组成部分之一、选择高效节能的UPS设备可以提高能源利用率，并减少能源消耗。
同时，UPS设备应具有在线双转换技术，以确保电力供应的连续性和稳定性。
4.采用多路径供电设计多路径供电设计可以提高配电系统的可靠性和可用性。
通过设立多条独立的供电路径，当一些路径发生故障时，其他路径可以继续供电，以确保数据中心的持续运行。
同时，还可以采用冗余设计来增加供电设备的可靠性。
5.使用精细调控的空调系统数据中心的温度和湿度控制非常重要，以保证服务器和其他设备的正常运行。
采用精细调控的空调系统可以根据机房内的温度和湿度实时调整供冷量和湿度，以确保机房内的环境符合要求，并提高能源利用率。
6.建设冷热通道隔离冷热通道隔离是降低机房冷却成本的一种有效方式。
通过将冷气流和热气流隔离，可以减少冷却系统的负荷，提高能源利用率。
浅谈某大型数据中心供配电设计
浅谈某大型数据中心供配电设计发布时间：2021-06-24T12:01:31.307Z 来源：《建筑实践》2021年第6期作者：陈仁劳嘉豪[导读] 通过以某大数据中心工程实例，对数据中心的供配电要求作了简要阐述陈仁劳嘉豪深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东深圳 518000摘要：通过以某大数据中心工程实例，对数据中心的供配电要求作了简要阐述，包括负荷计算、高压配电系统、低压配电系统、UPS 系统设计等进行分析和比较。
关键词：数据中心；负荷计算；供配电系统；整体解决方案1 工程概况本工程为某企业数据中心产业园为例，项目规划建设用地面积约16万㎡，拟建单体39栋，1#产业用房，2~10#数据中心，11~35#产业用房，36#研发办公、37~39#宿舍楼建筑面积。
总建筑面积约为35万平米㎡。
整个园区示意图如下：园区建筑平面示意图每栋数据中心为独立单体，自成供配电系统。
根据《数据中心设计规范》GB 50174-2017 A级数据中心标准规划设计，同时满足TIA-942-A T3+标准要求。
并参考了国内同类大型数据中心供配电系统设计方案，力求做到安全、可靠、绿色节能。
2 数据机房每层平面布局一层为制冷机房、设备附房、10kV开关站、两个动力机房和相对应电力电池室；二~五层为标准层，每层四个数据机房、附房、两个动力配电房和相对应电力电池室。
屋顶为室外冷却塔风机和集装箱式柴油发电机组。
3 负荷计算3.1负荷等级根据GB 50174-2017《数据中心设计规范》3.2.1条规定：A级数据中心的基础设施宜按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。
同时查附录1 各级数据中心技术要求规定，A级数据中心供配电要求为：A级数据中心机房内负荷等级按《供配电系统设计规范》GB 50052以及《数据中心设计规范》GB 50174-2017 附录A的要求。
数据中心供配电系统方案设计_1
数据中心供配电系统方案设计发布时间：2022-10-19T01:44:19.464Z 来源：《中国科技信息》2022年第6月第11期作者：田义[导读] 近年来，我国经济社会在快速发展田义中通服建设有限公司 510095摘要：近年来，我国经济社会在快速发展，同时也推动了信息化的进程。
互联网在人们生活中占据了重要的作用，当前社会各界在发展的过程中也逐渐应用到信息系统，为此创建数据中心对我国社会的发展有着十分重要的意义。
关键词：数据中心;供电电源;供配电系统;供电可靠性引言伴随科技的发展，5G+、智慧家、大数据、物联网等高新技术与现代工业结合，已成为大时代背景下发展的基石。
各行业对网络数据量的需求呈几何式增长，而数据中心作为传递、加速、展示、计算、存储数据信息的基础设施，也在不断发展与进步。
数据中心的数量、规模、功率密度不断增加，建设等级不断提高，而配电系统作为数据中心重中之重的环节，断电或低质量的供电都可能造成服务器宕机从而造成损失。
如何优化设计提高数据中心供电的安全可靠性，以确保电子信息系统不间断稳定运行，成为数据中心设计者面临的重要课题。
对比传统供配电方案，是否有更安全经济、运行更稳定的供电方案是设计者在意的问题。
笔者谨以目前了解到的技术，结合某数据中心实际工程项目作简单分析，目的在于同更多的设计者研究进步。
1数据中心供配电系统概述数据中心是各类信息数据设备安装和运行的环境，为了保证计算机系统的稳定及可靠运行，通信网络畅通无阻地传递信息，必须具备良好的操作环境。
数据中心的建设的目标不仅需要满足当前业务的运行，还需要为今后业主的业务发展提供服务。
因此数据中心的建设要求提供高可靠、高品质的机房环境。
数据中心的供配电系统主要包括数据中心的低压引入、不间断电源系统、应急供电系统和配电列头柜系统。
供配电系统是数据中心建设的关键系统，直接影响机房内数据传输和网络的可靠性、可扩展性、可维护性。
2数据中心供配电系统方案设计2.1低压供配电系统的设置首先，在两台变压器设备的低压侧母线之间设置母联断路器设备，将其和主进断路器设备相互整合，创建电气联锁与机械设备的联锁，采用自动化与手动性投入的方式，自动化投入措施需要设置自动化投入自动化处理、自动化投入与手动处理、自动化投入与停用三种状态，将自动化投入的时间控制在1秒钟之内，如果低压侧的主进断路器设备由于过载因素或是短路故障因素出现分闸的现象，不能自动化将母联断路器关合。
新型数据中心低压全母线配电方案分析
、列头柜设每个输出断路器与各个服务器机柜的，近几年也有些机房在3.2 大母线系统大母线配电常用在变压器低压侧到低压配电柜，低压配电柜到交流（直流）不间断电源，以及不间断电源到机房配电柜的路径中，按绝缘方式可分为空气式母线槽、密集绝缘母线槽和高强度母线槽三种，是由金属板（钢板或铝镁合金板）为保护外壳、导电排、绝缘材料及有关附件图1 机房全母线配电系统一般来说，通常定义800 A做为大小母线分界点800 A及以上为配电大母线，800 A以下为机房小。
多数情况下单列机柜服务器负载总功率很少有超过400 kW，因此多数运用小母线电流都不超过800 A，电流160 A~630 A之间，其中大部分在250 A以下，大小母线容量分界点及典型应用场景，如表1所示。
表1 大小母线容量分界点及典型应用场景图2 智能小母线配电方案在每列机柜的列头，第三级小母线始端与第二级大母线对接，通过母线插接箱内的断路器与每个服务器机柜中的PDU连接构成数据中心全母线配电系统，如图3所示。
图3 机房全母线配电方案示意图全母线配电方案优势随着科学技术的发展进步，新技术、新工艺、新产品不断地创新，传统放射式电缆敷设方式虽然供电可靠性比树干式高，但存在工艺要求高、施工难度大、不易扩展和调整等诸多弊端，电缆也无法重复利用。
近年来大母线配电技术和智能小母线技术的不断改进，无论是搭接还是插接方式，母线接头的稳定性都有很大的提高，结合定期维护保养和仪器设备对母线接头温升、电流进行监控，图4 采用母线配电方案的机房布局方案方案二：传统机房供电模式，列头柜+电缆供电机房内摆放202个机柜，采用传统电缆配电方案的机房布所示。
列头柜按双回路供电设计，列头柜输入来的A路与B路，UPS输出柜内160 A开关输出至列头柜采用4×70+1×35 mm2电缆，A/B路列头柜分别引电缆至各服务器机柜内PDU的连接实现供电，列头柜输32 A/1P×24路×2台。
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高低压配电原理
一、高压配电
1.配电原理
来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，然后经隔离开关、计量柜、测量及避雷器柜、出线柜接到降压变压器
2.高压配电柜组成原理
2.1.高压配电柜型号
分为KYN28-12和XGN15-12两大类型：
a)KYN28-12：户内铠装移开式交流金属封闭开关设备，主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配
电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等
b)XGN15-12: 箱型固定式金属封闭开关设备, 选用的开关装置为固定式，作为二次配电设备。
多采用负荷开
关，且多为SF6负荷开关。
可以通过与熔断器配合组成负荷开关-熔断器组合电器柜。
符合开关柜和组合电器柜统称为环网柜，此时保护一般只配置过电流、过负荷等。
该开关柜也可选用固定式断路器。
负载多为变压器。
成本较低，维护较为麻烦
c)两者的主要区别：KYN28-12作为一次供电设备，也可作为二次配电设备，结构稳定性较高，成本也高，是
目前10KV市场的主流产品；XGN15-12作为二次配电设备，采用六氟化硫开关作为主开关，整柜空气隔离，负载多为变压器，成本较低，维护较为麻烦
2.2.高压配电柜结构
主要电器元件均有独立的隔室，如手车室、母线室、电缆终端室、继电器室等，室与室之间应用接地的金属板分隔，互不干扰，提高运行的安全性和可靠性
3.一次回路方案
什么是一次回路？
由一次设备相互连接构成发电、输电、配电或进行其他生产的电气回路，称为一次回路或一次接线。
由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路
3.1.以KYN28-12为例
说明：
1)市电来源为双路变电站引来的市电
2)每路电依次通过进线柜、计量柜、PT柜（电压互感器、测量柜）、出线柜（接变压器）、备用柜、联络柜（隔
离柜）
3)每柜按功能与需求分装真空断路器、高压熔断器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、防雷器、带点显
示器、接地、消谐器等
4.变压器
有以空气冷却的干式变压器；有以油冷却的油浸变压器；有以水冷却的水冷式变压器。
油浸变压器SM-M型干式变压器SCB型
两者区别：
●油浸式：广泛用作电力变压器，与干式相比，具有较好的绝缘和散热性能，价廉，不宜用于易燃、易爆场
所。
●干式：用浇注的环氧树脂作为绝缘和散热介质，结构简单体积小，重量轻，安全防火要求高的场所，广泛
用于民用建筑
上端高压电力一般为10kv
5.高压配电部分设计
●市电：采用两路10kv高压市电，一主用、一备用分别接入两组母线，与高压柴油发电机并联
●高压柜：
主线——主进线柜x1 + 计量柜x1 + pt柜x1 + 联络柜x1 + 出线柜x4 + 备用出线柜x1 =9
备线——备进线柜x1 + 计量柜x1 + pt柜x1 + 隔离柜x1 + 出线柜x4 + 备用出线柜x1 =9
（待核实）发电机—进线柜x1 + pt柜x1 + 联络柜x1 + 出线柜x1 =4
二、低压配电
6.配电原理
成套低压配电设备通常由进线柜、补偿柜、转换柜、馈电柜、联络柜等组成。
其功能大致如下：
6.1.低压进线柜
低压进线柜是变压器的输出控制柜。
内装自动开关（即低压断路器），以便保护变压器不至于长期过负荷运行。
当负荷发生短路时，自动开关有最大断开短路的能力。
低压进线柜具有仪表指示功能。
当采用低压计量时，低压进线柜内安装有计量用电流互感器和计量仪表。
6.2.低压馈电柜
低压馈电柜（也叫出线柜）是用电设备的控制柜，内装空气开关（即低压断路器），当负荷过大时，空气开关能自动跳闸，也能断开短路电流。
低压馈电柜的数量由低压进线柜开关最大容量和负荷种类、数量来决定。
一般负荷与保证负荷要分开。
6.3.转换柜
转换柜作用是实现对两路低压交流电源的转换。
转换柜根据配置不同有手动转换和自动转换（ATS柜）两种。
目前ATS柜在通信电源系统中的应用日益广泛。
ATS柜内设有电力控制装置，配置CPU ，其性能和可靠性大大提高，并实现小型轻量化。
通过装置内的参数设置，可实现多种用途。
ATS柜可以通过盘面上的数值指示器来检查模拟输入信号状态、接点输入信号状态和各种设定状态等数据。
转换柜具有自行检测功能，由装置内部的CPU 进行自我检测，发生异常情况及时报警。
转换柜还具有串行通信功能，通过内装的RS-232C 通信接口、传送接口、调制解调器、通信线路联接，实现远程监控。
6.4.联络柜
当通信局（站）配置二台或二台以上变压器时，低压配电系统中常配置有低压联络柜。
低压联络柜设有低压母线间联络的自动开关。
在低压交流供电系统中二路市电电源的切换通常有如下二种类型：
●二路市电在高压侧采用分段运行方式时，由于高压系统不允许设母联开关，在低压侧二路市电配电母线间
设有母联开关，当其中一路市电电源检修或故障停电时，则二路市电在低压侧通过低压母联开关进行联络以确保通信负荷的用电（此时的保证供电负荷应不允许超过每路市电电源的供电容量）。
●变压器故障时的低压系统供电电源的切换：配置多台变压器的低压供电系统，低压配电系统间设有母线联
络断路器。
当其中任一台变压器发生故障时，通过母联开关来保证故障变压器所带保证负载的供电。
联络柜中断路器的分合应与低配每台变压器进线柜的断路器分合具有电气连锁功能，以确保设备、供电及人身的安全。
6.5.电容补偿柜
按电力部门的要求，企业用电月平均功率因数要达到0.9 以上，当功率因数较低时，应采用提高用电设备自然功率因数的办法提高总功率因数。
所谓自然功率因数，是指未经补偿的实际功率因数。
在供电系统经常采用的补偿功率因数的办法是用并联电力电容的方法来减小无功功率，以提高功率因数。
电容补偿柜就是介于此情形，在其内部安装一定数量的电力电容，并联在整个低压系统中，从而达到提高和补偿功率因数的目的。
电容补偿柜由功率因数补偿控制器与电容器组构成，电容补偿柜一次线路原理电路如图1-2-10所示。
根据补偿功率的大小、补偿变化量的大小等不同，电容补偿柜内所配电容器组数多少不同、每个电容器组容量大小可不同。
控制器由CMOS 集成电路或单片计算机系统组成，采用循环投切方式工作，以保证接触器、电容器操作次数相同，以延长接触器、电容器的使用寿命。
特别是采用计算机控制的电容补偿柜，能根据电网负荷消耗的无功功率的多少，以可调的时间间隔自动精确地控制并联电容器组的投切动作；过压保护、欠压闭锁等保护功能齐全、可靠、实现简单容易。
通过补偿使电网的无功消耗降到最低状态，从而提高了电网电压的质量，减少了输配电系统和变压器的损耗。
6.6.交流稳压设备
在一些偏远的地区，市电电压的波动范围比较大，超出了通信电源设备的允许范围。
在这些地区应当在低压交流配电设备的前端配置交流稳压器，使供电质量满足要求
7.低压柜型号
7.1.GGD低压固定式开关柜：GGD是固定式的交流低压配电柜，它的使用频率是50HZ，额定工作电压是380V，
额定工作电流至3150A。
它的型号有：GGD1，GGD2，GGD3，其中GGD1型有19个方案，123个规格。
GGD2型有53个方案107个规格。
GGD3型27个方案68个规格
7.2.GCS是抽屉式的低压配电柜：额定频率是50（60）HZ，额定工作电压380（660）V，额定工作电流至〈=4000A。
7.3.另外还有GCK型和MNS型，都是抽屉式
8.一次配电方案
以GGD型为例：
9.低压配电设计
●主路：进线柜*4 + 电容柜*4 + ATS柜*1 + 联络柜*4 + 馈线柜*N
●备线：进线柜*4 + 电容柜*4 + ATS柜*1 + 联络柜*4 + 馈线柜*N
●假设每层楼配一个馈线柜，则N=4
●总计：17+17=34（每路电容柜数量待核实）
●若ATS两路公用，则需要33个柜
三、预算表
四、结论
在两路10kv高压市电引进，并配有高压发电机、低压发电机的高冗余情况下，两路电分别通过户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，后接入用户变电所的高压柜→变压器→低压柜→UPS→机柜。
高压柜的数量与每路变压器所需台数有直接关系；低压柜的数量与每路变压器台数、馈电柜数量有直接关系；
每柜的价格又与柜中所用继电器、断路器、隔离开关等保护装置有直接关系，因此在前期只能估算出大概价格。
按照以上思路，两路市电高压柜包括进线柜、计量柜、pt柜、联络柜、出线柜共约为22台，每台按平均价格20万计算，共需440万；双路电源低压柜包括进线柜、电容补偿柜、ATS（转换柜）、联络柜、馈线柜（出线柜）共约34台，按照每台平均价格25万计算，共需850万；高低压柜体合计约1290万。
参考资料：
《GB_50052-2009_供配电系统设计规范》
《低压配电设计规范GB50054-95》
《电压10kV及以下变电所设计规范GB50053-1994》。