現(xiàn)代的數(shù)據中心機房中都包括大量的計算機,，對于這種場所的電力供應，都要求供電系統(tǒng)必須在所有的時間都有效,，擴容容易,，維護簡便,，容錯力強，最重要的是性價比高,。那么,，數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計？

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計1,、供配電系統(tǒng)的布置

數(shù)據中心機房供配電系統(tǒng)主要設備有：UPS,、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等,。這些設備單位占地面積,、重量大，對于這些設備的擺放位置既要考慮功能上的需求,，又要考慮空間和承重的需要,，還要考慮對外界的危害。

數(shù)據中心機房供電系統(tǒng)應有獨立的配電間,、變配電所,，UPS 電源機房應靠近設備機房布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設備之間的壓降和損耗盡可能的小,。UPS 電源主機,、配電柜與蓄電池組是否需要分隔，按照數(shù)據中心等級的要求決定,，另外還需要考慮到UPS屬于大型設備,，重量比較大,，噪聲大，需要擺放在一個承重比較好,，并且不影響辦公和休息環(huán)境的地方,。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求,，配電柜應在滿足功能分區(qū)的基礎上,，盡可能靠近供電負載。發(fā)電機房宜設置在地面一層,，當發(fā)電機房設置于地下層時,，應特別注意進、出風通道能否滿足要求,，應注意發(fā)電機組儲油裝置的消防要求,。

變配電所、發(fā)電機房,、UPS 電源機房均應留有足夠的面積,，可與設備機房同步發(fā)展，應對設備機房面積擴展或設備機房功率密度上升引起的供電需求,。于非專門設計用于數(shù)據中心的建筑,，應注意其是否滿足設備安裝和線路敷設的要求，包括樓面荷載,、凈高,、抗震等級、耐火等級等方面,。

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計2,、供配電系統(tǒng)設計

2.1、市電動力配電系統(tǒng)設計

市電動力配電主要用于供給機房精密空調設備,、普通照明和給排風,、維修插座、一般動力,、UPS設備等,。市電動力配電一般由大樓總配電柜饋出的動力供配電系統(tǒng)，采用50Hz交電,，380/220V三相五線電源,，TN-S接地方式，零線和地線分開設置且零地線之間電壓小于1V,。

一般可靠性要求數(shù)據中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源,。引入兩路市電電源時,，宜為冗余關系,，也可作為供電容量擴展關系。

每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一,、二級負荷的需求,，包括UPS電源系統(tǒng)、機房精密空調,、機房照明,、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷,。兩路市電電源的供電容量應為全冗余,，正常時應同時供電運行，兩路電源在負荷設備輸入端自動切換,。

市電動力配電柜一般采用放射式配電直接配至各用電設備或電箱,，機房內所有動力配電線纜必須設計橋架或鋼管敷設，市電動力配電柜具有火警聯(lián)動保護功能,，出現(xiàn)火警時可與消防系統(tǒng)聯(lián)動及時切斷電源,，動力配電柜、照明箱內的開關和主要元器件應設置有效的防雷措施,。

2.2,、自備應急電源系統(tǒng)設計

數(shù)據中心一般采用柴油發(fā)電機組作為自備應急電源，對于大型,、高等級數(shù)據中心也可以選擇可靠性高,、輸出電源品質好、帶非線性負載能力強,、體積小,、重量輕的大功率燃氣輪機發(fā)電機組。一般可靠性要求的數(shù)據中心宜配置一路自備應急電源,，供電容量應能滿足全部一,、二級負荷的需求，包括UPS 電源系統(tǒng),、機房空調,、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一,、二級負荷,。當數(shù)據中心條件受限制，且市電電源具有較高可靠性時,，也可以部分或全部采用移動式發(fā)電機組作為自備應急電源,。發(fā)電機組燃料儲備量應根據數(shù)據中心等級的要求，結合市電電源可靠性、供油可靠性,、消防要求綜合決定,，一般不宜少于發(fā)電機組滿負荷運行8小時的用油量。

2.3,、UPS供配電系統(tǒng)設計

UPS配電主要用于計算機設備,、服務器、小型機,、存儲,、網絡設備、保安監(jiān)控設備等,。UPS 電源系統(tǒng)輸出一般采用三級配電方式：系統(tǒng)輸出配電柜——機房配電柜——機柜配電單元,。

UPS電源系統(tǒng)蓄電池組容量的計算方法有以下兩種：

按負荷電流計算；

按負荷功率計算,；

按負荷電流計算的結果是蓄電池組的總容量,，然后再選擇單組蓄電池的容量和組數(shù)。按負荷功率計算的結果是選定容量規(guī)格的蓄電池組數(shù),。兩種計算方法的結果可互相校驗,。

對于單電源輸入設備，即使已采用雙單元冗余UPS 電源系統(tǒng),，也宜將其連接在其中一個單元上,。對于雙單元冗余UPS電源系統(tǒng)，可將其每個單元中的部分容量視為并聯(lián)冗余性質,。對于需要雙回路供電的單電源輸入設備,，宜在其輸入端設置靜態(tài)轉換開關STS。靜態(tài)轉換開關STS 的性能應能滿足其要求,，一般轉換時間小于5——10ms,。

當負荷設備對零——地電壓要求較高時，可在機房配電柜設置隔離變壓器,。有時候,，為保證UPS故障旁路后輸出高質量電源，往往在UPS旁路輸出端設置隔離變壓器,。

數(shù)據中心UPS供配電系統(tǒng)一般采用冗余方式供電,，很少采用單機供電。冗余方式供電能在一臺UPS設備故障時,，仍然能夠滿足機房內重要設備的用電需求,，這是單機供電所不能達到的。從冗余式配置方案來看,，常用的有以下幾種方式：

,、熱備份式冗余UPS供電方式

主機帶負載,，備機空載或帶非重要負載，備機接入主機的BYPASS輸入端,。這種方式布置比較靈活,，不需要兩臺UPS同品牌，而且不要增加額外輔助電路,，不增加購置成本。如果UPS主機發(fā)生了故障,，那么UPS備機必須接替全部負載,，這也就意味著設計時必須計算好UPS主機故障時，UPS備機所需承擔的總負載,。此方式的缺陷在于UPS備機得具有階躍性負載承載能力,，無法對電源系統(tǒng)進行擴容，兩臺容量不同的UPS相聯(lián),，只能按最小的UPS容量輸出,。

、直接并機冗余UPS供電方式

為克服熱備份式冗余供電系統(tǒng)的弱點,，隨著UPS控制技術的進步,，具有相同額定輸出功率的UPS可直接并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng)，為保證高質量的并機系統(tǒng),，各電源間必須保持同頻,、同相、且各機均流,。此供電方式瞬間過載能力強,，能夠自動均分功率，系統(tǒng)互為主備,，提高供電可靠性,，電源系統(tǒng)擴容方便。但是存在著環(huán)流,，增加無功損耗,，降低系統(tǒng)可靠性，需增加額外輔助電路,，隨之而來是增加成本,，增加故障點。設計時,，如2臺互備,，每臺按照50%帶載能力考慮，并聯(lián)的主機越多,，單臺主機的帶載能力就越低,。

、雙總線冗余供電方式

雙總線供電方式是采用兩條總線對后端設備進行供電，每條總線上具有相同的一套UPS供電方式,，消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端與最終用戶負載端之間的“單點瓶頸”故障隱患,，以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯”功能。此供電方式能夠在線維護,，在線擴容,，在線升級，改善了重要總線的可用性,，滿足了雙電源用電設備的需求,，真正實現(xiàn)了7×24×365運行的目標。但是雙總線冗余供電方式相當于搭建了兩套前述供電方式的回路,，需要增加2倍以上的成本,。同時，為滿足單電源設備的供電需求,，可在輸出端安裝STS,，來保證供電輸出的可靠性。

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計3,、供配電設備的安裝和線路敷設

機房UPS,、精密空調電源系統(tǒng)輸入應設置專用的輸入配電柜。電源系統(tǒng)輸入配電柜應引接兩路電源,、自動切換,。UPS 電源主機的主電源和旁路電源應分別引入，并宜由不同的輸入配電柜引接,。UPS電源系統(tǒng)輸出應采用放射式,、雙回路配電方式。UPS 電源系統(tǒng)輸出應采用三相配電,，末端分相,，以利三相平衡。

機房配電柜,、UPS電源柜落地安裝,，動力配電箱、照明配電箱底邊距地1.4m墻上暗裝,，配電柜及其他電氣裝置的底座應與建筑樓地面牢靠固定,，并接地，機房內應分別設置維修和測試用插座,，且有明顯區(qū)別標志,，測試用電源插座應由UPS供電，維修插座由市電供電,。所有線路的敷設是要以設備布局和設計圖紙為基礎進行,，設計時考慮供電距離盡量短,，機房內的電源線、信號線和通信線應分別鋪設,，不能共走同一線槽,，UPS電源配電箱引出的配電線路，穿鍍鋅鋼管,，沿機房活動地板下敷設至各排網絡或服務器機柜,，使用插座或工業(yè)連接器為機柜供電。

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計4,、可靠接地

數(shù)據中心應采用聯(lián)合接地方式,，將圍繞建筑物的環(huán)形接地體、建筑物基礎地網及變壓器地網用接地銅牌相互連通,，重要機房內由銅編織帶組成聯(lián)合地網。所有的配電柜和配電箱的金屬框架及基礎型鋼必需接地可靠,。門和框架的接地端子間用裸編銅線連接,。照明配電箱內的漏電保護器的動作電流不大于30mA，動作時間不大于0.1s,，接地支線必須單獨與接地干線相連接,，不得串聯(lián)連接，UPS電源柜輸出端的中性線,，必須與由接地裝置直接引來的接地干線連接,，作重復接地，聯(lián)合接地電阻小于4Ω,，單獨接地小于1Ω,，當燈具距地面高度小于2.4m時，燈具的可接近裸露導體必須接地可靠,，并應有專用接地螺栓和標識,，外電源進線至機房電源管理間時，應將電纜的金屬外皮與接地裝置連接,。金屬電纜橋架及其支架全長應不少于2處與接地干線相連接,，電纜橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線，接地線最小允許截面積不小于6mm2,，接地在插座間不串聯(lián)連接,。

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計5、機房防靜電

由于靜電對計算機設備有較大影響,，所以機房的防靜電技術就非常重要,，目前，機房防靜電措施主要是在機房地面敷設防靜電地板,，地板間通過橫梁精密連接成一個整體,，并與地板下接地銅牌連接,，地板基材采用全鋼、鋁合金,、硫酸鈣等材質,，機房墻面采用彩鋼板或刷防靜電涂料，天花安裝金屬吊頂板,，起到靜電屏蔽作用,，防止外界強磁場的干擾。

數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計6,、末端PDU

電源分配單元,，顧名思義PDU應具備電源的分配或附加管理的功能。電源的分配是指電流及電壓和接口的分配,，電源管理是指開關控制,、電路中的各種參數(shù)監(jiān)視、線路切換,、承載的限制,、電源插口匹配安裝、線纜的整理,、空間的管理及電涌防護和極性檢測,。由于數(shù)據中心的幾乎所有的IT設備都已經或者將要放置在標準機柜內，所以,，PDU作為機柜的必備附件也越來越受到相關各方的重視,。 PDU電源分配器和普通電源排插相比，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在設計安排更合理,、品質和標準更嚴格,、安全無故障工作時間長、各類漏電,、過電過載保護更優(yōu)秀,、插拔動作頻繁而不易損壞、熱升溫小,、安裝更靈活方便,適合對用電要求很嚴格的行業(yè)客戶使用,。也從根本上杜絕了普通電源排插的因接觸不良、負荷小而造成的頻繁斷電,、燒毀,、火災等安全隱患。

以上就是數(shù)據中心機房供電配電系統(tǒng)如何設計的全部內容了,，其實若數(shù)據中心中存在不同等級的功能區(qū)域,，在供配電系統(tǒng)設計中也應區(qū)別對待，以減少不必要的建設投資和運營成本,。

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