關(guān)于大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的供配電系統(tǒng)規(guī)劃

牛永盛

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十三研究所，山西 太原 030000）

大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)工作具有較強(qiáng)的綜合性，并且整個(gè)數(shù)據(jù)中心的構(gòu)成相對(duì)比較復(fù)雜涉及到的內(nèi)容相對(duì)較多，主要包含了土建施工、機(jī)電施工、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、能源供應(yīng)以及消防安全等多個(gè)方面因素。

1 大型數(shù)據(jù)中心負(fù)荷分析

大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)部所涉及到的各種系統(tǒng)設(shè)備非常復(fù)雜，也想有效保證設(shè)備的正常工作和運(yùn)轉(zhuǎn)需要對(duì)其提供出科學(xué)完善的供配電系統(tǒng)，而供配電系統(tǒng)的規(guī)劃工作需要和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模以及設(shè)備使用數(shù)量相匹配，有效保證各種電氣設(shè)備的正常穩(wěn)定工作和運(yùn)行，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能減排工作效果，大型數(shù)據(jù)中心的高效化工作有著重要的意義。

在大型數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷等級(jí)劃分上，依照我國2017年頒布的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范要求，通常依照數(shù)據(jù)中心的規(guī)模大小、性能層次以及數(shù)據(jù)重要性等級(jí)等幾個(gè)方面，將大型數(shù)據(jù)中心劃分成A、B、C三個(gè)不同的負(fù)荷級(jí)別，其中A是最高級(jí)別C是最低級(jí)別，顯然不同等級(jí)的數(shù)據(jù)中心在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法上有著明顯的差異，但是從大型數(shù)據(jù)中心的整體應(yīng)用角度上來看，對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房來講，不管機(jī)房處于什么級(jí)別都需要保證機(jī)房的正常工作和運(yùn)轉(zhuǎn)，在遇到一些小型的故障問題仍然需要保證正常的運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的供配電系統(tǒng)負(fù)荷也可以分為三個(gè)等級(jí)，要考慮到機(jī)房內(nèi)部的大量服務(wù)器設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等需要連續(xù)不斷的工作，不能出現(xiàn)電源的突然中斷，因此對(duì)于大型數(shù)據(jù)機(jī)房來講負(fù)荷等級(jí)都是一級(jí)負(fù)荷，需要使用雙向電源來進(jìn)行供電。

2 大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的整體規(guī)劃要求

大型數(shù)據(jù)中心的主要負(fù)荷來源于數(shù)據(jù)生產(chǎn)交換設(shè)備，比如數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的主服務(wù)器、交換機(jī)設(shè)備以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等這些設(shè)備，在工作過程中必須要保證電源的穩(wěn)定性不能存在突然斷電問題，因此，必須要作為重點(diǎn)的供配電設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來加以保障。可以采取兩路試電進(jìn)線或者是應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)等方式，保證在特殊的斷電條件下，可以為該環(huán)節(jié)進(jìn)行連續(xù)不斷的電力供應(yīng)。制冷設(shè)備也是大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的重點(diǎn)負(fù)荷環(huán)節(jié)，由于大密度的主機(jī)分布會(huì)出現(xiàn)大量的熱量，這些熱量在機(jī)房空間當(dāng)中過度聚集，會(huì)造成機(jī)房內(nèi)部環(huán)境惡化，如果這種設(shè)備因?yàn)閿嚯妴栴}而停止工作，那么機(jī)房內(nèi)部的溫度會(huì)快速上漲，很容易造成大面積的設(shè)備損壞等問題。因此，這種系統(tǒng)當(dāng)中涉及到的空調(diào)主機(jī)、冷凍水泵以及風(fēng)機(jī)設(shè)備等都屬于一級(jí)負(fù)荷當(dāng)中的重要負(fù)荷環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)中心的動(dòng)力設(shè)備可以允許短暫性的供電中斷，但是需要通過UPS和柴油發(fā)電機(jī)設(shè)備及時(shí)的進(jìn)行電力補(bǔ)充，也可以認(rèn)為一級(jí)符合當(dāng)中最為重要的負(fù)荷環(huán)節(jié)。

在大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，通常是屬于對(duì)外開放的商業(yè)性數(shù)據(jù)資源為了有效滿足用戶的需求，在開展規(guī)劃工作中需要保證規(guī)劃工作的可靠性以及安全性。針對(duì)A級(jí)數(shù)據(jù)中心來講，必須要做到24小時(shí)有人值守和監(jiān)管，不能出現(xiàn)單點(diǎn)斷電故障問題，要求具有較高的容錯(cuò)能力，保證整個(gè)機(jī)房的高效化運(yùn)轉(zhuǎn)。為了有效降低成本投入量提高機(jī)房工作的整體收益，在機(jī)房的規(guī)劃工作中必須要考慮到經(jīng)濟(jì)性問題以及后續(xù)的維護(hù)工作問題，要盡可能降低初始的投資量以及后期的運(yùn)營維護(hù)工作費(fèi)用。大型數(shù)據(jù)機(jī)房在建設(shè)過程中，由于工程量較大同時(shí)機(jī)房還需要滿足較強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，為后續(xù)的大型數(shù)據(jù)中心分期建設(shè)工作打下良好的基礎(chǔ)，但是大型數(shù)據(jù)中心的整體容量規(guī)劃工作和機(jī)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作需要盡可能一次性完成，防止對(duì)供配電系統(tǒng)的規(guī)劃工作形成不良的影響。因此，在數(shù)據(jù)中心的機(jī)房供配電系統(tǒng)的規(guī)劃工作中，必須要和所申請(qǐng)的供電配額相匹配，針對(duì)性的確定供電系統(tǒng)的具體容量以及變壓器的型號(hào)大小。

3 大型數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)劃

從現(xiàn)階段我國大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)狀況來看，高壓配電系統(tǒng)在供電等級(jí)上可以劃分為35kV、10kV、6kV和3kV等幾種重要的類型，其中以10kV的供電等級(jí)使用最為普遍，具體的供電等級(jí)需要依照工程的整體規(guī)劃要求來加以確定。對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心的機(jī)房供配電工作來講，主接線的母線可以選擇有匯流或者是無匯流的規(guī)劃方案，配線采用的是放射型或者是塑型配電規(guī)劃方案。高壓配電系統(tǒng)必須要具有較高的安全性和可靠性，使用雙路電源并聯(lián)進(jìn)線同時(shí)向其中接入U(xiǎn)PS和柴油發(fā)電機(jī)等多種應(yīng)急供電系統(tǒng)，變壓器設(shè)備需要采用容錯(cuò)率更高的設(shè)施，使用雙路市電進(jìn)線必要的情況下可以使用雙備份的設(shè)計(jì)方案。

應(yīng)急電源系統(tǒng)是大型數(shù)據(jù)中心供配電規(guī)劃工作當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)也是規(guī)劃難點(diǎn)之一，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員推薦使用N+1配置的柴油發(fā)電機(jī)，每一組柴油發(fā)電機(jī)單獨(dú)作為一套應(yīng)急供電電源，供電接線方案的選擇上需要一到多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，以10kV作為主接線分別設(shè)置成兩路電源和兩段獨(dú)立的母線之間進(jìn)行銜接，當(dāng)市電突然產(chǎn)生斷電故障時(shí)，兩路電源會(huì)同時(shí)斷電，此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)必須要立即啟動(dòng)，為母線提供必要的能源供應(yīng)，有效保證數(shù)據(jù)中心機(jī)房的正常工作和運(yùn)行。

4 結(jié)語

大型數(shù)據(jù)中心不允許產(chǎn)生設(shè)備斷電等事故問題，因此需要使用應(yīng)急電源來加以保障，大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不允許出現(xiàn)大面積設(shè)備突然斷電事故，針對(duì)緊急電源的配置必須要科學(xué)合理可以使用雙路試電和UPS以及柴油發(fā)電機(jī)等應(yīng)急供電方案來加以保障。