數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)是一個(gè)交叉的系統(tǒng),，涉及到市電供電,、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電,、柴油發(fā)電機(jī)等,，每個(gè)系統(tǒng)互相交叉,，互有影響,，這就使我們?cè)诓贾脮r(shí)必須考慮多方面的因素，機(jī)房的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動(dòng)脈,，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定,，能夠保障其它系統(tǒng)發(fā)揮作用和核心業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，下面了解一下機(jī)房供電需求及系統(tǒng)的布置方案,。

（一）數(shù)據(jù)中心電力需求

（1）模擴(kuò)大,、功率密度增高造成供電總?cè)萘康奶岣摺螜C(jī)柜負(fù)荷：2kW/臺(tái)-3kW/臺(tái)-4kW/臺(tái)—更高,；單位面積平均負(fù)荷：0.5kva/m2—1kva/m2-1.5kva/m2-2kva/m2—更高;

（2）可靠性要求——供配電系統(tǒng)的可靠性要求相應(yīng)提高,。•供配電系統(tǒng)可靠性：99.00%-99.90%-99.99%—99.999%——更高。
（二）數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)

需求分析

隨著數(shù)據(jù)中心的要求也不斷提高,，信息設(shè)備功能越來(lái)越強(qiáng),，功率密度越來(lái)越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機(jī)柜用電負(fù)荷由以前的2kVA/臺(tái),，提高到3kVA/臺(tái),、4kVA/臺(tái)，甚至更高,。機(jī)房單位面積的平均用電負(fù)荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方,、2kVA每平方,，甚至更高,，數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)應(yīng)分為兩個(gè)層次，即：UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)和市電供電系統(tǒng)負(fù)荷,。

市電供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括：UPS供電系統(tǒng)(輸入),、機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)房照明及建筑電氣設(shè)備等,。UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸入)=供電負(fù)荷+充電負(fù)荷,。機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷=N臺(tái)主用空調(diào)機(jī)組額定負(fù)荷容量×負(fù)荷率。

UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括：計(jì)算機(jī)設(shè)備,、服務(wù)器,、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、小型機(jī)等,，在負(fù)荷設(shè)備明確時(shí)，按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),，具體負(fù)荷設(shè)備不明確時(shí),，按設(shè)備機(jī)柜平均負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。設(shè)備機(jī)柜數(shù)量也不明確時(shí),，可按機(jī)房面積平均負(fù)荷估計(jì),。

（三）數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的布置

數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有：UPS、電池,、配電柜和柴油發(fā)電機(jī)等,。這些設(shè)備單位占地面積、重量大,，對(duì)于這些設(shè)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(duì)外界的危害,。數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的配電間,、變配電所，UPS電源機(jī)房應(yīng)靠近設(shè)備機(jī)房(負(fù)荷中心)布置,，這樣能保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能的小,。

UPS電源主機(jī)、配電柜與蓄電池組是否需要分隔,，按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)的要求決定,，另外還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備，重量比較大,，噪聲大,，需要擺放在一個(gè)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(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上，盡可能靠近供電負(fù)載,。發(fā)電機(jī)房宜設(shè)置在地面一層,，當(dāng)發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下層時(shí)，應(yīng)特別注意進(jìn),、出風(fēng)通道能否滿足要求,，應(yīng)注意發(fā)電機(jī)組儲(chǔ)油裝置(日用油箱、儲(chǔ)油罐)的消防要求,。變配電所,、發(fā)電機(jī)房、UPS電源機(jī)房均應(yīng)留有足夠的面積,，可與設(shè)備機(jī)房同步發(fā)展,，應(yīng)對(duì)設(shè)備機(jī)房面積擴(kuò)展或設(shè)備機(jī)房功率密度上升引起的供電需求。于非專門(mén)設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)中心的建筑,，應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求,，包括樓面荷載、凈高,、抗震等級(jí),、耐火等級(jí)等方面。

（四）市電動(dòng)力配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

市電動(dòng)力配電主要用于供給機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備,、普通照明和給排風(fēng),、維修插座、一般動(dòng)力,、UPS設(shè)備等,。市電動(dòng)力配電一般由大樓總配電柜饋出的動(dòng)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(kāi)設(shè)置且零地線之間電壓小于1V,。

一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜引入兩路市電電源,，條件受限制時(shí)也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時(shí),，宜為冗余關(guān)系,，也可作為供電容量擴(kuò)展關(guān)系，每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一,、二級(jí)負(fù)荷的需求,，包括UPS電源系統(tǒng),、機(jī)房精密空調(diào)、機(jī)房照明,、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一,、二級(jí)負(fù)荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余,，正常時(shí)應(yīng)同時(shí)供電運(yùn)行，兩路電源在負(fù)荷設(shè)備輸入端自動(dòng)切換,。

市電動(dòng)力配電柜一般采用放射式配電直接配至各用電設(shè)備或電箱,，機(jī)房?jī)?nèi)所有動(dòng)力配電線纜必須設(shè)計(jì)橋架或鋼管敷設(shè)，市電動(dòng)力配電柜具有火警聯(lián)動(dòng)保護(hù)功能,，出現(xiàn)火警時(shí)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及時(shí)切斷電源,，動(dòng)力配電柜、照明箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)和主要元器件應(yīng)設(shè)置有效的防雷措施,。

（五）自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心一般采用柴油發(fā)電機(jī)組作為自備應(yīng)急電源,，對(duì)于大型、高等級(jí)數(shù)據(jù)中心也可以選擇可靠性高,、輸出電源品質(zhì)好,、帶非線性負(fù)載能力強(qiáng)、體積小,、重量輕的大功率燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組,。一般可靠性要求的數(shù)據(jù)中心宜配置一路自備應(yīng)急電源，供電容量應(yīng)能滿足全部一,、二級(jí)負(fù)荷的需求,，包括UPS電源系統(tǒng)、機(jī)房空調(diào),、機(jī)房照明,、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級(jí)負(fù)荷,。

當(dāng)數(shù)據(jù)中心條件受限制,，且市電電源具有較高可靠性時(shí)，也可以部分或全部采用移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組作為自備應(yīng)急電源,。發(fā)電機(jī)組燃料儲(chǔ)備量應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心等級(jí)的要求,，結(jié)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(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行8小時(shí)的用油量。

（六）UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

UPS配電主要用于計(jì)算機(jī)設(shè)備,、服務(wù)器,、小型機(jī),、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、保安監(jiān)控設(shè)備等,。UPS電源系統(tǒng)輸出一般采用三級(jí)配電方式：系統(tǒng)輸出配電柜-機(jī)房配電柜-機(jī)柜配電單元。UPS電源系統(tǒng)蓄電池組容量的計(jì)算方法有以下兩種：（1）按負(fù)荷電流計(jì)算;（2）按負(fù)荷功率計(jì)算;

按負(fù)荷電流計(jì)算的結(jié)果是蓄電池組的總?cè)萘?，然后再選擇單組蓄電池的容量和組數(shù),。按負(fù)荷功率計(jì)算的結(jié)果是選定容量規(guī)格的蓄電池組數(shù)。兩種計(jì)算方法的結(jié)果可互相校驗(yàn),。對(duì)于單電源輸入設(shè)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(gè)單元上,。對(duì)于雙單元冗余UPS電源系統(tǒng),，可將其每個(gè)單元中的部分容量視為并聯(lián)冗余性質(zhì)。對(duì)于需要雙回路供電的單電源輸入設(shè)備,，宜在其輸入端設(shè)置靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS,。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)STS的性能應(yīng)能滿足其要求，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間小于5～10ms,。當(dāng)負(fù)荷設(shè)備對(duì)零-地電壓要求較高時(shí),，可在機(jī)房配電柜設(shè)置隔離變壓器。有時(shí)候,，為保證UPS故障旁路后輸出高質(zhì)量電源,，往往在UPS旁路輸出端設(shè)置隔離變壓器。

數(shù)據(jù)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(jī)供電,。冗余方式供電能在一臺(tái)UPS設(shè)備故障時(shí)，仍然能夠滿足機(jī)房?jī)?nèi)重要設(shè)備的用電需求,，這是單機(jī)供電所不能達(dá)到的,。從冗余式配置方案來(lái)看，常用的有以下幾種方式：
（1）熱備份式冗余UPS供電方式

主機(jī)帶負(fù)載,，備機(jī)空載或帶非重要負(fù)載,，備機(jī)接入主機(jī)的BYPASS(旁路)輸入端。這種方式布置比較靈活,，不需要兩臺(tái)UPS同品牌,，而且不要增加額外輔助電路，不增加購(gòu)置成本,。如果UPS主機(jī)發(fā)生了故障,，那么UPS備機(jī)必須接替全部負(fù)載，這也就意味著設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)算好UPS主機(jī)故障時(shí),，UPS備機(jī)所需承擔(dān)的總負(fù)載,。此方式的缺陷在于UPS備機(jī)得具有階躍性負(fù)載承載能力,，無(wú)法對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，兩臺(tái)容量不同的UPS相聯(lián),，只能按最小的UPS容量輸出,。

（2）直接并機(jī)冗余UPS供電方式

為克服熱備份式冗余供電系統(tǒng)的弱點(diǎn)，隨著UPS控制技術(shù)的進(jìn)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(zhì)量的并機(jī)系統(tǒng)，各電源間必須保持同頻,、同相,、且各機(jī)均流。此供電方式瞬間過(guò)載能力強(qiáng),，能夠自動(dòng)均分功率，系統(tǒng)互為主備,，提高供電可靠性,，電源系統(tǒng)擴(kuò)容方便。但是存在著環(huán)流,，增加無(wú)功損耗,，降低系統(tǒng)可靠性，需增加額外輔助電路,，隨之而來(lái)是增加成本,，增加故障點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí),，如2臺(tái)互備,，每臺(tái)按照50%帶載能力考慮，并聯(lián)的主機(jī)越多,，單臺(tái)主機(jī)的帶載能力就越低,。

（3）雙總線冗余供電方式

雙總線供電方式是采用兩條總線對(duì)后端設(shè)備進(jìn)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(fù)載端之間的“單點(diǎn)瓶頸”故障隱患,，以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯(cuò)”功能。此供電方式能夠在線維護(hù),，在線擴(kuò)容,，在線升級(jí)，改善了重要總線的可用性,，滿足了雙電源用電設(shè)備的需求,，真正實(shí)現(xiàn)了7×24×365運(yùn)行的目標(biāo)。但是雙總線冗余供電方式相當(dāng)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(shí),，為滿足單電源設(shè)備的供電需求，可在輸出端安裝STS,，來(lái)保證供電輸出的可靠性,。

（七）供配電設(shè)備的安裝和線路敷設(shè)

機(jī)房UPS、精密空調(diào)電源系統(tǒng)輸入應(yīng)設(shè)置專用的輸入配電柜,。電源系統(tǒng)輸入配電柜應(yīng)引接兩路電源,、自動(dòng)切換。UPS電源主機(jī)的主電源和旁路電源應(yīng)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(yīng)采用放射式、雙回路配電方式,。UPS電源系統(tǒng)輸出應(yīng)采用三相配電,，末端分相，以利三相平衡,。機(jī)房配電柜,、UPS電源柜落地安裝，動(dòng)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(yīng)與建筑樓地面牢靠固定，并接地,，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)分別設(shè)置維修和測(cè)試用插座,，且有明顯區(qū)別標(biāo)志，測(cè)試用電源插座應(yīng)由UPS供電,，維修插座由市電供電,。所有線路的敷設(shè)是要以設(shè)備布局和設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行，設(shè)計(jì)時(shí)考慮供電距離盡量短,，機(jī)房?jī)?nèi)的電源線,、信號(hào)線和通信線應(yīng)分別鋪設(shè)，不能共走同一線槽,，UPS電源配電箱(柜)引出的配電線路,，穿鍍鋅鋼管，沿機(jī)房活動(dòng)地板下敷設(shè)至各排網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器機(jī)柜,，使用插座或工業(yè)連接器為機(jī)柜供電,。

（八）末端PDU

電源分配單元(PDU)，顧名思義PDU應(yīng)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(kāi)關(guān)控制(包括遠(yuǎn)程控制)、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(hù)和極性檢測(cè),。由于數(shù)據(jù)中心的幾乎所有的IT設(shè)備都已經(jīng)或者將要放置在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，所以,，PDU作為機(jī)柜的必備附件也越來(lái)越受到相關(guān)各方的重視,。

PDU電源分配器和普通電源排插相比，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)安排更合理,、品質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格,、安全無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng)、各類漏電,、過(guò)電過(guò)載保護(hù)更優(yōu)秀,、插拔動(dòng)作頻繁而不易損壞、熱升溫小,、安裝更靈活方便,適合對(duì)用電要求很嚴(yán)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(fù)荷小而造成的頻繁斷電,、燒毀、火災(zāi)等安全隱患,。

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