大型數據中心供配電系統(tǒng)設計

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摘要：大型數據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)、空調系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等,具有組成復雜、設備眾多、安全要求高等特點。供配電系統(tǒng)主要是為大型數據中心提供持續(xù)、穩(wěn)定的電力供應。大型數據中心的供配電系統(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不間斷電源等應急電源設備，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,探討了大型數據中心供配電系統(tǒng)設計，以供參考。

關鍵詞：數據中心；供配電系統(tǒng)；設計

隨著科學技術的快速發(fā)展，信息化建設不僅成為國家發(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。作為信息數據交流、處理的數據中心，其地位和作用也日益突顯。隨著計算機技術、網絡技術、信息技術等的廣泛應用，信息化建設也起得了長足的進步，集大數據運算、存儲、處理等功能為一體的大型數據中心，已經成為信息化建設的重中之重。大型數據中心不僅數據處理能力更強，對數據安全的要求也更高。供配電系統(tǒng)是大型數據中心安全運行的基礎和前提，直接影響到數據中心功能的有效發(fā)揮。因此，研究供配電系統(tǒng)設計，對于充分發(fā)揮大型數據中心效能有著重要的現(xiàn)實意義。

一、大型數據中心供配電系統(tǒng)概述

數據中心在某種程度上可以說是信息化條件下的計算機機房，是信息化建設的基礎工程，為各種業(yè)務提供安全、穩(wěn)定的信息支撐。大型數據中心機房中設置有大量的計算機、交換機、路由器等設備，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)本身又是大型數據中心必不可少的基礎性工程，為核心業(yè)務和其它系統(tǒng)的正常運行提供穩(wěn)定的電力保障。大型數據中心供配電系統(tǒng)不是孤立存在的，而是一個交叉的系統(tǒng)，涉及到市電、開關電源、不間斷供電、發(fā)電機、防雷、防靜電等諸多設備和環(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，同時從經濟性上講還應該有較高的性價比。

二、大型數據中心機房供配電系統(tǒng)設計要求

（一）設計標準和原則

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

（二）設計需求分析

隨著大型數據中心信息設備功能越來越強，機房單位面積的平均用電負荷也相應提高，對供配電系統(tǒng)的要求也越來越高。數據中心設計必須以用電負荷為依據，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、空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及建筑電氣設備等。UPS供電系統(tǒng)負荷（輸出）主要包括：服務器、計算機、網絡設備和各種配套設備等。[1]

三、大型數據中心機房供配電系統(tǒng)設計

（一）供配電系統(tǒng)設備布置

大型數據中心供配電系統(tǒng)主要包括開關電源、UPS電源、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等設備。由于供配電設備自身重量大，占地面積大，因此設計時必須對機房空間和承重給予充分考慮。供電系統(tǒng)應配備獨立的配電間和變配電所，UPS電源機房應靠近設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，因此最好設置在地下層或地面一層。同時，設計時還要充分考慮變配電所、UPS電源機房和發(fā)電機房預留面積，以利于滿足設備擴容的需要。

（二）供配電系統(tǒng)設計

1.市電動力配電系統(tǒng)設計

市電配電主要供給空調、照明、給排風、插座、一般動力和UPS設備等。根據可靠性原則要求，大型數據中心必須引入具有冗余關系的兩路市電電源，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據中心供電，并保持在負荷設備輸入端自動切換的能力。市電動力配電柜應采取放射式配電，并確保兩路配電線路分開鋪設，避免相互干擾和影響。同時，配電柜的火警聯(lián)動保護功能應能正常啟動。

2.UPS供配電系統(tǒng)設計

UPS配電主要用于服務器、計算機、網絡設備、監(jiān)控設備等。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。大型數據中心UPS供配電系統(tǒng)一般采用冗余方式供電，確保當一臺UPS設備故障時仍能滿足重要設備的用電需求。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。設計時應根據大型數據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.自備應急電源系統(tǒng)設計

大型數據中心自備應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。根據可靠性原則，大型數據中心至少應配置一路自備應急電源，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滿足發(fā)電機組滿負荷運行8小時。

（三）供配電線路敷設

電源線路敷設必須以設備布局和設計圖紙為基礎，設計時應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。UPS電源配電箱（柜）引出的配電線路，宜穿鍍鋅鋼管并敷設至數據中心各相關機柜，并使用插座或工業(yè)連接器為機柜供電。四、結語綜上所述，大型數據中心供配電系統(tǒng)是重要的基礎設施，其設計應納入數據中心建設統(tǒng)籌規(guī)劃。設計時應綜合考慮供配電系統(tǒng)作用的效發(fā)揮，并注重科學性、標準性、經濟性、可靠性、可拓展性等，確保大型數據中心供電安全、穩(wěn)定、可靠。

參考文獻：

[1]李峰.數據中心供配電系統(tǒng)設計[J].通信技術,2010,43(6):227-231,234.

[2]王志強.大型數據中心供配電系統(tǒng)設計研究[J].電信技術,2014,(4):32-37.

作者：李振榮 單位：廣東新會中集特種運輸設備有限公司