某大型金融數(shù)據(jù)中心的供配電設(shè)計(jì)

呂 智

(華藍(lán)設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司，南寧 530011)

0 前言

該項(xiàng)目為超高層建筑，總建筑面積約21萬(wàn)m2，地上68層，地下室4層，該項(xiàng)目變電所分別設(shè)置在地下室一層、避難層的18、35及52層。其中用于數(shù)據(jù)中心變電所設(shè)于地下室一層。數(shù)據(jù)中心設(shè)于9層，總設(shè)備安裝容量(含遠(yuǎn)期用電)為 1 400kW，計(jì)算負(fù)荷約1 200kW。地下室變電所和發(fā)電機(jī)房設(shè)于核心筒周邊，電井設(shè)于核心筒內(nèi)，低壓供電半徑能夠控制在200m以內(nèi)。

該金融數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)多個(gè)銀行數(shù)據(jù)的運(yùn)行，一旦中止供電，會(huì)造成重大損失，甚至引起社會(huì)混亂，及至重大政治影響。本工程按A類機(jī)房進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，屬于特級(jí)金融設(shè)施，所以大型金融數(shù)據(jù)中心需按一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)主要從供電電源、備用電源、設(shè)備配置、線路敷設(shè)等方面進(jìn)行，以保證供電的可靠性。

1 10kV供電電源

本工程為10kV供電，設(shè)計(jì)考慮從城市區(qū)域變電站引來(lái)三路10kV電源專線回路，三路電源為二用一備的工作方式，第一路電源或第二路電源停電時(shí)，第三路電源自動(dòng)投入的運(yùn)行方式進(jìn)行母聯(lián)自投，并設(shè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，能轉(zhuǎn)換至手動(dòng)聯(lián)鎖投切。系統(tǒng)圖如圖1示意。

圖1 10kV配電系統(tǒng)示意圖

該做法需確保工作電源與備用電源接自不同城市區(qū)域變電站，確保電源的可靠性，另外建議由業(yè)主跟供電部門協(xié)商解決，確保每路電源的供電容量滿足該工程的需求，且盡可能為專線回路，減少其他單位對(duì)配電系統(tǒng)的影響。

2 變壓器配置

本工程變電所設(shè)于地下一層，數(shù)據(jù)中心由單獨(dú)一臺(tái)1 600kVA變壓器供電，該變壓器不接入其他負(fù)荷，確保數(shù)據(jù)中心不會(huì)受到其他負(fù)荷的影響，直接引出一根母線槽至數(shù)據(jù)中心配電柜；另外設(shè)一臺(tái)變壓器1 600kVA與其聯(lián)絡(luò)，該變壓器不接其他負(fù)荷,僅作為備用。當(dāng)數(shù)據(jù)中心變壓器發(fā)生故障時(shí)，合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，由該變壓器向數(shù)據(jù)中心進(jìn)行供電，保障數(shù)據(jù)中心的供電可靠性。配電系統(tǒng)示意見(jiàn)圖2。

筆者認(rèn)為，本工程數(shù)據(jù)機(jī)房變電所設(shè)于地下室是本工程變配電設(shè)計(jì)比較遺憾的地方。設(shè)計(jì)最初是建議變電所能設(shè)于機(jī)房層，設(shè)置兩臺(tái)1 250kVA的變壓器，兩臺(tái)變壓器同時(shí)工作互為備用，兩路獨(dú)立10kV電源從不同電井引上，表1為這兩種方案的比較分析。

變電所設(shè)于地下室與設(shè)于機(jī)房層兩種方案的比較分析 表1

圖2 低壓配電系統(tǒng)示意圖

由表1對(duì)比可知，變電所深入負(fù)荷中心更為合適，但由于種種原因，業(yè)主未同意設(shè)置在機(jī)房層，因此變電所只能設(shè)于地下室。

3 柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置

為確保備用電源的可靠性，且根據(jù)JGJ284-2012《建筑建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.1.2條，發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)冗余，本工程設(shè)置兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組作為備用電源，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組一用一備，當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障，另一臺(tái)能夠自動(dòng)投入，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)聯(lián)絡(luò)柜，單獨(dú)敷設(shè)一根母線槽至數(shù)據(jù)中心。

開(kāi)始設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，設(shè)計(jì)方考慮了以下方案：(1)采用2臺(tái)10kV高壓機(jī)組；(2)采用3臺(tái)800kW低壓發(fā)電機(jī)組；(3)采用4臺(tái)800kW低壓發(fā)電機(jī)組；(4)采用2臺(tái)1 500kW低壓發(fā)電機(jī)組。這幾個(gè)方案對(duì)比如表2所示。

本工程發(fā)電機(jī)距數(shù)據(jù)中心機(jī)房不超過(guò)200m，且變電所設(shè)于地下一層，還是需要兩段低壓母線槽引上至數(shù)據(jù)機(jī)房。綜合考慮各方面因素，并與業(yè)主協(xié)商，確定采用采用兩臺(tái)1 500kW低壓柴油發(fā)電機(jī)組，該方案可滿足規(guī)范要求、業(yè)主需求，與建筑方案預(yù)留的機(jī)房尺寸接近，對(duì)建筑方案改動(dòng)不大。

柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)方案比較 表2

柴油發(fā)電機(jī)房需要注意的問(wèn)題：機(jī)房的凈高應(yīng)滿足要求；進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)井既要滿足發(fā)電機(jī)組的要求，又不能影響建筑美觀；發(fā)電機(jī)排煙應(yīng)引上屋面，確保環(huán)保驗(yàn)收沒(méi)有問(wèn)題。

柴油發(fā)電機(jī)房需要注意的另一個(gè)問(wèn)題是，由于該發(fā)電機(jī)組容量比較大，用油量較多，規(guī)范又要求建筑物儲(chǔ)油間的儲(chǔ)油量不能超過(guò)1m3，根據(jù) JGJ 284-2012《建筑建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，本工程宜設(shè)滿足發(fā)電機(jī)耗油量12h的儲(chǔ)油措施，而本工程用地比較緊張，室外設(shè)置儲(chǔ)油罐又無(wú)法實(shí)施，為方便油箱加油，設(shè)計(jì)在室外設(shè)置一個(gè)輸油口，便于油罐車直接加油，滿足發(fā)電機(jī)的用油需求，做法示意如圖3所示。

圖3 油罐車加油示意圖

4 線路敷設(shè)

為保證供電電源的可靠性，設(shè)計(jì)方建議業(yè)主與供電部門協(xié)商，三路電源應(yīng)從不同路由引至項(xiàng)目紅線范圍內(nèi)，10kV的工作電源和備用電源從不同的位置引入地下室，采用橋架敷設(shè)走不同的路徑進(jìn)入中心配電房，盡可能避免某一路電源的位置發(fā)生異常狀況而影響到其他路電源，使整個(gè)項(xiàng)目的供電系統(tǒng)不受影響。

從地下室引至數(shù)據(jù)中心的工作電源和發(fā)電機(jī)的備用電源應(yīng)從不同方向，不同的電井引至數(shù)據(jù)中心的切換柜，確保工作電源和備用電源能夠完全隔離，使供電的可靠性得到更大保障。

5 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

本工程設(shè)置一套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，主要對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控：(1)對(duì)變壓器的溫度、電壓、電流以及散熱風(fēng)扇的運(yùn)行和故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；(2)對(duì)發(fā)電機(jī)組輸出電流電壓、蓄電池電壓、潤(rùn)滑油溫度和壓力、燃油壓力；冷卻液溫度以及油壓和油位、水溫和水位、充電器狀態(tài)、手自動(dòng)狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控；(3)對(duì)10kV的進(jìn)、出線主開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；(4)對(duì)低壓主進(jìn)線開(kāi)關(guān)、出線開(kāi)關(guān)的的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；(5)對(duì)UPS電源進(jìn)行監(jiān)控。

通過(guò)對(duì)以上設(shè)備的監(jiān)控，設(shè)備發(fā)生異常狀況能得到及時(shí)報(bào)警并進(jìn)行處理，進(jìn)一步保障供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠。

6 UPS備用電源

本工程另設(shè)2套UPS電源，一用一備， UPS電源均可保障數(shù)據(jù)中心3h的用電量，UPS電源設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)單位完成。

7 結(jié)束語(yǔ)