數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

馬 馳

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司(東莞)第一分公司

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

馬 馳

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司(東莞)第一分公司

數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)據(jù)中心使用功能的發(fā)揮、整體設(shè)備的安全運(yùn)行、節(jié)能環(huán)保效果的體現(xiàn)等方面發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。設(shè)計(jì)人員必須熟悉并掌握作為數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)、最核心內(nèi)容的供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)方法等。本文筆者對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

數(shù)據(jù)中心，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

數(shù)據(jù)中心每周7天、每天24小時(shí)運(yùn)行，特點(diǎn)是用電量大，可靠性要求高，電源品質(zhì)要求高。主要涉及的是電力系統(tǒng)中對(duì)電能進(jìn)行發(fā)、輸、配、用中的配和用兩個(gè)環(huán)節(jié)。在運(yùn)行的要求以及特點(diǎn)上，都要與電力系統(tǒng)保持一致。在電氣工程的供配電系統(tǒng)里，功率在流動(dòng)的方向上一般來(lái)說(shuō)是單向的，也就是從電源端向用戶(hù)端流動(dòng)，主要為了把電力系統(tǒng)里的電能利用一定的分配手段，轉(zhuǎn)換成用戶(hù)所使用的用電設(shè)備可以運(yùn)轉(zhuǎn)的電能。從當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)來(lái)看，其電壓等級(jí)一般在35KV及以下。所以在設(shè)計(jì)其供配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)其所具有的用電量多少、負(fù)荷的性質(zhì)，還有周?chē)鷧^(qū)域供電的狀況而制定出一個(gè)合理科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。

2.數(shù)據(jù)中心負(fù)荷分級(jí)

對(duì)于高等級(jí)的數(shù)據(jù)中心，IT設(shè)備一般作為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。IT輔助設(shè)備、消防設(shè)備通常作為一級(jí)負(fù)荷，其中IT輔助設(shè)備包括：冷水機(jī)組、循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、精密空調(diào)、新風(fēng)空調(diào)、補(bǔ)水系統(tǒng)、安防控制等系統(tǒng)/設(shè)備；消防設(shè)備包括：消防水泵、消防排煙/加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)、消防值班室、消防備用/疏散照明設(shè)備等。一般辦公、清掃、檢修等其他設(shè)備作為三級(jí)負(fù)荷。

3.數(shù)據(jù)中心工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求

要確保數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理、可行，并且能夠滿(mǎn)足一定的安全要求。首先，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的等級(jí)，A類(lèi)數(shù)據(jù)中心必須使用雙重電源供電；B類(lèi)數(shù)據(jù)中心建議采用雙重電源供電；C類(lèi)數(shù)據(jù)中心使用兩回路供電。其次，要確保供配電系統(tǒng)具有可靠性。具有可靠性是數(shù)據(jù)中心電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的重要環(huán)節(jié)，供電中斷可能造成秩序的混亂，生產(chǎn)出現(xiàn)停滯，嚴(yán)重的還會(huì)造成設(shè)備以及人身安全受到威脅，導(dǎo)致出現(xiàn)非常嚴(yán)重的政治與經(jīng)濟(jì)損失，因此，在對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要謹(jǐn)慎考慮突發(fā)狀況，對(duì)于A、B級(jí)數(shù)據(jù)中心需配置后備柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，后備柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的容量應(yīng)包括UPS基本容量、空調(diào)和制冷設(shè)備的基本容量。再次，要確保其電能的質(zhì)量具有良好的性能。電能質(zhì)量好壞主要取決于頻率與電壓兩個(gè)指標(biāo)。我國(guó)在電氣工程供配電的額定電壓和額定頻率上都有相應(yīng)的規(guī)定，盡管允許出現(xiàn)頻率或是電壓偏差，但是這樣對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行和壽命都具有一定的影響，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢或是減產(chǎn)。因此，要確保供配電系統(tǒng)不論在任何運(yùn)行方式下都可以提供很好的電能質(zhì)量，在線式UPS供電系統(tǒng)是解決供電質(zhì)量問(wèn)題與停電問(wèn)題的重要手段。第四，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該具有方便和靈活的特征。在對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行接線時(shí)應(yīng)該盡量的做到簡(jiǎn)單，同時(shí)還可以使其可以滿(mǎn)足負(fù)荷的變化，可以迅速、快捷的從一種運(yùn)行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換至另一種運(yùn)行狀態(tài)，并在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中不會(huì)輕易的出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作，可以確保能夠正常、方便的進(jìn)行檢修與維護(hù)。第五，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要具有經(jīng)濟(jì)性，使其可以在技術(shù)要求得以滿(mǎn)足的條件下，在基建的投資上較少，同時(shí)運(yùn)行的年費(fèi)用較低。最后，設(shè)計(jì)的方案應(yīng)具有擴(kuò)建與發(fā)展的可能，這樣可以更好的適應(yīng)未來(lái)建設(shè)事業(yè)對(duì)電壓的等級(jí)、設(shè)備容量以及安裝場(chǎng)地要求，而具有發(fā)展的空間。

4.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)導(dǎo)線的選擇

在數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)當(dāng)中，電力線路在其中具有十分重要的作用。其可以傳輸與分配電能，成為電能進(jìn)行分配與傳輸?shù)妮d體，具有的重要作用毋庸置疑。所以，能否正確的選擇導(dǎo)線對(duì)于整個(gè)電氣系統(tǒng)是否具有安全性來(lái)說(shuō)具有直接的影響。在對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)從載流量、允許壓降及導(dǎo)線阻燃性能多方面進(jìn)行考慮，在確保安全的條件下最大程度的節(jié)省使用的導(dǎo)線。

5.電氣設(shè)備低壓斷路器的選擇

通常在數(shù)據(jù)中心工程項(xiàng)目中，對(duì)照明系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)都要使用低壓斷路器，進(jìn)而對(duì)主體電器進(jìn)行控制和保護(hù)。和傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲以及閘刀相比，低壓斷路器具有更為健全的功能，它是當(dāng)前供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)裝置。通常狀況下，根據(jù)電源的種類(lèi)能夠?qū)⑵浞殖芍绷骱徒涣鲀煞N斷路器；依照其結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑵浞殖晌?MCB)、塑殼(MCCB)和框架式(ACB)三種斷路器；低壓斷路器又可分為選擇型斷路器(三段保護(hù)：過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)及短路瞬時(shí))和非選擇型斷路器(二段保護(hù)：過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)及短路瞬時(shí))兩種形式。斷路器的失壓保護(hù)功能，在電網(wǎng)電壓降到額定電壓的50-60%，為了不會(huì)由于電壓過(guò)低而造成電動(dòng)機(jī)燒壞等問(wèn)題的出現(xiàn)，或是為更好的使電網(wǎng)電壓恢復(fù)，不得不對(duì)不重要的用戶(hù)進(jìn)行切除時(shí)，這時(shí)失壓保護(hù)就會(huì)啟動(dòng)，使欠壓脫扣器線圈在線電壓上并聯(lián)。而一旦電壓恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)，吸住銜鐵，電壓降至額定電壓的50-60%時(shí)，以?xún)?nèi)吸力沒(méi)有彈簧拉力大，銜鐵撞擊就會(huì)鎖扣，讓觸頭斷開(kāi)。從上面能夠看出，低壓斷路器其目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的保護(hù)。

6.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中配電箱的設(shè)置

根據(jù)電氣接線的要求，配電箱應(yīng)該把開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測(cè)量?jī)x表以及輔助設(shè)備組裝到封閉或是半封閉的屏幅或是金屬柜上，進(jìn)而形成低壓配電裝置。在正常運(yùn)行的狀況下，能夠通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)或者是手動(dòng)開(kāi)關(guān)將電路接通或是分?jǐn)?。而?dāng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行，或者是發(fā)生故障時(shí)，則可利用其對(duì)電路進(jìn)行切斷，或是進(jìn)行報(bào)警。各數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量?jī)x表能夠使運(yùn)行中的各種參數(shù)得以顯示出來(lái)，還能夠調(diào)整某些電氣的參數(shù)，提示或是發(fā)出信號(hào)以警示其與正常的工作狀態(tài)相偏離。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，有利于提高數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，加強(qiáng)對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究是非常必要的。

[1]王宗青.芻議建筑對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].科技博覽，2015(25).

[2]高桂根.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].價(jià)值工程，2014(36).