某大型金融数据中心的供配电设计

2018-12-04吕智

智能建筑电气技术 2018年4期

吕智

(华蓝设计(集团)有限公司，南宁 530011)

0 前言

该项目为超高层建筑，总建筑面积约21万m2，地上68层，地下室4层，该项目变电所分别设置在地下室一层、避难层的18、35及52层。其中用于数据中心变电所设于地下室一层。数据中心设于9层，总设备安装容量(含远期用电)为 1 400kW，计算负荷约1 200kW。地下室变电所和发电机房设于核心筒周边，电井设于核心筒内，低压供电半径能够控制在200m以内。

该金融数据中心负责多个银行数据的运行，一旦中止供电，会造成重大损失，甚至引起社会混乱，及至重大政治影响。本工程按A类机房进行供配电系统设计，属于特级金融设施，所以大型金融数据中心需按一级负荷中特别重要负荷进行供电。设计主要从供电电源、备用电源、设备配置、线路敷设等方面进行，以保证供电的可靠性。

1 10kV供电电源

本工程为10kV供电，设计考虑从城市区域变电站引来三路10kV电源专线回路，三路电源为二用一备的工作方式，第一路电源或第二路电源停电时，第三路电源自动投入的运行方式进行母联自投，并设转换开关，能转换至手动联锁投切。系统图如图1示意。

图1 10kV配电系统示意图

该做法需确保工作电源与备用电源接自不同城市区域变电站，确保电源的可靠性，另外建议由业主跟供电部门协商解决，确保每路电源的供电容量满足该工程的需求，且尽可能为专线回路，减少其他单位对配电系统的影响。

2 变压器配置

本工程变电所设于地下一层，数据中心由单独一台1 600kVA变压器供电，该变压器不接入其他负荷，确保数据中心不会受到其他负荷的影响，直接引出一根母线槽至数据中心配电柜；另外设一台变压器1 600kVA与其联络，该变压器不接其他负荷,仅作为备用。当数据中心变压器发生故障时，合上联络开关，由该变压器向数据中心进行供电，保障数据中心的供电可靠性。配电系统示意见图2。

笔者认为，本工程数据机房变电所设于地下室是本工程变配电设计比较遗憾的地方。设计最初是建议变电所能设于机房层，设置两台1 250kVA的变压器，两台变压器同时工作互为备用，两路独立10kV电源从不同电井引上，表1为这两种方案的比较分析。

变电所设于地下室与设于机房层两种方案的比较分析表1

图2 低压配电系统示意图

由表1对比可知，变电所深入负荷中心更为合适，但由于种种原因，业主未同意设置在机房层，因此变电所只能设于地下室。

3 柴油发电机组设置

为确保备用电源的可靠性，且根据JGJ284-2012《建筑建筑电气设计规范》第6.1.2条，发电机组应设冗余，本工程设置两台发电机组作为备用电源，两台发电机组一用一备，当一台发电机组发生故障，另一台能够自动投入，两台发电机组设联络柜，单独敷设一根母线槽至数据中心。

开始设计柴油发电机组时，设计方考虑了以下方案：(1)采用2台10kV高压机组；(2)采用3台800kW低压发电机组；(3)采用4台800kW低压发电机组；(4)采用2台1 500kW低压发电机组。这几个方案对比如表2所示。

本工程发电机距数据中心机房不超过200m，且变电所设于地下一层，还是需要两段低压母线槽引上至数据机房。综合考虑各方面因素，并与业主协商，确定采用采用两台1 500kW低压柴油发电机组，该方案可满足规范要求、业主需求，与建筑方案预留的机房尺寸接近，对建筑方案改动不大。

柴油发电机组设计方案比较表2

柴油发电机房需要注意的问题：机房的净高应满足要求；进风、排风井既要满足发电机组的要求，又不能影响建筑美观；发电机排烟应引上屋面，确保环保验收没有问题。

柴油发电机房需要注意的另一个问题是，由于该发电机组容量比较大，用油量较多，规范又要求建筑物储油间的储油量不能超过1m3，根据 JGJ 284-2012《建筑建筑电气设计规范》的要求，本工程宜设满足发电机耗油量12h的储油措施，而本工程用地比较紧张，室外设置储油罐又无法实施，为方便油箱加油，设计在室外设置一个输油口，便于油罐车直接加油，满足发电机的用油需求，做法示意如图3所示。

图3 油罐车加油示意图

4 线路敷设

为保证供电电源的可靠性，设计方建议业主与供电部门协商，三路电源应从不同路由引至项目红线范围内，10kV的工作电源和备用电源从不同的位置引入地下室，采用桥架敷设走不同的路径进入中心配电房，尽可能避免某一路电源的位置发生异常状况而影响到其他路电源，使整个项目的供电系统不受影响。

从地下室引至数据中心的工作电源和发电机的备用电源应从不同方向，不同的电井引至数据中心的切换柜，确保工作电源和备用电源能够完全隔离，使供电的可靠性得到更大保障。

5 设备监控系统

本工程设置一套设备监控系统，主要对以下设备进行监控：(1)对变压器的温度、电压、电流以及散热风扇的运行和故障状态进行监控；(2)对发电机组输出电流电压、蓄电池电压、润滑油温度和压力、燃油压力；冷却液温度以及油压和油位、水温和水位、充电器状态、手自动状态等进行监控；(3)对10kV的进、出线主开关的状态进行监控；(4)对低压主进线开关、出线开关的的状态进行监控；(5)对UPS电源进行监控。

通过对以上设备的监控，设备发生异常状况能得到及时报警并进行处理，进一步保障供配电系统运行的可靠。