數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)概述第1頁，共46頁。（優(yōu)選）數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)概述第2頁，共46頁。1、數(shù)據(jù)中心概述2、數(shù)據(jù)中心的等級劃分3、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計依據(jù)4、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求5、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成6、數(shù)據(jù)中心的供電發(fā)展前景提綱第3頁，共46頁。1、數(shù)據(jù)中心的概述1）數(shù)據(jù)中心的定義：數(shù)據(jù)中心（Internet

Data

Center）是基于Internet網(wǎng)絡，為集中式收集、存儲、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)的設備提供運行維護的設施基地并提供相關(guān)的服務。域名注冊查詢主機托管資源出租系統(tǒng)維護數(shù)據(jù)中心的業(yè)務管理服務其他支撐、運行服務第4頁，共46頁。1、數(shù)據(jù)中心的概述主機房區(qū)輔助區(qū)支持區(qū)測試區(qū)數(shù)據(jù)中心工作區(qū)域辦公管理區(qū)進貨拆包區(qū)-------第5頁，共46頁。1、數(shù)據(jù)中心的概述第6頁，共46頁。供配電系統(tǒng)應急電源系統(tǒng)不間斷電源系統(tǒng)空調(diào)制冷系統(tǒng)關(guān)鍵物理基礎設施防雷接地系統(tǒng)安防監(jiān)控系統(tǒng)消防報警系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)中心的概述KVM管理系統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)機房裝修系統(tǒng)第7頁，共46頁。第8頁，共46頁。第9頁，共46頁。

在互聯(lián)網(wǎng)廣泛應用的大背景下，隨著數(shù)據(jù)中心日益走向高容量、高密度化，特別是云計算技術(shù)的應用，更加加劇了能源的巨大消耗。如何高效地管理數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，輕松實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問，同時又能保證數(shù)據(jù)的安全，如何在提高能源利用率的同時保證數(shù)據(jù)中心的可用性，這些方面是所有數(shù)據(jù)中心管理者最關(guān)心的問題。實際上這一系列的問題在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃、設計、建造時就已經(jīng)大體確定了，有什么樣的規(guī)劃設計就決定了數(shù)據(jù)中心今后什么樣的發(fā)展道路。1、數(shù)據(jù)中心的概述第10頁，共46頁。2、數(shù)據(jù)中心等級的劃分國外主要是根據(jù)美國TIA-942《數(shù)據(jù)中心通訊設施標準》中“可用性”、“穩(wěn)定性”、“安全性”的要求設立Tier1、Tier2、Tier3、Tier4四個等級。

我國一般根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB50174---2008標準，按照機房的使用性質(zhì)、管理要求及其在經(jīng)濟和社會中的重要性將數(shù)據(jù)中心機房由高到低分為A、B、C三級。第11頁，共46頁。2、數(shù)據(jù)中心等級的劃分第12頁，共46頁。3、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設計依據(jù)一、設計依據(jù)和執(zhí)行的主要規(guī)范和標準《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》（GB50174-2008）《電子信息系統(tǒng)機房施工及驗收規(guī)范》（GB50462-2008）《計算機場地技術(shù)要求》（GB/T2887-2000）《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052-95）

《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-95）《高層民用電氣設計防火規(guī)范》（GB50045-95）

《民用電氣設計規(guī)范》（JGJ/T16-92）《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50303-2002）

《消防疏散標志設置標準》（GBJ01-611-2002）

《通信機房靜電防護通則》（YD/TT54-95）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2004）第13頁，共46頁。4、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成一個完善的機房供電系統(tǒng)是保證機房服務設備、關(guān)鍵網(wǎng)絡設備、場地設備、輔助設備用電安全和可靠地基本條件。高品質(zhì)的機房供電系統(tǒng)體現(xiàn)在：無斷電故障、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、防水等保護功能。高低壓配電系統(tǒng)應急電源系統(tǒng)不間斷電源系統(tǒng)精密列頭柜及PDU系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的組成照明及應急照明系統(tǒng)防雷接地系統(tǒng)布線系統(tǒng)第14頁，共46頁。數(shù)據(jù)中心機房配電系統(tǒng)主要設備4、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成高低壓配電系統(tǒng)應急電源系統(tǒng)不間斷電源系統(tǒng)SPM列頭柜系統(tǒng)服務器機柜系統(tǒng)PDU插排系統(tǒng)第15頁，共46頁。4、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成1.高壓配電系統(tǒng)主要由高壓配電一次設備和與之相關(guān)的二次設備組成，主要包括高壓開關(guān)柜、高壓母線、高壓斷路器、氧化鋅避雷器、高壓電纜、接地開關(guān)、互感器、變壓器等；二次設備主要有繼電保護裝置、計量裝置、測量裝置、指示儀表、操控電路、溫濕度控制電路等。2.低壓配電系統(tǒng)主要由配電裝置及配電線路組成。，主要有低壓配電柜動力和照明線路等組成包括高低壓斷路器、空氣開關(guān)、負荷開關(guān)、控制開關(guān)、接觸器、繼電器、低壓計量及檢測儀表等設備組成。高低壓配電系統(tǒng)的主要作用：傳輸和分配電能。3.應急電源系統(tǒng)主要包括應急柴油發(fā)電機組和蓄電池組。4.不間斷斷電源系統(tǒng)主要是指由蓄電池組和UPS主體設備組成的供電系統(tǒng)。5.照明和應急照明系統(tǒng)主要是為滿足機房正常運行和人員工作的光線要求。6.布線系統(tǒng)主要是為了讓數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線的規(guī)劃與設計符合國家規(guī)范。7.防雷和接地系統(tǒng)主要作用是通過安裝合理的設備和合理的布線，防止外部和內(nèi)部引起的線路過電壓對機房設備及人員安全造成的損害，主要有防雷設備SPD和接地設備組成。第16頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求

1）數(shù)據(jù)中心業(yè)務對的供配電系統(tǒng)的總體要求概括起來主要是：連續(xù)、穩(wěn)定、平衡、分類。連續(xù)穩(wěn)定平衡分類對供、配電系統(tǒng)的總體要求指電網(wǎng)不間斷供電指電網(wǎng)電壓頻率穩(wěn)定，波形失真小是指三相電源平衡按照重要性分開處理供配電第17頁，共46頁。2）對供電電源電能質(zhì)量的要求，按照《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB50174—2008的要求，電子信息設備供電電源質(zhì)量應根據(jù)電子信息系統(tǒng)機房的等級，按GB50174—2008附錄A的要求執(zhí)行。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求第18頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求第19頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求A級數(shù)據(jù)中心機房要求供配電系統(tǒng)要具備容錯功能，基本配置：兩路市電+UPS+柴發(fā)第20頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求B級數(shù)據(jù)中心機房要求供配電系統(tǒng)具備冗余和在線維護功能，基本配置：兩路市電+UPS或1路市電+油機+UPS。第21頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求C級數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)按基本要求配置，要求電子信息系統(tǒng)工作不中斷?；九渲茫簡温肥须?UPS。第22頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求1、供配電系統(tǒng)應為電子信息系統(tǒng)的可擴展性預留備用容量。2、電子信息系統(tǒng)機房應由專用配電變壓器或?qū)Ｓ没芈饭╇?，變壓器宜采用干式變壓器?、電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的低壓配電系統(tǒng)應采用TN－S系統(tǒng)。4、電子信息設備應由不間斷電源系統(tǒng)供電。確定不間斷電源系統(tǒng)的基本容量時應留有余量。不間斷電源系統(tǒng)的基本容量可按下式計算：E≥1.2P；E――不間斷電源系統(tǒng)的基本容量，不包括備份不間斷電源系統(tǒng)設備；P――電子信息設備的計算負荷5、用于電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的動力設備與電子信息設備的不間斷電源系統(tǒng)應由不同回路配電。6、電子信息設備的配電應采用專用配電箱（柜），專用配電箱（柜）應靠近用電設備安裝。

第23頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求7、電子信息設備專用配電箱（柜）宜配備浪涌保護器、電源監(jiān)測和報警裝置。當輸出端中性線與PE線之間的電位差不能滿足電子信息設備使用要求時，宜配備隔離變壓器。8、后備柴油發(fā)電機的容量應包括不間斷電源系統(tǒng)、空調(diào)和制冷設備的基本容量及應急照明和關(guān)系到生命安全的需要的負荷容量。9、市電與柴油發(fā)電機的切換應采用具有旁路功能的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)檢修時，不應影響電源的切換。10、敷設在隱蔽通風空間的低壓配電線路應采用阻燃銅芯電纜；活動地板下作為空調(diào)靜壓箱時，電纜線槽（橋架）的布置不應阻斷氣流通路。11、配電線路的中性線截面積不應小于相線截面積；單相負荷應均勻分配在三相線路上。第24頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求數(shù)據(jù)中心對低壓配電系統(tǒng)的要求：配電線路應裝設短路保護、過載保護、和接地保護作用于切斷供電電源和發(fā)出報警信號。當維護、測試和檢修設備時，應設置隔離電器。配電線路采用上下級保護電器，其動作應具有選擇性；各級之間應協(xié)調(diào)配合。1設計時應保證上下級具有選擇性2最大限度的保障供電的連續(xù)性3斷開離故障點最近的開關(guān)排除故障4例如左圖中，左下開關(guān)所帶負荷故障不能引起上級開關(guān)跳閘第25頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求1、單機供電方案，是最基本的配置單元，由它可以組合成不同的供電方案,適用于T1級機房。優(yōu)點：設計概念簡單，硬件配置成本低廉，由于UPS工作于滿負荷條件下，因而其效率最高，具備高于市電的可用性缺點：存在多個單故障點，在UPS、電池或下游設備維護期間，負載處于無保護狀態(tài)，缺乏冗余，限制了在UPS發(fā)生故障時對負載的保護能力，可用性有限。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的不間斷電源第26頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的不間斷電源模塊介紹2、模塊并聯(lián)冗余供電方案，適用于T2級機房。優(yōu)點：當單個UPS模塊出現(xiàn)故障時，無需將關(guān)鍵負載轉(zhuǎn)換到市電，所有UPS的用途都在于保護關(guān)鍵負載不受市電變化及斷電的影響?？梢詮目偩€中取下任意一個模塊進行修理，而無需將關(guān)鍵負載直接連接到市電。缺點：一個是系統(tǒng)要求采用同一制造商生產(chǎn)的相同容量的UPS模塊，再有就是UPS模塊制造商還必須提供系統(tǒng)并聯(lián)電路板，實現(xiàn)并聯(lián)模塊通訊功能。第27頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的不間斷電源模塊介紹3、雙總線供電方案，適用于T3T4級別機房，也是目前常用方案優(yōu)點：兩條獨立的供電線路，無單故障點，容錯性極強，該配置為從電力入口到關(guān)鍵負載的所有線路提供了全方位的冗余，可靠性很高，其基本設計概念是允許每一個電氣設備都可以在無需將關(guān)鍵負載轉(zhuǎn)換到市電的條件下出現(xiàn)故障或手動關(guān)閉缺點：冗余組件數(shù)量多，成本很高，一般的建筑物不太適合采用可用性極高的雙系統(tǒng)，因為這種系統(tǒng)需要對冗余組件進行分開放置，由于未達到滿負荷工作狀態(tài)，UPS效率低。第28頁，共46頁。具體采用哪種供電方式才比較合理，要從數(shù)據(jù)中心機房等級、數(shù)據(jù)對企業(yè)運行的重要性、設備高可用性和企業(yè)成本的平衡，企業(yè)對于數(shù)據(jù)丟失的風險承受能力及企業(yè)財務預算等方面綜合考慮。推薦：A級和B1級數(shù)據(jù)中心機房作為負載十分重要的場合,應按容錯系統(tǒng)配置，UPS供電方案應采用2N或2（N+1）雙總線系統(tǒng)。正確選擇及合理配置理想的UPS，以滿足數(shù)據(jù)中心機房IT設備運行的安全性、穩(wěn)定性及可靠性的要求：1、合理選擇UPS的容量2、確定所需UPS的類型和供電方案3、比對不同品牌相同規(guī)格UPS的電氣技術(shù)參數(shù)4、確定所需電池后備時間5、綠色環(huán)保UPS是選擇方向6、要有強有力的售后服務作為技術(shù)支持建議：選擇市場率占有高、口碑好、各項性能參數(shù)指標強、售后服務好、價格相對較低的環(huán)保型高頻機。如艾默生、伊頓APC、柏克、山特等品牌。5、數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)的要求第29頁，共46頁。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不停電連續(xù)運行的最基本的條件是必須具備備用能源。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的備用能源有兩種：一是備用柴油發(fā)電機(或完全獨立的第二路市電)提供的交流電源，用于在主供電電網(wǎng)故障時繼續(xù)維持數(shù)據(jù)中心正常運行;二是備用電池提供的直流電源，用于在主供電電網(wǎng)故障后備用油機啟動和切換時間內(nèi)支持UPS繼續(xù)向關(guān)鍵IT負載供電。

5、數(shù)據(jù)中心的應急備用電源第30頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成柴油發(fā)電機組1、主要作用：市電故障時為數(shù)據(jù)中心重要負載提供后備電源保障。2、部件組成：柴油發(fā)動機、交流發(fā)電機和機組控制系統(tǒng)3、系統(tǒng)配置：按照N+1或者2N的原則來配置機組的數(shù)量4、運行方式：單機、機組并聯(lián)5、主要參數(shù)：容量、電壓、頻率、油壓、油溫、水溫等等6、機組容量：3200KVA以內(nèi)采用400V低壓油機，3200KVA以上容量采用10kV高壓油機。第31頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成備用直流電源蓄電池在數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中，蓄電池是UPS設備的一部分，它的使用環(huán)境、充放電管理和維護都與UPS相關(guān)。主要作用：市電正常供電時，電池在整流－充電電路中儲存電能，同時對直流電路起到平滑濾波的作用，并在逆變器發(fā)生過載時，起到緩沖器的作用。在主供電網(wǎng)故障后備用油機啟動和切換時間內(nèi)支持UPS向關(guān)鍵IT負載供電。主要參數(shù)：標稱容量、電動勢、放電率、浮/均充電壓、終止電壓等等最佳環(huán)境溫度：20-25攝氏度使用注意事項：單節(jié)/電池串電壓選擇、浮/均充電壓設定、溫度補償、電池紋波系數(shù)、電池均一性等第32頁，共46頁。5、數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)組成動能電池：飛輪電池飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。當飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。高技術(shù)型的飛輪用于儲存電能，就很像標準電池。第33頁，共46頁。配電電源布線系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)整體要求，數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)布線空間主要包含主配線區(qū)（MDA），水平配線區(qū)(HDA)，區(qū)域配線區(qū)(ZDA)和設備配線區(qū)(EDA)。為了讓數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)化布線的規(guī)劃與設計規(guī)范化，建議重點參考以下幾個標準：★GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》★ANSI/TIA-942-2005《數(shù)據(jù)中心電信設施標準》★ISO/IEC24764《數(shù)據(jù)中心通用布線標準》★《數(shù)據(jù)中心布線系統(tǒng)設計于施工技術(shù)白皮書》★《民用建筑電氣設計規(guī)范》之配電線路布線系統(tǒng)第34頁，共46頁。數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)布線方式有很多種，其中最常用的有金屬管線布線、電纜橋架布線和封閉母線布線。電纜橋架封閉母線托盤式梯架式網(wǎng)格式密集型耐火性高低壓配電機房通訊機房數(shù)據(jù)機房、通訊機房、網(wǎng)絡機房配電設備高低壓配電機房、消防、制冷負荷較大設備價格便宜、安裝方便、美觀實用，不方便維護價格高、安裝方便、美觀，散熱好，維護方便價格高、安裝方便、美觀，散熱好，維護方便安裝方便、美觀、容量大、不耐高溫安裝方便，美觀大方、容量更大、耐高溫第35頁，共46頁。防雷接地系統(tǒng)通訊中斷、電力破壞、建筑損壞、森林火災、人畜傷害等。雷電現(xiàn)象造成的危害：雷電侵襲的主要途徑：雷電直擊、雷電波侵入、電磁脈沖、地電位反擊等途徑。攔截、分流、均衡、屏蔽、接地、合理布線等，其核心就是泄放和均衡。雷電侵襲的防護方法：共用接地系統(tǒng)、等電位連接、合理的布線、安裝浪涌防護（SPD）等。機房內(nèi)部的防雷措施：第36頁，共46頁。接地系統(tǒng)指的是由大地、接地體、接地線、輔助等電位連接體組成的電氣系統(tǒng)，它為系統(tǒng)中過電壓提供良好的泄放通道。作用：防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障通信系統(tǒng)正常運行。分類：工作接地、保護接地、防雷接地。接地方式：IT、TT、TN接地系統(tǒng)。TN接地系統(tǒng)又分為TN—C、TN-C-S、TN—S，機房常用TN—S系統(tǒng)。第37頁，共46頁。防雷接地系統(tǒng)