3.2數(shù)據(jù)中心備用電源的選擇
根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）規(guī)定，A 級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電，并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組，也可采用供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)用饋電線路。當(dāng)正常電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行時(shí)所需要的用電負(fù)荷。后備柴油發(fā)電機(jī)組的性能等級(jí)不應(yīng)低于 G3 級(jí)，A 級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組應(yīng)連續(xù)和不限時(shí)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的輸出功率應(yīng)滿足數(shù)據(jù)中心平均負(fù)荷的需要。
考慮到柴油發(fā)電機(jī)組具有較高的可操作性，且目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心均采用柴油發(fā)電機(jī)組作為后備電源。本工程共設(shè)置 4臺(tái) 1500kW低壓柴油發(fā)電機(jī)組作為后備應(yīng)急電源。每組由2臺(tái) 1500kW柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)運(yùn)行，分別作為 IT設(shè)備和制冷設(shè)備備用電源，以確保數(shù)據(jù)中心設(shè)備電源的穩(wěn)定性、可靠性。
當(dāng)市政電源均發(fā)生故障時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投入運(yùn)行，切換時(shí)間不大于15s。柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置于數(shù)據(jù)中心一層，毗鄰高低壓配電室和 ATS 配電室，柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置儲(chǔ)油間，同時(shí)在數(shù)據(jù)中心室外設(shè)置兩套 50m埋地式儲(chǔ)油罐，確保儲(chǔ)存柴油的供電時(shí)間大于外部供油時(shí)間，以滿足連續(xù)和不限時(shí)運(yùn)行的要求。
常規(guī)的工業(yè)、民用建筑中多為電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)等感性負(fù)載，工作時(shí)電壓相位超前于電流相位，功率因數(shù)滯后。而數(shù)據(jù)中心的電子信息設(shè)備屬于非線性負(fù)載，工作時(shí)產(chǎn)生大量諧波電流，電壓相位滯后于電流相位，功率因數(shù)超前，會(huì)引起系統(tǒng)中性線電流變大，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)輸出電壓失真等問(wèn)題。目前市場(chǎng)上的柴油發(fā)電機(jī)，基本都基于功率因數(shù) 0.8（滯后）的感性負(fù)載生產(chǎn)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組所帶負(fù)載為感性，發(fā)電機(jī)可以提供良好的輸出功率，而當(dāng)其負(fù)載為容性時(shí)，功率因數(shù)超前將會(huì)影響柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率，甚至導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)宕機(jī)。因此在確定柴油發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，還應(yīng)綜合考慮容性負(fù)載及諧波等對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響。
4數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)分析
根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）3.2.1規(guī)定，A級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足冗余要求，可采用 2N或 M(N+1)冗余系統(tǒng)。常規(guī) A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有三種架構(gòu)：2N、DR、RR。結(jié)合本工程供配電情況及建設(shè)方要求，本次設(shè)計(jì)采用2N系統(tǒng)。
4.1供配電供配電2N系統(tǒng)架構(gòu)介紹
2N 系統(tǒng)由兩個(gè)供配電單元組成，兩個(gè)單元同時(shí)工作，互為備用，每個(gè)單元均能滿足全部負(fù)載的用電需求。正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)單元承擔(dān) 50% 負(fù)載，當(dāng)其中一個(gè)單元故障或檢修時(shí)，另一個(gè)單元承擔(dān)100%負(fù)載。
相比 DR、RR 系統(tǒng)而言，2N系統(tǒng)建設(shè)成本較高，但是三者從后期運(yùn)維角度綜合比較，2N 系統(tǒng)架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單明了，容易實(shí)現(xiàn)物理隔離，且后期運(yùn)維相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，在金融系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)中，綜合考慮建設(shè)方經(jīng)濟(jì)能力及管理能力，采用2N系統(tǒng)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
4.2數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)設(shè)計(jì)
本工程設(shè)計(jì)采用2N系統(tǒng)，IT設(shè)備與制冷設(shè)備分別設(shè)置兩組變壓器，互為備用。UPS不間斷電源電池后備時(shí)間為30min，確保市政電源與后備電源切換時(shí)的不間斷供電。
IT負(fù)載容量為 2400kVA ，其供電電源由兩路市政電源經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換后，再與后備電源經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換，同時(shí)配置兩組 2400kVAUPS不間斷電源。
精密空調(diào)、冷水機(jī)組等總用電容量約為 1600kW。其中冷水機(jī)組、列間空調(diào)供電電源由一路市政電源與后備電源經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換后，再與另一路市政電源經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換，同時(shí)配置一組 800kVAUPS不間斷電源。精密空調(diào)為雙電源接口，供電電源分別由一路市政電源與后備電源經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換后接入。
需要注意的是，輸入電源的中性線中斷或擾動(dòng)會(huì)引起數(shù)據(jù)中心 UPS設(shè)備工作異常，甚至導(dǎo)致 UPS設(shè)備停機(jī)，因此而引發(fā)重要負(fù)載停電的嚴(yán)重故障。根據(jù)《數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)計(jì)規(guī)程》（TCECS486-2017）5.7.2- 4條第三款“供電電源轉(zhuǎn)換過(guò)程不應(yīng)造成 IT設(shè)備中性線對(duì)地電壓的懸浮”，及《金融建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ284-2012）7.3.1.12“自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中不得造成負(fù)載設(shè)備中性線懸浮”的相關(guān)要求，數(shù)據(jù)中心所選用的 ATS 雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，應(yīng)具備“中性線重疊轉(zhuǎn)換”功能，即要求雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在切換的過(guò)程中，始終保持 N 相不斷開(kāi)，以確保 ATS 在切換過(guò)程中不會(huì)引起的“零線漂移”現(xiàn)象。同時(shí)，根據(jù)其他相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)供電系統(tǒng)可靠性、連續(xù)性有很高要求的特別重要場(chǎng)所，為防止自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障、損壞或檢修而影響供電系統(tǒng)的連續(xù)性，應(yīng)設(shè)置旁路隔離抽出型自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，確保供電連續(xù)可靠。
5安科瑞列頭柜及監(jiān)測(cè)產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。
AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供準(zhǔn)確的電參量信息，并可通過(guò)通訊將數(shù)據(jù)上傳到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，為實(shí)現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
5.1精密配電管理解決方案
5.1.1交流系統(tǒng)
1）功能要求：
遙測(cè)：輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度；輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，缺相,過(guò)流，輸入分路和輸出分路的開(kāi)關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
2）配置方案-示意圖
5.1.2直流系統(tǒng)
1) 功能要求
遙測(cè)：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。
2)配置方案-示意圖
6.1概述測(cè)產(chǎn)品介紹
數(shù)據(jù)中心小母線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱(chēng)。近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機(jī)房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點(diǎn)，即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測(cè)模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)監(jiān)控中心。
6.2 AMB智能小母線管理系統(tǒng)
1）交流系統(tǒng)功能：
遙測(cè)：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；
遙信：過(guò)電流2段閥值越限、過(guò)/欠壓、過(guò)功率告警、缺相、過(guò)頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘；
2）直流系統(tǒng)功能：
遙測(cè)：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流/功率；
遙信：過(guò)電流2段閥值越限、過(guò)/欠壓、過(guò)功率告警、缺相、溫/濕度告警，開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘；
參考文獻(xiàn)：
【1】姜長(zhǎng)法.某數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑電氣，2018.（02）.
【2】陳明霞.銀行數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析
【3】安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版
【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).2020.06版
作者簡(jiǎn)介：
徐秋霞，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心智能小母線監(jiān)控的研發(fā)及應(yīng)用。手機(jī):18702112087（微信同號(hào)）；QQ：2880157867；郵箱:2880157867@ qq.com
