数据中心供配电系统设计要点简析

曹龙巧

[摘 要]主要介绍了数据中心对供配电系统的要求及其设计方法。着重介绍了A级机房有关数据中心供配电设计的推荐性方案，可为B、C级机房供配电设计提供参考。

[关键词]数据中心；供配电系统；可靠性；UPS 容错；冗余

中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0075-02

0 引言

随着云计算、大数据、物联网等产业的加速发展，社会各界对信息系统的应用越来越广泛，信息和数据量呈几何级增长，由此对数据中心的需求日益增加，对数据中心的要求也不断提高，而数据中心对供配电系统的可靠性要求越来越高。

1 设计标准及数据中心分级

设计一个数据中心首先需要根据数据中心的使用性质、管理要求、网络中断所导致的经济损失与社会影响程度等具体要求来确定机房的等级，再按照相应等级确定适合的供配电系统。数据中心设计主要标准和机房分级如下：

GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》将机房划分为三级：A级（容错）、B级（冗余）、C级（基本）。

GB50174-201X《数据中心基础设施设计规范》（2016年该规范已通过审查，即将发布）将数据中心划分为四级：A级（容错数据中心）、B1级（冗余和同时维护）、B2级（冗余配置）、C级（基本要求）。此规范划分的机房等级与美国标准TIA-942《数据中心通信设施标准》划分的TierⅣ、TierⅢ、TierⅡ、TierⅠ机房等级一致。

2 数据中心供配电要求

A级机房内的场地设施应按容错系统配置，系统运行期间，场地设施不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断，需要提供两套相互独立且互为备用的供电系统。

B级机房内的场地设施应按冗余要求配置，系统运行期间，场地设施在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断，保障一条供电回路故障或维护不会导致系统运行中断，需要提供一套备用供电回路。

C级机房内的场地设施应按基本需求配置，在场地设施正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断，仅要求满足正常工作需要的配电回路。各级机房供电要求如下：（见表1）

3 数据中心供配电系统设计

3.1 数据中心供配电系统拓扑

供配电系统拓扑图见图1。数据中心机房供配电系统根据设备所在的位置一般可分为三级配电：①第一级：由变配电房、柴油发电机房至UPS机房的配电；②第二级：由UPS机房内部至列头柜的配电；③第三级：由列头柜至机柜的配电。

下面以目前需求最多的A级数据中心机房为例，具体说明各个供配电系统的组成。

3.2 数据中心机房市电系统和发电系统

A级数据中心机房应从两个独立的区域变电站专用回路上分别引入一路10kV市电电源，以专线方式沿不同的敷设路由引接至数据中心。两路市电电源的供电容量应为全冗余，变配电房10kV主接线采用单母线分段方式，正常时两段母线应同时供电运行。每一路市电电源的供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求，包括UPS电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及消防负荷用电等。

变配电房、UPS电源机房应靠近设备机房（负荷中心）布置。变配电房、发电机房、UPS电源机房均应对设备机房面积扩展或设备机房功率密度上升留有足够的面积，可与设备机房同步发展，并注意留有足够的、合理的供电线路通道。对于非专门设计用于数据中心的建筑，应注意其是否满足设备安装和线路敷设的要求，包括楼面荷载、净高、抗震等级、耐火等级等方面。

10KV母线以放射式向各台变压器供电，变压器采用M（1+1）配置，每台变压器的负载率不大于50%；当一台变压器故障时，另一台变压器可带起全部负荷。