賈橋龍，高石巖，崔國(guó)利，柴 龍，郭 松

（昆侖數(shù)智科技有限公司，北京 102200）

1 備用電源

1.1 選用因素

選用的因素包括要求的功率、持續(xù)運(yùn)行功率、應(yīng)急備用功率、額定功率、限時(shí)運(yùn)行功率、基本運(yùn)行功率、額定電壓、接地方式、啟動(dòng)時(shí)間、房間通風(fēng)、使用條件、穩(wěn)態(tài)頻率和電壓特性、瞬態(tài)頻率和電壓特性、性能等級(jí)、船用或陸用、恒定負(fù)荷負(fù)載、變負(fù)荷負(fù)載、單機(jī)運(yùn)行或幷機(jī)運(yùn)行、啟動(dòng)和控制方式、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油條件、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式、發(fā)動(dòng)機(jī)不加油情況下的工作時(shí)間、保護(hù)系統(tǒng)、燃油消耗、啟動(dòng)系統(tǒng)及能力、發(fā)電機(jī)機(jī)械防護(hù)、發(fā)電機(jī)電氣防護(hù)、發(fā)電機(jī)冷卻方式、噪聲限值、廢氣排放限值、振動(dòng)、機(jī)組日常維護(hù)、定期機(jī)械/電氣維修、預(yù)熱裝置、預(yù)潤(rùn)滑裝置以及啟動(dòng)蓄電池等。

1.2 性能數(shù)據(jù)

雙路市電失電后，由備用發(fā)電機(jī)組提供數(shù)據(jù)中心負(fù)載所需全部電源供給。國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定A級(jí)數(shù)據(jù)中須就近配備發(fā)電機(jī)組12 h連續(xù)運(yùn)行所需的柴油油量。發(fā)電機(jī)的種類通常有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)兩種，其中柴油發(fā)電機(jī)性能優(yōu)異，在國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心得到廣泛應(yīng)用[1]。

選擇柴油發(fā)電機(jī)組容量時(shí)，采用（N+X）（X=1～N）冗余原則，但應(yīng)當(dāng)注意柴油發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率與額定功率的區(qū)別。柴油發(fā)電機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行時(shí)，平均輸出功率應(yīng)不高于70%的基本運(yùn)行功率，除非發(fā)電機(jī)制造商另有規(guī)定[2]。柴油發(fā)電機(jī)三相對(duì)稱負(fù)載中任何一相增加額定相功率25%的阻性負(fù)載后，如果該相電流不高于其額定電流值，那么柴油發(fā)電機(jī)要能夠正常運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行性能等級(jí)要達(dá)到G3及以上水平，首次加載50%（備用功率容量）負(fù)載時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)頻率降低于±7%，恢復(fù)時(shí)間小于3 s。瞬態(tài)電壓偏差低于-15%，恢復(fù)時(shí)間小于4 s。柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后第一次加載的最大功率要能夠達(dá)到柴油發(fā)電機(jī)備用功率的70%。

柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)用電的蓄電池可以選擇12 V或24 V電壓等級(jí)，蓄電池能夠供給柴油發(fā)電機(jī)至少連續(xù)啟動(dòng)6次所需的電能。柴油發(fā)電機(jī)日常應(yīng)保持在自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)雙路市電失效時(shí)，低壓柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于30 s，高壓柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間不大于60 s。要保證在3個(gè)啟動(dòng)流程內(nèi)啟動(dòng)成功，每?jī)纱螁?dòng)流程的時(shí)間間隔控制在20 s內(nèi)，高壓柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)組成功啟動(dòng)后180 s內(nèi)能夠達(dá)到額定輸出功率。在額定工況下，采用可控勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)從冷態(tài)到熱態(tài)的電壓變化控制在額定電壓±2%以內(nèi)，采用不可控勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)控制在額定電壓的±5%以內(nèi)[3]。三相輸出電壓的不平衡度要求將三相線電壓平均值±5%的范圍作為柴油發(fā)電機(jī)輸出線電壓的最大值、最小值以及三相電壓的平均值之差的控制范圍。柴油發(fā)電機(jī)組輸出電源和正常市電電源不能并網(wǎng)運(yùn)行，要在兩者之間設(shè)置可靠的防止并列運(yùn)行的保護(hù)措施。柴油發(fā)電機(jī)電源與市電電源的切換，應(yīng)先斷開市電電源，再投入柴油發(fā)電機(jī)電源。此外，柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)要具備自動(dòng)啟停機(jī)組、負(fù)荷變化時(shí)自動(dòng)加減機(jī)以及故障機(jī)組自動(dòng)退出運(yùn)行等功能。

1.3 高低壓柴油發(fā)電機(jī)選用

選擇高壓還是低壓機(jī)組，需結(jié)合高低壓變配電系統(tǒng)綜合考慮。在單機(jī)主用功率1 200 kW以上、機(jī)組總?cè)萘亢艽笮枰嗯_(tái)并機(jī)和多個(gè)負(fù)荷中心、供電距離較長(zhǎng)以及有高壓負(fù)載，如高壓冷水機(jī)組的條件下，建議選用高壓機(jī)組。高壓機(jī)組的優(yōu)勢(shì)為系統(tǒng)簡(jiǎn)單、故障點(diǎn)少、整套設(shè)備少、便于集中管理、集中供應(yīng)多點(diǎn)供電需求、效率更高（可以多臺(tái)并聯(lián)，根據(jù)需求啟動(dòng)機(jī)組臺(tái)數(shù)）以及相對(duì)占地面積?。ㄏ鄬?duì)設(shè)備少，額外元器件少）等。

2 高壓開關(guān)設(shè)備

2.1 選用因素

選用的因素包括環(huán)境溫度、海拔、空氣質(zhì)量、濕度、戶內(nèi)或戶外型、固定或移開式、金屬鎧裝、額定電壓、額定絕緣水平、額定頻率、額定持續(xù)電流、額定短時(shí)耐受電流、額定峰值耐受電流、額定短路持續(xù)時(shí)間、輔助和控制回路額定電壓、輔助和控制回路供電電壓額定頻率、輔助設(shè)備和電氣回路的控制檢測(cè)、操縱機(jī)構(gòu)形式、聯(lián)鎖裝置、聯(lián)鎖要求、電機(jī)防護(hù)、輔助和控制回路與主回路隔離的防護(hù)、運(yùn)行期間的安全距離、電氣間隙、爬電距離、輔助開關(guān)、加熱元件、計(jì)數(shù)器、位置指示、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、不同部件之間的操作順序、保護(hù)裝置以及保護(hù)功能等。

2.2 選用數(shù)據(jù)

高壓開關(guān)柜的選擇主要根據(jù)開關(guān)柜的開斷電流和最大負(fù)荷電流來(lái)確定，兩者必須同時(shí)滿足。例如，經(jīng)過(guò)計(jì)算最大短路電流為23 kA，根據(jù)高壓開關(guān)柜的開斷電流等級(jí)選擇25 kA或30 kA，即選用的高壓開關(guān)柜的開斷電流等級(jí)要高于計(jì)算的最大短路電流。再如，經(jīng)過(guò)計(jì)算最大負(fù)荷電流為578 A，則選額定電流為630 A或1 250 A的開關(guān)柜，即選用的高壓開關(guān)柜額定電流要高于計(jì)算的最大負(fù)荷電流，并留有一定的余量。開關(guān)柜結(jié)構(gòu)形式戶內(nèi)宜選用KYN28形式，即戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜。

3 干式變壓器

3.1 選用因素

選用的因素包括油浸式或干式、海拔、環(huán)境溫度、濕度、電源電壓波形、多相電源電壓是否對(duì)稱、承受短路能力、額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)、變比、調(diào)壓方式、空載損耗、負(fù)載損耗、空載電流、短路阻抗、冷卻方式、絕緣水平、防護(hù)等級(jí)、環(huán)境等級(jí)、氣候等級(jí)、燃燒性能等級(jí)、溫升、非電量保護(hù)、雷電沖擊耐受電壓峰值、材質(zhì)、IP等級(jí)以及效率等。

3.2 選用數(shù)據(jù)

干式變壓器容量等級(jí)主要分為200 kVA、250 kVA、315 kVA、400 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1 000 kVA、1 250 kVA、1 600 kVA、2 000 kVA以及2 500 kVA。干式變壓器容量上限有設(shè)計(jì)限值，10 kV干式變壓器當(dāng)最大容量通常為2 500 kVA。干式變壓器二次側(cè)輸出電壓為0.4 kV時(shí)，干式變壓器額定容量宜控制在2 000 kVA以內(nèi)。如果供電系統(tǒng)內(nèi)只有一臺(tái)干式變壓器，那么變壓器容量宜控制在1 250 kVA以內(nèi)。選擇變壓器容量時(shí)，要考慮變壓器長(zhǎng)期工作下的負(fù)載率不超過(guò)變壓器額定帶載能力的85%，數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)采用2N架構(gòu)，兩臺(tái)變壓器互為備用時(shí)，正常運(yùn)行情況下（兩路市電均有效），單臺(tái)變壓器的負(fù)載率應(yīng)控制在額定帶載能力的50%以下。考慮變壓器長(zhǎng)期工作下的負(fù)載率不超過(guò)變壓器額定帶載能力的85%，單臺(tái)變壓器的負(fù)載率應(yīng)控制在額定帶載能力的42.5%以下。

4 低壓成套開關(guān)設(shè)備

4.1 選用因素

選用的因素包括GGD型、GCS型、GCK型、MNS型、MCS型、戶內(nèi)或戶外選擇、環(huán)境溫度、濕度、海拔、污染等級(jí)、儲(chǔ)存運(yùn)輸條件、絕緣材料耐熱和耐著火性能、機(jī)械強(qiáng)度、尺寸、箱柜結(jié)構(gòu)、外殼的防護(hù)等級(jí)、電氣間隙和爬電距離、電擊防護(hù)、電氣隔離、工頻耐受電壓、保護(hù)導(dǎo)體截面積、介電性能、溫升極限、開關(guān)控制方式、系統(tǒng)接地類型、脫扣器類型及配備的保護(hù)、額定工作電壓、額定絕緣電壓、額定沖擊耐受電壓、額定電流、額定短時(shí)耐受電流、額定極限短路分?jǐn)嗄芰?、額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰σ约邦~定頻率等。

4.2 結(jié)構(gòu)形式選擇

低壓成套開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式有GGD、GCK、GCS、MNS以及MCS。其中，GGD型低壓成套設(shè)備結(jié)構(gòu)是固定柜，GCK、GCS以及MNS型低壓成套設(shè)備結(jié)構(gòu)是抽屜柜。GCK低壓成套設(shè)備、GCS低壓成套設(shè)備以及MNS低壓成套設(shè)備間抽屜的推進(jìn)機(jī)構(gòu)不同。GCS型低壓成套設(shè)備只能是單面操作柜，不能雙面操作，柜體深度為800 mm；MNS型低壓成套設(shè)備可以是雙面操作柜，柜體深度為1 000 mm。GCK最小抽屜單元1模數(shù)，GCS最小抽屜單元1/2模數(shù)，MNS最小抽屜單元1/4模數(shù)[4]。MNS和GCS型低壓成套設(shè)備的水平母線都是后出線，而GCK型低壓成套設(shè)備水平母線是設(shè)在柜頂上。

4.3 選用數(shù)據(jù)

短路電流計(jì)算的公式為：

式中：Ik為需要計(jì)算的單相短路電流或三相短路電流，單位是kA；Zk為短路點(diǎn)總阻抗，包含括變壓器、母線、系統(tǒng)以及電纜等的阻抗，單位是mΩ；U為電壓，單位是V，計(jì)算單相短路電流時(shí)取220 V，計(jì)算三相短路電流時(shí)取230 V。

短路電流估算公式為：

式中，Isc為干式變壓器二次側(cè)預(yù)期的三相短路電流，Ie為變壓器二次側(cè)額定電流，Uk為變壓器阻抗電壓。

5 不間斷電源

5.1 HVDC

高壓直流輸電（High-Voltage Direct Current，HVDC）設(shè)備采用高頻軟開關(guān)技術(shù)的240 V高壓直流減少了UPS逆變環(huán)節(jié)，比采用晶閘管或IGBT整流器的UPS體積更小，節(jié)能性好，UPS效率更高。備用電池直接掛在輸出母線上，市電失電時(shí)，電池直接對(duì)IT設(shè)備供電，真正實(shí)現(xiàn)不間斷供電。HVDC模塊化設(shè)計(jì)，可在線擴(kuò)容，分期投資。HVDC直流電能的并聯(lián)只涉及模塊均流，不需要調(diào)壓，操作簡(jiǎn)便可靠。此外，HVDC高壓直流整流模塊具備熱插拔維護(hù)功能，維護(hù)方便，減少依賴廠家維保服務(wù)。

HVDC直流不間斷電源在IDC市場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是阿里和騰訊等大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及電信和移動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，但是在金融業(yè)和國(guó)有企業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用較少。

HVDC直流不間斷電源劣勢(shì)如下，供電系統(tǒng)對(duì)絕緣性能要求高，要選用適用直流電的空氣開關(guān)，滅弧性能相對(duì)交流空氣開關(guān)而言要求較高。當(dāng)IT設(shè)備采用雙路HCDV電源供電時(shí)，如果雙路HCDV電源設(shè)備故障，因?yàn)镠CDV電源設(shè)備沒有交流旁路，所以此時(shí)IT設(shè)備只能由備用電池供電。目前市場(chǎng)上絕大數(shù)服務(wù)器可以采用直流電源供電，但存在設(shè)備使用壽命及設(shè)備廠商維保方面的困擾，少數(shù)IT設(shè)備不支持直流電源供電。

5.2 工頻UPS

數(shù)據(jù)中心發(fā)展初期一般采用工頻UPS，隨著技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了高頻UPS，兩者是按UPS整流電路工作頻率進(jìn)行區(qū)分。工頻UPS整流結(jié)構(gòu)上采用傳統(tǒng)的模擬電路，模擬電路由晶閘管組成。晶閘管整流器的工作頻率為工頻50 Hz，所以叫工頻UPS。高頻UPS整流結(jié)構(gòu)上采用IGBT高頻整流器。IGBT整流器的工作原理是控制IGBT器件的開通與關(guān)斷，高頻UPS整流器的開關(guān)頻率一般在幾千到幾萬(wàn)赫茲，可以高達(dá)幾十萬(wàn)赫茲，頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻UPS，所以叫高頻UPS[5]。

工頻UPS存在體積大、重量大以及對(duì)空間要求較高的缺點(diǎn)，且自身消耗的功率高，輸入功率因數(shù)低，電能利用效率低，工作時(shí)噪音大，對(duì)環(huán)境不友好，價(jià)格偏高，備件儲(chǔ)存和維修成本大。因此數(shù)據(jù)中心已經(jīng)逐漸淘汰工頻UPS。

5.3 高頻UPS

高頻UPS用IGBT高頻整流器替代了工頻UPS晶閘管整流器，IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾千赫茲以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工頻機(jī)。高頻UPS相對(duì)工頻具有效率高、功耗小、體積小、重量輕、對(duì)電網(wǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)以及并機(jī)環(huán)流衰減等優(yōu)勢(shì)[6]。而且輸入功率因數(shù)高，高頻UPS運(yùn)行時(shí)噪音比工頻UPS少，對(duì)環(huán)境不利影響小。此外，高頻UPS可靠性高，采用全數(shù)字化控制技術(shù)，市場(chǎng)占逐漸增大。

5.4 模塊化UPS

模塊化UPS適應(yīng)了數(shù)據(jù)中心高效運(yùn)維的要求，是數(shù)據(jù)中心供配電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展趨勢(shì)之一，具有集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、熱插拔以及高可用性的特點(diǎn)。集成化特點(diǎn)是模塊化UPS電源設(shè)備包括模塊化UPS本體、電池管理系統(tǒng)以及輸入輸出配電組件等。標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)是模塊化UPS整機(jī)功率由相同制式的功率模塊功率組成，想要改變UPS的輸出功率，只需增加或減少功率模塊的數(shù)量即可。模塊化特點(diǎn)是盡可能將UPS的功率單元、輸入輸出單元、旁路單元以及通信單元等做成模塊。熱插拔特點(diǎn)是功率模塊和通信模塊等模塊可以實(shí)現(xiàn)不停電在線熱插拔。高可用性特點(diǎn)是控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等各系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)，可靠性高，系統(tǒng)效率在97%以上，低負(fù)載率下依然保持高效率。

5.5 模塊化UPS選用因素

選用的因素包括工作模式、外觀尺寸、額定功率、交流輸入電壓允許范圍、輸入頻率允許范圍、輸出額定功率因數(shù)、額定輸出電壓、輸出頻率、頻率跟蹤范圍、輸出波形、輸出電壓波形失真、三相不平衡度、動(dòng)態(tài)電壓瞬變范圍、瞬變響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間、穩(wěn)態(tài)輸出電壓穩(wěn)定度、開機(jī)浪涌電流、過(guò)載能力、幷機(jī)電流不均衡度、電壓穩(wěn)定率、零地電壓升、旁路供電切換時(shí)間、市電與電池供電切換時(shí)間、整機(jī)效率、功率模塊效率、功率模塊電流不均衡度、熱插拔性能、故障模塊自動(dòng)退出功能、模塊休眠功能、噪聲、防護(hù)等級(jí)、平均故障間隔時(shí)間、工作環(huán)境要求、熱元件的溫升、電池監(jiān)控功能以及保護(hù)功能等。

5.6 模塊化UPS選用數(shù)據(jù)

輸入頻率范圍應(yīng)不窄于（50±2）Hz，頻率跟蹤范圍應(yīng)滿足（50±2）Hz。模塊化UPS在額定非線性負(fù)載下的輸入功率因數(shù)控制在0.99以上，在50%額定非線性負(fù)載下的輸入功率因數(shù)控制在0.95以上。在電池逆變狀態(tài)下，輸出頻率應(yīng)不寬于（50±0.5）Hz。模塊化UPS輸出三相電壓不平衡度控制在3%以內(nèi)，電壓動(dòng)態(tài)瞬變范圍應(yīng)控制在5%以內(nèi)，電壓瞬變后恢復(fù)的時(shí)間應(yīng)控制內(nèi)60 ms以內(nèi)。模塊化UPS由市電供電到備用電池供電的轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不間斷切換，即為0 ms，從逆變工作模式切換到旁路供電工作模式的時(shí)間控制在4 ms以內(nèi)，模塊化UPS輸出電流不均衡度應(yīng)控制5%以內(nèi)[7]。

模塊化UPS控制系統(tǒng)能夠依據(jù)實(shí)際負(fù)載的增大或減小自動(dòng)調(diào)整功率模塊的休眠數(shù)量，當(dāng)實(shí)際負(fù)載減小到功率模塊休眠設(shè)定值后，自動(dòng)控制部分功率模塊處于休眠狀態(tài)，使其他功率模塊工作在較高效率區(qū)間。當(dāng)負(fù)載增大到喚醒設(shè)定值后，系統(tǒng)自動(dòng)喚醒部分休眠功率模塊以達(dá)到實(shí)際負(fù)載的要求，故障功率模塊可自動(dòng)退出運(yùn)行。功率模塊與整機(jī)宜設(shè)置分級(jí)冗余控制系統(tǒng)，正常情況下由功率模塊的控制系統(tǒng)進(jìn)行功率模塊運(yùn)行控制，當(dāng)功率模塊控制系統(tǒng)失效后，由UPS整機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行功率模塊運(yùn)行控制。UPS的容量選擇時(shí)，不間斷電源系統(tǒng)的基本容量至少達(dá)到1.2倍的電子信息設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。2N配置的UPS在正常情況下兩組（臺(tái)）UPS均運(yùn)行，每組（臺(tái)）UPS的負(fù)載率必須控制在50%以下，必要時(shí)降低到45%以下。

5.7 零地電壓的誤區(qū)

如果新建數(shù)據(jù)中心投運(yùn)前的零地電壓很高，說(shuō)明接地電阻高，接地不牢靠，則需要對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和整改。數(shù)據(jù)中心投運(yùn)后，零地電壓偏高的原因有三相負(fù)載不平衡、零線規(guī)格不夠以及非線性負(fù)載諧波影響等。降低零地電壓的措施有選擇合適的零線、重復(fù)接地以及加裝隔離變壓器等，而且實(shí)際上零地電壓不高于10 V，可認(rèn)為不會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成不良影響。

6 備用電池

6.1 鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池在各類據(jù)中心得到非常廣泛的應(yīng)用，但存在明顯的缺陷，如體積大、對(duì)布置環(huán)境要求高、電池含有重金屬、長(zhǎng)期放置時(shí)有有害氣體散發(fā)、對(duì)環(huán)境及其它設(shè)備存在污染、使用壽命較短（一般為6年左右）以及運(yùn)維成本高等，且需要對(duì)電池定期充放電。

6.2 鋰電池

鋰電池具有明顯優(yōu)勢(shì)，其體積能量密度大于等于兩倍鉛酸蓄電池，重量能量密度大于等于3倍鉛酸蓄電池，循環(huán)壽命更長(zhǎng)，而且鋰離子電池化學(xué)組成中不含重金屬，使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生易燃易爆氣體和酸性氣體，屬于環(huán)保型。此外，鋰電池還具有更高的額定電壓、對(duì)環(huán)境溫度要求低、體積小、重量輕、充放電次數(shù)多、充放電速度快、新舊電池可以混合使用以及不需要定期充放電試驗(yàn)等優(yōu)勢(shì)，但是價(jià)格較貴，不過(guò)隨著鋰電池應(yīng)用的擴(kuò)展，其價(jià)格會(huì)下降，因此鋰進(jìn)鉛退是大勢(shì)所趨[8]。

6.3 鋰電池選用因素

選用的因素包括額定容量、標(biāo)稱電壓、工作電壓范圍、柜式電池組、外觀尺寸、額定充電功率、額定放電功率、額定充電能量、額定放電能量、工作環(huán)境要求、正極材料、充電電流、放電倍率、充電限制電壓、終止電壓、循環(huán)壽命、設(shè)計(jì)使用壽命、額定條件下工作溫度、內(nèi)阻、質(zhì)量能量密度、體積能量密度、充放電能量、充放電能量效率、室溫/高溫能量保持與能量恢復(fù)能力、電池儲(chǔ)存性能、容量偏差、柜式電池組配備監(jiān)控保護(hù)消防等功能、同批次電池組并聯(lián)、不均流度、同型號(hào)新舊電池間的混用及其不均流度控制以及可最大并柜數(shù)等。

6.4 鋰電池選用數(shù)據(jù)

單體電池容量等級(jí)通常有8 Ah、10 Ah、20 Ah、30 Ah、40 Ah、50 Ah、60 Ah、80 Ah、100 Ah、150 Ah以及200 Ah，輸出標(biāo)稱電壓值通常有12 V和48 V。鋰電池正常運(yùn)行的環(huán)境溫度可高于鉛酸電池，電池組內(nèi)各單體電池的生產(chǎn)廠家相同、化學(xué)成分及電池結(jié)構(gòu)應(yīng)相同。同時(shí)滿足電池組各單體電池間最大靜態(tài)開路電壓偏差控制在0.05 V以內(nèi)、電池組各單體電池間最大靜態(tài)內(nèi)阻偏差在10 mΩ以下、偏差絕對(duì)值控制在1 mΩ以內(nèi)、最大靜態(tài)內(nèi)阻偏差在10 mΩ以上（平均值的5%以內(nèi)）以及電池組各單體電池間最大容量偏差控制在平均值的±1%以內(nèi)[9]。此外，容量保存率不低于額定值的95%，鋰電池電池組的循環(huán)壽命應(yīng)在1 000次以上，電流管理系統(tǒng)應(yīng)具備完善的監(jiān)控和保護(hù)功能。A級(jí)數(shù)據(jù)中心備用電池的后備時(shí)間應(yīng)不少于15 min，2N架構(gòu)下，兩組不間斷電源互為備用時(shí)，一組不間斷失效的情況下，另一組不間斷電源配置的后備電池要滿足兩組不間斷電源所帶全部負(fù)荷不少于15 min的供電時(shí)間。

7 機(jī)房配電

7.1 精密配電柜

各數(shù)據(jù)中心大量采用精密配電柜，精密配電柜的優(yōu)勢(shì)是建設(shè)期成本低，劣勢(shì)是需要定期維護(hù)，且模塊機(jī)房?jī)?nèi)部柜體及線纜部署時(shí)占用機(jī)柜空間，運(yùn)維期設(shè)備部署、擴(kuò)容、施工改造以及材料等支出費(fèi)用大，運(yùn)維管理成本高。

7.2 母線槽

母線槽的優(yōu)勢(shì)是減少地面使用空間，提高機(jī)房使用率，按需快速配置或更換插接箱。插接箱可多次重復(fù)使用，運(yùn)維成本低，線路免維護(hù)，在母線槽整體容量允許的情況下實(shí)現(xiàn)任意擴(kuò)展。母線槽相對(duì)精密配電柜具有減少地面使用空間、易擴(kuò)容、可靠性高、運(yùn)維成本低以及線路免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，但是投資成本高，約為精密配電柜的1.5倍左右[10]?？紤]到后期運(yùn)維成本，兩者的綜合成本相當(dāng)。

7.3 母線槽選用因素

選用的因素包括外觀尺寸、安裝方式、產(chǎn)品類型、母線的連接形式、額定工作電壓、額定電流、額定峰值耐受電流、額定限制短路電流、額定短時(shí)耐受電流、額定分散系數(shù)、額定頻率、最高工作溫度系統(tǒng)接地類型、電擊防護(hù)措施、戶內(nèi)使用環(huán)境要求，絕緣材料熱穩(wěn)定性、絕緣材料耐熱性能、機(jī)械強(qiáng)度、外殼防護(hù)等級(jí)、電氣間隙、爬電距離、采用的保護(hù)類別、采用的保護(hù)電器及其位置、保護(hù)導(dǎo)體截面積、介電性能、溫升極限、相導(dǎo)體平均特性以及用電參數(shù)監(jiān)控功能等。

7.4 母線槽選用數(shù)據(jù)

選擇母線槽時(shí)要查驗(yàn)3C強(qiáng)制認(rèn)證標(biāo)志和形式試驗(yàn)報(bào)告等質(zhì)量證明文件。母線槽的N線截面積至少要達(dá)到相線的截面積，PE線截面積至少達(dá)到相線截面積的50%。選擇可以在110%額定電流下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的母線槽，母線槽使用的絕緣材料的長(zhǎng)期耐受溫度至少為130 ℃，具備耐火防水性能。每節(jié)母線槽的絕緣電阻不低于20MΩ，外露螺栓和金屬外殼等可導(dǎo)電部位的接地電阻應(yīng)小于等于0.1Ω[11]。另外，2N配置的母線槽應(yīng)根據(jù)所供給的IT設(shè)備功率選擇額定電流，正常情況下，每路母線槽的負(fù)載率應(yīng)控制在50%以下，考慮到后期擴(kuò)容需求，則要充分降低負(fù)載率。

8 結(jié) 論

本文圍繞技術(shù)路線、設(shè)計(jì)選用因素以及性能參數(shù)介紹了數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)備設(shè)計(jì)選型、設(shè)計(jì)選用因素及性能參數(shù)。設(shè)備選型十分重要，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)中心整體可用性及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)是邊緣云計(jì)算、綠色化、智能化、高密化、模塊化、集約化以及鋰進(jìn)鉛退等，數(shù)據(jù)中心供配電設(shè)備設(shè)計(jì)選型也需考慮這些發(fā)展趨勢(shì)。