新聞主題	數(shù)據(jù)機房對柴油發(fā)電機組的供配電要求

 

摘要：數(shù)據(jù)中心持續(xù)功率(DCC)在柴油發(fā)電機組行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用持續(xù)增長。DCC應(yīng)用作為數(shù)據(jù)處理中心(DPCs)電源的一種可替代電源,它的特性使它能滿足數(shù)據(jù)中心設(shè)施對可靠性和可用性的需求。Uptime Institute規(guī)定應(yīng)急電源需滿足TierⅠ或TierⅡ,替代電源需滿足TierⅢ或TierⅣ要求。要被認(rèn)為是可替代電源,并滿足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)生故障時能提供持續(xù)電力。這意味著發(fā)電機組容量能在要求的負(fù)荷水平下提供持續(xù)電力而不受時間限制。

 

數(shù)據(jù)機房的柴油發(fā)電機組系統(tǒng)圖

 

數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)是一個交叉的系統(tǒng)，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，每個系統(tǒng)互相交叉，互有影響，這就使我們在布置時必須考慮多方面的因素，機房的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動脈，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，能夠保障其它系統(tǒng)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(tǒng)的布置方案。

 

一、供配電要求

 

1、柴油發(fā)電機房用電負(fù)荷等級及供電要求應(yīng)根據(jù)機房的等級，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB 50052 及本規(guī)范附錄 A 的要求執(zhí)行。

2、電子信息設(shè)備供電電源質(zhì)量應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)電機房的等級，按本規(guī)范附錄 A 的要求執(zhí)行。

3、供配電系統(tǒng)應(yīng)為電子信息系統(tǒng)的可擴(kuò)展性預(yù)留備用容量。

4、戶外供電線路不宜采用架空方式敷設(shè)。當(dāng)戶外供電線路采用具有金屬外護(hù)套的電纜時，在電纜進(jìn)出建筑物處應(yīng)將金屬外護(hù)套接地。

5、柴油發(fā)電機房應(yīng)由專用配電變壓器或?qū)Ｓ没芈饭╇姡儔浩饕瞬捎酶墒阶儔浩鳌?/span>

6、柴油發(fā)電機房內(nèi)的低壓配電系統(tǒng)不應(yīng)采用 TN—C 系統(tǒng)。電子信息設(shè)備的配電應(yīng)按設(shè)備要求確定。

7、電子信息設(shè)備應(yīng)由不間斷電源系統(tǒng)供電。不間斷電源系統(tǒng)應(yīng)有自動和手動旁路裝置。確定不間斷電源系統(tǒng)的基本容量時應(yīng)留有余量。不間斷電源系統(tǒng)的基本容量可按下式計算：E≥2P (7)式中 E——不間斷電源系統(tǒng)的基本容量(不包含備份不間斷電源系統(tǒng)設(shè)備)[(kW／kV·A)]；P——電子信息設(shè)備的計算負(fù)荷[(kW／kV·A)]。

8、用于柴油發(fā)電機房內(nèi)的動力設(shè)備與電子信息設(shè)備的不間斷電源系統(tǒng)應(yīng)由不同回路配電。

9、電子信息設(shè)備的配電應(yīng)采用專用配電箱(柜)，專用配電箱(柜)應(yīng)靠近用電設(shè)備安裝。

10、電子信息設(shè)備專用配電箱(柜)宜配備浪涌保護(hù)器、電源監(jiān)測和報警裝置，并應(yīng)提供遠(yuǎn)程通信接口。當(dāng)輸出端中性線與 PE 線之間的電位差不能滿足電子信息設(shè)備使用要求時，宜配備隔離變壓器。

11、電子信息設(shè)備的電源連接點應(yīng)與其他設(shè)備的電源連接點嚴(yán)格區(qū)別，并應(yīng)有明顯標(biāo)識。

12、A 級柴油發(fā)電機房應(yīng)配置后備柴油發(fā)電機系統(tǒng)，當(dāng)市電發(fā)生故障時，后備柴油發(fā)電機應(yīng)能承擔(dān)全部負(fù)荷的需要。

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

14、并列運行的柴油發(fā)電機，應(yīng)具備自動和手動并網(wǎng)功能。

15、柴油發(fā)電機周圍應(yīng)設(shè)置檢修用照明和維修電源，電源宜由不間斷電源系統(tǒng)供電。

16、市電與柴油發(fā)電機的切換應(yīng)采用具有旁路功能的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)檢修時，不應(yīng)影響電源的切換。

17、敷設(shè)在隱蔽通風(fēng)空間的低壓配電線路應(yīng)采用阻燃銅芯電纜，電纜應(yīng)沿線槽、橋架或局部穿管敷設(shè)；當(dāng)配電電纜線槽(橋架)與通信纜線線槽(橋架)并列或交叉敷設(shè)時，配電電纜線槽(橋架)應(yīng)敷設(shè)在通信纜線線槽(橋架)的下方。活動地板下作為空調(diào)靜壓箱時，電纜線槽(橋架)的布置不應(yīng)阻斷氣流通路。

18、配電線路的中性線截面積不應(yīng)小于相線截面積；單相負(fù)荷應(yīng)均勻地分配在三相線路上。

 

三、數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)的布置

 

數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有：UPS、電池、配電柜和柴油發(fā)電機等。這些設(shè)備單位占地面積、重量大，對于這些設(shè)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(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨立的配電間、變配電所，UPS 電源機房應(yīng)靠近設(shè)備機房(負(fù)荷中心)布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設(shè)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(shù)據(jù)中心等級的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備，重量比較大，噪聲大，需要擺放在一個承重比較好，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(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上，盡可能靠近供電負(fù)載。發(fā)電機房宜設(shè)置在地面一層，當(dāng)發(fā)電機房設(shè)置于地下層時，應(yīng)特別注意進(jìn)、出風(fēng)通道能否滿足要求，應(yīng)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(yīng)留有足夠的面積，可與設(shè)備機房同步發(fā)展，應(yīng)對設(shè)備機房面積擴(kuò)展或設(shè)備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設(shè)計用于數(shù)據(jù)中心的建筑，應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。

 

四、市電動力配電系統(tǒng)設(shè)計

 

市電動力配電主要用于供給機房精密空調(diào)設(shè)備、普通照明和給排風(fēng)、維修插座、一般動力、UPS設(shè)備等。市電動力配電一般由大樓總配電柜饋出的動力供配電系統(tǒng)，采用50Hz交電，380/220V三相五線電源，TN-S接地方式，零線和地線分開設(shè)置且零地線之間電壓小于1V。

一般可靠性要求數(shù)據(jù)中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時，宜為冗余關(guān)系，也可作為供電容量擴(kuò)展關(guān)系，每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷的需求，包括UPS電源系統(tǒng)、機房精密空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負(fù)荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時應(yīng)同時供電運行，兩路電源在負(fù)荷設(shè)備輸入端自動切換。

市電動力配電柜一般采用放射式配電直接配至各用電設(shè)備或電箱，機房內(nèi)所有動力配電線纜必須設(shè)計橋架或鋼管敷設(shè)，市電動力配電柜具有火警聯(lián)動保護(hù)功能，出現(xiàn)火警時可與消防系統(tǒng)聯(lián)動及時切斷電源，動力配電柜、照明箱內(nèi)的開關(guān)和主要元器件應(yīng)設(shè)置有效的防雷措施。

 

五、自備應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計

 

數(shù)據(jù)中心一般采用柴油發(fā)電機組作為自備應(yīng)急電源，對于大型、高等級數(shù)據(jù)中心也可以選擇可靠性高、輸出電源品質(zhì)好、帶非線性負(fù)載能力強、體積小、重量輕的大功率燃?xì)獍l(fā)電機組。一般可靠性要求的數(shù)據(jù)中心宜配置一路自備應(yīng)急電源，供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷的需求，包括UPS 電源系統(tǒng)、機房空調(diào)、機房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負(fù)荷。

當(dāng)數(shù)據(jù)中心條件受限制，且市電電源具有較高可靠性時，也可以部分或全部采用移動式發(fā)電機組作為自備應(yīng)急電源。發(fā)電機組燃料儲備量應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心等級的要求，結(jié)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)電機組滿負(fù)荷運行8小時的用油量。

1、主電網(wǎng)的可靠性、數(shù)據(jù)中心所存數(shù)據(jù)的敏感度

如果主電網(wǎng)足夠可靠,或數(shù)據(jù)中心處理的數(shù)據(jù)敏感性要求較低,或不嚴(yán)格要求數(shù)據(jù)的實時可讀取性,那么數(shù)據(jù)中心設(shè)施的有效性百分比將降低,它們會被歸類為Uptime Institute Tier I或Tier II.這時會根據(jù)發(fā)電機組的備用功率來選擇發(fā)電機組作為備用電源,以減少安裝費用。

2、發(fā)動機及發(fā)電機的選擇

作為電力供應(yīng)的動力源,發(fā)動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)、啟動冗余(雙啟動馬達(dá)、雙啟動蓄電池,或氣動、彈簧啟動)、通風(fēng)散熱、發(fā)動機水加熱等;還要結(jié)合數(shù)據(jù)中心的要求來選擇發(fā)動機及發(fā)電機。發(fā)電機組行業(yè)主要的發(fā)動機制造商新發(fā)布了一個新的功率定義——數(shù)據(jù)中心持續(xù)功率(DCC)。發(fā)動機生產(chǎn)商用DCC定義來保證發(fā)動機運行不受時間和平均功率百分比限制。發(fā)電機組的連續(xù)負(fù)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(tǒng)

控制系統(tǒng)作為發(fā)電機組運行的大腦,肩負(fù)著自動開關(guān)機、同步并聯(lián)帶載、負(fù)載分配(有功、無功功率均分)、功率管理、保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｋ钥刂葡到y(tǒng)要做到充分可靠及冗余控制(控制冗余、通訊冗余)。

 

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