陈仁 劳嘉豪
深圳市建筑设计研究总院有限公司， 广东 深圳 518000
摘要：通过以某大数据中心工程实例，对数据中心的供配电要求作了简要阐述，包括负荷计算、高压配电系统、低压配电系统、UPS系统设计等进行分析和比较。
关键词：数据中心；负荷计算；供配电系统；整体解决方案
1 工程概况
本工程为某企业数据中心产业园为例，项目规划建设用地面积约16万㎡，拟建单体39栋，1#产业用房，2~10#数据中心，11~35#产业用房，36#研发办公、37~39#宿舍楼建筑面积。总建筑面积约为35万平米㎡。整个园区示意图如下：
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园区建筑平面示意图
每栋数据中心为独立单体，自成供配电系统。根据《数据中心设计规范》GB 50174-2017 A级数据中心标准规划设计，同时满足TIA-942-A T3+标准要求。并参考了国内同类大型数据中心供配电系统设计方案，力求做到安全、可靠、绿色节能。
2 数据机房每层平面布局
一层为制冷机房、设备附房、10kV开关站、两个动力机房和相对应电力电池室；二~五层为标准层，每层四个数据机房、附房、两个动力配电房和相对应电力电池室。屋顶为室外冷却塔风机和集装箱式柴油发电机组。
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3 负荷计算
3.1负荷等级
根据GB 50174-2017《数据中心设计规范》3.2.1条规定：A级数据中心的基础设施宜按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。同时查附录1 各级数据中心技术要求规定，A级数据中心供配电要求为：
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A级数据中心机房内负荷等级按《供配电系统设计规范》GB 50052以及《数据中心设计规范》GB 50174-2017 附录A的要求。一级负荷：IT负荷、IT负荷相对应的空调和制冷设备、应急照明、消防负荷、安防用电、弱电机房用电等为一级负荷，其中为数据中心工艺服务的用电为一级负荷中的特别重要负荷，其他一般的照明、办公用电为三级负荷。
3.2负荷计算
每层设置两个动力机房（变配电房）互为热备。采用2N系统供电架构,当任一台变压器故障时，另一台变压器可带起全部负荷，以保障系统容错供电。
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二~五层 TM2~5-1~4互为热备
4 供配电系统
4.1高压供电系统
本工程在园区内设置了两个110kV变电站，并且两个变电站上端电源引自不同的市政区域变电站。
每栋数据中心分别从两个110kV变电站各引两路10kV电源，正常供电时，两路电源同时供电，互为备用，分列运行(1#和2#互为热备，3#和4#互为热备)；当其中一路电源失电时，母联断路器手动/自动合闸，由另一路非故障电源负担全部负荷。两台进线柜和联络柜应做电气联锁。当两路10kV市电电源均失电后，柴油发电机自启动，发电机并机成功后，向变电所两段10kV母线供电。10kV母线的市电电源和发电机电源间设自动切换装置，市电电源失电后，切换装置自动切换，10kV母线由柴油发电机供电。
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10kV供电原理示意图
4.2 变配电所的设置
变配电所设置深入负荷中心，在每层设两个变配电室（配电室A/B），供本层负荷，减少线路损耗。
4.3 备用电源系统
备用电源是保障A级数据中心正常运行的必要条件，独立于正常电源的发电机组和供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路都可以作为备用电源。由于柴油发电机组在可操作上优于其他备用电源，故本次数据中心采用柴油发电机组作为备用电源。 后备柴油发电机的容量应包括所有一级负荷，本次备用电源设在屋顶，采用集装箱式10kV柴油发电机，为了满足这一要求，设置了两组（6+1）柴油发电机系统。当两路市电同时失电时，对应的柴油发电机组快速启动，保障正常数据中心供电使用。
5 UPS系统
A类数据中心UPS采用2N系统供电，分AB系统分别设置在两个变配电房，两组UPS互为热备，平时分列运行，当其中一组UPS发生故障或保养维修时，另一组UPS可以满足全部IT设备运行使用。
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UPS供电原理示意图
结语
数据中心的基础设施的规划设计，直接决定了系统的安全性和可靠性，对事故的抗风险能力。本文对A级数据中心供配电进行了介绍，对于一些有特殊要求的数据机房，则需要在具体工程实践中区别对待，深入研究。
参考文献：
[1] 中国电子工程设计院 《数据中心设计规范》GB 50174-2017
[2] 中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会数据中心工作组 数据中心供配电技术白皮书
[3] 中国机械业联合会《供配电系统设计规范》GB 50052-2009