关于大型数据中心机房的供配电系统规划

2020-11-27牛永盛

建材发展导向 2020年11期

牛永盛

（中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西太原 030000）

大型数据中心的建设工作具有较强的综合性，并且整个数据中心的构成相对比较复杂涉及到的内容相对较多，主要包含了土建施工、机电施工、网络系统、能源供应以及消防安全等多个方面因素。

1 大型数据中心负荷分析

大型数据中心内部所涉及到的各种系统设备非常复杂，也想有效保证设备的正常工作和运转需要对其提供出科学完善的供配电系统，而供配电系统的规划工作需要和数据中心的建设规模以及设备使用数量相匹配，有效保证各种电气设备的正常稳定工作和运行，同时还需要实现良好的节能减排工作效果，大型数据中心的高效化工作有着重要的意义。

在大型数据中心的负荷等级划分上，依照我国2017年颁布的数据中心设计规范要求，通常依照数据中心的规模大小、性能层次以及数据重要性等级等几个方面，将大型数据中心划分成A、B、C三个不同的负荷级别，其中A是最高级别C是最低级别，显然不同等级的数据中心在供配电系统的设计方法上有着明显的差异，但是从大型数据中心的整体应用角度上来看，对于大型数据中心机房来讲，不管机房处于什么级别都需要保证机房的正常工作和运转，在遇到一些小型的故障问题仍然需要保证正常的运行。数据中心内部的供配电系统负荷也可以分为三个等级，要考虑到机房内部的大量服务器设施，网络设施等需要连续不断的工作，不能出现电源的突然中断，因此对于大型数据机房来讲负荷等级都是一级负荷，需要使用双向电源来进行供电。

2 大型数据中心机房的整体规划要求

大型数据中心的主要负荷来源于数据生产交换设备，比如数据中心内部的主服务器、交换机设备以及数据存储器等这些设备，在工作过程中必须要保证电源的稳定性不能存在突然断电问题，因此，必须要作为重点的供配电设计环节来加以保障。可以采取两路试电进线或者是应急柴油发电机等方式，保证在特殊的断电条件下，可以为该环节进行连续不断的电力供应。制冷设备也是大型数据中心内部的重点负荷环节，由于大密度的主机分布会出现大量的热量，这些热量在机房空间当中过度聚集，会造成机房内部环境恶化，如果这种设备因为断电问题而停止工作，那么机房内部的温度会快速上涨，很容易造成大面积的设备损坏等问题。因此，这种系统当中涉及到的空调主机、冷冻水泵以及风机设备等都属于一级负荷当中的重要负荷环节。数据中心的动力设备可以允许短暂性的供电中断，但是需要通过UPS和柴油发电机设备及时的进行电力补充，也可以认为一级符合当中最为重要的负荷环节。

在大型数据中心内部，通常是属于对外开放的商业性数据资源为了有效满足用户的需求，在开展规划工作中需要保证规划工作的可靠性以及安全性。针对A级数据中心来讲，必须要做到24小时有人值守和监管，不能出现单点断电故障问题，要求具有较高的容错能力，保证整个机房的高效化运转。为了有效降低成本投入量提高机房工作的整体收益，在机房的规划工作中必须要考虑到经济性问题以及后续的维护工作问题，要尽可能降低初始的投资量以及后期的运营维护工作费用。大型数据机房在建设过程中，由于工程量较大同时机房还需要满足较强的灵活性和可扩展性，为后续的大型数据中心分期建设工作打下良好的基础，但是大型数据中心的整体容量规划工作和机房结构设计工作需要尽可能一次性完成，防止对供配电系统的规划工作形成不良的影响。因此，在数据中心的机房供配电系统的规划工作中，必须要和所申请的供电配额相匹配，针对性的确定供电系统的具体容量以及变压器的型号大小。

3 大型数据中心供配电系统规划

从现阶段我国大型数据中心的建设状况来看，高压配电系统在供电等级上可以划分为35kV、10kV、6kV和3kV等几种重要的类型，其中以10kV的供电等级使用最为普遍，具体的供电等级需要依照工程的整体规划要求来加以确定。对于大型数据中心的机房供配电工作来讲，主接线的母线可以选择有汇流或者是无汇流的规划方案，配线采用的是放射型或者是塑型配电规划方案。高压配电系统必须要具有较高的安全性和可靠性，使用双路电源并联进线同时向其中接入UPS和柴油发电机等多种应急供电系统，变压器设备需要采用容错率更高的设施，使用双路市电进线必要的情况下可以使用双备份的设计方案。

应急电源系统是大型数据中心供配电规划工作当中的重要环节也是规划难点之一，相关设计工作人员推荐使用N+1配置的柴油发电机，每一组柴油发电机单独作为一套应急供电电源，供电接线方案的选择上需要一到多年的实践工作经验，以10kV作为主接线分别设置成两路电源和两段独立的母线之间进行衔接，当市电突然产生断电故障时，两路电源会同时断电，此时柴油发电机必须要立即启动，为母线提供必要的能源供应，有效保证数据中心机房的正常工作和运行。