數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

袁俊梁

摘要：本文對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面優(yōu)化，結(jié)合常見(jiàn)問(wèn)題，制定有效對(duì)策。在網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代，數(shù)據(jù)中心機(jī)房對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行具有至關(guān)重要作用，一旦數(shù)據(jù)中心運(yùn)行中斷會(huì)導(dǎo)致無(wú)法上網(wǎng)數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。很多企業(yè)高度重視數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)與管理，全面提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的控制水平，保障數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;機(jī)房供配電;供配電設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機(jī)房穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，應(yīng)該高度重視供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)化，降低能源資源消耗，提高工作水平。數(shù)據(jù)中心是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息交換、傳遞、展示、計(jì)算、存儲(chǔ)。大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心電子元器件都需要通過(guò)直流電源驅(qū)動(dòng)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中造成設(shè)備溫度顯著升高，對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備穩(wěn)定性造成嚴(yán)重干擾。為了確?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的穩(wěn)定，數(shù)據(jù)中心機(jī)房不能實(shí)現(xiàn)停運(yùn)，否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行必然造成巨大的能量能源資源消耗，不符合生態(tài)環(huán)保建設(shè)要求，要高度重視對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化。

在信息設(shè)備功能不斷強(qiáng)大背景下，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備機(jī)柜用電負(fù)荷也逐漸提高，但是整個(gè)機(jī)房的單位面積負(fù)荷沒(méi)有明顯增加，使得數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)營(yíng)造成巨大的困難和挑戰(zhàn)無(wú)法保障運(yùn)行的穩(wěn)定性。在社會(huì)發(fā)展的新階段，對(duì)信息數(shù)據(jù)的依賴越來(lái)越高。要想確保數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪B續(xù)性與穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)高度重視數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性維護(hù)，只有確保供配電系統(tǒng)穩(wěn)定，才能夠減少各種意料之外的故障，確保數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的主要設(shè)備

（一）配電柜設(shè)置

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要合理優(yōu)化配電柜的設(shè)置，目前常用的配電柜主要以低壓配電柜為主。設(shè)計(jì)人員要充分認(rèn)識(shí)并掌握低壓配電柜的具體性能，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況以及相關(guān)因素進(jìn)行充分考慮，高度重視計(jì)算機(jī)用電設(shè)備、機(jī)房輔助用電設(shè)備以及備用供電設(shè)備等多方面的相互關(guān)系，充分掌握數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。要針對(duì)通電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷能量進(jìn)行全面參考與分析，對(duì)設(shè)備安裝位置進(jìn)行合理優(yōu)化，保證配電柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加清晰、整潔，避免出現(xiàn)線路糾纏不清、亂作一團(tuán)等情況，以免影響后期維護(hù)。在配電柜設(shè)計(jì)中要盡可能調(diào)節(jié)不同配電柜之間的控制關(guān)系，確保整個(gè)配電柜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）供電系統(tǒng)配置

一個(gè)完整的供電系統(tǒng)的組成，除UPS設(shè)備外，還有輸入配電柜、ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)、變壓器、瞬態(tài)電壓浪涌抑制器、負(fù)載配電開關(guān)柜、柴油發(fā)電機(jī)、交流穩(wěn)壓器、電池系統(tǒng)、各種開關(guān)、斷路器、熔斷器、轉(zhuǎn)插板，上百乃至幾百個(gè)連接點(diǎn)和相應(yīng)的傳輸線。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的供電系統(tǒng)如何提高其可用性呢？?jī)H僅解決UPS設(shè)備的可靠性顯然是不夠的，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的故障數(shù)據(jù)表明，直接由于UPS故障引起系統(tǒng)宕機(jī)的比例畢竟是較少的，由于系統(tǒng)中其他設(shè)備和環(huán)節(jié)以及人為事故造成的故障，或者由此引發(fā)的UPS故障占大多數(shù)。但是模塊化、冗余配置、熱插拔修復(fù)等設(shè)計(jì)原則還是適用的。當(dāng)然，系統(tǒng)中各種設(shè)備和管理的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和集中化，減少單路徑故障點(diǎn)和大面積掉電的隱患，加快建設(shè)速度和安裝的規(guī)范化、對(duì)環(huán)境和負(fù)載變化的適應(yīng)性和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、降低維護(hù)管理的難度和減少人為事故的幾率等問(wèn)題，也是要研究和解決的重點(diǎn)。

三、數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化思路

（一）設(shè)計(jì)理念

要想提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)針對(duì)供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析。目前大部分的供配電系統(tǒng)需要?jiǎng)恿ε潆姲照{(diào)設(shè)備、照明通風(fēng)設(shè)備、維修設(shè)備、一般動(dòng)力等。計(jì)算機(jī)設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)備，要想控制突然停電引發(fā)的故障問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真詳細(xì)考慮不同數(shù)據(jù)中心的具體功能，實(shí)際耗電

量確?？茖W(xué)合理劃分。數(shù)據(jù)中心機(jī)房容量非常大。如果機(jī)房容量比較小，可以將UPS更換為低壓饋電線供電。在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的具體運(yùn)行情況和功率數(shù)據(jù)，選擇合適的配電技術(shù)，減少能源資源消耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。如果數(shù)據(jù)中心規(guī)模較大可以將UPS設(shè)備靠近中心機(jī)房或者采用總供電電源獨(dú)立，分別由不同的變壓器控制提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在機(jī)房?jī)?nèi)部其他電力負(fù)荷不得與UPS供電連接，要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備接入的非線性負(fù)荷有效限制確保供電質(zhì)量，維持?jǐn)?shù)據(jù)中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖1所示：

（二）動(dòng)力供配電系統(tǒng)設(shè)置

在動(dòng)力供配電設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)該仔細(xì)對(duì)數(shù)據(jù)中心的狀況進(jìn)行深入排查，統(tǒng)計(jì)不同環(huán)節(jié)的具體耗電量。在總配電柜匯出的動(dòng)力供配電系統(tǒng)中需要利用TN-s接地方式，為保護(hù)電力安全采用50Hz交流電，380V或220V三相五線電源。電力配電柜照明配電柜需要直接與用電設(shè)備連接，采用放射式配電。在配電柜中要安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器，對(duì)動(dòng)力配電柜內(nèi)部的溫度和運(yùn)行故障進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常偏高或者有火花事件的情況，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，有效減少火災(zāi)隱情。為了提高動(dòng)力配電柜的整體運(yùn)行安全性與可靠性，通過(guò)在值班室內(nèi)安裝手動(dòng)電源切換裝置，在發(fā)生故障時(shí)通過(guò)人為切斷來(lái)增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

（三）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

電子設(shè)備的配電設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)部，通常利用UPS配電引至數(shù)據(jù)機(jī)房PDA。如果機(jī)房電源的中性線和PE線之間產(chǎn)生的電位差與電子信息設(shè)備的具體使用要求不相符時(shí)，要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)際狀況進(jìn)行分析。要合理隔離變壓器，避免中性線和PE線在連接時(shí)超出規(guī)范的電位差，產(chǎn)生比較強(qiáng)的輸送電流，導(dǎo)致硬件設(shè)備發(fā)生燒毀等故障。機(jī)房電源中線和PE線電位差不能夠滿足電子信息設(shè)備正常使用要求，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照機(jī)房的級(jí)別以及其他因素，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格判斷，如果屬于A級(jí)，則需要采用2N的配電系統(tǒng)級(jí)別，即采用雙路冗余線路。設(shè)計(jì)人員還要確保PDU通過(guò)智能通信接口和監(jiān)控妥善連接，實(shí)現(xiàn)PDA遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少人為因素的干擾，也能夠加強(qiáng)對(duì)PDU系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性嚴(yán)格控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題，并采取有效措施加以解決。在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要確保每一個(gè)出線開關(guān)與機(jī)柜內(nèi)部的電源有效對(duì)應(yīng)，如果UPS完全相同也能夠分別為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電子設(shè)備進(jìn)行分別供電，有效避免同一線路發(fā)生故障而造成整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房陷入癱瘓，如圖2所示：

（四）系統(tǒng)可靠性

數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最主要的目標(biāo)是維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員需要深入分析影響供配電系統(tǒng)可靠性的相關(guān)因素，增加在線維護(hù)功能，通過(guò)對(duì)市電和柴發(fā)電的初始位置進(jìn)行更換，在UPS輸入端之前放置切換裝置來(lái)減少系統(tǒng)故障影響的范圍，也能夠提高配電的可靠性，而為了防止系統(tǒng)切換過(guò)程中發(fā)生的ATS故障造成系統(tǒng)癱瘓，保證整個(gè)系統(tǒng) 的穩(wěn)定運(yùn)行與維護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)：

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，數(shù)據(jù)中心機(jī)房對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)具有十分重要的作用，任何一次停電事故都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重的還會(huì)造成硬件損壞、系統(tǒng)故障，造成巨大的不良影響。高度關(guān)注數(shù)據(jù)中心機(jī)房的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)，采取先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合數(shù)據(jù)中心的實(shí)際情況，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行妥善設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提高整個(gè)供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行效果，減少能源資源消耗和浪費(fèi)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

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