新聞主題	數據機房對柴油發(fā)電機組的供配電要求

 

摘要：數據中心持續功率(DCC)在柴油發(fā)電機組行業(yè)內的應用持續增長(cháng)。DCC應用作為數據處理中心(DPCs)電源的一種可替代電源,它的特性使它能滿(mǎn)足數據中心設施對可靠性和可用性的需求。Uptime Institute規定應急電源需滿(mǎn)足TierⅠ或TierⅡ,替代電源需滿(mǎn)足TierⅢ或TierⅣ要求。要被認為是可替代電源,并滿(mǎn)足Uptime Institute Tier Ⅲ和Tier Ⅳ的要求,則該發(fā)電機組必須在主電源發(fā)生故障時(shí)能提供持續電力。這意味著(zhù)發(fā)電機組容量能在要求的負荷水平下提供持續電力而不受時(shí)間限制。

 

數據機房的柴油發(fā)電機組系統圖

 

數據中心機房供配電系統是一個(gè)交叉的系統，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發(fā)電機等，每個(gè)系統互相交叉，互有影響，這就使我們在布置時(shí)必須考慮多方面的因素，機房的供配電系統就是這基礎工程的心臟和大動(dòng)脈，供配電系統的穩定，能夠保障其它系統發(fā)揮作用和核心業(yè)務(wù)正常運行，下面了解一下機房供電需求及系統的布置方案。

 

一、供配電要求

 

1、柴油發(fā)電機房用電負荷等級及供電要求應根據機房的等級，按現行國家標準《供配電系統設計規范》GB 50052 及本規范附錄 A 的要求執行。

2、電子信息設備供電電源質(zhì)量應根據柴油發(fā)電機房的等級，按本規范附錄 A 的要求執行。

3、供配電系統應為電子信息系統的可擴展性預留備用容量。

4、戶(hù)外供電線(xiàn)路不宜采用架空方式敷設。當戶(hù)外供電線(xiàn)路采用具有金屬外護套的電纜時(shí)，在電纜進(jìn)出建筑物處應將金屬外護套接地。

5、柴油發(fā)電機房應由專(zhuān)用配電變壓器或專(zhuān)用回路供電，變壓器宜采用干式變壓器。

6、柴油發(fā)電機房?jì)鹊牡蛪号潆娤到y不應采用 TN—C 系統。電子信息設備的配電應按設備要求確定。

7、電子信息設備應由不間斷電源系統供電。不間斷電源系統應有自動(dòng)和手動(dòng)旁路裝置。確定不間斷電源系統的基本容量時(shí)應留有余量。不間斷電源系統的基本容量可按下式計算：E≥2P (7)式中 E——不間斷電源系統的基本容量(不包含備份不間斷電源系統設備)[(kW／kV·A)]；P——電子信息設備的計算負荷[(kW／kV·A)]。

8、用于柴油發(fā)電機房?jì)鹊膭?dòng)力設備與電子信息設備的不間斷電源系統應由不同回路配電。

9、電子信息設備的配電應采用專(zhuān)用配電箱(柜)，專(zhuān)用配電箱(柜)應靠近用電設備安裝。

10、電子信息設備專(zhuān)用配電箱(柜)宜配備浪涌保護器、電源監測和報警裝置，并應提供遠程通信接口。當輸出端中性線(xiàn)與 PE 線(xiàn)之間的電位差不能滿(mǎn)足電子信息設備使用要求時(shí)，宜配備隔離變壓器。

11、電子信息設備的電源連接點(diǎn)應與其他設備的電源連接點(diǎn)嚴格區別，并應有明顯標識。

12、A 級柴油發(fā)電機房應配置后備柴油發(fā)電機系統，當市電發(fā)生故障時(shí)，后備柴油發(fā)電機應能承擔全部負荷的需要。

13、后備柴油發(fā)電機的容量應包括不間斷電源系統、空調和制冷設備的基本容量及應急照明和關(guān)系到生命安全等需要的負荷容量。

14、并列運行的柴油發(fā)電機，應具備自動(dòng)和手動(dòng)并網(wǎng)功能。

15、柴油發(fā)電機周?chē)鷳O置檢修用照明和維修電源，電源宜由不間斷電源系統供電。

16、市電與柴油發(fā)電機的切換應采用具有旁路功能的自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)。自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，不應影響電源的切換。

17、敷設在隱蔽通風(fēng)空間的低壓配電線(xiàn)路應采用阻燃銅芯電纜，電纜應沿線(xiàn)槽、橋架或局部穿管敷設；當配電電纜線(xiàn)槽(橋架)與通信纜線(xiàn)線(xiàn)槽(橋架)并列或交叉敷設時(shí)，配電電纜線(xiàn)槽(橋架)應敷設在通信纜線(xiàn)線(xiàn)槽(橋架)的下方?；顒?dòng)地板下作為空調靜壓箱時(shí)，電纜線(xiàn)槽(橋架)的布置不應阻斷氣流通路。

18、配電線(xiàn)路的中性線(xiàn)截面積不應小于相線(xiàn)截面積；單相負荷應均勻地分配在三相線(xiàn)路上。

 

三、數據中心機房供配電系統的布置

 

數據中心機房供配電系統主要設備有：UPS、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等。這些設備單位占地面積、重量大，對于這些設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，還要考慮對外界的危害。數據中心機房供電系統應有獨立的配電間、變配電所，UPS 電源機房應靠近設備機房(負荷中心)布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設備之間的壓降和損耗盡可能的小。

UPS 電源主機、配電柜與蓄電池組是否需要分隔，按照數據中心等級的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設備，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，配電柜應在滿(mǎn)足功能分區的基礎上，盡可能靠近供電負載。發(fā)電機房宜設置在地面一層，當發(fā)電機房設置于地下層時(shí)，應特別注意進(jìn)、出風(fēng)通道能否滿(mǎn)足要求，應注意發(fā)電機組儲油裝置（日用油箱、儲油罐）的消防要求。變配電所、發(fā)電機房、UPS 電源機房均應留有足夠的面積，可與設備機房同步發(fā)展，應對設備機房面積擴展或設備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專(zhuān)門(mén)設計用于數據中心的建筑，應注意其是否滿(mǎn)足設備安裝和線(xiàn)路敷設的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。

 

四、市電動(dòng)力配電系統設計

 

市電動(dòng)力配電主要用于供給機房精密空調設備、普通照明和給排風(fēng)、維修插座、一般動(dòng)力、UPS設備等。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，采用50Hz交電，380/220V三相五線(xiàn)電源，TN-S接地方式，零線(xiàn)和地線(xiàn)分開(kāi)設置且零地線(xiàn)之間電壓小于1V。

一般可靠性要求數據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展關(guān)系，每一路市電電源的供電容量應能滿(mǎn)足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房精密空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時(shí)應同時(shí)供電運行，兩路電源在負荷設備輸入端自動(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備或電箱，機房?jì)人袆?dòng)力配電線(xiàn)纜必須設計橋架或鋼管敷設，市電動(dòng)力配電柜具有火警聯(lián)動(dòng)保護功能，出現火警時(shí)可與消防系統聯(lián)動(dòng)及時(shí)切斷電源，動(dòng)力配電柜、照明箱內的開(kāi)關(guān)和主要元器件應設置有效的防雷措施。

 

五、自備應急電源系統設計

 

數據中心一般采用柴油發(fā)電機組作為自備應急電源，對于大型、高等級數據中心也可以選擇可靠性高、輸出電源品質(zhì)好、帶非線(xiàn)性負載能力強、體積小、重量輕的大功率燃氣發(fā)電機組。一般可靠性要求的數據中心宜配置一路自備應急電源，供電容量應能滿(mǎn)足全部一、二級負荷的需求，包括UPS 電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。

當數據中心條件受限制，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)電機組作為自備應急電源。發(fā)電機組燃料儲備量應根據數據中心等級的要求，結合市電電源可靠性、供油可靠性、消防要求綜合決定，一般不宜少于發(fā)電機組滿(mǎn)負荷運行8小時(shí)的用油量。

1、主電網(wǎng)的可靠性、數據中心所存數據的敏感度

如果主電網(wǎng)足夠可靠,或數據中心處理的數據敏感性要求較低,或不嚴格要求數據的實(shí)時(shí)可讀取性,那么數據中心設施的有效性百分比將降低,它們會(huì )被歸類(lèi)為Uptime Institute Tier I或Tier II.這時(shí)會(huì )根據發(fā)電機組的備用功率來(lái)選擇發(fā)電機組作為備用電源,以減少安裝費用。

2、發(fā)動(dòng)機及發(fā)電機的選擇

作為電力供應的動(dòng)力源,發(fā)動(dòng)機的重要性不言而喻;不但要考慮通用的環(huán)境因素(溫度、海拔)、啟動(dòng)冗余(雙啟動(dòng)馬達、雙啟動(dòng)蓄電池,或氣動(dòng)、彈簧啟動(dòng))、通風(fēng)散熱、發(fā)動(dòng)機水加熱等;還要結合數據中心的要求來(lái)選擇發(fā)動(dòng)機及發(fā)電機。發(fā)電機組行業(yè)主要的發(fā)動(dòng)機制造商新發(fā)布了一個(gè)新的功率定義——數據中心持續功率(DCC)。發(fā)動(dòng)機生產(chǎn)商用DCC定義來(lái)保證發(fā)動(dòng)機運行不受時(shí)間和平均功率百分比限制。發(fā)電機組的連續負載能力、可靠性、突加載能力是最核心的要求。

3、智能冗余控制系統

控制系統作為發(fā)電機組運行的大腦,肩負著(zhù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)機、同步并聯(lián)帶載、負載分配(有功、無(wú)功功率均分)、功率管理、保護、數據傳輸等功能。所以控制系統要做到充分可靠及冗余控制(控制冗余、通訊冗余)。

 

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