银行数据中心供配电系统改造方案

2020-08-19夏德维

通信电源技术 2020年10期

夏德维

（辽宁省农村信用社联合社，辽宁沈阳 110032）

1 银行数据中心背景

自2005年省农村信用社联合社成立以来，辽宁省网点联网、大数据集中，信息化建设经历了从无到有、从保证重点业务到兼顾各项日常管理信息化的建设过程。伴随着信息化建设的快速发展，银行数据中心供配电系统容量不足等问题日益凸显，成为制约信息化建设的瓶颈。本次银行数据中心供配电系统改造的目标为在保证机房设备安全运行、不影响业务的前提下，根据国家规范标准和监管要求，构建满足6～8年信息系统建设和数据中心机房需要，为信息化建设提供高性能、高可用性以及高安全性的基础环境。

2 银行数据中心供配电系统需求分析

银行数据中心是集中处理、存储、传输、交换以及管理等功能和服务的物理空间，为辽宁省内60家县级农信联社（农商行）、1 800余家经营网点提供24 h实时运行。供配电系统是银行数据中心信息系统稳定运行的最关键基础设施，必须满足安全可靠、连续性等基本需求。近年来，我国供电能力和用户侧供电质量已大幅提升，降低电网停断电对数据中心安全运行风险的同时，供配电系统及设备故障造成业务风险的比例逐步提高。目前，供配电系统设计缺陷，成为数据中心基础设施的主要隐患。在银行数据中心供配电系统设计中，主要考虑以下5方面内容[1]：（1）机房终端用电设备采用双电源系统；（2）机房终端用电可灵活调整三相平衡；（3）机房进线电源采用三相五线制；（4）按照金融业机房A级容错级别设计供配电系统；（5）根据稳定性、可管理性、经济性、可扩展性、可修复性以及节能等要求设计供配电系统。

2.1 银行数据中心对市电供电质量的要求

数据中心的供电电压等级通常是低压。根据《全国供用电规则》中的第2条标准，供电部门提供的电网电压为单相220 V或三相380 V，电网频率为50 Hz[2]。

2.1.1 计算机机房供电电源的基本要求

依据计算机的性能，计算机机房允许的供电电源变化范围如表1所示。

表1 计算机机房允许的供电电源变化范围

2.1.2 计算机机房供电电源的谐波要求

国际标准《电能质量、公用电网谐波》（GB/T14549-93）[3]的第4条和第5条关于用户用电入口处的总谐波电压、谐波电流的限值规定，如表2和表3所示。

2.2 银行数据中心对供配电主体设备的要求

2.2.1 对主低压配电柜的要求

建议采用容错级别配置，并选用具备电流检测、显示及支持监控功能的产品，根据机房用电负荷合理分配各配电柜，确保三相平衡。

2.2.2 对发电机组的要求

建议采用N或N+X冗余（X=1～N），配置具有自动启动功能、保护功能、自动切换功能的发电机组。柴油发电机油料供应量不小于12 h。

表2 公用电网的谐波电流限值

表3 公用电网的谐波电压（相电压）限值

2.2.3 对UPS的要求

数据中心机房对UPS的要求如下[4]：（1）UPS供配电系统采用2N设计；（2）建议采用模块化UPS，N+X冗余并机；（3）UPS满足在线状态下扩容或维修；（4）模块UPS具有独立的LCD控制系统，无单一故障点；（5）UPS输出满足三相100%不平衡；（6）三进三出，正弦波输出，输入电压范围304～456 Vac即380±20%（负载≤50%时为220～456 Vac），极宽的输入交流频率范围具有过载、短路和热保护；（7）在线性负载时，输出电压范围为±1%，非线性负载时的输出电压范围为±3%。

3 银行数据中心供配电系统改造方案

3.1 市电扩容和改造

根据新增数据中心面积、设备摆放数量以及设备功率等，计算由原有630 kVA容量变压器改为2 000 kVA容量变压器、单路10 kV供电线路改为来自两个不同区域的高压10 kV供电线路，实现A/B两条线路互为备份。当出现A线路停电或故障时，B线路将自动投入使用，变压器采用主、备系统。当变压器主系统出现故障时，变压器备系统将自动投入使用，消除电力系统中的单点故障，符合《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）[5]、《商业银行数据中心监管指引》银监办发〔2010〕114号文件[6]中的规定要求。

3.2 发电机改造

将银行数据中心250 kW发电机改造为两台1 000 kW发电机，且两台发电机并机互为热备。发电机并机系统自动同步，自动分配负载，单台发电机故障自动脱离发电机系统。

3.3 UPS系统

为节约资金，整体二层生产机房不间断电源采用原2套550 kVA UPS系统。新增机房UPS输出配电柜6套、列头柜18套等配电设备。设计按照双系统冗余2N运行模式设计，即A系统和B系统。

为节约资金，三层生产机房、测试机房、办公楼弱电机房、监控中心、运营商接入区和业务处理区不间断电源，采用新增1套400 kVA UPS系统与原老机房1套400 kVA UPS系统组成2N运行模式。此外，新增UPS输入配电柜1套、UPS输出配电柜4套、列头柜18套等配电设备。本设计按照双系统冗余2N运行模式设计，即A系统和B系统。

为节约资金，根据银监局现场检查内容要求，中心机房内各类监控系统、安保系统、消防系统和应急照明应配备独立的UPS系统。按照初步设计方案，办公楼重要办公用电、机房照明、消防系统等设备采用原老机房1套120 kVA UPS系统。

3.4 动力系统

（1）新增机房总动力配电柜2套和发电机输出配电柜1套等配电设备，以保证机房的供电需求。

（2）新增三层新机房动力配电柜2套等配电设备，以保证机房的供电需求。

（3）更新改造二层老机房动力配电柜2套等配电设备，以保证老机房的供电需求。

（4）机房墙壁维修插座按照机房规划重新设计、实施，并合理考虑插座预留数量和嵌入式配电箱。

3.5 UPS供电输出

UPS输出给UPS输出分配柜，通过A、B两套来自不同UPS系统的配电列头柜为计算机设备提供双电源系统。

3.5.1 二层机房

按照服务器机柜90台、网络列头柜9台的数量，采用18套配电列头柜为服务器机柜提供电源分配。回路配开关采用220 V、63 A/2P开关，末端电源连接2套220 V、63 A防溅型工业插座。

3.5.2 三层机房

3.5.3 三层辅助区域

运营商接入区、办公楼弱电机房、监控中心和业务处理区，采用原老机房2套配电列头柜提供电源分配。运营商接入区和办公楼弱电机房末端电源连接2套220 V、63 A防溅型工业插座。监控中心和业务处理区末端电源连接小型配电箱。

3.6 低压配电电缆线路

（1）电缆线路及安装须符合GB50217-94有关规范的要求。

（2）建议尽量采用母排进行连接。

（3）配电线路在穿过楼层、水平安装时，布放在专门设置的线槽（线管）中。

（4）零线和接地保护线要求单独铺设，严禁零地合一。

（5）尽量采用上走线方式。

3.7 防雷接地系统

银行数据中心供配电系统采取4级防雷措施，安装防雷防浪涌保护器。一、二、三层机房区域采用联合的防雷接地系统，接地阻值必须小于1 Ω。原接地系统不能满足要求，需要按照《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》（YD 5098-2005）等[7-8]规范要求，重新建设机房专用接地系统。本次设计考虑所有接地均利用机房专用接地体。根据不同区域需求，每个配电区域接入2根BV-70的专用接地线，机房内需接入2根BV-70的专用接地线。等电位铜排采用30 mm×4 mm规格，并采用接入接地端子排。顶面、墙面、地面系统每个面需提供至少2个接地点，并用BVR-6线缆就近接至等电位铜排。地板支脚每间隔1个用BVR-6线缆串联后就近接至等电位铜排。