安科瑞華南摘要：本文以中國(guó)銀行集團(tuán)客戶服務(wù)中心（合肥）項(xiàng)目一期數(shù)據(jù)中心（D區(qū)）為例，介紹了該行數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)架構(gòu)，以及數(shù)據(jù)中心電力負(fù)荷計(jì)算對(duì)低壓供配電系統(tǒng)、變壓器選型、主電氣接線方案、備用電源、UPS不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析比較。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng)；負(fù)載水平；柴油發(fā)電機(jī)組；UPS不間斷電源數(shù)據(jù)中心是在一個(gè)物理空間內(nèi)集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交換和管理所有數(shù)據(jù)信息的場(chǎng)所。這包括計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等主要設(shè)備，以及環(huán)境、空氣、電氣、機(jī)房布線、電能質(zhì)量組件等外部設(shè)備。數(shù)據(jù)中心作為建筑物的大腦，發(fā)揮著極其重要的作用，對(duì)其運(yùn)行的供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性、連續(xù)性提出了很高的標(biāo)準(zhǔn)。今天，筆者對(duì)中國(guó)銀行集團(tuán)客戶服務(wù)中心（合肥）一期工程“數(shù)據(jù)中心”項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)的整理和講解，并對(duì)數(shù)據(jù)中心的供電、配電系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。 1 項(xiàng)目概況中國(guó)銀行集團(tuán)客戶服務(wù)中心（合肥）一期項(xiàng)目位于合肥市濱湖新區(qū)，總建筑面積114953.9平方米，其中數(shù)據(jù)中心機(jī)房（D區(qū)） ）建筑面積4087平方米，位于項(xiàng)目場(chǎng)地北側(cè)，為地上獨(dú)立二層建筑，一層主要功能為高低壓。有配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、ATS配電室，二樓主要功能為數(shù)據(jù)機(jī)房。

2 負(fù)載水平及負(fù)載計(jì)算2.1 數(shù)據(jù)中心負(fù)載水平本項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心為中國(guó)銀行總行數(shù)據(jù)災(zāi)備中心，根據(jù)其使用性質(zhì)，數(shù)據(jù)造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響假設(shè)損耗和負(fù)載將減少�！稊�(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017），本項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心機(jī)房確定為A級(jí)機(jī)房，包括IT設(shè)備、空調(diào)、水冷機(jī)組、應(yīng)急照明、消防負(fù)荷以及所有過(guò)道照明是首要負(fù)載，而其中，數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)的IT設(shè)備是尤為重要的負(fù)載，其他一般照明和功耗也很重要。 3 級(jí)負(fù)載。 2.2 負(fù)荷計(jì)算根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）第3.2.1條，電子信息系統(tǒng)機(jī)房的電力負(fù)荷水平和功率要求應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的級(jí)別，并符合附錄A的規(guī)定。根據(jù)本規(guī)范和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052）的相關(guān)規(guī)定，供配電系統(tǒng)必須具備電子信息系統(tǒng)可擴(kuò)展性的儲(chǔ)備能力。根據(jù)目前數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)要求，IT設(shè)備總裝機(jī)容量約為2400kVA。該設(shè)計(jì)基于兩臺(tái)2500kVA 變壓器。變壓器提供M(1+1)冗余備份。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，兩臺(tái)1500kW柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行滿載，作為IT系統(tǒng)的備用電源，并采用兩臺(tái)2400kVA UPS，實(shí)現(xiàn)UPS不間斷供電系統(tǒng)。 2N冗余備份�？照{(diào)、冰箱總裝機(jī)容量約1600kW，選用兩臺(tái)2000kV變壓器實(shí)現(xiàn)M（1+1）冗余備份，選用兩臺(tái)1500kW柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源并聯(lián)運(yùn)行�？勺鳛闄C(jī)房空調(diào)，也可作為公園火災(zāi)時(shí)的應(yīng)急備用電源。 3 數(shù)據(jù)中心供/配電系統(tǒng)3.1 高低壓供電系統(tǒng)本項(xiàng)目將在數(shù)據(jù)中心一層安裝20kV主變電站，為園區(qū)供電。該項(xiàng)目總建筑面積約11.5萬(wàn)平方米，總裝機(jī)變壓器容量為19400kVA，根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋峙鷱?fù)的供電規(guī)劃，將安裝3臺(tái)20kV市電源。接收線。有。每個(gè)變電站均來(lái)自不同的市政變電站。其中1#電源為專用線路回路，供電容量為20000kVA，2#、3#電源為公共線路回路，供電容量各為10000kVA�？紤]到本項(xiàng)目供配電系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及后續(xù)可擴(kuò)展性要求和用電規(guī)劃的供電情況，20kV高壓系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式。正常情況下，段、段母線獨(dú)立運(yùn)行，1#、2#電源分別承載各自母線段的電力負(fù)荷。當(dāng)1#電源或2#電源出現(xiàn)故障時(shí)，3#電源作為市備用電源。

3.2 數(shù)據(jù)中心備用電源選擇根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017），A類數(shù)據(jù)中心必須采用雙電源供電，并配備備用電源。備用電源應(yīng)為獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組或獨(dú)立于正常電源的供電網(wǎng)絡(luò)中的專用饋線。當(dāng)常用電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源必須能夠承受數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需的電力負(fù)載。備用柴油發(fā)電機(jī)組的性能等級(jí)必須至少為G3級(jí)A級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組必須無(wú)時(shí)間限制連續(xù)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的輸出功率滿足數(shù)據(jù)中心的平均負(fù)載需要。由于柴油發(fā)電機(jī)的可操作性較高，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都使用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。該項(xiàng)目共安裝4臺(tái)1500kW低壓柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。每組由兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的1500kW柴油發(fā)電機(jī)組供電，分別作為IT和制冷設(shè)備的備用電源，保證數(shù)據(jù)中心設(shè)備的供電穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)城市停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)運(yùn)行，切換時(shí)間小于15秒。柴油發(fā)電機(jī)房位于數(shù)據(jù)中心一樓，毗鄰高低壓配電房和ATS配電房。柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有儲(chǔ)油間，安裝兩臺(tái)發(fā)電機(jī)50臺(tái)地下數(shù)米。數(shù)據(jù)中心外部安裝儲(chǔ)油罐，可靠?jī)?chǔ)存柴油，保證比外部供油時(shí)間更長(zhǎng)的供電時(shí)間，滿足連續(xù)無(wú)限制運(yùn)行的要求。傳統(tǒng)工業(yè)和私人建筑中存在大量電機(jī)、開(kāi)關(guān)等感性負(fù)載，運(yùn)行時(shí)電壓相位超前電流相位，功率因數(shù)滯后。數(shù)據(jù)中心電子信息設(shè)備屬于非線性負(fù)載，運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流，電壓相位滯后于電流相位，功率因數(shù)超前，系統(tǒng)中性線電流增大。這會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)輸出電壓畸變等問(wèn)題。目前市場(chǎng)上的柴油發(fā)電機(jī)都是基于感性負(fù)載制成的，功率因數(shù)為0.8（滯后）。如果柴油發(fā)電機(jī)?*滄暗母涸厥歉行愿涸�，则可以获得良好的输秤z�而容性负载将获得良好的输出�；竦萌綣?功率因數(shù)過(guò)高會(huì)影響柴油發(fā)電機(jī)的輸出，在某些情況下可能會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)。因此，在確定柴油發(fā)電機(jī)的出力時(shí)，還必須綜合考慮容性負(fù)載和諧波對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響。 4 數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu)分析《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）3.2.1規(guī)定A級(jí)數(shù)據(jù)中心必須滿足冗余要求，并包含2N或M(N+1)個(gè)冗余系統(tǒng)，可以使用。傳統(tǒng)A級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu)：2N、DR、RR。根據(jù)項(xiàng)目供配電情況和承包商要求，本設(shè)計(jì)采用2N系統(tǒng)。 4.1 供配電概述2N 系統(tǒng)架構(gòu)2N 系統(tǒng)由兩個(gè)供配電單元組成，兩個(gè)單元同時(shí)運(yùn)行并互為備份，每個(gè)單元都能滿足所有負(fù)載的電力需求。正常運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)50%的負(fù)載；如果一臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)故障或維修，另一臺(tái)機(jī)組承擔(dān)100%的負(fù)載。雖然2N系統(tǒng)的建設(shè)成本比DR和RR系統(tǒng)要高，但從后期運(yùn)維的角度對(duì)三者進(jìn)行綜合比較可以看出，2N系統(tǒng)的架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、清晰，從物理上來(lái)看，很容易實(shí)現(xiàn)。隔離，運(yùn)行后維護(hù)比較容易。因此，在金融系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)中，考慮到建設(shè)者的經(jīng)濟(jì)和管理能力，采用2N系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 4.2 數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)設(shè)計(jì)本項(xiàng)目采用2N系統(tǒng)，IT設(shè)備和制冷設(shè)備安裝兩臺(tái)變壓器，互為備份。 UPS不間斷電源電池后備時(shí)間為30分鐘，保證市電和備用電源切換時(shí)不間斷供電。

IT負(fù)載容量為2400kVA，電源采用雙選擇開(kāi)關(guān)從兩路市電切換，也可在備用電源和雙選擇開(kāi)關(guān)之間切換，還配備兩臺(tái)2400kVA不間斷UPS。電源。精密空調(diào)、冷水機(jī)等總用電量約為1,600kW。冷水機(jī)組和行間空調(diào)的供電通過(guò)雙電源選擇開(kāi)關(guān)從一個(gè)市電和備用電源切換，再通過(guò)雙電源選擇開(kāi)關(guān)切換到另一個(gè)市電。同時(shí)配置一套800kVAUPS不間斷電源。精密空調(diào)配備雙電源接口，電源通過(guò)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換至市電電源和備用電源。如果輸入電源中性線斷開(kāi)或發(fā)生故障，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的UPS設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)故障，甚至在某些情況下，UPS設(shè)備可能會(huì)停機(jī)，造成重要設(shè)備停電等嚴(yán)重故障。請(qǐng)注意，這可能會(huì)發(fā)生。這需要一個(gè)負(fù)載。根據(jù)《數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)計(jì)規(guī)程》（TCECS486-2017）5.7.2-4第3段“電源轉(zhuǎn)換過(guò)程不應(yīng)導(dǎo)致IT設(shè)備中性導(dǎo)體停止向地承載電壓”和《金融建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ284-2012） 7.3.1.12 數(shù)據(jù)中心選用的ATS雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中不得使負(fù)載設(shè)備的中性線浮空，必須具有性線。需要線路冗余轉(zhuǎn)換功能，即雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。 N相在切換過(guò)程中始終保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，避免切換過(guò)程中ATS引起的“零線漂移”現(xiàn)象。同時(shí)，根據(jù)其他相關(guān)法規(guī)要求，特別是在對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性有較高要求的關(guān)鍵場(chǎng)所，防止自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)故障、損壞或維護(hù)影響連續(xù)性。系統(tǒng)設(shè)有旁路絕緣抽屜，并采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，確保供電持續(xù)可靠。 5 安科瑞機(jī)頭柜及監(jiān)控產(chǎn)品介紹隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題日益突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)解決方案就是提高用電效率。是降低設(shè)備能耗并有效消耗的一種方式。 AMC系列數(shù)據(jù)中心精密配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端而設(shè)計(jì)的，全面采集所有能源數(shù)據(jù)，為交、直流配電柜提供準(zhǔn)確的電氣參數(shù)信息，并提供數(shù)據(jù)可通過(guò)通訊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)整個(gè)信息機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，保證綠色I(xiàn)DC的實(shí)現(xiàn)。 5.1 精準(zhǔn)配電管理方案5.1.1 交流系統(tǒng)1）功能需求：遙測(cè)：輸入三相電壓、三相電流、有功功率、支路有功電能，輸出單相電壓、單相電流、有功功率、有功電能、遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸：輸入支路過(guò)壓/欠壓、缺相、過(guò)流、輸入輸出支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流、功率需量分析統(tǒng)計(jì)、電壓實(shí)現(xiàn)、電流、功率、電壓超限報(bào)警功能等參數(shù)。 2）配置方案——原理圖

5.1.2 直流系統(tǒng)1) 功能要求遙測(cè)：輸入分流電壓、電流、功率、功率、遙信：輸入分流過(guò)壓/欠壓、輸入分流熔斷器狀態(tài)及電流和功率要求使用情況分析和統(tǒng)計(jì)通過(guò)電壓、電流、功率等參數(shù)值。 2）配置方案/示意圖

6.1 測(cè)試產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)概述

數(shù)據(jù)中心小型總線系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心終端總線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的快速發(fā)展和需求的不斷增加，智能小母線系統(tǒng)具有電流小、插拔方便、智能化程度高等特點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于機(jī)房終端配電。插件插件盒將電力分配給每個(gè)機(jī)柜內(nèi)的PDU。啟動(dòng)盒和插件盒上可安裝監(jiān)測(cè)模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心。

6.2 AMB智能小客車管理系統(tǒng)

1）通訊系統(tǒng)功能：

遙測(cè)：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能、電纜溫度、系統(tǒng)頻率、零相電流、零對(duì)地電壓、漏電流、柜體溫度、柜體濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電壓/電流諧波分量、電流/功率。

遠(yuǎn)程信號(hào)：過(guò)流兩步閾值違規(guī)、過(guò)壓/欠壓、過(guò)功率報(bào)警、缺相、過(guò)頻、欠頻極限違規(guī)、零接地電壓、中性點(diǎn)電流、溫度/濕度報(bào)警、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘。

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測(cè)：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流/功率。

遠(yuǎn)程信號(hào)：過(guò)流兩步閾值違規(guī)、過(guò)壓/欠壓、過(guò)功率報(bào)警、缺相、溫度/濕度報(bào)警、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘。

參考：

[1]姜長(zhǎng)發(fā).數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑電氣，2018.(02).

[2]陳明霞.銀行數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

[3]安科瑞數(shù)據(jù)中心IDC配電監(jiān)控解決方案2020.03版

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版