新聞主題	數據機房對柴油發電機組的供配電要求

 

摘要：數據中心持續功率(DCC)在柴油發電機組行業內的應用持續增長。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規定應急電源需滿足TierⅠ或TierⅡ,替代電源需滿足TierⅢ或TierⅣ要求。要被認為是可替代電源,并滿足Uptime Institute Tier Ⅲ和Tier Ⅳ的要求,則該發電機組必須在主電源發生故障時能提供持續電力。這意味著發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間限制。

 

數據機房的柴油發電機組系統圖

 

數據中心機房供配電系統是一個交叉的系統，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發電機等，每個系統互相交叉，互有影響，這就使我們在布置時必須考慮多方面的因素，機房的供配電系統就是這基礎工程的心臟和大動脈，供配電系統的穩定，能夠保障其它系統發揮作用和核心業務正常運行，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量應根據柴油發電機房的等級，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、戶外供電線路不宜采用架空方式敷設。當戶外供電線路采用具有金屬外護套的電纜時，在電纜進出建筑物處應將金屬外護套接地。

5、柴油發電機房應由專用配電變壓器或專用回路供電，變壓器宜采用干式變壓器。

6、柴油發電機房內的低壓配電系統不應采用 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和手動旁路裝置。確定不間斷電源系統的基本容量時應留有余量。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、用于柴油發電機房內的動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用配電箱(柜)，專用配電箱(柜)應靠近用電設備安裝。

10、電子信息設備專用配電箱(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。當輸出端中性線與 PE 線之間的電位差不能滿足電子信息設備使用要求時，宜配備隔離變壓器。

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

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

13、后備柴油發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系到生命安全等需要的負荷容量。

14、并列運行的柴油發電機，應具備自動和手動并網功能。

15、柴油發電機周圍應設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、市電與柴油發電機的切換應采用具有旁路功能的自動轉換開關。自動轉換開關檢修時，不應影響電源的切換。

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

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

 

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，需要擺放在一個承重比較好，并且不影響辦公和休息環境的地方。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求，配電柜應在滿足功能分區的基礎上，盡可能靠近供電負載。發電機房宜設置在地面一層，當發電機房設置于地下層時，應特別注意進、出風通道能否滿足要求，應注意發電機組儲油裝置（日用油箱、儲油罐）的消防要求。變配電所、發電機房、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。于非專門設計用于數據中心的建筑，應注意其是否滿足設備安裝和線路敷設的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。

 

四、市電動力配電系統設計

 

市電動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、維修插座、一般動力、UPS設備等。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，采用50Hz交電，380/220V三相五線電源，TN-S接地方式，零線和地線分開設置且零地線之間電壓小于1V。

一般可靠性要求數據中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時，宜為冗余關系，也可作為供電容量擴展關系，每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一、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，正常時應同時供電運行，兩路電源在負荷設備輸入端自動切換。

市電動力配電柜一般采用放射式配電直接配至各用電設備或電箱，機房內所有動力配電線纜必須設計橋架或鋼管敷設，市電動力配電柜具有火警聯動保護功能，出現火警時可與消防系統聯動及時切斷電源，動力配電柜、照明箱內的開關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、輸出電源品質好、帶非線性負載能力強、體積小、重量輕的大功率燃氣發電機組。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，也可以部分或全部采用移動式發電機組作為自備應急電源。發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，一般不宜少于發電機組滿負荷運行8小時的用油量。

1、主電網的可靠性、數據中心所存數據的敏感度

如果主電網足夠可靠,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時可讀取性,那么數據中心設施的有效性百分比將降低,它們會被歸類為Uptime Institute Tier I或Tier II.這時會根據發電機組的備用功率來選擇發電機組作為備用電源,以減少安裝費用。

2、發動機及發電機的選擇

作為電力供應的動力源,發動機的重要性不言而喻;不但要考慮通用的環境因素(溫度、海拔)、啟動冗余(雙啟動馬達、雙啟動蓄電池,或氣動、彈簧啟動)、通風散熱、發動機水加熱等;還要結合數據中心的要求來選擇發動機及發電機。發電機組行業主要的發動機制造商新發布了一個新的功率定義——數據中心持續功率(DCC)。發動機生產商用DCC定義來保證發動機運行不受時間和平均功率百分比限制。發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

控制系統作為發電機組運行的大腦,肩負著自動開關機、同步并聯帶載、負載分配(有功、無功功率均分)、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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