A级数据机房设计

随着电子信息技术的飞速发展，数据中心建设的规模和数量不断扩大，对供配电系统的设计要求越来越高，以确保电子信息系统安全、稳定、可靠的运行，因此要充分做到技术先进、经济合理、安全适用、节能环保。本文结合某证券大楼实际工程项目，讨论数据机房供配电系统的设计，在可靠运行的情况下更加经济合理、安全适用。

对于A级数据中心机房供电系统非常重要，是维持数据机房运行的关键。GB 50174—2017《数据机房设计规范》中要求 A级数据机房应由双重电源供电，并且需要设置柴油发电机组和不间断电源(UPS) 系统，且柴油发电机燃料存储量宜满足12h用量。

1 项目概况

西南某证券大楼总建筑面积为118162.99 m2， 其中数据中心总建筑面积约为 5000 m2，包括1F数据机房发电机房、7F数据机房变电所、8F和9F数据机房。功能区域包括主机房( 业务网机房、涉密机房区、中心监控区) 、管理区( 运行维护区、开发测试中心、仓库、备件室) 和辅助用房( 机房专用空调、电力保障室、消防系统、培训室、值班监控室、呼叫中心机房).如果该数据机房的电子信息系统运行中断，将造成重大的经济损失。根据规范 GB 50174—2017《数据机房设计规范》，确定该数据机房为 A级数据机房。

2供配电系统设计

2.1 供电电源

该数据机房按A级机房设计，电子信息设备、空调、照明等负荷均为一级用电负荷。采用城市10kV双重电源供电，另设置2台自备柴油发电机组和UPS作为备用电源。该工程变电所有功计算负荷为950kW，计算容量为1000kVA，设2台1250kVA 的干式变压器，变压器负载率不超过50% 。设置2台常用功率为1000kW( 1250kVA) 自备数据柴油发电机组作为数据机房备用电源，变电所为数据机房专用变电所，设在7F，发电机房设在 1F。低压配电系统的接地形式采用TN-S系统。

2.2 供配电系统构成

10kV高压电源由 2个变电站引来，高压和低压不联络，由柴油发电机引来一路电源作第三电源，主备用电源和发电机电源在变压器出线处切换，切换后对数据机房用电设备供电。数据中心供配电系

数据机房共设4套500kVA UPS 系统，每2套500kVA UPS组成2N双母线系统，双回路双柜输出为机房内所有计算机系统设备( 服务器、网络设备、存储设备等) 供电，UPS 系统的后备电池备用时间为15min。机房的服务器与存储机柜单机柜平均负荷按3 kW 考虑，最大负荷不超过5kW。

2.3 供配电系统特点

(1) 电源采用10 kV双重电源变压器满足容错要求，采用2N系统，2台变压器每台负载率不超过50% 另外设2台发电机系统作为第三电源，主备用电源和发电机电源在变压器出线处切换2路10 kV高压系统中间不联络，低压配电系统中间不联络4套500 kVA UPS 系统，每2套UPS组成2N双母线系统。

(2) 目前的IT设备均为自带双电源切换的设备，对于这种10kV高压、变压器、发电机、UPS完全100%备用的系统，UPS采用单电源进线，UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) 进线分别引自2台变压器，末端IT设备的2路电源分别引自 UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) ，实现 IT 设备末端切换，而在UPS处不采用双电源进线的方式。电源完全备用，在IT设备之前的双重电源尽可能独立，不发生联系，以保证末端切换前电源的独立性，使得系统更简单、可靠。

(3) 空调制冷系统和供电系统非常重要，是维持生产运行的关键。如果为制冷系统供电的电源出现故障，机房环境温度会加速上升。空调系统和机房照明采用双电源供电，末端切换，干线采用放射式配电系统，当两路电源都失电时由发电机供电。

3 变配电系统的谐波问题

UPS 采用绝缘栅门极晶体管( IGBT) 高频整流器，故UPS本身配置谐波抑制设备。正常情况下，UPS 在30%负荷率时电流总谐波畸变率 ＜8%，在100%负荷率时电流总谐波畸变率 ＜5%。逆变器采用 IGBT元件，输出电压波形为连续的正弦波，在负荷率100%时线性负荷的电压总谐波畸变率≤3%，非线性负荷的电压总谐波畸变率≤5%，可以不设置有源电力滤波装置。因此，考虑到经济性，该工程未设置有源电力滤波装置，依靠 UPS 自

身配置的谐波抑制设备抑制谐波。

4 变配电系统的抗震设计

抗震设防烈度 6°及以上地区的建筑机电工程设施必须进行抗震设计。变配电室的抗震设计主要注意事项如下:

(1)变压器、发电机组安装就位后应焊接牢固，内部线圈应固定在电压器、发电机外壳内的支承结构上变压器、发电机的支承面宜适当加宽，并设置防止移动和倾倒的限位器。

(2)变压器、柴油发电机组、配电柜等机电设备的抗震经专业公司根据 GB 50981—2014《建筑机电工程抗震设计规范》［3］深化设计，并经建筑设计单位认可后才实施。

(3)配电箱( 柜) 、通信设备的安装螺栓或焊接强度应满足抗震要求靠墙安装的配电柜、通信设备机柜底部安装应牢固，当底部安装螺栓或焊接强度不够时应将顶部与墙壁进行连接。当配电柜、通信设备柜等非靠墙落地安装时，根部应采用金属膨胀螺栓或焊接的固定方式壁式安装的配电箱与隔墙之间应采用金属膨胀螺栓连接。

5安科瑞列头柜及监测产品介绍

随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供精确的电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现绿色IDC提供可靠保证。

5.1精密配电管理解决方案

5.1.1交流系统

1）功能要求：

遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；输出分路的单相电压、单相电流、有功功率、有功电度；

遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。