数据中心机房供配电系统设计

数据中心机房供配电系统设计

发表时间：2018-05-08T17:00:27.807Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：潘勇

[导读] 摘要：随着我国科学技术的不断发展，互联网技术、计算机技术等先进科学技术逐渐被广泛应用至社会生产中，对推动社会经济发展具有促进作用，而信息时代的到来使得现代数据中心功率密度日益增加，整体耗电量日益增加，再加上现代数据中心需要长期不间断运转，同时还要充分保证运转的可靠性、安全性、稳定性，这就需要技术人员在对数据中心机房供配电系统进行设计的过程中充分考虑到功率、能耗等方面问题，以保证设计科学合理。

（中国船级社上海规范研究所 200135）

摘要：随着我国科学技术的不断发展，互联网技术、计算机技术等先进科学技术逐渐被广泛应用至社会生产中，对推动社会经济发展具有促进作用，而信息时代的到来使得现代数据中心功率密度日益增加，整体耗电量日益增加，再加上现代数据中心需要长期不间断运转，同时还要充分保证运转的可靠性、安全性、稳定性，这就需要技术人员在对数据中心机房供配电系统进行设计的过程中充分考虑到功率、能耗等方面问题，以保证设计科学合理。本文将结合实际情况对数据中心机房供配电系统设计进行分析，旨在有效降低数据中心能耗并提高其工作效率。

关键词：数据中心；机房供配电系统；设计

互联网技术的广泛应用促进了大数据时代的发展，而现代数据中心作为在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息的重要工具，对社会生产、发展具有重要意义。由于现代数据中心的运转具有长期性、连续性特点，会在运转过程中产生大量能耗，因此如何在充分保证数据中心实用性的基础上降低其能源消耗已经成为当前社会需要考虑的重要问题。这就要求技术人员在对数据中心机房供配电系统进行设计的过程中应严格按照相关规程中的具体要求进行操作，同时充分考虑到客观因素对数据中心运行的影响，以保证系统设计根据实用性。本文将结合实际情况对数据中心机房供配电系统设计进行分析，以期为今后相关工作奠定良好基础。

一、数据中心机房供配电系统设计标准

随着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，并且仍然呈现出逐渐上升的趋势，而机房单位面积的平均用电负荷也显著增加，从最初的1kVA/m2转变为1.5kVA/m2、2kVA/m2，为数据中心的正产运转带来较大困难，无法充分保证运行的安全性、稳定性。与此同时，随着科学技术与社会经济的快速发展，现阶段数据中心规模日益增加，对供电总容量的要求也从数千kVA提高到数万kVA。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。因此，在今后发展过程中相关设计人员应结合数据中心的不同用途或等级的数据中心，以及供配电系统的可靠性有不同的要求，合理设计数据中心机房供配电系统，以保证系统运转的安全性、稳定性。通常情况下，数据中心对供配电系统的一般要求为

99.00%，较高要求为99.90%、99.99%，若是数据中心具有一定特殊性，还会具有更高的要求，以保证数据中心的正常运转。

二、机房供电系统设备

（一）配电柜设置

机房专用配电柜主要是指低压配电柜，在机房三个供配电系统中都是重要的组成装置，其设计质量将会直接影响到整个机房的正常运行。因此在设计过程中，设计人员应充分认识到配电柜的重要性，并结合数据中心的实际情况以及客观因素进行合理设计。首先，设计人员应针对计算机用电设备，机房辅助用电设备，备用供电设备等各方面的相互关系进行详细考察，在充分掌握相关数据信息的基础上，才可以进行下一步工作，为今后数据中心机房供配电系统设计奠定有力基础。其次，设计人员应及时掌握各种通电设备在实际运转过程中产生的负荷，对于控制开关的安装位置进行充分考虑，保证配电柜内部布局的整齐划一，避免出现线路不清晰现象为后期的维护、检修带来一定困难。最后，设计人员应协调好机房各个配电柜之间的控制关系，以保证配电柜可以安全使用。

（二）机房内用电插座设置

机房内部所使用的插座通常会分为两类：计算机设备专用电源插座和机房辅助设备电源插座，其中，备用插座属于机房辅助用电插座，在配置备用插座时，设计人员应结合辅助设备的实际用电量进行选择，且留出一定余量，防止计算机辅助设备在使用过程中出现故障影响机房正常运行，在机房内主要工作间应设三相动力电源插座；计算机用电插座主要是来自于UPS电源的输出配电柜，而设计人员在配置计算机设备用电插座的过程中应结合计算机设备的实际用电量，对插座容量进行确定，并且保证插座具有一定余量，以保证计算机设备的正常运行，在放置备用插座时应注意安置在设备附近，做好标记，防止与其他插座混淆。此外，在安装机房插座的过程中应注意将插座安装至机房墙壁下方、距离地坪0.3m处的活动地板下面，以保证机房电源插座使用的安全性。

三、数据中心机房供配电系统设计

（一）设计思路

在数据中心机房供配电系统中，动力配电是极其重要的组成部分，主要用于供给机房专用空调设备、照明和通风设备、维修插座、一般动力等，而UPS配电则主要用于为计算机设备、网络交换设备、储存设备、安全设备等提供安全保证。相关设计人员在设计过程中应充分考虑到各个数据中心、机房等实际用电量、功能、以及重要性等方面内容，以保证设计的科学合理性。在设计过程中，设计人员应充分遵循以下基本原则：①若是数据中心机房的容量较大，设计人员应将UPS供电系统作为专用电力变压器安装在机房内，若是其机房容量较小，设计人员则可以将专用低压馈电线进行供电，以保证数据中心机房的正常运行。②在设计配电系统时，设计人员应结合当前数据中心的实际需求以及功率等详细信息，选择合适配电级数，注意尽可能选择较小配电级数。③UPS设备应靠近数据中心主机房设置。④在设计过程中，若是数据中心具备较大规模，应将动力系统与UPS系统总供电电源独立，并分别由不同的电力变压器供电进行控制，以有效提高当前系统运行水平。⑤机房内其他电力负荷不得由UPS供电。⑥在设置计算机电源时，应对计算机设备所接入的非线性负荷进行限制，充分保证系统的供电质量，为数据中心的正常运转提供有力保障。

（二）动力供配电系统配置

设计人员在设计过程中应明确供配电系统的实际参数，并且结合当前数据中心的实际情况，对系统中各个环节配置进行合理设计。在该系统中，由总配电柜馈出的动力供配电系统应采用50Hz交流电，380V/220V三相五线电源，TN-S接地方式进行设置、连接。与此同时，动力配电柜、照明配电箱在设置过程中均应采用放射式配电与各用电设备进行直接连接。由于动力配电柜（箱）具有火警联动保护功能，