淺談?dòng)芯€網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

時(shí)間：2021-12-08作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：235

【摘要】江蘇有線數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)為**機(jī)房、模塊化數(shù)據(jù)機(jī)房、監(jiān)控大廳和制冷、消防設(shè)施提供可靠電能，是**數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的**設(shè)施。本文從安全供電的角度，重點(diǎn)闡述了江蘇有線數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
 
【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心，供配電，雙總線，不間斷電源
 

0引言

        江蘇有線數(shù)據(jù)中心是國(guó)家干線網(wǎng)在華東的節(jié)點(diǎn)站，為全省2700萬(wàn)有線電視用戶提供播出信源，為省內(nèi)數(shù)百萬(wàn)寬帶用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入，同時(shí)為數(shù)千家金融、醫(yī)療、公安、教育和企事業(yè)單位提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對(duì)業(yè)務(wù)的安全性、可靠性有著較高的要求。
        供配電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心**設(shè)施，必須為各類(lèi)業(yè)務(wù)運(yùn)行提供優(yōu)質(zhì)可靠的能源**，同時(shí)還要滿足各類(lèi)輔助設(shè)施用電需求，對(duì)供配電系統(tǒng)提出了較高的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，江蘇有線數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)依據(jù)安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、靈活的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，在保證滿足各類(lèi)負(fù)荷安全用電的基礎(chǔ)上，還要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，可維護(hù)性。下文主要從安全角度，淺述江蘇有線數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
 

1用電負(fù)荷安全等級(jí)劃分

        數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)根據(jù)不同種類(lèi)負(fù)荷對(duì)電源可靠性要求的不同，對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行安全等級(jí)劃分和分類(lèi)供電**設(shè)計(jì)。
1.1負(fù)荷
        機(jī)房IT負(fù)荷供配電設(shè)備、連續(xù)制冷系統(tǒng)、機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)、消防供電系統(tǒng)、應(yīng)急照明用電、冷源設(shè)備以及機(jī)房區(qū)日常照明。
        1）IT供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)的高可靠性配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，使用2N配電方式，并通過(guò)雙路進(jìn)線電源相互備份，滿足進(jìn)線電源無(wú)單點(diǎn)故障的要求。
        2）連續(xù)制冷系統(tǒng)用于保證數(shù)據(jù)中心在市電故障、柴油機(jī)未啟動(dòng)時(shí)仍有足夠的制冷能力，在數(shù)據(jù)中心的整體可用性中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，使用UPS為冷凍水系統(tǒng)的水泵、機(jī)房?jī)?nèi)精密空調(diào)風(fēng)機(jī)供電，并設(shè)置冷凍水蓄冷池。機(jī)房空調(diào)正常情況下由市電供電、油機(jī)**，在市電和油機(jī)失效時(shí)，有UPS**，以提供機(jī)房機(jī)柜的制冷。
        3）機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)為整個(gè)數(shù)據(jù)中心重要的操作、維護(hù)與管理平臺(tái)，其配電系統(tǒng)應(yīng)能保證在市電斷路時(shí)，系統(tǒng)仍能正常使用，因此由UPS為其供電。
        4）消防供電系統(tǒng)主要為消防設(shè)備、消防報(bào)警系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備提供配電。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范，應(yīng)使用雙路市電供電，并由柴油發(fā)電機(jī)保證其電源供應(yīng)的不間斷性。
        5）機(jī)房應(yīng)急照明應(yīng)保證機(jī)房等重要區(qū)域在異常狀況下保持正常運(yùn)行的照明能力，使用EPS電源供電，并保證疏散指示照明配備90分鐘后備電池，保證停電后，機(jī)房照明系統(tǒng)仍可使用。
        6）機(jī)房重要?jiǎng)恿╇娭饕笧槔鋬稣纠渌畽C(jī)組、水泵、IT機(jī)房、UPS機(jī)房空調(diào)設(shè)備提供供電，包括機(jī)房精密空調(diào)、機(jī)房消防排煙系統(tǒng)及其他與機(jī)房環(huán)境相關(guān)的動(dòng)力設(shè)備的供配電系統(tǒng)，該類(lèi)系統(tǒng)可以接受因?yàn)槭须姽收纤鸬年P(guān)機(jī)重啟，不需要使用UPS進(jìn)行不間斷供電，但必須使用柴油發(fā)電機(jī)后備，以保證供電鏈路故障或市電缺失階段仍然可用。
1.2二級(jí)負(fù)荷

        非關(guān)鍵動(dòng)力系統(tǒng)、日常維護(hù)、維修和照明系統(tǒng)用電。機(jī)房維護(hù)用電需要在市電缺失階段保證同樣可用，以實(shí)現(xiàn)該階段內(nèi)的系統(tǒng)故障維護(hù)。負(fù)荷安全等級(jí)劃分及電源**規(guī)劃如表1所列。




2供配電系統(tǒng)安全架構(gòu)設(shè)計(jì)

        江蘇有線三網(wǎng)融合數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)總電力容量為32MW，分兩期建設(shè)，一期為24個(gè)機(jī)房，容量18MW，二期為16個(gè)機(jī)房，容量14MW。數(shù)據(jù)中心按照GB50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》機(jī)房設(shè)計(jì)，配電系統(tǒng)采用2N雙總線冗余設(shè)計(jì)，配電系統(tǒng)可靠性為99.998%，其安全冗余架構(gòu)如下。
2.1外部市電安全**
        一期供電需求為18000kVA，設(shè)計(jì)兩路來(lái)自不同變電站市電，兩路市電分別來(lái)自光華變和西崗變，共4個(gè)回路，數(shù)據(jù)中心設(shè)立4個(gè)KB所。一期建設(shè)2個(gè)KB所，引入4路10kV市電，每路8000kVA，總?cè)萘繛?2000kVA，實(shí)現(xiàn)外市電單路滿載的全冗余安全備份。確保數(shù)據(jù)中心外部市電接入的可靠性和安全等級(jí)，兩個(gè)變電站至三網(wǎng)融合樞紐數(shù)據(jù)中心的距離分別為600m和3km，市電接入布局如圖1和2所示。


。







2.2柴油發(fā)電機(jī)**
        為了進(jìn)一步提升供電的可靠性，應(yīng)對(duì)外部市電突發(fā)大面積的停電發(fā)生，三網(wǎng)融合樞紐數(shù)據(jù)中心另配備備用功率2000kW的10kV自備發(fā)電機(jī)17臺(tái)（其中一期9臺(tái)，二期8臺(tái)），在市電發(fā)生停電時(shí)，啟用發(fā)電機(jī)給數(shù)據(jù)中心供電。如圖3所示。
2.3冗余的中低壓配電架構(gòu)
        江蘇有線三網(wǎng)融合樞紐數(shù)據(jù)中心一期共設(shè)置了2個(gè)KB所、10個(gè)低壓配電室，采用2N的冗余架構(gòu)，每個(gè)KB所分別引入光華變和西崗變的10kV市電，并設(shè)有中壓的母聯(lián)裝置，實(shí)現(xiàn)10kV中壓的互聯(lián)互投。確保一路中壓停電或故障或常規(guī)檢修時(shí)，另一路市電提供后端的供電。
        一期配電系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了20臺(tái)1600kVA干式變壓器，每個(gè)低壓配電室安裝兩臺(tái)變壓器，取自兩路不同的10kV外電，兩路低壓系統(tǒng)之間均可以實(shí)現(xiàn)低壓互聯(lián)互投，確保一路中低壓停電或故障時(shí)，另一路市電提供后端的供電。
        柴發(fā)、中壓和低壓配電系統(tǒng)的冗余架構(gòu)如圖4所示。







2.4UPS電源**
        國(guó)家有線網(wǎng)絡(luò)的骨干線路、全省有線電視安全播出和信息傳送是江蘇有線三網(wǎng)融合數(shù)據(jù)中心的**業(yè)務(wù)，在建設(shè)中對(duì)IT的設(shè)備和部分關(guān)鍵設(shè)備配置了UPS的**。同時(shí)根據(jù)運(yùn)行系統(tǒng)的重要性對(duì)UPS的配置采用了2N（N=1）、2N（N=2）、2N（N=3）、2（N+1）的組合方式，在提升可靠性的同時(shí)，兼顧投資平衡。
2.4.12N（N=3）組合方式
        安全播出和信息傳送是三網(wǎng)融合數(shù)據(jù)中心中心的**業(yè)務(wù)，因此在UPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了2N（N=3，2+1）的組合配置，即3臺(tái)UPS并聯(lián)，其中1臺(tái)是冗余備份的UPS，提高供電的可靠性。如圖5所示。
2.4.22N（N=2）組合方式
        對(duì)運(yùn)營(yíng)的計(jì)費(fèi)、客服、互動(dòng)等重要的系統(tǒng)，UPS采用了2N組合方式（N=2），如圖6所示。
2.4.32N（N=1）組合方式
        其他的系統(tǒng)采用了2N（N=1）的UPS組合方式，架構(gòu)如圖7所示。

3供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

        江蘇有線三網(wǎng)融合樞紐中心建成后已有5個(gè)模塊化數(shù)據(jù)機(jī)房投入運(yùn)行使用，從2019年元旦至3月底，光華線計(jì)劃性停電累計(jì)1.5小時(shí)，西崗線計(jì)劃性停電累計(jì)20分鐘，KB1可靠率為99.93%，KB2可靠率為**，發(fā)電機(jī)累計(jì)運(yùn)行1小時(shí)50分鐘，機(jī)房樓層配電可靠率為**，完全滿足數(shù)據(jù)中心各類(lèi)負(fù)荷用電需求。





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