数据中心低压配电系统设计有关问题探析
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数据 中心低压 配 电系统设 计有关 问题探 析
葛大麟 胡 剑 何友林 （ 西门子楼 宇科技低 压事业部 ，上海市 ２０８ ） ０ ０ ２
Ｄｉｓ ｓｏ ｎ ｔ ｓｇ ｆＬｏ ｖ ｌａ ｅ Ｄｉｔ ｉｕ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｔ ｎ ｅ ｓｕｓｉｎ ｏ ｈｅＤｅ ｉ ｎ ｏ ｗ－ ｏｔ ｇ ｓｒｂ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆ ｒＤａ ａ Ｃｅ ｔ ｒ
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ
Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｔｅ ｒ ｌｔ ｎ ｈｓ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｅａ ｉ ｏ
数 据 中心 的业 内专 家很 重 视 有 关 能 源 管 理 和 供 配 电 设 计 方 面 的 技 术 问 题 ，有 些 已 成 为 国 内 的热 门话 题 数 据 中 心 的 配 电 向服 务 器 等 Ｉ 备 输 送 安 全 可 Ｔ设
ＥＭ Ｃ
Ｓ ｌｃ ｉｅ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｅｅ ｔ ｖ ｒ ｔｃｉ ｏ
ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｎ ｏ ｒ ｉａ ｏ ｉ
Ｐ ｗｅ ｏ ｒ
Ｉ Ｔ设备 的电能消耗之 比称 Ｐ Ｅ （ Ｕ 电能使用 效率 ） 目 ，
前 国 内的水 平 大于 ２ ．说 明 了 数 据 中 心 的 服 务 器 等 Ｉ Ｔ设 备 电 能 消 耗 不 足 数 据 中 心 总 电 能 消 耗 的 ５ ０％ 。
Ｔ ５％ 的话 ， 以 １０ ０ｋ ＨＤ ０ ＶＡ、 １ ０ ４ｋ 的 变 压 ０／ ． Ｖ
．则 在 中性 线 上 会 出现 ４
约 ２ ０Ａ （ ２ ３× １４ ３×５％ ） 的 ３次 谐 波 电 流 ．为 避 ４ 免 中性 线 ｆ 以下 简 称 Ｎ 线 ） 电 流 过 载 ．要 求 Ｎ 线 截
选择 性保 护 配 合 电能 管理 电能 使 用效 率
配 电系统方 案 ．处理好 接地 系统 ．解决 Ｅ ＭＣ和抗 干 扰 问题 ．正确选择保护 电器实现选择性保护配合等 。
１ 概 述
数 据 中 心 在 国 内 外 正 在 迅 猛 地 发 展 ．作 为 能 源 消 耗 大 户 ．２ ０ ０ ６年 ．德 国 数 据 中 心 的 电 能 消 耗 在 ８ ６ Ｗｈ ． ７Ｔ ．而 到 ２ １ ０ ０年 ．德 国数 据 中 心 的 电 能 消 耗
ｍａ ａ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ， ｔ．
靠 的 、不 间断 电能 的同时 ，还要 向保 障 Ｉ 备正 常 Ｔ设
运 行 的 辅 助 设 施 （ 却 、空 调 、楼 宇 自动 化 、照 明 冷 等 ）系 统 安 全 可 靠 地 供 电 。数 据 中 心 总 的 电 能 消 耗 与
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ Ｄａａ ｅ ｔ ｒ ＴＮ－ ｅ ｒｈ ｎ ｓ ｓｅ ｙ ｒ ｓ ｔ ｃ ｎ ｅ Ｓ ａ ｔｉ ｇ ｙ ｔｍ
靠 地工作 数据 中心 的 Ｉ Ｔ设 备 通常 是非 线性 负 载 ．
Ｕ Ｓ 谐 波源 ，在 数 据 中心 配 电 系 统 的 中性 线 上 ．除 Ｐ 属 了 ３相 不 平 衡 电 流 外 还 叠 加 有 ３次 和 ３倍 频 次 谐 波
计 数 据显 示 ．全世 界 有 ３０ ０万 台 Ｉ ０ Ｔ服务 器 机 柜 ．
关 键 词 数 据 中 心 Ｔ Ｎ—Ｓ 接 地 系 统 Ｅ ＭＣ
需 要采 取主 动能效 （ 能 ）方式 ，降低 辅 助设施 的 节 能 耗 ，以提 高数 据 中心 的电能使 用效 率 ，使 国内 的
Ｐ Ｅ值 由 ２向 １的方 向持 续 不 断地 迈 进 。 Ｕ 数 据 中心 配 电 系统 设 计 的 主要 任 务 是 确 定 低 压 供
上 升 至 １ ． Ｗｈ，电 能 消 耗 增 加 约 ５ ２ ９Ｔ Ｏ％ 。２ ０ ０ ６年 统
２ 低 压 配 电接 地 系统 的 确 定
数 据 中 心 低 压 配 电设 计 的 基 本 原 则 是 Ｉ Ｔ设 备 应 在 友 好 的配 电 系 统 环 境 中运 行 ．确 保 Ｉ 备 安 全 可 Ｔ设
消耗大量 的电能 ． 而且每年正 以 ５ ０％ ～６ Ｏ％ 的速 度 增 长 预 计 到 ２ ２ ０ ０年 ．数 据 中 心 电 能 消 耗 将 达 到 全
球 电 能 总 消 耗 量 的 １ ５％ ．成 为 世 界 上 最 大 的 能 源 消 ．
电流 ．见 图 １ 。如 配 电系统 允 许 电流 总谐 波 畸 变率
ｂ ｔ ｅ ｈ ｌｗ－ ｏｔ ｇ ｄｓｒｂ ｔ ｎ ａ ｔ ｉ ｙ ｔｍ ｏ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｖ ｌａ ｅ ｉｔｉ ｕ ｉ ｅ ｒｈｎｇ ｓ ｓｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ａａ ｅ ｔｒ ｎ ｔｅ ｈ ｄ ｔ ｃ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ ＥＭ Ｃ ， ｄ ｓｇ ｏ ｌｗ— ｏｔ ｇ ｅ ｉｎ ｆ ｏ ｖ ｌａ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｉｔｉ ｕｉ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｔ ｅｒ ｓ ｌｃ ｉｅ ｐ ｏｅ ｔｏ ｏ ｎ ｈ ｉ ｅｅ ｔ ｒ ｔｃｉｎ ｖ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔｏ ｏ ｒ ｉ ａｉｎ， ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｄ ｏ ｃ ｐ ｓ ｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｔ ｏ ｓ ｆ ｃｉ ｏ ｒ ｖ
ＧｅＤａｉ ＨｕＪａ ＨｅＹｏ ｌ （ ｏ ｖ ｌ ｇ ｉｉ ｏ ｆＳｅ ｎ ｕｌｉｇＴ ｃ ｎ ｌｇｅ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ８ ，Ｃｈｎ ） ｌ ｎ ｉｎ ｕｉ Ｌ ｗ．ｏｔ ｅＤ ｖｓ ｎｏ ｉｍｅ ｓＢ ｉ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２ ｎ ａ ｉ ｄ ｉａ
ｍａ ａ ｅ ｎ Ｐｏ ｒｕ ａ ｅ ｅｆｃ ｉｅ ｅ ｓ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｗｅ ｓ ｇ ｆｅ ｔ ｎ ｓ ｖ
摘 要 介 绍 数 据 中 心 低 压 配 电 接 地 系 统 与 Ｅ ＭＣ 的 关联 、低 压 配 电 系统 设 计 与 选 择 性 保 护 配 合 、 主 动 电能 管 理 的 理 念 与 方 法 等 方 面的 问题 。
葛大麟 胡 剑 何友林 （ 西门子楼 宇科技低 压事业部 ，上海市 ２０８ ） ０ ０ ２
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数 据 中心 的业 内专 家很 重 视 有 关 能 源 管 理 和 供 配 电 设 计 方 面 的 技 术 问 题 ，有 些 已 成 为 国 内 的热 门话 题 数 据 中 心 的 配 电 向服 务 器 等 Ｉ 备 输 送 安 全 可 Ｔ设
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Ｉ Ｔ设备 的电能消耗之 比称 Ｐ Ｅ （ Ｕ 电能使用 效率 ） 目 ，
前 国 内的水 平 大于 ２ ．说 明 了 数 据 中 心 的 服 务 器 等 Ｉ Ｔ设 备 电 能 消 耗 不 足 数 据 中 心 总 电 能 消 耗 的 ５ ０％ 。
Ｔ ５％ 的话 ， 以 １０ ０ｋ ＨＤ ０ ＶＡ、 １ ０ ４ｋ 的 变 压 ０／ ． Ｖ
．则 在 中性 线 上 会 出现 ４
约 ２ ０Ａ （ ２ ３× １４ ３×５％ ） 的 ３次 谐 波 电 流 ．为 避 ４ 免 中性 线 ｆ 以下 简 称 Ｎ 线 ） 电 流 过 载 ．要 求 Ｎ 线 截
选择 性保 护 配 合 电能 管理 电能 使 用效 率
配 电系统方 案 ．处理好 接地 系统 ．解决 Ｅ ＭＣ和抗 干 扰 问题 ．正确选择保护 电器实现选择性保护配合等 。
１ 概 述
数 据 中 心 在 国 内 外 正 在 迅 猛 地 发 展 ．作 为 能 源 消 耗 大 户 ．２ ０ ０ ６年 ．德 国 数 据 中 心 的 电 能 消 耗 在 ８ ６ Ｗｈ ． ７Ｔ ．而 到 ２ １ ０ ０年 ．德 国数 据 中 心 的 电 能 消 耗
ｍａ ａ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ， ｔ．
靠 的 、不 间断 电能 的同时 ，还要 向保 障 Ｉ 备正 常 Ｔ设
运 行 的 辅 助 设 施 （ 却 、空 调 、楼 宇 自动 化 、照 明 冷 等 ）系 统 安 全 可 靠 地 供 电 。数 据 中 心 总 的 电 能 消 耗 与
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靠 地工作 数据 中心 的 Ｉ Ｔ设 备 通常 是非 线性 负 载 ．
Ｕ Ｓ 谐 波源 ，在 数 据 中心 配 电 系 统 的 中性 线 上 ．除 Ｐ 属 了 ３相 不 平 衡 电 流 外 还 叠 加 有 ３次 和 ３倍 频 次 谐 波
计 数 据显 示 ．全世 界 有 ３０ ０万 台 Ｉ ０ Ｔ服务 器 机 柜 ．
关 键 词 数 据 中 心 Ｔ Ｎ—Ｓ 接 地 系 统 Ｅ ＭＣ
需 要采 取主 动能效 （ 能 ）方式 ，降低 辅 助设施 的 节 能 耗 ，以提 高数 据 中心 的电能使 用效 率 ，使 国内 的
Ｐ Ｅ值 由 ２向 １的方 向持 续 不 断地 迈 进 。 Ｕ 数 据 中心 配 电 系统 设 计 的 主要 任 务 是 确 定 低 压 供
上 升 至 １ ． Ｗｈ，电 能 消 耗 增 加 约 ５ ２ ９Ｔ Ｏ％ 。２ ０ ０ ６年 统
２ 低 压 配 电接 地 系统 的 确 定
数 据 中 心 低 压 配 电设 计 的 基 本 原 则 是 Ｉ Ｔ设 备 应 在 友 好 的配 电 系 统 环 境 中运 行 ．确 保 Ｉ 备 安 全 可 Ｔ设
消耗大量 的电能 ． 而且每年正 以 ５ ０％ ～６ Ｏ％ 的速 度 增 长 预 计 到 ２ ２ ０ ０年 ．数 据 中 心 电 能 消 耗 将 达 到 全
球 电 能 总 消 耗 量 的 １ ５％ ．成 为 世 界 上 最 大 的 能 源 消 ．
电流 ．见 图 １ 。如 配 电系统 允 许 电流 总谐 波 畸 变率
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摘 要 介 绍 数 据 中 心 低 压 配 电 接 地 系 统 与 Ｅ ＭＣ 的 关联 、低 压 配 电 系统 设 计 与 选 择 性 保 护 配 合 、 主 动 电能 管 理 的 理 念 与 方 法 等 方 面的 问题 。