大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計

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摘要：大型數(shù)據(jù)中心一般包含計算機系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等,具有組成復(fù)雜、設(shè)備眾多、安全要求高等特點。供配電系統(tǒng)主要是為大型數(shù)據(jù)中心提供持續(xù)、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。大型數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)相對于一般建筑要求更高，除了需要正常的市電供電，還必須配備柴油發(fā)電機、UPS不間斷電源等應(yīng)急電源設(shè)備，并采取防雷接地、防靜電等措施。本文從供配電系統(tǒng)概述入手,探討了大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng)；設(shè)計

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，信息化建設(shè)不僅成為國家發(fā)展戰(zhàn)略，也日益受到各部門、院校和企業(yè)等單位的高度重視。作為信息數(shù)據(jù)交流、處理的數(shù)據(jù)中心，其地位和作用也日益突顯。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等的廣泛應(yīng)用，信息化建設(shè)也起得了長足的進步，集大數(shù)據(jù)運算、存儲、處理等功能為一體的大型數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)成為信息化建設(shè)的重中之重。大型數(shù)據(jù)中心不僅數(shù)據(jù)處理能力更強，對數(shù)據(jù)安全的要求也更高。供配電系統(tǒng)是大型數(shù)據(jù)中心安全運行的基礎(chǔ)和前提，直接影響到數(shù)據(jù)中心功能的有效發(fā)揮。因此，研究供配電系統(tǒng)設(shè)計，對于充分發(fā)揮大型數(shù)據(jù)中心效能有著重要的現(xiàn)實意義。

一、大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)中心在某種程度上可以說是信息化條件下的計算機機房，是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)工程，為各種業(yè)務(wù)提供安全、穩(wěn)定的信息支撐。大型數(shù)據(jù)中心機房中設(shè)置有大量的計算機、交換機、路由器等設(shè)備，要求供電系統(tǒng)必須做到全程、全時、穩(wěn)定、持續(xù)和安全保障。供配電系統(tǒng)本身又是大型數(shù)據(jù)中心必不可少的基礎(chǔ)性工程，為核心業(yè)務(wù)和其它系統(tǒng)的正常運行提供穩(wěn)定的電力保障。大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)不是孤立存在的，而是一個交叉的系統(tǒng)，涉及到市電、開關(guān)電源、不間斷供電、發(fā)電機、防雷、防靜電等諸多設(shè)備和環(huán)節(jié)，既相互聯(lián)系又互相影響，這就對供配電系統(tǒng)設(shè)計提出了更高的要求，既要便于擴容、維護，又要具有很強的容錯力，同時從經(jīng)濟性上講還應(yīng)該有較高的性價比。

二、大型數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)設(shè)計要求

（一）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和原則

一是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。2009年我國實施的《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》，為數(shù)據(jù)中心的設(shè)計和建設(shè)提供了法規(guī)依據(jù)。數(shù)據(jù)中心的設(shè)計，首先需要確定機房等級，國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心分級規(guī)定將電子信息系統(tǒng)機房劃分為A、B、C三級，并以該級別的標(biāo)準(zhǔn)體系來確定數(shù)據(jù)中心的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其次，要根據(jù)機房相應(yīng)等級，來確定配套的供配電系統(tǒng)。二是設(shè)計原則。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計要充分體現(xiàn)以數(shù)據(jù)中心為核心的設(shè)計思想，確保科學(xué)規(guī)劃、精心設(shè)計。按照立足現(xiàn)實、著眼未來、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)方針，把數(shù)據(jù)中心的設(shè)計工作納入整體規(guī)劃之中。為此，大型數(shù)據(jù)中心的設(shè)計時必須遵循科學(xué)性、規(guī)范性、經(jīng)濟性、安全性、穩(wěn)定性和可擴展性等原則，確保設(shè)計工作實現(xiàn)科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

（二）設(shè)計需求分析

隨著大型數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備功能越來越強，機房單位面積的平均用電負荷也相應(yīng)提高，對供配電系統(tǒng)的要求也越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)計必須以用電負荷為依據(jù)，用電負荷的統(tǒng)計主要包括市電供電系統(tǒng)負荷和UPS供電系統(tǒng)負荷。其中，市電供電系統(tǒng)負荷（輸出）主要包括：UPS供電系統(tǒng)輸入、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及建筑電氣設(shè)備等。UPS供電系統(tǒng)負荷（輸出）主要包括：服務(wù)器、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和各種配套設(shè)備等。[1]

三、大型數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)設(shè)計

（一）供配電系統(tǒng)設(shè)備布置

大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要包括開關(guān)電源、UPS電源、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等設(shè)備。由于供配電設(shè)備自身重量大，占地面積大，因此設(shè)計時必須對機房空間和承重給予充分考慮。供電系統(tǒng)應(yīng)配備獨立的配電間和變配電所，UPS電源機房應(yīng)靠近設(shè)備機房并充分考慮地面承重。發(fā)電機房除了承重外，還要考慮噪音問題，因此最好設(shè)置在地下層或地面一層。同時，設(shè)計時還要充分考慮變配電所、UPS電源機房和發(fā)電機房預(yù)留面積，以利于滿足設(shè)備擴容的需要。

（二）供配電系統(tǒng)設(shè)計

1.市電動力配電系統(tǒng)設(shè)計

市電配電主要供給空調(diào)、照明、給排風(fēng)、插座、一般動力和UPS設(shè)備等。根據(jù)可靠性原則要求，大型數(shù)據(jù)中心必須引入具有冗余關(guān)系的兩路市電電源，且都能滿足全部一、二級負荷的需求。正常情況下，兩路市電電源必須同時為數(shù)據(jù)中心供電，并保持在負荷設(shè)備輸入端自動切換的能力。市電動力配電柜應(yīng)采取放射式配電，并確保兩路配電線路分開鋪設(shè)，避免相互干擾和影響。同時，配電柜的火警聯(lián)動保護功能應(yīng)能正常啟動。

2.UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計

UPS配電主要用于服務(wù)器、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等。UPS系統(tǒng)通常采用“系統(tǒng)輸出配電柜-機房配電柜-機柜配電單元”三級配電方式，蓄電池組容量的計算方法包括按負荷電流計算和按負荷功率計算兩種。大型數(shù)據(jù)中心UPS供配電系統(tǒng)一般采用冗余方式供電，確保當(dāng)一臺UPS設(shè)備故障時仍能滿足重要設(shè)備的用電需求。冗余式配置通常采用三種方式：熱備份式、直接并機式和雙總線式UPS供電方式。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)大型數(shù)據(jù)中心供配電實際需求，以及三種冗余方式的優(yōu)、缺點，來決定采取哪種方式更為有利。

3.自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計

大型數(shù)據(jù)中心自備應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機組或者大功率燃氣輪機發(fā)電機組。根據(jù)可靠性原則，大型數(shù)據(jù)中心至少應(yīng)配置一路自備應(yīng)急電源，保證滿足全部一、二級負荷的需要。發(fā)電機組燃料儲備量一般應(yīng)滿足發(fā)電機組滿負荷運行8小時。

（三）供配電線路敷設(shè)

電源線路敷設(shè)必須以設(shè)備布局和設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)，設(shè)計時應(yīng)保證供電距離盡量短，且強電和弱電線路不能同走一個線槽，一定要分開鋪設(shè)。UPS電源配電箱（柜）引出的配電線路，宜穿鍍鋅鋼管并敷設(shè)至數(shù)據(jù)中心各相關(guān)機柜，并使用插座或工業(yè)連接器為機柜供電。四、結(jié)語綜上所述，大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其設(shè)計應(yīng)納入數(shù)據(jù)中心建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮供配電系統(tǒng)作用的效發(fā)揮，并注重科學(xué)性、標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)濟性、可靠性、可拓展性等，確保大型數(shù)據(jù)中心供電安全、穩(wěn)定、可靠。

參考文獻：

[1]李峰.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].通信技術(shù),2010,43(6):227-231,234.

[2]王志強.大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計研究[J].電信技術(shù),2014,(4):32-37.

作者：李振榮 單位：廣東新會中集特種運輸設(shè)備有限公司