DQZHAN技術訊：數據中心供配電系統設計
1.數據中心對供配電系統的要求
信息設備功能越來越強，功率密度越來越高。數據中心設備機柜用電負荷由以前的2 kVA/臺，提高到3 kVA/臺、4 kVA/臺，甚至更高。機房單位面積的平均用電負荷也由 1 kVA/m2，提高到 1.5 kVA/m2、2 kVA/m2，甚至更高。同時，隨著數據中心規模的不斷擴大，對供電總容量的要求也從數千千伏安提高到數萬千伏安。
由于現代社會運行對信息、數據的依賴越來越多，對信息系統的可靠性、連續性要求也越來越高。現行的數據中心標準、規范中一般都會對數據中心進行分級或分類，提出不同的可靠性要求，并制訂相應的建設或配置標準，本文中將數據中心對供配電系統的可靠性要求分為極高可靠性要求、高可靠性要求、一般可靠性要求三個層次。
2.數據中心用電負荷
數據中心用電負荷的統計應分為兩個層次，即：UPS 電源系統負荷(輸出)和變配電系統負荷。 UPS 電源系統負荷(輸出)是UPS電源系統設計的依據，變配電系統負荷是變配電系統和自備應急電源系統設計的依據。
A.UPS 電源系統負荷(輸出)統計
具體負荷設備明確時，按設備數據統計。具體負荷設備不明確時，按設備機柜平均負荷統計。設備機柜數量也不明確時，可按機房面積平均負荷估計。
需了解負荷設備的功率因數 cosφ，分別統計有功功率PjkW和視在功率SjkVA。需注意三相負荷平衡的情況，有大容量單相負荷設備時應按相分別統計。
B.變配電系統負荷統計
變配電系統負荷主要包括：UPS 電源系統(輸入)、機房空調系統、機房照明及建筑電氣設備等。
UPS電源系統負荷(輸入)=供電負荷+充電負荷。
機房空調系統負荷=N臺主用空調機組額定負荷容量×負荷率。
機房照明及其它負荷按建筑電氣常規方法統計。
日常運行負荷、充電負荷、消防負荷等還宜分別統計。
3.數據中心供電電源
A.市電電源選擇
市電電源選擇一般采用10 kV供電電壓，但其供電容量有限。某些地區規定：10 kV 供電電壓，用戶受電設備的總容量為250～6300 kVA，若需更大的供電容量，則需采用35 kV或110 kV及以上的供電電壓。
當數據中心中、遠期規劃用電負荷較大時，宜在建設初期就選擇35 kV及以上供電電壓，以免供電容量不足成為數據中心發展的制約瓶頸。
如果采用35 kV及以上供電電壓時，可根據數據中心建筑形式決定其變電方式。一般，數據中心為單幢建筑時宜采用35/0.4 kV 直降方式，而數據中心為園區式多幢建筑時宜采用35/10 kV、10/0.4 kV二級降壓方式。
B.市電電源引入要求
數據中心的市電電源引入方式及其供電容量，應滿足不同用途或等級數據中心對供電可靠性的要求。
極高可靠性要求數據中心應從兩個獨立的電網變電所的專用輸出回路上分別引入一路市電電源，以專線方式沿不同的敷設路由引接至數據中心。每一路市電電源的供電容量應能滿足全部負荷或全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備等。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時應同時供電運行。
高可靠性要求數據中心宜從兩個獨立的電網變電所，也可從一個電網變電所的兩段獨立的供電母線上分別引入一路市電電源，以專線方式引接至數據中心。每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時應同時供電運行。
一般可靠性要求數據中心宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩路市電電源時，宜為冗余關系，也可作為供電容量擴展關系。
C.自備應急電源選擇
數據中心一般采用柴油發電機組作為自備應急電源。對于大型、高等級數據中心也可以選擇可靠性高、輸出電源品質好、帶非線性負載能力強、體積小、重量輕的大功率燃氣輪機發電機組。
D.自備應急電源配置要求
數據中心自備應急電源配置應滿足不同用途或等級數據中心對供電可靠性的要求。
極高可靠性要求數據中心宜配置兩路獨立的自備應急電源，每一路自備應急電源的供電容量應能滿足全部負荷或全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備等。市電電源具有很高可靠性時，也可配置一路具有冗余的自備應急電源。 高可靠性要求的數據中心應配置一路自備應急電源，供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。
一般可靠性要求的數據中心宜配置一路自備應急電源，供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括UPS 電源系統、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。當數據中心條件受限制，且市電電源具有較高可靠性時，也可以部分或全部采用移動式發電機組作為自備應急電源。
4.數據中心供配電系統布置
A.供配電系統布置原則
變配電所、UPS 電源機房應靠近設備機房(負荷中心)布置。變配電所、發電機房、UPS 電源機房均應留有足夠的面積，可與設備機房同步發展，應對設備機房面積擴展或設備機房功率密度上升引起的供電需求。
應注意留有足夠的、合理的供電線路通道。 對于非專門設計用于數據中心的建筑，應注意其是否滿足設備安裝和線路敷設的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。
B.變配電所布置
數據中心為單幢建筑時，宜采用附設式變配電所。附設式變配電所一般設置于地面一層及二層;當設置于地下層時，不宜設置在*底層。
單幢建筑內供電容量或供電范圍較大時，宜分區域設置變配電所。數據中心為園區式多幢建筑時，園區內應設置獨立式 10kV總配電所或35/10kV總變配電所，各幢建筑內設置附設式10 kV變配電所。
總之，隨著信息技術的迅速發展和互聯網的普及，社會各界對信息系統的應用越來越廣泛，信息和數據量呈幾何級增長，由此對數據中心的需求日益增加，對數據中心的要求也不斷提高。
