大型數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)連續(xù)可靠運行設(shè)計探討

1、大型數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)連續(xù)可靠運行設(shè)計探討    摘要:全球性大型金融服務(wù)業(yè)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的配置組成、相互間的邏輯關(guān)系設(shè)置，兩路電源同時供電，互為備用，科學(xué)的冗余設(shè)計，多重逐級投切功能，從供配電安全、可靠、連續(xù)性的角度設(shè)計，以滿足大型計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等特別重要負(fù)荷及其配套的重要基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)備的連續(xù)可靠運行要求。 關(guān)鍵詞:特別重要負(fù)荷，供電連續(xù)可靠性，母聯(lián)斷路器，應(yīng)急柴油發(fā)電機組，ATS應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)，UPS不間斷電源，STS靜態(tài)開關(guān)，大型計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，機房精密空調(diào) 正文: 大型金融服務(wù)業(yè)數(shù)據(jù)中心一般都擔(dān)負(fù)著全國百姓乃至全球人們的經(jīng)濟(jì)、消

2、費支付等數(shù)據(jù)信息處理任務(wù)，因此其對數(shù)據(jù)信息處理整個系統(tǒng)運行的連續(xù)性、可靠性要求非常高，其中包括對供配電這一系統(tǒng)的連續(xù)可靠性運行的要求。 數(shù)據(jù)中心機房的大型計算機主機及網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，為其配套的精密空調(diào)及照明、消防設(shè)施、監(jiān)控設(shè)施等為一級負(fù)荷，一旦中斷供電，數(shù)據(jù)信息處理就會中斷，將會立即造成全國乃至國際性的金融消費支付結(jié)算的混亂，就算馬上供電重啟，恢復(fù)時間較長，會使國內(nèi)、國際上造成重大的政治和經(jīng)濟(jì)影響。 針對數(shù)據(jù)中心機房大型計算機主機及網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備負(fù)荷的重要性，為確保對其供電的連續(xù)可靠性，經(jīng)過多方協(xié)商、比較和優(yōu)化，最終確定供配電系統(tǒng)方案如下： 供配電系統(tǒng)設(shè)計 用電負(fù)荷的統(tǒng)計 a

3、動力負(fù)荷：中央空調(diào)機組、精密空調(diào)機組、新風(fēng)機組、給排水泵、電梯、正壓送風(fēng)機、排煙風(fēng)機等用電設(shè)備，按額定容量進(jìn)行統(tǒng)計； b.照明負(fù)荷，按照度要求及單位容量法進(jìn)行統(tǒng)計； C對大型計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等負(fù)荷按單臺安裝容量進(jìn)行統(tǒng)計； d最終按需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算。 1用電負(fù)荷等級的劃分 a一級負(fù)荷：大型數(shù)據(jù)處理用計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、消防用電設(shè)備(消火栓泵、噴灑泵、正壓送風(fēng)機、排煙風(fēng)機、消防電梯、消防控制中心內(nèi)的火災(zāi)報警控制器及聯(lián)動控制設(shè)備等)、應(yīng)急照明、保安監(jiān)控系統(tǒng)、電話機房及計算機主機房精密空調(diào)設(shè)備等。 根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB50052-2009)中第201條要求，大型數(shù)據(jù)處理用計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)

4、為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。 b二級負(fù)荷：一般照明、客梯、生活水泵等。 C三級負(fù)荷：送風(fēng)機、排風(fēng)機等一般動力負(fù)荷。 13供電電源設(shè)置 131高壓電源 本數(shù)據(jù)中心工程高壓采用兩路10kV電源供電。兩路10kV電源分別引自兩個不同地理位置的上級變電站。兩路電源同時供電、互為備用，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時，通過高壓母聯(lián)斷路器，另一路電源能擔(dān)負(fù)全部負(fù)荷的供電。 132V低壓電源 1321正常電源 本數(shù)據(jù)中心工程共設(shè)置四臺電力變壓器，其中兩臺變壓器進(jìn)行兩路電源同時供電、互為備用，供一、二、三級負(fù)荷用電，其低壓側(cè)主開關(guān)后級主母線之間設(shè)置低壓母聯(lián)斷路器，之后通過應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)ATS向負(fù)荷供電。對于控制機

5、房環(huán)境的精密空調(diào)設(shè)置雙路聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)ATSE。另兩臺變壓器進(jìn)行兩路電源同時供電、互為備用，專門供給一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷用電，其低壓側(cè)主開關(guān)后級主母線之間同樣設(shè)置低壓母聯(lián)斷路器，之后通過應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)ATS向負(fù)荷供電。 1應(yīng)急電源 a應(yīng)急柴油發(fā)電機組：根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB500522009)中第203條要求，本數(shù)據(jù)中心工程設(shè)有二臺獨立于正常電源以外的柴油發(fā)電機組，在應(yīng)急啟動后，通過分別安裝在四臺低壓主開關(guān)后級的四臺應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)能向特別重要、一級、二級負(fù)荷連續(xù)供電。 bUPS不間斷電源裝置：根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中第204條要求，允許中斷供電時間為毫秒級的供電，可選用蓄

6、電池組靜止型不間斷供電裝置，本數(shù)據(jù)中心選用了在線“（2+1）×2”型并機冗余式UPS供電裝置，能維持額定負(fù)荷30分鐘連續(xù)供電，且供電質(zhì)量非常高（380/220V±1V，50HZ±0.5HZ）。 1410kV高壓供電系統(tǒng) 141系統(tǒng)設(shè)計要求 兩路10kV電源分別引自兩個不同地理位置的上級變電站，10kV電源采用單母線分段分列方式運行，互為備用，并設(shè)高壓母聯(lián)斷路器；當(dāng)一路電源故障時，而低壓母聯(lián)斷路器未能自動切換時，高壓母聯(lián)斷路器通過手動投入，由另一路高壓進(jìn)線電源負(fù)擔(dān)全部負(fù)荷。進(jìn)線隔離車與主進(jìn)斷路器聯(lián)鎖，主進(jìn)斷路器與母聯(lián)斷路器聯(lián)鎖，保證在兩臺主進(jìn)斷路器同時運行狀態(tài)下和高

7、壓側(cè)發(fā)生短路故障(故障未排除)時，不會且也合不上高壓母聯(lián)斷路器。 142電器設(shè)備選型要求 高壓斷路器采用真空斷路器，分?jǐn)嗄芰?5kA。在10kV開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器，作為真空斷路器操作過電壓保護(hù)。真空斷路器選用彈簧儲能操作機構(gòu)，采用110V鉛酸免維護(hù)電池柜作直流操作、繼電保護(hù)及信號的電源。 15繼電保護(hù)的配置 a主進(jìn)斷路器采用過流、速斷、零序電流保護(hù)及低電壓閉鎖保護(hù)。 b變壓器柜采用過流、速斷、零序電流保護(hù)、變壓器高溫報警及超高溫跳閘保護(hù)。 c保護(hù)繼電器采用綜合保護(hù)器，時限(定時限或反時限)方式、動作時間等均由供電部門確定。 16400230V低壓供電系統(tǒng) 每兩臺變壓器低壓側(cè)主開關(guān)后級主

8、母線之間設(shè)置低壓母聯(lián)斷路器，兩路電源同時供電、互為備用，采用單母線分段分列方式運行。 低壓側(cè)主進(jìn)斷路器與低壓母聯(lián)斷路器設(shè)電氣聯(lián)鎖及機械聯(lián)鎖，并且裝設(shè)合閘線圈和分勵線圈而不得裝設(shè)失壓脫口器，以防誤動事故。母聯(lián)斷路器控制方式設(shè)自投自復(fù)自投手復(fù)手動停止四種投入方式，只能選擇其中的一種投入方式。為了當(dāng)某一路電源失電時另一路電源能立即響應(yīng)給其負(fù)荷繼續(xù)供電，而當(dāng)失電一路的電源恢復(fù)有電時能人為控制恢復(fù)向其負(fù)荷供電的時間點，以確保電源切換盡可能有序控制，我們選擇了自投手復(fù)的母聯(lián)斷路器投入控制方式。 應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)ATS的正常電源側(cè)與應(yīng)急電源側(cè)都有手動旁路開關(guān)，用于檢修和應(yīng)急旁路用，且有機械連鎖機構(gòu)。 低

9、壓側(cè)主進(jìn)斷路器、母聯(lián)斷路器及630A以上的饋出回路斷路器均設(shè)過載長延時、短延時及速斷3段保護(hù)，其余饋出回路斷路器均設(shè)過載長延時及速斷2段保護(hù)。 計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是數(shù)據(jù)處理的核心設(shè)備，為其供電的電源是保證這些設(shè)備正常運行的必備條件。為確保這些特別重要負(fù)荷供電的電源質(zhì)量和供電連續(xù)性的萬無一失，該供配電系統(tǒng)在低壓側(cè)設(shè)計了如下一系列保險措施： 計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電方式為“兩路市電+柴油發(fā)電機組”經(jīng)過應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)的投切轉(zhuǎn)換，再通過（2+1）×2冗余配置的兩套各并帶旁路自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的UPS不間斷電源供電裝置，以A、B雙路電源送至每個計算機機房A、B路電源各個PDU配電柜，或再分

10、配A、B雙路電源給有雙電源模塊的計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；或再分配A、B雙路電源給帶自動投切的STS靜態(tài)開關(guān)，并在STS靜態(tài)開關(guān)投切在A路或B路電源時給單電源模塊的計算機主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。STS靜態(tài)開關(guān)的A、B兩側(cè)電源端都有手動旁路開關(guān)，用于檢修和應(yīng)急旁路用，且有機械連鎖機構(gòu)。 機房精密空調(diào)是僅次于數(shù)據(jù)處理主機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等重要負(fù)荷的一級負(fù)荷設(shè)備，其供電方式為“兩路市電+柴油發(fā)電機組”經(jīng)過應(yīng)急聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)的投切轉(zhuǎn)換，再由雙路電源經(jīng)雙路聯(lián)絡(luò)自動切換開關(guān)ATSE自動切換供電至生產(chǎn)區(qū)樓層精密空調(diào)配電柜。這些設(shè)備在每個機房都是N+1冗余配置的，并由生產(chǎn)區(qū)樓層精密空調(diào)配電柜錯層供電。 供電系統(tǒng)的供電方式也至

11、關(guān)重要，TN-S五線制最為安全可靠，且計算機房的等電位接地、靜電接地、交流工作接地、防雷接地、安全保護(hù)接地共同接入聯(lián)合接地系統(tǒng)，機房內(nèi)接地電阻不大于4歐姆。而計算機設(shè)備的直流接地，應(yīng)為獨立干凈的接地系統(tǒng)，接地樁遠(yuǎn)離聯(lián)合接地體20米以外，樁深2米，有2根樁體雙拼組成，直流接地電阻宜不大于0.5歐姆。 17無功功率補償 本工程采用低壓集中自動補償與就地分散補償相結(jié)合的方式。在配電房低壓側(cè)設(shè)集中功率因數(shù)自動補償裝置。要求補償后的功率因數(shù)在09以上；對氣體放電光源的燈具，采用自帶補償電容就地分散補償，要求補償后每個燈具的功率因數(shù)均在09以上。 18電氣計量 本工程采用高壓計量方式，在每路10kV電源進(jìn)線處裝設(shè)由供電部門提供的專用計量裝置。在各低壓電源進(jìn)線處及景觀照明等饋線回路裝設(shè)計量裝置。以供物