數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心建設項目電氣工程設計方案電氣系統(tǒng)設計簡介電氣系統(tǒng)設計目標電氣系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機電系統(tǒng)的能量來源，幾乎所有系統(tǒng)的運作都依賴于供電系統(tǒng)，它的穩(wěn)定、可靠是數(shù)據(jù)中心內各系統(tǒng)正常運行的基本保證。為了讓用戶在數(shù)據(jù)中心內的設備能獲得一個更加可靠的運行環(huán)境，保障業(yè)務的可持續(xù)性發(fā)展，永不中斷的電源的供應是必要的條件。因此，數(shù)據(jù)中心的電氣工程應該達到如下目標：各種用電設施應按照其特性進行不同的用電等級和分區(qū)劃分供電設備應從頭至尾貫徹雙路供電，高冗余設計概念，達到高可用性配電系統(tǒng)應具有高可維護性，可在無負面影響下進行模擬測試具備高可管理性，便于針對不同的系統(tǒng)進行有效管理數(shù)據(jù)中心總配電量應留出余量，為將來數(shù)據(jù)中心增加設備使用，可擴展能力強數(shù)據(jù)中心供電要求按照國家標準A級計算機數(shù)據(jù)中心供電質量要求：電壓波動小于5％頻率波動小于＋0.2Hz/t電網(wǎng)波形失真率小于5％三相電壓不平衡度小于15％電氣系統(tǒng)整體設計理念電氣系統(tǒng)安全性設計整個數(shù)據(jù)中心樓由兩路電纜供應市電。在進入建筑物后，這兩路市電分別連接到每層兩個不同的配電室，為UPS及空調各提供獨立的雙路市電供應。配電室設數(shù)據(jù)中心專用UPS設備為計算機提供電力保護。兩個不同配電房間都處于不同的防火分區(qū)內，一旦任何一路配電設備發(fā)生故障導致火災，另外一路將仍然保持正常運轉。電氣系統(tǒng)可靠性設計按照設計要求，UPS、配電系統(tǒng)可靠性需達到99.999%以上。我們?yōu)閷崿F(xiàn)電氣高可靠性作出如下設計要求：兩路不同的電力供應電纜分別從不同的路徑連接到用電設備，在整個輸電過程中保證絕對的隔離，從而杜絕由于操作失誤或其他原因發(fā)生的牽連效應，確保名副其實的雙路供電。在數(shù)據(jù)中心內的配電也將續(xù)用雙路供電思路，在空間上的兩個不同位置設計了兩組不同的低壓配電柜。這些配電設施分別負責分配兩套電力供應，在到達IT設備機柜之前物理上決不合并，達到真正的高冗余、高可用性的雙路供電。電氣系統(tǒng)可維護性和在線擴展性設計所有的用電系統(tǒng)都進行了等級劃分。不同等級供電系統(tǒng)都有其相應的配電箱或配電柜進行管理，在維護、檢修、控制和歸檔方面都將為用戶提供極大的便利。每一條供電線路、每一個插座、每一個開關、每一個配電設備，我們都將在明顯位置進行永久性標注，此標注能應付溫度和濕度的變化。任何一個標識都能通過其顏色和代碼清楚的表達其所屬回路、上游設備源頭、相位和位置。這樣的永久性標注將使維護人員在進行檢修安裝的時候一目了然。電氣系統(tǒng)模塊化設計模塊化擴充的設計理念。由于每一個低壓配電盤將負責一個分區(qū)的配電需求。暫時沒有需要的配電盤或配電柜，我們都將預埋管線、預留空間并在上游預留擴充容量，一旦用戶有擴充需求，這些配電設施都可以馬上通過簡單的連接完成安裝，并立即投入使用。電氣系統(tǒng)可管理性設計數(shù)字化顯示的終端配電盤設計，便于工作人員可以隨時查看數(shù)據(jù)。我們還將安裝高科技的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，整個供配電系統(tǒng)都將連接到這個環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，進行操作的工作人員可以通過內部網(wǎng)絡隨時了解設備的情況和負載情況，并進行相應的適時管理。電氣系統(tǒng)強、弱電分離設計弱、強電分離，機房的強電和弱電線纜應分別走各自線槽。光纖主干應走封閉專用線槽，主、從線槽要求獨立分開。我們在進行布線設計的時候將對線槽用顏色進行明顯的區(qū)分，提高布線工作人員的效率。電氣系統(tǒng)預留設計所有的配電線纜、配電柜及相應的電路，都以滿足用電峰值為其設計負荷。供電方案概述一個完善的計算機供配電系統(tǒng)是保證計算機設備、場地設備和輔助用電設備可靠運行的基本條件。高品質的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)體現(xiàn)在：無單點故障、高容錯；在不影響負載運行的情況下可進行在線維護；有防雷、防火、防水等功能。電氣工程主要內容設計思想機房的供配電等級機房總電源計算負荷及配電系統(tǒng)配置UPS配電系統(tǒng)及配電柜配置照明與事故照明配電系統(tǒng)設計思想供配電系統(tǒng)的安全、可靠是保證機房設備安全可靠運行的關鍵。機房設備屬于一級負荷，按一級負荷的供電要求必須保證兩個以上獨立的電源供電。結合本工程實際情況設計如下：本次設計在動力配電柜內總斷路器上加裝帶24V消防脫扣觸點，在弱電配電箱內給予門禁開關為16A/1P斷路器上加裝帶24V消防脫扣觸點，在發(fā)生火災的情況下，市電電源被切斷，機房區(qū)內應急照明啟動，機房區(qū)主出入口門上設置應急疏散指示照明。電量計算說明UPS電量說明：1、2層機房共100個機柜，每個機柜平均按5KW計算，UPS總功率需要500KW，選用4臺艾默生200KVA(180KW)三主一備?？照{功率說明：1、2層機房精密空調7臺，每臺空調最大功率28kw共需要196KW。其它電量說明：維修插座、市電照明、新風機、排風機等用電約10KW。按照電氣設計安全系數(shù)1.3計算，1、2層機房電源總功率不低于926KW。機房的供配電等級電源質量：計算機設備供配電系統(tǒng)提供電源的質量好壞直接影響著計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在GB50174-2008《電子計算機機房設計規(guī)范》中對電壓變動、頻率變化、波形失真率均有具體的分級要求（見下表）。級別項目A級B級C級電壓波動范圍±2%±5%-13%~+7%頻率波動范圍≤±0.2Hz±0.5Hz±1Hz波形失真率3~5%5~8%8~10%允許斷電持續(xù)時間0~4MS4~200MS200~1500MS本項目中核心機房為重要計算機機房，選用A級標準進行設計。不同供電等級的資源配備為了方便更有效的管理電力系統(tǒng)，提高整體可靠性和高效性，建議對整個數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)進行供電等級劃分，初步劃分了四類供電等級：A類供電：使用雙路市電供應，雙路數(shù)據(jù)中心專用UPS提供電源保護，并由雙路備用發(fā)電設備提供后備電源。B類供電：使用雙路市電供應，單路數(shù)據(jù)中心專用UPS提供電源保護，并由雙路備用發(fā)電設備提供后備電源。C類供電：使用雙路市電供應，由雙路備用發(fā)電機組提供后備電源。D類供電：使用雙路市電供應。不同用電系統(tǒng)的供電等級劃分重要、核心IT業(yè)務用電：負荷等級為特別重要負荷級，需要最高的可靠性保障。設計為A類供電。數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)用電：由于數(shù)據(jù)中心內空調系統(tǒng)短期中斷不會造成嚴重影響，而且空調系統(tǒng)用電量較大，啟動電流較高，使用UPS保障并不實際，故提供后備發(fā)電機保障。設計為C類供電。數(shù)據(jù)中心日常維護用電：供清潔人員、維護人員的設備在數(shù)據(jù)中心內進行日常維護需要，無需后備電源保障。設計為D類供電。數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)：主要為氣體消防設備用電、消防報警監(jiān)控系統(tǒng)用電、消防緊急廣播系統(tǒng)用電、消防聯(lián)動控制設備及數(shù)據(jù)中心消防排煙系統(tǒng)用電等消防設施用電。設計為A類供電。數(shù)據(jù)中心監(jiān)控、通訊系統(tǒng)：通訊設備、ECC監(jiān)控區(qū)、門禁、報警、閉路監(jiān)控、場地設備監(jiān)控、網(wǎng)絡監(jiān)控、KVM系統(tǒng)等均為數(shù)據(jù)中心的安全運行保障，也是用戶對數(shù)據(jù)中心進行有效操作和監(jiān)控的基礎。負荷等級為特別重要負荷級，需要最高的可靠性保障。設計為A類供電。常規(guī)照明用電：80％的燈具采用普通照明供電，允許暫時照明中斷，在后備發(fā)電設備正常運行后恢復。設計為C類供電。應急照明用電：20％的照明設備將采用應急照明供電，主要保障主數(shù)據(jù)中心、中控室、操作間、配電間、柴油發(fā)電機室、UPS室、運輸通道等區(qū)域在市電中斷時不至于完全失去照明，避免混亂情況的發(fā)生。設計為B類供電。表4-2表4-2UPS系統(tǒng)本次設計UPS系統(tǒng)供電范圍包括機房區(qū)域內計算機等設備，包括計算機主機、存儲設備、服務器、網(wǎng)絡設備、通訊設備和測試區(qū)的設備等。其它區(qū)域采用市電供電。機房內消防、門禁、報警、閉路監(jiān)控、場地設備監(jiān)控、應急照明等各種監(jiān)控、安全系統(tǒng)也由UPS電源供電。一期工程中，44組機柜用電量為220KW，為保證用電安全，應采用N+1系統(tǒng)，因此應選用3臺同UPS并機系統(tǒng)。動力配電系統(tǒng)動力配電范圍市電配電系統(tǒng)的供電范圍是：空調設備、普通照明、通排風、維修插座、一般動力等。各項用電分配要盡量均衡?？照{系統(tǒng)電力供應空調系統(tǒng)的供電由專門的空調系統(tǒng)配電柜提供，這是為了避免空調在啟動和關閉的時候對其它回路造成的沖擊?？照{系統(tǒng)采用的供電回路同樣是雙路供電概念。主空調配電柜分兩路，分別負責雙路不同的空調配電。針對單臺精密空調，將由兩路供電到達每一臺精密空調，通過安裝在空調區(qū)內的ATS自動切換開關進行雙路供電。普通電力供應除了由綜合供電UPS保護的用電設備，其他的照明系統(tǒng)、用電設施、普通插頭等都將由市電配電柜提供電力。并按之前所屬配電等級分別提供雙路供電和后備電力保障。4.6.1最后50米末端配電系統(tǒng)設計方案電線電纜所有電纜都采用阻燃電纜，保障設備供電的可靠性。設計所有的電纜都安裝在金屬線槽或線管內，并安全接地，以達到最大限度降低電磁干擾。部分電纜根據(jù)消防要求采用耐火電纜。終端低壓配電盤（PDU）此種新型配電箱的設計基于模塊化設計概念。單個配電箱機柜可以同時支持單或雙路供電。所有電源功率、電壓和電流都是數(shù)字式表示。這種配電箱將能提供高質量的配電，提高工作效率，更好的滿足用戶的要求。每臺配電柜將最多負責40臺機柜最大32A的單路配電容量。數(shù)據(jù)中心終端電源端口雙路低壓配電盤將引出兩路不同的供電電纜，在可以直接接受雙路供電的機柜或設備下方連接到兩個不同的國際標準工業(yè)連接器上。針對只有單條輸入線路的設備或機柜，我們建議在其終端插座之前設計一個STS切換開關，平時由一路供電，在主供電線路故障的時候，自動在極短時間內切換到備用線路供電。由于切換時間非常短，這整個過程將不會造成任何的宕機事故。STS采用的是先斷后聯(lián)原理，對供電的雙路電源線路也不會發(fā)生短路沖擊的問題。隔離變壓器保障電源質量可靠穩(wěn)定我們在UPS輸出配電柜中安裝了隔離變壓器，有效的保障電源質量可靠穩(wěn)定。隔離變壓器的作用：降低零地電壓減少三相不平衡率消除諧波干擾4.6.2照明及應急照明設計標準和要求光線柔和穩(wěn)定，照明均勻，無反光眩光，適合人體的生理需要，不能因電源產(chǎn)生干擾而影響工作人員的正常工作；數(shù)據(jù)中心內在離地面0.7米處，照明不應低于500Lux；應急照明系統(tǒng)應能在停電時保持數(shù)據(jù)中心區(qū)能基本正常工作，照度不應低于50Lux。具體設計燈具的選用：數(shù)據(jù)中心區(qū)照明燈具采用2×36W、3×36W電子鎮(zhèn)流節(jié)能熒光格柵燈具。電子鎮(zhèn)流器具有屏蔽效果，可防止產(chǎn)生的諧波干擾計算機的正常的運行；燈具的安裝：將燈具吊掛在樓頂板下，其底平面處于所有管線的最低面；20％應急照明均勻布置于正常照明燈具之中，平時市電維持數(shù)據(jù)中心區(qū)的正常工作；所有市電供應中斷后12秒內由應急照明提供照明。當后備發(fā)電機啟動后正常照明自動恢復；在主要通道設計出口指示燈；數(shù)據(jù)中心區(qū)內設計照明度≥500Lux，數(shù)據(jù)中心內照明均勻度>0.7；機房接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)的整體設計理念根據(jù)《電子計算機機房設計規(guī)范》GB50174-2008標準要求最高級標準，計算機數(shù)據(jù)中心接地裝置應滿足下列接地要求：大樓提供兩個接地點，且接地電阻不大于1Ω，分別引兩路獨立ZR-RVVP1*120電纜到數(shù)據(jù)中心。交流工作接地，接地電阻不大于4Ω；安全保護接地，接地電阻不大于4Ω；直流工作接地，接地電阻應按計算機系統(tǒng)具體要求確定；防雷接地，接地按現(xiàn)行國標《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2004執(zhí)行。交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定；若防雷接地單獨設置接地裝置時，其余三種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻不大于其中最小值，并在兩個不同地網(wǎng)之間安裝防地電位反擊的等電位連接保護器，防止地電位反擊，破壞設備及造成人身危害。如上所述，數(shù)據(jù)中心應采用共用接地，接地電阻應≤1Ω。針對電子系統(tǒng)來說，良好的接地是系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠運行的基礎。良好的保護接地可以防止地極反擊、保護人員的安全、屏除干擾等等。根據(jù)上述GB50174-2008《電子計算機機房設計規(guī)范》規(guī)定，我們采用多種接地共用一組接地裝置，滿足計算機數(shù)據(jù)中心的交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地和防靜電接地的等多種接地共用。數(shù)據(jù)中心等電位網(wǎng)絡根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》標準要求，電子信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心應設等電位連接網(wǎng)絡。在數(shù)據(jù)中心的防靜電活動地板下，采用30×3紫銅排沿數(shù)據(jù)中心四周做一圈閉合環(huán)形的等電位連接網(wǎng)絡，同時在地板下采用25mm2銅編織帶組成1200X1200mm的網(wǎng)格等電位接地系統(tǒng)。電氣和電子設備的金屬外殼，機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器（SPD）接地端等均應以最短距離與等電位連接網(wǎng)絡的接地端子連接。使數(shù)據(jù)中心內所有設備處于等電位狀態(tài)。等電位連接網(wǎng)絡采用ZR-RVVP1*120電纜與數(shù)據(jù)中心接地的引線連接。防雷系統(tǒng)防雷系統(tǒng)的整體設計理念計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)防雷可分為直擊雷防護、電源線路防雷保護、信號線路防雷保護和接地系統(tǒng)。直擊雷防護直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速而安全把它送回大地。因大樓本身設計已考慮了直擊雷防護，故在本方案中不另行設計。電源線路防雷保護目前，經(jīng)實際運行經(jīng)驗驗證，由電源系統(tǒng)耦合進入的感應雷擊造成設備的損壞占雷擊災害損失60％以上的概率。因此，對電源系統(tǒng)的避雷保護措施是整個防雷工程中必不可少的一個環(huán)節(jié)。要防止由外輸電線路的感應雷電波和雷電電磁脈沖的侵入，使其在進入大樓電源系統(tǒng)之前將其泄放入地。由于單級防雷可能會帶來因雷電流過大而導致的泄流后殘壓過大或者保護能力不足引起的設備損壞。因此采用電源系統(tǒng)多級保護，即多級泄放，逐級限壓的保護原則。把過電壓降低到安全的水平。電力供給是由大樓的建筑物變配電室引入的，電源高壓