通信互联网数据中心电气设计新思路

刘书



通信互联网数据中心电气设计新思路

刘书

广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630

随着科技的全面进步和发展，互联网的应用已非常普及。在我国的各个地区中，互联网的应用正呈现出爆炸式的增长模式，所以通信互联网数据中心电气设计要应用全新的思路。对通信互联网数据中心电气设计新思路做了进一步探究，对采用新能源供电方式为未来数据中心发展的趋势、互联网数据中心设计的重点为负荷计算、数据中心无功补偿的理解和相关的措施，以及通信互联网数据中心的短路电流计算给出了详细的分析。

通信互联网；电气设计；新思路

数据中心的建设已由之前的几百平方米，发展到了现在的几千平方米、几万平方米，并由之前的单栋数据中心发展到了几百亩的数据中心。单机功率也由之前的1 kW迅速提升10 kW，甚至更高。大部分的数据中心均需要建设110 kV或者220 kV的变电站，所以节约能源成为通信互联网数据中心发展的关键问题。本文针对通信互联网数据中心电气设计新思路做了分析。

1 采用新能源供电方式为未来数据中心发展的趋势

数据中心当前应用的电力来源于火力发电，但是应用火力发电会对环境造成严重的影响。所以，新能源在设计中心的应用还包括其他几个方面：一是利用风冷发电；二是利用太阳能发电；三是三联供发电模式；四是热联制冷模式；五是自然水冷代替中央空调模式。

在数据中心，新能源的进入已成为对电力实施设计的关键内容。要深入学习新能源的特征。在论证其可靠性和安全性的过程中，要与城市供电进行区分。例如，三联数据中心应用的是内燃机组发电，启动性能与柴油中的发电机组不同，需要30 min的待载时间，但要解决启动中产生的供电可靠性问题，就需要应用柴油发电机，以便使中央空调的冷水系统能够连续不断地进行供电[1]。内燃机组出现故障时，要应用点制冷主机，将其作为备用设备。这些都需要结合城市的市电系统进行综合全面地考虑。

2 互联网数据中心设计的重点为负荷计算

数据中心的特征为高能效，其中计算高消耗能源特征是设计是否成功的关键点。如果计算的结果比较高，就会增加投资量，相应的变压器、发电机以及高低压配电柜也会所增长，导致很多没有必要的浪费。如果计算的结果偏低，就会无法对系统的安全性给予保障。所以，负荷计算的精准性是设计电力的终点和关键。但是当前存在的最主要问题是把设备功率视为计算功率，对同时系统有所忽视[2]。

第一，一切计算的基础都要以负荷计算为主；第二，在设计阶段，负荷计算采用的方式是需要系数法。在计算负荷的过程中，要结合用电设备的相关性质，对用电设备进行分类：IT负荷类、空调和相应动力类。

3 数据中心无功补偿的理解以及相关的措施

在数据中心，相关的设计工作需要供电部门的审批，其中存在的最突出的一项问题便是无功补偿容量的问题。结合《工业与民用供配电设计手册》当中制定的原则，要先提升系统中的自然功率，不需要在部分应用人工补偿设备。但是，在当前的IT设备中，相关的设备通过不断优化，功率因素已经达到了0.99。针对这样的高功率因素，在低压系统中，并没有应用真实的补偿进行计算，而是过多地对变压设备的30%进行统一补偿，有时甚至会达到60%，导致了投资的严重浪费[3]。

在数据中心，相关的建设会出现不同形式的无功负荷。但是，很多设计人员并没有对其进行认真细致的探究。所以，在实施无功补偿的过程中，会出现补偿过多或者补偿过少的情况，不仅浪费了很多的财力以及物力，而且效果也没有达到预期的目标。因此，针对无功负荷要实施系统的分析和处理。

4 通信互联网数据中心的短路电流计算

在数据中心，如果频繁发生一些事故，就会出现宕机的情况，主要原因是系统出现了短路的情况。第一，在电力系统中，母线和相关的元件出现了短路的情况。第二，在出现短路的时候，开关设备中的保护元件没有任何的动作，其根本原因在于没有将短路电流容量视为重要的设计环节，其相关的设计处于空白的状态。所以对电流的短路进行正确的计算是确保数据中心电力相关设计的关键点。第三，在通信设备中会存在很多的IGBT，因此整流管产生短路的概率是非常高的，可在UPS、服务器等当中放置IGBT。第四，动力设备空调冷冻水和末端恒温恒湿机，会存在很多的变频设备，这些设备也非常容易发生短路。所以，计算宽度的设计非常有特点。

数据中心能够发生的短路包括三相短路、两相短路及单相短路等，其中具体的依据为《三项交流系统短路电流计算》IEC-1外企。

在数据中心进行计算的过程中，高压的选择包括：第一，在选择高压设备时，要计算开关短路电流，充分考虑电力系统的短路电流，还要对高压发电机作为第三电源的时候，对其中的短路电流进行考虑；第二，在选择低压配电开关设备的短路电流时，需要对市供电系统中的短路电流进行考虑，并深入思考低压发电机在并机当中的短路电流情况；第三，要充分考虑低压开关中的短路电流以及低压柜体中的短路电流；第四，在考虑高压进线和高压出线中的电流时，不但要对计算电流进行充分考虑，还需要对短路电流中的热稳定校验进行考虑[4]。例如，在1600 kVA变压器中，可依照电流校验3×70 mm进行计算，可满足相关要求。但是，依照短路电流校验的计算形式，还要应用3×90 mm，所以，要依据电路电流对热稳定校验进行计算。

5 结束语

总之，随着科技的进步和发展，互联网的应用已非常普及。在数据中心，对于电气的高度设计要非常严格和谨慎。针对容易出现的问题应给予高度的重视，如数据中心存在的无功补偿容量的问题，要结合《工业与民用供配电设计手册》中制定的原则，先提升系统中的自然功率，不再部分应用人工补偿设备等，并重视基础计算工作，以便做好相关的设计工作。

[1]任嘉競. 通信互联网数据中心电气设计新思路[J]. 通讯世界，2018（1）：6-8.

[2]谭用书. 互联网数据中心（IDC）机房总体规划中的节能设计思路探索[J]. 中国高新技术企业，2014（5）：81-82.

[3]钱奕舟. 电信级通信数据中心的构建思路——高可用节能探讨[J]. 广东通信技术，2015（8）：24-27.

[4]孙丽玫. 互联网数据中心主机房面积需求预测方法研究[C]//中国移动通信集团设计院新技术论坛，2014.

New Ideas for Electric Design of Communication Internet Data Center

Liu Shu

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

Due to the comprehensive advancement and development of science and technology, the application of the Internet has become very popular. In all regions of China, the application of the Internet is showing an explosive growth pattern. Therefore, the electric design of the communication Internet data center should be applied to a brand-new Ideas. Therefore, the paper has made further explorations on the new ideas for communication network data center electric design. The trend of adopting new energy power supply methods for the future development of data centers and the design of Internet data centers focuses on load calculation and understanding of new reactive power compensation in data. As well as relevant measures, the short-circuit current calculation of the communication internet data center gives a detailed analysis.

communication internet; electric design; new ideas

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