劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要: 數(shù)據(jù)中心的設(shè)備屬計算機系列設(shè)備,IT設(shè)備的工作時間基本上是連續(xù)的,為確保數(shù)據(jù)中心的設(shè)備可靠運行,必須建立良好的供配電系統(tǒng),對于*數(shù)據(jù)機房尤為重要。結(jié)合西南某大樓數(shù)據(jù)機房項目,探討了*數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)設(shè)計,可為類似數(shù)據(jù)機房供配電系統(tǒng)設(shè)計提供參考
關(guān)鍵詞: 數(shù)據(jù)機房; A 級機房; 供配電系統(tǒng); 諧波
0 引 言
隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量不斷擴大,對供配電系統(tǒng)的設(shè)計要求越來越高,以確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運行,因此要充分做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保。本文結(jié)合某大樓實際工程項目,討論數(shù)據(jù)機房供配電系統(tǒng)的設(shè)計,在可靠運行的情況下更加經(jīng)濟合理、安全適用。
對于*數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)非常重要,是維持數(shù)據(jù)機房運行的關(guān)鍵。GB 50174—2017《數(shù)據(jù)機房設(shè)計規(guī)范》中要求 *數(shù)據(jù)機房應(yīng)由雙重電源供電,并且需要設(shè)置柴油發(fā)電機組和不間斷電源(UPS) 系統(tǒng),且柴油發(fā)電機燃料存儲量宜滿足12h用量。
1 項目概況
西南某大樓總建筑面積為118162.99 m2, 其中數(shù)據(jù)中心總建筑面積約為 5000 m2,包括1F數(shù)據(jù)機房發(fā)電機房、7F數(shù)據(jù)機房變電所、8F和9F數(shù)據(jù)機房。功能區(qū)域包括主機房( 業(yè)務(wù)網(wǎng)機房、涉密機房區(qū)、中心監(jiān)控區(qū)) 、管理區(qū)( 運行維護區(qū)、開發(fā)測試中心、倉庫、備件室) 和輔助用房( 機房專用空調(diào)、電力保障室、消防系統(tǒng)、培訓(xùn)室、值班監(jiān)控室、呼叫中心機房).如果該數(shù)據(jù)機房的電子信息系統(tǒng)運行中斷,將造成重大的經(jīng)濟損失。根據(jù)規(guī)范 GB 50174—2017《數(shù)據(jù)機房設(shè)計規(guī)范》,確定該數(shù)據(jù)機房為 *數(shù)據(jù)機房。
2供配電系統(tǒng)設(shè)計
2.1 供電電源
該數(shù)據(jù)機房按*機房設(shè)計,電子信息設(shè)備、空調(diào)、照明等負荷均為用電負荷。采用城市10kV雙重電源供電,另設(shè)置2臺自備柴油發(fā)電機組和UPS作為備用電源。該工程變電所有功計算負荷為950kW,計算容量為1000kVA,設(shè)2臺1250kVA 的干式變壓器,變壓器負載率不超過50% 。設(shè)置2臺常用功率為1000kW( 1250kVA) 自備數(shù)據(jù)柴油發(fā)電機組作為數(shù)據(jù)機房備用電源,變電所為數(shù)據(jù)機房專用變電所,設(shè)在7F,發(fā)電機房設(shè)在 1F。低壓配電系統(tǒng)的接地形式采用TN-S系統(tǒng)。
2.2 供配電系統(tǒng)構(gòu)成
10kV高壓電源由 2個變電站引來,高壓和低壓不聯(lián)絡(luò),由柴油發(fā)電機引來一路電源作第三電源,主備用電源和發(fā)電機電源在變壓器出線處切換,切換后對數(shù)據(jù)機房用電設(shè)備供電。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)示意圖如圖1所示
數(shù)據(jù)機房共設(shè)4套500kVA UPS 系統(tǒng),每2套500kVA UPS組成2N雙母線系統(tǒng),雙回路雙柜輸出為機房內(nèi)所有計算機系統(tǒng)設(shè)備( 服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備等) 供電,UPS 系統(tǒng)的后備電池備用時間為15min。機房的服務(wù)器與存儲機柜單機柜平均負荷按3 kW 考慮,負荷不超過5kW。
2.3 供配電系統(tǒng)特點
(1) 電源采用10 kV雙重電源; 變壓器滿足容錯要求,采用2N系統(tǒng),2臺變壓器每臺負載率不超過50% ; 另外設(shè)2臺發(fā)電機系統(tǒng)作為第三電源,主備用電源和發(fā)電機電源在變壓器出線處切換; 2路10 kV高壓系統(tǒng)中間不聯(lián)絡(luò),低壓配電系統(tǒng)中間不聯(lián)絡(luò); 4套500 kVA UPS 系統(tǒng),每2套UPS組成2N雙母線系統(tǒng)。
(2) 目前的IT設(shè)備均為自帶雙電源切換的設(shè)備,對于這種10kV高壓、變壓器、發(fā)電機、UPS*100%備用的系統(tǒng),UPS采用單電源進線,UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) 進線分別引自2臺變壓器,末端IT設(shè)備的2路電源分別引自 UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) ,實現(xiàn) IT 設(shè)備末端切換,而在UPS處不采用雙電源進線的方式。電源*備用,在IT設(shè)備之前的雙重電源盡可能獨立,不發(fā)生聯(lián)系,以保證末端切換前電源的獨立性,使得系統(tǒng)更簡單、可靠。
(3) 空調(diào)制冷系統(tǒng)和供電系統(tǒng)非常重要,是維持生產(chǎn)運行的關(guān)鍵。如果為制冷系統(tǒng)供電的電源出現(xiàn)故障,機房環(huán)境溫度會加速上升??照{(diào)系統(tǒng)和機房照明采用雙電源供電,末端切換,干線采用放射式配電系統(tǒng),當(dāng)兩路電源都失電時由發(fā)電機供電。
3 變配電系統(tǒng)的諧波問題
UPS 采用絕緣柵門極晶體管( IGBT) 高頻整流器,故UPS本身配置諧波設(shè)備。正常情況下,UPS 在30%負荷率時電流總諧波畸變率 <8%,在100%負荷率時電流總諧波畸變率 <5%。逆變器采用 IGBT元件,輸出電壓波形為連續(xù)的正弦波,在負荷率100%時線性負荷的電壓總諧波畸變率≤3%,非線性負荷的電壓總諧波畸變率≤5%,可以不設(shè)置有源電力濾波裝置。因此,考慮到經(jīng)濟性,該工程未設(shè)置有源電力濾波裝置,依靠 UPS 自
身配置的諧波設(shè)備諧波。
4 變配電系統(tǒng)的抗震設(shè)計
抗震設(shè)防烈度 6°及以上地區(qū)的建筑機電工程設(shè)施必須進行抗震設(shè)計。變配電室的抗震設(shè)計主要注意事項如下:
(1)變壓器、發(fā)電機組安裝就位后應(yīng)焊接牢固,內(nèi)部線圈應(yīng)固定在電壓器、發(fā)電機外殼內(nèi)的支承結(jié)構(gòu)上; 變壓器、發(fā)電機的支承面宜適當(dāng)加寬,并設(shè)置防止移動和傾倒的限位器。
(2)變壓器、柴油發(fā)電機組、配電柜等機電設(shè)備的抗震經(jīng)公司根據(jù) GB 50981—2014《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》[3]深化設(shè)計,并經(jīng)建筑設(shè)計單位認可后才實施。
(3)配電箱( 柜) 、通信設(shè)備的安裝螺栓或焊接強度應(yīng)滿足抗震要求; 靠墻安裝的配電柜、通信設(shè)備機柜底部安裝應(yīng)牢固,當(dāng)?shù)撞堪惭b螺栓或焊接強度不夠時應(yīng)將頂部與墻壁進行連接。當(dāng)配電柜、通信設(shè)備柜等非靠墻落地安裝時,根部應(yīng)采用金屬膨脹螺栓或焊接的固定方式; 壁式安裝的配電箱與隔墻之間應(yīng)采用金屬膨脹螺栓連接。
5安科瑞列頭柜及監(jiān)測產(chǎn)品介紹
隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出,高效可靠的數(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)備能耗的方式。
AMC系列數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)是針對數(shù)據(jù)機房末端設(shè)計的,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的電參量信息,并可通過通訊將數(shù)據(jù)上傳到動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)機房的實時監(jiān)控和管理,為實現(xiàn)綠色IDC提供可靠保證。
5.1配電管理解決方案
5.1.1交流系統(tǒng)
1)功能要求:
遙測: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:輸入分路的過壓/欠壓,缺相,過流,輸入分路和輸出分路的開關(guān)狀態(tài),具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計,實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報警功能。
2)配置方案-示意圖
配置方案
多功能儀表 PZ72L-E4
電流互感器 AKH-0.66-30I-XXA/5A
5.1.2直流系統(tǒng)
1) 功能要求
遙測:輸入分路的電壓、電流、功率、電度;
遙信:輸入分路的過壓/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,實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限功能。
2)配置方案-示意圖
配置方案
多功能儀表 PZ72L-DE
霍爾傳感器 AHKC-F- XXA/5V 開關(guān)電源 SBD-30 (48V)
5.2產(chǎn)品規(guī)格
說明:■為標(biāo)配功能。
5.3配套附件
6 安科瑞母線槽監(jiān)測產(chǎn)品介紹
6.1 概述
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。近年來,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,即插式插接箱給各個機柜內(nèi)的PDU分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測模塊,將數(shù)據(jù)上傳至動環(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:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能、電纜溫度,系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率;
遙信:過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警,開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘;
2)直流系統(tǒng)功能:
遙測:電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、電流/功率;
遙信:過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警,開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘;
6.3 產(chǎn)品介紹
說明:■為標(biāo)配功能。
7 結(jié) 語
某大樓工程的*數(shù)據(jù)中心機房沒有*按照GB50174—2017《數(shù)據(jù)機房設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計,規(guī)范要求 UPS 進線系統(tǒng)應(yīng)采用自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng),即要求UPS采用雙回路自動切換的供電系統(tǒng)。筆者根據(jù)實際情況,且與業(yè)主和廠家進行溝通后認為,對于自帶雙電源切換的的末端用電設(shè)備,且電源*100%備用的情況下,UPS處可以不采用雙電源進線的方式,在IT設(shè)備之前的雙重電源盡可能獨立,以保證末端切換前電源的獨立性,使得系統(tǒng)更簡單、可靠。
參考文獻:
【1】 數(shù)據(jù)機房設(shè)計規(guī)范:GB50174-2017[S].
【2】 寧永生.*數(shù)據(jù)機房供配電系統(tǒng)設(shè)計.
【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)計應(yīng)用手冊.2020.06版.
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