范煒

（中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司（鄭州））

1 工程概況

本工程為某信息港在建數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，單體建筑類別為丙類多層廠房建筑，地上四層，單層面積約10000m2，每層建筑由數(shù)據(jù)機(jī)房區(qū)、支持及輔助功能用房組成。其中，機(jī)房支持功能用房包括變配電室、電池室、冷凍站、空調(diào)機(jī)房、動力站房、消防設(shè)施用房等；機(jī)房輔助功能包括進(jìn)線間、消防和安防值班室等區(qū)域。

2 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，考慮機(jī)房需要布置高密度功率機(jī)柜和綠色節(jié)能性，該項(xiàng)目采用高密度模塊化數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)方案。模塊化機(jī)柜信息詳見圖1和表1。

圖1 模塊化數(shù)據(jù)中心方案圖

表1 模塊化機(jī)柜組件名稱

根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)、管理要求及其數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷在經(jīng)濟(jì)或社會上造成的損失或影響程度，我國規(guī)范將數(shù)據(jù)中心劃分為A、B、C三級。本工程確定為A級數(shù)據(jù)中心機(jī)房，規(guī)范對A級數(shù)據(jù)中心機(jī)房具有以下要求[1]，如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)中心A級機(jī)房電氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3 負(fù)荷計(jì)算

3.1 負(fù)荷等級

一級負(fù)荷及特別重要負(fù)荷：數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)IT設(shè)備、機(jī)房空調(diào)冷水機(jī)組、機(jī)房冷卻水泵、空調(diào)冷卻塔、消防設(shè)備、重要設(shè)備間空調(diào)、機(jī)房區(qū)重要照明、應(yīng)急照明、安防系統(tǒng)用電、弱電機(jī)房用電等均為一級負(fù)荷；其中機(jī)房內(nèi)IT設(shè)備、機(jī)房空調(diào)冷水機(jī)組、機(jī)房冷卻水泵、空調(diào)冷卻塔、消防設(shè)備、應(yīng)急照明為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

二級負(fù)荷：除一級負(fù)荷外的動力負(fù)荷、走道照明。

三級負(fù)荷：其他一般照明、辦公用電、泛光照明等。

3.2 負(fù)荷計(jì)算

以首層建筑平面為例，左右半?yún)^(qū)功能房間完全對稱。因此，為了便于計(jì)算，做如下設(shè)定：將左半?yún)^(qū)域負(fù)荷劃為模組1，右半?yún)^(qū)域負(fù)荷劃為模組2。

根據(jù)提供資料及大樓用電負(fù)荷（模組1），設(shè)置兩臺2500kVA變壓器（A1T1/B1T1）專供IT設(shè)備和部分公區(qū)建筑等用電，每組變壓器配置兩組600×3kVA UPS專供該樓層IT設(shè)備用電。負(fù)荷計(jì)算如表3所示。

表3 變壓器A1T1/B1T1總負(fù)荷計(jì)算

設(shè)置兩臺2500kVA變壓器（A3T1/B3T1）供三、四層空調(diào)設(shè)備和3#、4#冷卻泵、冷卻塔、冷凍水泵和部分公區(qū)建筑用電，每組變壓器配置600kVA×3+600kVA×1 共4臺UPS，專供空調(diào)、二次水泵負(fù)荷用電。

4 供配電系統(tǒng)

4.1 高、低壓配電系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心采用兩路獨(dú)立的10kV電源供電，兩路電源同時工作，分列運(yùn)行，互為備用，每路電源保證100%容量。高壓配電室的兩路10kV電源之間采用單母線分段運(yùn)行方式。備用電源采用10kV柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)兩路市電都故障時，柴油發(fā)電機(jī)組投入。高壓供電原理圖如圖2所示。

圖2 高壓供電原理圖

低壓配電系統(tǒng)中，變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運(yùn)行，每組變壓器捉對運(yùn)行，互為熱備（A/B兩路電源），當(dāng)一臺變壓器故障，另一臺能夠承擔(dān)全部負(fù)荷，滿足2N冗余要求。兩路主進(jìn)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)最多兩個同時合閘，低壓斷路器設(shè)置過載長延時、短延時、瞬時脫扣器。

本工程選用高頻模塊化UPS設(shè)備。高頻機(jī)UPS是現(xiàn)階段最常用的UPS設(shè)備，其具有電能質(zhì)量好、電源效率高、造價低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。每個總線UPS系統(tǒng)采用（N+1）冗余方式，整個系統(tǒng)UPS采用2（N+1）配置，即每路UPS均采用“1+1”冗余并機(jī)系統(tǒng)，UPS并機(jī)后經(jīng)輸出列頭柜向負(fù)載供電。根據(jù)規(guī)范要求，UPS系統(tǒng)需設(shè)置靜態(tài)旁路和手動維修旁路，蓄電池最少備用時間不小于15min。

系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)系要求如下：

1）兩路市電電源進(jìn)線斷路器分別與計(jì)量柜手車之間設(shè)電氣聯(lián)鎖，只有斷路器斷開時，才允許計(jì)量柜斷開；反之，只有當(dāng)計(jì)量手車閉合時，才能閉合進(jìn)線斷路器。

2）兩路市電電源進(jìn)線斷路器及母聯(lián)斷路器只允許兩個同時合閘，3個斷路器間應(yīng)有電氣連鎖，市電和柴油發(fā)電機(jī)斷路器不允許同時閉合。進(jìn)線斷路器和分閘狀態(tài)詳見表4。

表4 進(jìn)線斷路器和分閘狀態(tài)表

4.2 備用電源系統(tǒng)

由于A級數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷在經(jīng)濟(jì)或社會上將造成重大損失或影響，因此數(shù)據(jù)中心必須有穩(wěn)定、可靠的電源。為保證電源的連續(xù)可靠性，需要用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。要求備用應(yīng)急電源能滿足全部應(yīng)急保障設(shè)備負(fù)荷需求，承擔(dān)數(shù)據(jù)中心全部重要負(fù)荷，包括IT負(fù)荷，機(jī)房空調(diào)和制冷設(shè)備系統(tǒng)、機(jī)房照明、應(yīng)急照明、平時工作需要的消防負(fù)荷等。

按穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量，以E1柴發(fā)并機(jī)系統(tǒng)為例，E1機(jī)組作為1#、2#高壓配電系統(tǒng)站的備用電源，即為模組1中10kV冷水機(jī)組及部分樓層配電變壓器高壓側(cè)負(fù)荷供電，可參考圖2 高壓供電原理圖。在負(fù)荷計(jì)算過程中需考慮變壓器損耗，選擇發(fā)電機(jī)組容量時應(yīng)留有一定裕量。

E1柴發(fā)機(jī)組設(shè)置13臺10.5kV，1800kW快速自啟動柴油發(fā)電機(jī)組，13臺柴油發(fā)電機(jī)組按照“12+1”冗余配置，12臺柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行，負(fù)荷計(jì)算如表5所示。

表5 E1柴發(fā)機(jī)組總負(fù)荷計(jì)算

5 結(jié)束語

隨著社會信息化日新月異的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的重要性日益凸顯，而數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)在保障供電可靠性和數(shù)據(jù)安全中起到了重要作用，因此，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本文通過對一實(shí)際工程的設(shè)備選擇及供配電方案進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，并進(jìn)行較為深入的闡述，以便為其他類似工程提供參考。