数据中心供配电系统规划设计中的若干关注事项（一）

魏中磊，顾 飞，倪宇军，田 密，杨 政

（1.杭州云之鼎数据科技有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江核新同花顺网络信息股份有限公司，浙江 杭州 310023；3.杭州山脉通信有限公司，浙江 杭州 310014；4.华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引 言

近些年随着各行业对网络数据量需求的爆发式增长，数据中心行业发展迅速，数据中心建设规模不断扩大。据统计，2013年到2017年底，我国在用数据中心机架总体规模达到166万架，总体数量达到1 844个，规划在建数据中心规模107万架，数量463个[1]。大量的数据中心在短时间内建设完成，从规划设计到建设、使用维护，不可避免会发现项目中存在的一些问题。供配电系统是数据中心规划设计的关键部分之一，本文就数据中心供配电系统规划设计中若干关注事项展开。

1 数据中心供配电设计标准及要求

目前，国内外数据中心设计标准主要有TIA-942、BICSI002、BSEN50600以及 GB 50174。其中，TIA-942和BICSI002为美国标准，前者是由美国国家标准学会（ANSI）批准颁布的“数据中心电信基础设施标准”，后者为“数据中心设计与实施的最佳实践”；BSEN50600为欧洲颁布的“数据中心基础设施标准”。在这些标准中，因TIA-942颁布较早，影响比较广泛。随着GB 50174-2017《数据中心设计规范》新国标的生效执行，国内数据中心均按照该标准执行，一些大型数据中心也参考了一些国际标准。

数据中心供配电相关的设计标准非常多，如近期由“中国工程建设标准化协会”发布了T/CECS 486-2017《数据中心供配电设计规程》[2]。该规程是在GB 50174-2017的基础上根据数据中心供配电系统的特点编制的，适用于供电电压20 kV及以下的数据中心供配电系统。它从供电电源至配电末端，全面规范了数据中心供配电系统的设计过程[3-4]。

GB 50174-2017将数据中心的基础设施按照“容错系统”“冗余系统”“基本系统”划分为三级——A级、B级、C级。A级数据中心涵盖B级和C级数据中心的性能要求，且比B级和C级数据中心的性能要求更高。

2 数据中心供配电系统

2.1 数据中心供配电系统组成

一般数据中心供配电系统主要包括中压配电系统、备用电源系统、低压配电系统、不间断电源系统、弱电系统和建筑电气（照明、通风、消防、防雷接地等）。数据中心根据总用电规模和要求，确定各个子系统的选择及配置。图1为某大型数据中心供配电系统框图，该数据中心电力容量为10 MVA，中压系统为10 kV配电，备用电源选择10 kV柴油发电机组，0.4 kV低压配电系统为IT、空调及公共设施供电，不间断电源系统选择交流UPS系统，不间断电源系统也可以选择高压直流和混合供电系统（高压直流与市电或UPS与市电）。弱电系统主要包括动力和环境监控系统、安防系统和综合布线系统等。建筑电气配电主要包括数据中心所需的照明、通风、消防电气和防雷接地等。

图1 某大型数据中心供配电系统框图

2.2 数据中心供配电系统规划设计的要求

数据中心供配电系统规划设计应满足以下基本要求。

第一，供配电系统安全可靠。数据中心的供配电系统可以看作是人体的“心血管系统”，保障数据中心供配电系统的安全可靠，是实现数据中心可用性的基础。

第二，电源质量性能良好。供配电系统规划设计中除了对市电引入有一定要求外，还需要保障末端设备供电电源质量性能良好、免受外界干扰，在市电失电的情况（系统要求的时间内）也能保障末端设备必要的供电。

第三，配电系统先进实用。数据中心配电系统应采用先进成熟的技术和设备，保证数据中心供配电系统的安全可靠，并能保证数据中心末端使用高性能的电源。数据中心配电系统的先进实用也是节约资源、保护环境构建绿色建筑的要求。

从数据中心全生命周期考虑，供配电系统规划设计中还需要关注以下内容。

第一，工程的可分期性。因数据中心需求的不确定性和对业务发展预估的不准确等，许多数据中心一般都不是一步建设到位的。数据中心建设可以采用分栋、分层或分机房模块建设。这就要求规划设计时需要考虑功能分期实施时，对设备、材料的选择及施工工艺的处理提出要求。例如，UPS分期建设中，部分负载规划为后期UPS带载，但必须本期上电，并至后期UPS完工后再割接。在设计和施工中，应综合此类负载的配电电缆及断路器等，考虑本期及后期需求，避免重复施工或过多的冗余浪费。

第二，供配电系统简洁、灵活。数据中心供配电系统规划应具有前瞻性，设计应具有简洁、灵活性。因数据中心发展的不确定性，在规划阶段应考虑远期发展并预留适度的余量，保证数据中心的可发展性。设计中应保证系统的简洁，不过分冗余拖沓，尽量减少供电的级数。数据中心需求多变，供配电系统设计中需尽量考虑模块化设计，便于快速扩容电力设施，满足数据中心的灵活发展。

第三，运维的可用性。数据中心建设完成交付运行并由运维人员长期维护。在数据中心的规划设计阶段，应该考虑实际运维需求，减少验收交付后因运维不便进行的改造，如辅助区库房的插座设置，值班室内用电容量的预留等。设计中特别需要说明的情况，如有些设计或对设备组间运行条件有要求，或对设备的启动、运行有特殊规定等，均需要在规划设计中与业主相关维护部门沟通协调。

（下文见2019年第三期“数据中心供配电系统规划设计中的若干关注事项（二）”）