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供配電系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)中心提供電源質(zhì)量的好壞，將直接影響到電子信息設(shè)備正常、可靠的運(yùn)行，也影響數(shù)據(jù)中心內(nèi)其它相關(guān)設(shè)備的正常工作。因此，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)必須要建立一個(gè)可靠的供配電系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中不僅要解決電子信息設(shè)備的用電問(wèn)題，保障電子信息設(shè)備正常運(yùn)行的其它附屬設(shè)備的供配電問(wèn)題，如數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空調(diào)用電、數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)用電、消防系統(tǒng)用電，高低頻干擾等，同時(shí)還要解決供電斷電時(shí)的應(yīng)急用電問(wèn)題。

數(shù)據(jù)中心的供配電在提供穩(wěn)定的電源同時(shí)，采用不間斷電源以解決應(yīng)急用電問(wèn)題，在配電方面采用帶主路監(jiān)控配電箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)電量的監(jiān)控。

項(xiàng)目分析

項(xiàng)目本期工程設(shè)計(jì)范圍：數(shù)據(jù)中心機(jī)房區(qū)域內(nèi)的

一體化UPS配電柜設(shè)計(jì)（包含機(jī)架式模塊化UPS和UPS的輸入、輸出及維修旁路）

精密配電柜的設(shè)計(jì)（雙路供電，一路UPS、一路市電）

PDU及備用開(kāi)關(guān)

上述以外及為本期工程服務(wù)的設(shè)備機(jī)房以外范圍的用電設(shè)備的用電量，目前本期工程內(nèi)暫不考慮

設(shè)計(jì)依據(jù)

電氣系統(tǒng)重點(diǎn)屏蔽機(jī)房的IT設(shè)備、空調(diào)通風(fēng)設(shè)備、照明、應(yīng)急照明、接地、防雷等分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。

供配電系統(tǒng)原則

工程建設(shè)必須要建立一個(gè)可靠的綜合性強(qiáng)的供配電系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中不僅要解決計(jì)算機(jī)設(shè)備的用電問(wèn)題，還要保障計(jì)算機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行的計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)用電、機(jī)房照明系統(tǒng)用電、消防系統(tǒng)用電等附屬設(shè)備的用電，同時(shí)還要解決斷電時(shí)機(jī)房服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等應(yīng)急供電。

設(shè)計(jì)依據(jù)

機(jī)房供電系統(tǒng)分為三部分：計(jì)算機(jī)供配電系統(tǒng)、輔助設(shè)備供配電系統(tǒng)和機(jī)房備用供配電系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)供配電系統(tǒng)：

這個(gè)系統(tǒng)主要根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)備的要求，合理地選擇配電設(shè)備以構(gòu)成符合計(jì)算機(jī)設(shè)備要求的供配電系統(tǒng)，保證計(jì)算機(jī)設(shè)備的可靠運(yùn)行。這部分供配電系統(tǒng)主要提供計(jì)算機(jī)設(shè)備各部分的用電。

輔助設(shè)備供配電系統(tǒng)：

這個(gè)系統(tǒng)的主要作用是保證為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)的其它設(shè)備的用電。這就是由空調(diào)設(shè)備、維修用設(shè)備、新風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、自動(dòng)消防設(shè)備等組成的輔助設(shè)備群的供電。

備用供配電系統(tǒng)：

備用供電系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)機(jī)房正常供電中斷或者發(fā)生故障時(shí)，由備用電源或發(fā)電機(jī)組供電（或者雙路供電中的備用一路供電）以保證計(jì)算機(jī)機(jī)房正常工作。備用電源及其與正常供電電源之間的轉(zhuǎn)換裝置都應(yīng)在備用供電系統(tǒng)中。

UPS及電池選型計(jì)算

機(jī)房供電采用2N物理隔離架構(gòu)，UPS出列設(shè)計(jì)，共用UPS系統(tǒng)（2N架構(gòu)），微模塊內(nèi)需配置2臺(tái)配電柜，實(shí)現(xiàn)每機(jī)柜內(nèi)有2路不同源的電源供電。

模塊化機(jī)房IT設(shè)備負(fù)荷：

模塊內(nèi)IT設(shè)備的負(fù)載=30柜*4kW/柜*1=120kW

換算為UPS容量（kVA）=120kW/0.8=150kVA

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，數(shù)據(jù)中心機(jī)房配置200kVA模塊化UPS機(jī)框1臺(tái)（出列擺放），組成，每臺(tái)機(jī)框暫配置4個(gè)50KVA的功率模塊（單機(jī)框支持******5個(gè)50kVA的功率模塊）。

UPS后備時(shí)間按約30分鐘配置，共配置12V 150AH電池2組。

電池配置計(jì)算：

UPS后備時(shí)間按150kVA負(fù)載，約30分鐘配置，電池配置計(jì)算如下：

1)恒功率計(jì)算公式

W=PL÷(Vf÷2*η)（watts/cell）

W為所需電池的每單格功率，單位為watts/cell（如無(wú)特別要求，則默認(rèn)：備電時(shí)間t＜1h，取終止電壓1.67V/cell的W值；3＞備電時(shí)間t≥1，取終止電壓1.75V/cell的W值；備電時(shí)間t≥3h，取終止電壓1.80V/cell的W值）；

PL為負(fù)載功率(=UPS額定容量*負(fù)載功率因數(shù)），單位為瓦（watts）；

Vf為電池組額定電壓，每組12V電池?cái)?shù)量30-40只可調(diào)，電壓360V-480V；

η為電池逆變效率，取值0.94；

2)電池的每單格功率W：

=PL÷(Vf÷2*η)（watts/cell）

=150*1000*0.9÷(480÷2*0.94)（watts/cell）

=598.41watts/cell

3)查電池恒功率放電特性表（以某品牌電池為例）：

查詢12V150AH恒功率放電特性表，終止電壓1.67V，備電30分鐘，可提供305watts/cell，598.41watts/cell÷305watts/cell=1.962，因此需要并聯(lián)1.962組2V150AH電池，可實(shí)現(xiàn)150kVA備電30分鐘的要求，考慮到電池供電損耗，建議配置12V150AH電池2組（40只/組），并配置電池管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組健康、容量狀況的實(shí)施監(jiān)控。

12V150AH

系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)圖

用電需求及供電來(lái)源

本工程供電電源引自市政

本工程內(nèi)含三種電源，N：一般市電；E：自備應(yīng)急自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)電源；U：不間斷電源。

N電源：市電接入，該部分由用戶建設(shè)安裝，其中一路接入一體化UPS配電柜，一路接入精密配電柜市電側(cè)。

E電源：本項(xiàng)目前端引入。

配電安裝方式

配電柜采用放射式配電，直接分配至各用電設(shè)備，不同類(lèi)別分路控制。對(duì)于機(jī)房?jī)?nèi)強(qiáng)弱電線槽兩類(lèi)管槽互不混合、交叉，平行距離符合相關(guān)規(guī)范，這樣可實(shí)現(xiàn)電力電纜與通信電纜兩類(lèi)電纜互不混合。

UPS電源采用放射式，通過(guò)下走線線槽至用電設(shè)備，并采用電力阻燃屏蔽電纜沿金屬線槽、線管敷設(shè)到位。這種布線方式有著良好的屏蔽效果，起到防電磁輻射干擾的作用，且具有防鼠，防蟲(chóng)害、靈活方便、加線、改線、便于維修等功能，是目前機(jī)房?jī)?nèi)最為理想的一種布線方式。

所有電力電纜、電線均敷設(shè)于金屬線槽、鋼管內(nèi)。機(jī)房?jī)?nèi)敷設(shè)強(qiáng)電金屬線槽與弱電線槽水平間距不少于300mm。動(dòng)力、照明線路所穿鋼管吊頂內(nèi)明敷，墻內(nèi)暗敷。穿越于機(jī)房中部的線槽選用扁而寬的規(guī)格，高而窄的線槽敷設(shè)于機(jī)房四周及貼墻敷設(shè)。線槽、線管內(nèi)穿線應(yīng)不能超過(guò)線槽截面積40%,線槽、線管兩頭應(yīng)進(jìn)行密封。強(qiáng)弱電線管、線槽以及不同專(zhuān)業(yè)管道在施工時(shí)均應(yīng)符合電氣規(guī)范要求。

各專(zhuān)業(yè)管道、線槽、位置標(biāo)高、層次，所有線管、線槽應(yīng)做到橫平豎直，盡量減少交叉、保持平向間距。為防止水浸，所有線管、線槽、插座均高出原地面50mm處安裝。

主材設(shè)計(jì)、選型

本工程配置2臺(tái)配電柜，采用國(guó)際一線品牌/元器件，定制柜體。

微模塊配電采用精密列頭柜，柜內(nèi)主元件選用國(guó)際一線品牌/一線品牌品牌；柜體尺寸為600mm（寬）×1200mm（深）×2000mm（高）；獨(dú)立的零地匯流排，所有主回路空氣開(kāi)關(guān)連接均采用銅排連接；可靠性高。配電柜具有過(guò)載、缺相、短路保護(hù)措施；配備C級(jí)防雷保護(hù)裝置：能有效減少自然界雷擊災(zāi)害造成的損失。同時(shí)也能有效抑制浪涌過(guò)壓對(duì)客戶重要設(shè)備的沖擊，提高設(shè)備的安全性；具有大屏幕彩色顯示電氣各項(xiàng)參數(shù)的功能；具有電氣故障聲光報(bào)警功能；智能配電柜具有提供上傳協(xié)議，與場(chǎng)地監(jiān)控等軟件組成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的功能。

監(jiān)測(cè)參數(shù)：三相輸入電壓，電流，有功功率，無(wú)功功率，有功電能，無(wú)功電能，功率因數(shù)，頻率，諧波，電壓不平衡度，開(kāi)關(guān)量狀態(tài)等。

其它要求：柜體防護(hù)等級(jí)：IP20；銅牌規(guī)格：紫銅鍍鎳；告警類(lèi)型：聲光；工作電壓：AC380V；頻率：50HZ；接線方式：三相五線；

配電柜為戶內(nèi)安裝，開(kāi)啟式雙面維護(hù)的低壓配電裝置。配電柜的基本結(jié)構(gòu)采用鋼板及角鋼焊接組合而成。柜前有門(mén)，柜面上方有儀表板，設(shè)置可開(kāi)啟的小門(mén)，可裝設(shè)指示儀表。

室內(nèi)墻壁、地板面設(shè)有市電維護(hù)插座和檢修插座，其規(guī)格為250V/10A，安裝高度300毫米。

主要硬件設(shè)備參數(shù)（根據(jù)項(xiàng)目情況增減）

ATS電源輸入總空開(kāi)：1*400A/3P，PC級(jí)

UPS輸入：1*250A/3P

UPS輸出：1*250A/3P

UPS維修旁路：1*250A/4P (帶鎖)

UPS輸出支路分開(kāi)關(guān)：17*32A/1P

市電輸出開(kāi)關(guān)：3*32A/3P空調(diào)，17*32A/1P

含C級(jí)防雷。

其它

尺寸：600*1200*2000 含側(cè)門(mén)，底部封板；

外觀：柜體外觀與IT設(shè)備柜、布線柜保持一致；

輸入指示燈；

智能監(jiān)測(cè)模塊單元：具備主路和支路電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)功能，面板配置10英寸觸摸屏。