現(xiàn)代的數(shù)據(jù)中心機房中都包括大量的計算機,，對于這種場所的電力供應(yīng)，都要求供電系統(tǒng)必須在所有的時間都有效,，擴容容易,，維護簡便，容錯力強,，最重要的是性價比高,。那么，數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計,？

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計1,、供配電系統(tǒng)的布置

數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有：UPS,、電池,、配電柜和柴油發(fā)電機等。這些設(shè)備單位占地面積,、重量大,，對于這些設(shè)備的擺放位置既要考慮功能上的需求，又要考慮空間和承重的需要,，還要考慮對外界的危害,。

數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨立的配電間、變配電所,，UPS 電源機房應(yīng)靠近設(shè)備機房布置,，這樣能保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能的小。UPS 電源主機,、配電柜與蓄電池組是否需要分隔,，按照數(shù)據(jù)中心等級的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備,，重量比較大,，噪聲大，需要擺放在一個承重比較好,，并且不影響辦公和休息環(huán)境的地方,。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求,，配電柜應(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上,，盡可能靠近供電負載。發(fā)電機房宜設(shè)置在地面一層,，當發(fā)電機房設(shè)置于地下層時,，應(yīng)特別注意進、出風通道能否滿足要求，應(yīng)注意發(fā)電機組儲油裝置的消防要求,。

變配電所,、發(fā)電機房、UPS 電源機房均應(yīng)留有足夠的面積,，可與設(shè)備機房同步發(fā)展,，應(yīng)對設(shè)備機房面積擴展或設(shè)備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設(shè)計用于數(shù)據(jù)中心的建筑,，應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求,，包括樓面荷載、凈高,、抗震等級,、耐火等級等方面。

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計2,、供配電系統(tǒng)設(shè)計

2.1,、市電動力配電系統(tǒng)設(shè)計

市電動力配電主要用于供給機房精密空調(diào)設(shè)備、普通照明和給排風,、維修插座,、一般動力、UPS設(shè)備等,。市電動力配電一般由大樓總配電柜饋出的動力供配電系統(tǒng),，采用50Hz交電，380/220V三相五線電源,，TN-S接地方式,，零線和地線分開設(shè)置且零地線之間電壓小于1V。

一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜引入兩路市電電源,，條件受限制時也可引入一路市電電源,。引入兩路市電電源時，宜為冗余關(guān)系,，也可作為供電容量擴展關(guān)系,。

每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負荷的需求,，包括UPS電源系統(tǒng),、機房精密空調(diào)、機房照明,、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一,、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余,，正常時應(yīng)同時供電運行,，兩路電源在負荷設(shè)備輸入端自動切換。

市電動力配電柜一般采用放射式配電直接配至各用電設(shè)備或電箱，機房內(nèi)所有動力配電線纜必須設(shè)計橋架或鋼管敷設(shè),，市電動力配電柜具有火警聯(lián)動保護功能,，出現(xiàn)火警時可與消防系統(tǒng)聯(lián)動及時切斷電源，動力配電柜,、照明箱內(nèi)的開關(guān)和主要元器件應(yīng)設(shè)置有效的防雷措施,。

2.2、自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)中心一般采用柴油發(fā)電機組作為自備應(yīng)急電源,，對于大型,、高等級數(shù)據(jù)中心也可以選擇可靠性高、輸出電源品質(zhì)好,、帶非線性負載能力強,、體積小、重量輕的大功率燃氣輪機發(fā)電機組,。一般可靠性要求的數(shù)據(jù)中心宜配置一路自備應(yīng)急電源,，供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負荷的需求,，包括UPS 電源系統(tǒng),、機房空調(diào),、機房照明,、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負荷,。當數(shù)據(jù)中心條件受限制,，且市電電源具有較高可靠性時，也可以部分或全部采用移動式發(fā)電機組作為自備應(yīng)急電源,。發(fā)電機組燃料儲備量應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心等級的要求,，結(jié)合市電電源可靠性、供油可靠性,、消防要求綜合決定,，一般不宜少于發(fā)電機組滿負荷運行8小時的用油量。

2.3,、UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計

UPS配電主要用于計算機設(shè)備,、服務(wù)器、小型機,、存儲,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、保安監(jiān)控設(shè)備等,。UPS 電源系統(tǒng)輸出一般采用三級配電方式：系統(tǒng)輸出配電柜——機房配電柜——機柜配電單元,。

UPS電源系統(tǒng)蓄電池組容量的計算方法有以下兩種：

按負荷電流計算；

按負荷功率計算；

按負荷電流計算的結(jié)果是蓄電池組的總?cè)萘?，然后再選擇單組蓄電池的容量和組數(shù),。按負荷功率計算的結(jié)果是選定容量規(guī)格的蓄電池組數(shù)。兩種計算方法的結(jié)果可互相校驗,。

對于單電源輸入設(shè)備,，即使已采用雙單元冗余UPS 電源系統(tǒng)，也宜將其連接在其中一個單元上,。對于雙單元冗余UPS電源系統(tǒng),，可將其每個單元中的部分容量視為并聯(lián)冗余性質(zhì)。對于需要雙回路供電的單電源輸入設(shè)備,，宜在其輸入端設(shè)置靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS,。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS 的性能應(yīng)能滿足其要求，一般轉(zhuǎn)換時間小于5——10ms,。

當負荷設(shè)備對零——地電壓要求較高時,，可在機房配電柜設(shè)置隔離變壓器。有時候,，為保證UPS故障旁路后輸出高質(zhì)量電源,，往往在UPS旁路輸出端設(shè)置隔離變壓器。

數(shù)據(jù)中心UPS供配電系統(tǒng)一般采用冗余方式供電,，很少采用單機供電,。冗余方式供電能在一臺UPS設(shè)備故障時，仍然能夠滿足機房內(nèi)重要設(shè)備的用電需求,，這是單機供電所不能達到的,。從冗余式配置方案來看，常用的有以下幾種方式：

,、熱備份式冗余UPS供電方式

主機帶負載,，備機空載或帶非重要負載，備機接入主機的BYPASS輸入端,。這種方式布置比較靈活,，不需要兩臺UPS同品牌，而且不要增加額外輔助電路,，不增加購置成本,。如果UPS主機發(fā)生了故障，那么UPS備機必須接替全部負載,，這也就意味著設(shè)計時必須計算好UPS主機故障時,，UPS備機所需承擔的總負載。此方式的缺陷在于UPS備機得具有階躍性負載承載能力,，無法對電源系統(tǒng)進行擴容,，兩臺容量不同的UPS相聯(lián),，只能按最小的UPS容量輸出。

,、直接并機冗余UPS供電方式

為克服熱備份式冗余供電系統(tǒng)的弱點,，隨著UPS控制技術(shù)的進步，具有相同額定輸出功率的UPS可直接并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng),，為保證高質(zhì)量的并機系統(tǒng),，各電源間必須保持同頻、同相,、且各機均流,。此供電方式瞬間過載能力強，能夠自動均分功率,，系統(tǒng)互為主備,，提高供電可靠性，電源系統(tǒng)擴容方便,。但是存在著環(huán)流,，增加無功損耗，降低系統(tǒng)可靠性,，需增加額外輔助電路,，隨之而來是增加成本，增加故障點,。設(shè)計時,，如2臺互備，每臺按照50%帶載能力考慮,，并聯(lián)的主機越多,，單臺主機的帶載能力就越低,。

,、雙總線冗余供電方式

雙總線供電方式是采用兩條總線對后端設(shè)備進行供電，每條總線上具有相同的一套UPS供電方式,，消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端與最終用戶負載端之間的“單點瓶頸”故障隱患,，以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯”功能。此供電方式能夠在線維護,，在線擴容,，在線升級，改善了重要總線的可用性,，滿足了雙電源用電設(shè)備的需求,，真正實現(xiàn)了7×24×365運行的目標。但是雙總線冗余供電方式相當于搭建了兩套前述供電方式的回路,，需要增加2倍以上的成本,。同時,，為滿足單電源設(shè)備的供電需求，可在輸出端安裝STS,，來保證供電輸出的可靠性,。

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計3、供配電設(shè)備的安裝和線路敷設(shè)

機房UPS,、精密空調(diào)電源系統(tǒng)輸入應(yīng)設(shè)置專用的輸入配電柜,。電源系統(tǒng)輸入配電柜應(yīng)引接兩路電源、自動切換,。UPS 電源主機的主電源和旁路電源應(yīng)分別引入,，并宜由不同的輸入配電柜引接。UPS電源系統(tǒng)輸出應(yīng)采用放射式,、雙回路配電方式,。UPS 電源系統(tǒng)輸出應(yīng)采用三相配電，末端分相,，以利三相平衡,。

機房配電柜、UPS電源柜落地安裝,，動力配電箱,、照明配電箱底邊距地1.4m墻上暗裝，配電柜及其他電氣裝置的底座應(yīng)與建筑樓地面牢靠固定,，并接地,，機房內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置維修和測試用插座，且有明顯區(qū)別標志,，測試用電源插座應(yīng)由UPS供電,，維修插座由市電供電。所有線路的敷設(shè)是要以設(shè)備布局和設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)進行,，設(shè)計時考慮供電距離盡量短,，機房內(nèi)的電源線、信號線和通信線應(yīng)分別鋪設(shè),，不能共走同一線槽,，UPS電源配電箱引出的配電線路，穿鍍鋅鋼管,，沿機房活動地板下敷設(shè)至各排網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器機柜,，使用插座或工業(yè)連接器為機柜供電。

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計4,、可靠接地

數(shù)據(jù)中心應(yīng)采用聯(lián)合接地方式,，將圍繞建筑物的環(huán)形接地體、建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)及變壓器地網(wǎng)用接地銅牌相互連通,，重要機房內(nèi)由銅編織帶組成聯(lián)合地網(wǎng),。所有的配電柜和配電箱的金屬框架及基礎(chǔ)型鋼必需接地可靠,。門和框架的接地端子間用裸編銅線連接。照明配電箱內(nèi)的漏電保護器的動作電流不大于30mA,，動作時間不大于0.1s,，接地支線必須單獨與接地干線相連接，不得串聯(lián)連接,，UPS電源柜輸出端的中性線,，必須與由接地裝置直接引來的接地干線連接，作重復(fù)接地,，聯(lián)合接地電阻小于4Ω,，單獨接地小于1Ω，當燈具距地面高度小于2.4m時,，燈具的可接近裸露導(dǎo)體必須接地可靠,，并應(yīng)有專用接地螺栓和標識，外電源進線至機房電源管理間時,，應(yīng)將電纜的金屬外皮與接地裝置連接,。金屬電纜橋架及其支架全長應(yīng)不少于2處與接地干線相連接，電纜橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線,，接地線最小允許截面積不小于6mm2,，接地在插座間不串聯(lián)連接。

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計5,、機房防靜電

由于靜電對計算機設(shè)備有較大影響,，所以機房的防靜電技術(shù)就非常重要，目前,，機房防靜電措施主要是在機房地面敷設(shè)防靜電地板,，地板間通過橫梁精密連接成一個整體，并與地板下接地銅牌連接,，地板基材采用全鋼,、鋁合金、硫酸鈣等材質(zhì),，機房墻面采用彩鋼板或刷防靜電涂料,，天花安裝金屬吊頂板，起到靜電屏蔽作用,，防止外界強磁場的干擾。

數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計6,、末端PDU

電源分配單元,，顧名思義PDU應(yīng)具備電源的分配或附加管理的功能。電源的分配是指電流及電壓和接口的分配,，電源管理是指開關(guān)控制,、電路中的各種參數(shù)監(jiān)視,、線路切換、承載的限制,、電源插口匹配安裝,、線纜的整理、空間的管理及電涌防護和極性檢測,。由于數(shù)據(jù)中心的幾乎所有的IT設(shè)備都已經(jīng)或者將要放置在標準機柜內(nèi),，所以，PDU作為機柜的必備附件也越來越受到相關(guān)各方的重視,。 PDU電源分配器和普通電源排插相比,，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在設(shè)計安排更合理、品質(zhì)和標準更嚴格,、安全無故障工作時間長,、各類漏電、過電過載保護更優(yōu)秀,、插拔動作頻繁而不易損壞,、熱升溫小、安裝更靈活方便,適合對用電要求很嚴格的行業(yè)客戶使用,。也從根本上杜絕了普通電源排插的因接觸不良,、負荷小而造成的頻繁斷電、燒毀,、火災(zāi)等安全隱患,。

以上就是數(shù)據(jù)中心機房供電配電系統(tǒng)如何設(shè)計的全部內(nèi)容了，其實若數(shù)據(jù)中心中存在不同等級的功能區(qū)域,，在供配電系統(tǒng)設(shè)計中也應(yīng)區(qū)別對待,，以減少不必要的建設(shè)投資和運營成本。

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