浅谈IDC数据中心模块化机房供配电系统

淮亚利

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要:通过设计的一个IDC(互联网数据中心)供配电系统的项目实例，对IDC数据中心内的不同数据模块化机房，设置不同配置的供配电系统来达到不同等级要求，较好的满足了投资建设方的建造要求。

关键词:IDC，数据中心，模块化机房，供配电

0 引言

数据中心机房供配电系统应规划合理，具有较强的可靠性、扩展性及改造升级的能力，适应多样化计算机设备运营管理需求发展变化，满足不同客户对数据中心机房等级的需求。

1 项目概况

电信云数据中心项目规划建设一栋数据中心和一栋动力中心。数据中心地上三层，每层平面尺寸为96m×48m，建筑面积约14808m2。数据中心除设置数据机房、配套辅助机房( 低压配电室、电池室、空调机房等) 外，还设置办公区、值班室、kVM室等公共配套区域。动力中心规划设置数据中心公用的水冷空调系统、后备柴油发电机组以及动力设备供电用变配电系统，屋面放置冷却塔。

2 设计需求

1 )满足ANSI/TIA-942-2005Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers 机房等级设计要求。2) 数据中心内布置数据机房10个，每个数据机房满足机柜数 200左右。3) A 级机房1个( 10kVA/机柜) ; B级机房6个，其中2个机房( 6kVA/机柜) ，4个机房( 6kVA/机柜) ; C 级机3个，其中每2个机房( 3kVA/机柜) ，1个机房( 4kVA/机柜) 。4) 机房满足分期投资建设需求; B/C 等级机房预留升级至 A 级机房条件; A/B/C 机房机柜容量均满足后期扩容条件。

3 数据机房供配电系统设计

根据业主提出的分期建设、机房等级后期升级方便、机房单机柜负荷扩容要求。通过分析后，采用模块化数据中机房的供配电系统方案能够较好的满足业主需求。

3.1 数据中心电气机房平面图规划

各个模块化机房负荷计算见表 1。根据模块化机房建筑平面图及机柜负荷要求，电气机房布置详见图1～图 3。1A1 /1B1， 2A1 /2B1，2A2 /2B2，3A1 /3A2，3A2 /3B2 配电用房考虑后期扩容及升级的预留空间( 阴影区域为非电气设备房间) 。

图1 一层电气机房平面图

图2 二层电气机房平面图

图3 三层电气机房平面图

3.2模块化机房供电电源设计

正常市电电源: 数据中心机房市电电源均为两路10KV电源，10KV电源为AC10KV 50 Hz 中性点不接地方式，10kV配电系统采用单母线分段型式。正常运行时，两路电源同时工作互为备用，分别向两段 10kV母线供电，母线联断路器断开运行; 当一路电源故障停电或检修时，母线联断路器延时投入运行，由另一路电源向两段10KV母线供电。两段10kV母线以放射式电缆线路向各低压配电室台变压器供电。

应急电源: 在动力中心为数据中心IT设备设后备柴油发电机组，发电机组按5(4 +1) 台10kV 1600kW( 常用功率) 配置作为数据中心机房IT设备的备用电源，并最终可扩展到7( 6+1)台发电机并机运行。发电机并机母线采用单母线分段型式。当市电失去时，可供应本项目的全部重要负荷。UPS电源:在低压配电室设置UPS电源，为IT设备提供不间断电源.

3.3 10kV配电系统设计

高压配电室从室外引入四路10KV电源，其中两路电源为市电，其余两路电源来自动力中心柴油发电机应急电源。在数据中心一层设置高压配电室，IT 变配电室设置在各楼层中。

10kV采用分段单母线联络的接线方式。正常情况下两路10 kV 电源分别向两段母线进线柜供电，母线分段断路器断开运行。当一路电源故障停电或检修时，母线分段断路器投入运行，由另一路电源向两段10kV母线供电。当两路市电均失电时，由10kV柴油发电与市电开关切换后向两段母线同时供电，柴油机电源开关闭合时市电进线开关断开。两路市电电源进线断路器、两路柴发应急电源断路器及母线联络开关设置电气联锁，严禁市电电源与柴发应急电源并联运行。10kV配电系统单线图见图4。

3.4低压配电系统设计

3.4.1 低压配电室

数据中心一层设置低压配电室1A1/1B1，配置一套供配电系统服务于一层模块化机房 1，每套供配电系统分为A/B两组。变压器编号为TＲ1与TＲ2，变压器容量都为2500kVA。任何一组变压器均能负载起一层模块化机房1和2的所有IT设备。

数据中心二层设置低压配电室2A1 /2B1和2A2 /2B2，配置两套供配电系统服务于二层所有模块机房，每套供配电系统分为A/B两组。其中，低压配电室2A1/2B1 服务于二层模块机房1和2，变压器编号为 TＲ3 与 TＲ4，变压器容量都为2500kVA。任何一组变压器均能负载起二层模块化机房1和2的所有IT设备; 低压配电室2A2/2B2 服务于二层模块机房3和4，变压器编号为TＲ5 与 TＲ6，变压器容量都为 2 500kVA。任何一组变压器均能负载起二层模块化机房3和4的所有IT设备。

数据中心三层设置低压配电室3A /3B1 和3A2/3B2，配置两套供配电系统服务于二层所有模块机房，每套供配电系统分为A/B 两组。其中，低压配电室 2A1/2B1 服务于三层模块机房 1，变压器编号为 TＲ7与TＲ8，变压器容量都为 2 500 kVA。任何一组变压器均能负载起三层模块化机房1的所有IT设备; 低压配电室3A2 /3B2 服务于模块机房 2，3 和 4，变压器编号为TＲ9与TＲ10，变压器容量都为2500kVA。任何一组变压器均能负载起三层模块化机房2、机房3和机房4的所有IT设备.

3.4.2UPS 配电系统

一层模块机房1(大客户)按 B等级设计，首期配置4台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。将来可以扩容至 5台400kVA UPS，其中 1台为冗余备份。一层模块2(小客户) 机房按T3等级设计，首期配置2台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。UPS容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。

三层模块 1 (大客户)机房按B等级设计，首期配置4台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。将来可以扩容至5台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。二层模块2( 小客户) 机房按B等级设计，首期配置2台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。UPS容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。二层模块3(小客户) 机房按 B 等级设计，首期配置3台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。将来可以扩容至 4台400kVA UPS，其中1 台为冗余备份。二层模块4( 小客户)机房按B等级设计，首期配置3台400kVA UPS，其中 1 台为冗余备份。将来可以扩容至4台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。

二层模块 1( 高密) 机房按A等级设计，分为两个区域，每个区域首期配置2套3台400kVA UPS并机系统，其中1套为备份，共计12台400kVA UPS。UPS 容量较高，可直接满足将来50%以上扩容需求。三层模块 2(大客户)机房按 B 等级设计，首期配置3 台400kVA UPS。三层模块 3、模块4(小客户)机房按B等级设计，共用一套UPS系统，首期配置3台400kVA UPS，其中1台为冗余备份。三层模块 2、模块3、模块4按B等级设计，未来可以扩容至 4台400kVA UPS。

3.4.3模块化机房内IT设备配电

所有IT设备末端采用双电源供电。机柜首末各设置一台强电列头柜( A/B) ，A级机房 A路列头柜内电源来自UPS电源，B路列头柜内电源来自另一路UPS电源。B级和C级机房A路列头柜内电源来自UPS电源，B 路列头柜内电源来自市电回路电源

4 安科瑞列头柜及监测产品介绍

随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供精确的电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现全方位绿色IDC提供可靠保证。

4.1精密配电管理解决方案

4.1.1交流系统

1）功能要求：

遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；输出分路的单相电压、单相电流、有功功率、有功电度；

遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。

2）配置方案-示意图