3.1.4 数据中心的供配电设计

1.用电负荷的统计

① 对动力负荷，即空调制冷机组、精密空调机组、新风机组、给/排水泵、电梯、正压送风机、排烟风机等用电设备，按额定容量进行统计。

② 对照明负荷，按照度要求及单位容量法进行统计。

③ 对大型计算机及网络设备等负荷，按单台安装容量进行统计，最终按需用系数法进行负荷计算。

2.用电负荷等级的划分

① 一级负荷：大型数据处理用计算机及网络设备、消防用电设备（消火泵、喷洒泵、正压送风机、排烟风机、消防电梯、消防控制中心内的火灾报警控制器及联动控制设备等）、应急照明、保安监控系统、电信机房及计算机主机房内精密空调设备等。根据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）中第2.0.1条要求，大型数据中心的计算机及网络设备应为一级负荷中特别重要负荷。

② 二级负荷：一般照明、客梯、生活水泵等。

③ 三级负荷：送风机、排风机等一般动力负荷。

3.供电电源

（1）正常电源

大型数据中心应采用两路高压电源供电，两路高压电源分别引自两个不同的上级变电站。高压电源采用单母线分段方式运行，设母联断路器，平时两段母线分列同时运行，互为备用；当一路电源发生故障时，母联断路器手动投入，由另一路电源负担全部负荷。进线隔离开关与主进线断路器联锁，主进线断路器与母联断路器联锁，但不可以在两个主进线断路器同时运行的情况下及高压侧发生短路故障（故障未排除）时合上母联断路器。只有在主进线断路器中的任一个断开后才允许手动合上母联断路器。

两个变压器低压侧母线之间设置母联断路器，采用单母线分段分列方式运行。应急母线段通过应急联络转换开关与主母线联络，当两段变压器母线均失电（即两路市电均发生故障）时，应急联络转换开关自动转换，启动备用发电机组。

低压侧主进线断路器与低压母联断路器设电气联锁及机械联锁。母联断路器设自动和手动两种投入方式。其中，自动投入方式应装设自投自复、自投手复、自投停用3种状态的选择。低压母联断路器自投应有一定的延时（0～1s），当低压侧主进线断路器因过载及短路故障分闸时，不允许自动关合母联断路器。非重要负荷回路断路器装设失压脱扣器。当一路市电或一个变压器发生故障时，母联断路器自动投入，同时非重要负荷回路失压且自动断开，以保证一级、二级负荷供电的连续性及另一个变压器所带负载不超过其工作极限。

低压侧主进线断路器、母联断路器及630A以上的馈出回路断路器均设过载长延时、短延时及速断3段保护，其余馈出回路断路器均设过载长延时及速断两段保护。

（2）应急电源

备用发电机组的设置应根据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）中第2.0.3条要求，为确保一级负荷中特别重要负荷供电的连续性，除两路市电外，应提供独立于正常电源以外的应急电源（即第3路电源）。大型数据中心通常设有3个独立于正常电源以外的备用发电机，3个发电机两用一备，经过双电源转换开关（ATSE）投切转换，为消防泵、喷洒泵、消防电梯、排烟风机等消防用电设备及计算机主机、网络设备等重要负荷供电。

不间断电源装置UPS的设置应根据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）中第2.0.4条要求，允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置。因大型计算机主机及网络设备的允许断电时间为毫秒级，所以为确保其供电的连续性，数据中心选用了在线1+1型冗余并联UPS供电装置。

计算机主机及网络设备的供电方式为两路市电和备用发电机经过ATSE的投切转换，再通过UPS供电装置，最后以双路电源送至每台计算机主机。为确保特别重要负荷供电的连续性，应在市电与发电机转换及UPS供电转换时，均选用旁路型ATSE。因为数据处理主机及网络设备属于特别重要负荷，一旦投入运行，就不允许停下来，所以要求供电系统一刻也不能停电。为了保证供电的可靠性，对供电回路及电气设备应定期进行检修，特别是那些不常动作的电气设备。例如，应急发电机要定期启动；UPS要有维修旁路开关；同样对ATSE也需要有检测维修的旁路开关，以完成在负载不断电的情况下对ATSE本体的测试和检修。在测试和检修ATSE本体时，负载仅由旁路开关供电，ATSE的正常、应急电源输入端依然连接正常、应急电源，此时在负载不断电的情况下可对ATSE进行实际转换测试及检修。为把设备安全系数提高，就应对设备实行定期检测。在一般情况下，ATSE宜l～2个月转换测试一次。

4.智能配电监控系统的设计

数据中心供配电系统借助于完善的智能配电监控系统，可实现对高、低压配电设备及相关电气参数的监测、控制、故障报警、通信管理、信号采集、显示等功能，采用分层分布式的网络结构，实现了高、低压配电系统的智能化综合监控、统一管理、“四遥”（即遥测、遥控、遥信、遥感）及无人值班或少人值班的功能，并与整个建筑物的楼宇自控系统融为一体，实现了机电设备远方和就地监控的有机结合，既满足了建筑节能的要求，又为用户大大节约了人力资源。

为确保特别重要负荷供电的连续性，应在供电系统的高、低压侧设有多层供电保障措施，使系统可以在任何一路高压断电、任何一个变压器、任何一个发电机及任何一台UPS发生故障时，均可经过多次投切转换实现连续供电，也可以在运行与维修、自动与手动控制之间任意转换。数据中心的供电系统有别于其他民用建筑供电系统的设计，具有独创性，其特点是安全可靠、运行灵活，可以确保大型计算机及网络设备的连续供电。