（安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801）

引言

進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)內(nèi)也興起了數(shù)據(jù)中心建設(shè)的熱潮，尤其是近幾年來(lái)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的數(shù)量、規(guī)模都有大

幅增長(zhǎng)，從幾千平米到上萬(wàn)平方不等，尤以電信、金融、保險(xiǎn)以及政府行業(yè)為最，由于數(shù)據(jù)中心機(jī)房所

在的特殊應(yīng)用領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)民用建筑有諸多不同之處，數(shù)據(jù)中心機(jī)房是容納計(jì)算機(jī)房極其支持區(qū)

域的一幢建筑物或建筑物的某個(gè)部分，主要放置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電子設(shè)

備。數(shù)據(jù)中心是每個(gè)單位的核心單元、安全可靠的電氣系統(tǒng)對(duì)機(jī)房設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

根據(jù)數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的等級(jí)可分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)—A級(jí)為容錯(cuò)型（系統(tǒng)A+系

統(tǒng)B）；B級(jí)為冗余型；C級(jí)為基本型，A級(jí)等級(jí)最高，對(duì)用電源要求最為嚴(yán)格，本文就以某A級(jí)數(shù)據(jù)中心

機(jī)房為例，對(duì)該數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房概況

改數(shù)據(jù)中心機(jī)房為6層建筑，面積約為8400㎡，是當(dāng)?shù)匾?guī)模最大、級(jí)別最高的數(shù)據(jù)中心及相應(yīng)研發(fā)配套

的公共服務(wù)設(shè)施。

改數(shù)據(jù)機(jī)房建成后將以銀行、保險(xiǎn)、通信、軟件、服務(wù)外包企業(yè)為服務(wù)重點(diǎn)，集辦公、機(jī)房服務(wù)為一體，

是具有良好基礎(chǔ)設(shè)施條件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、技術(shù)支撐平臺(tái)和管理服務(wù)體系的高標(biāo)準(zhǔn)綜合服務(wù)外包基地，根據(jù)

GB 50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，該數(shù)據(jù)中心機(jī)房劃定為A級(jí)：容錯(cuò)級(jí)。

2 供配電系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)的機(jī)柜按一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷供電，機(jī)房?jī)?nèi)的專用空調(diào)系統(tǒng)，環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，

消防設(shè)備及應(yīng)急照明、安防系統(tǒng)用電、電梯等按一級(jí)負(fù)荷供電，數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)采用2+2冗余，分別為兩路10kv高壓+UPS蓄電池組+柴油發(fā)電機(jī)。3路互為熱備+1路

冷備（柴油發(fā)電機(jī)），兩路10kv電源采用分段單母線同時(shí)供電互為備用，當(dāng)一路故障，另一路能保證該工

程一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及一級(jí)負(fù)荷用電；自備柴油發(fā)電機(jī)組為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的第三電源，

數(shù)據(jù)中心設(shè)UPS，額定輸出功率按不小于各設(shè)備額定功率總和的1.2倍選擇，蓄電池組容量按15min配置，

柴油電動(dòng)機(jī)作為后備電源。

變壓器裝機(jī)臺(tái)數(shù)為7臺(tái)，總?cè)萘繛?span style="margin: 0px; padding: 0px; list-style-type: none;">8750kvA，其中數(shù)據(jù)機(jī)房部分6用1備，6臺(tái)專用變壓器中任何一臺(tái)故障，

備用的一臺(tái)自動(dòng)投入，柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)7臺(tái)1250kw的柴油發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)機(jī)房部分6臺(tái)發(fā)電機(jī)和6臺(tái)變壓

器做一對(duì)一的備份，一臺(tái)冗余。從高壓出線到變壓器，再到每層機(jī)房，數(shù)據(jù)機(jī)房部分采用“超級(jí)”放射式

布線。數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)高于GB 50174-2008要求的A級(jí)（兩路互為熱備）標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)圖

2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電解決方案

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)圖中，我們根據(jù)高低壓配電特別區(qū)別為高壓供配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)，針

對(duì)不同配電系統(tǒng)，我們將采取不同解決方案，下面我們將詳細(xì)講解針對(duì)不同的配電系統(tǒng)對(duì)應(yīng)配備相應(yīng)的

應(yīng)用方案。

2.1 高壓配電系統(tǒng)解決方案

根據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)停止運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近一半計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)停運(yùn)是由電源停止供電造成的，電源

包括市電電源、變配電裝置、變電所到機(jī)房的線路、UPS等，因此，電源及其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)提高數(shù)據(jù)

中心機(jī)房供電可靠性起到十分重要的作用。

在本系統(tǒng)中，上文我們介紹了采用的是2+2冗余，分別為兩路高壓+UPS蓄電池組+柴油發(fā)電機(jī)，3路互為

熱備+1路冷備（柴油發(fā)電機(jī)），兩路10kv電源采用分段單母線同時(shí)供電互為備用，可為數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)提

供穩(wěn)定可靠的供電電源，在具體應(yīng)用方案中我們采用的是電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)中低

壓柜上的保護(hù)測(cè)控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過(guò)通訊接口或者脈沖、模擬

量等方式接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，在本系統(tǒng)中，主要采用的是電能質(zhì)量分析儀表APMD系列和

AM5微機(jī)保護(hù)裝置作為測(cè)控裝置，APMD系列集成了全部電力參數(shù)的測(cè)量，同時(shí)它具有多種外圍接口功能

可供用戶選擇，帶有RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議可滿足通訊聯(lián)網(wǎng)管理的需要，帶開(kāi)關(guān)量輸入

和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的“遙信”和“遙控”的功能，還可選配大容量的SD卡用于保存各種故障

信息和多達(dá)200條的SOT事件記錄。AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)供配電系統(tǒng)提供不間斷保護(hù)，一旦有故障發(fā)

生、裝置能在40ms內(nèi)斷開(kāi)故障回路，保護(hù)一次設(shè)備和非故障回路正常運(yùn)行，避免事故擴(kuò)大。

圖2 高壓配電系統(tǒng)解決方案圖

高壓配電系統(tǒng)解決方案設(shè)備清單
序號(hào)	名稱	型號(hào)	計(jì)量單位
1	微機(jī)保護(hù)裝置	安科瑞 AM5-T	四段相間定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、IO1過(guò)流、IO2過(guò)流、控制回路斷線告警、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、三相一次重合閘、相/零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓報(bào)警、過(guò)電壓跳閘、零序過(guò)壓、非電量保護(hù)、過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)冷風(fēng)/閉鎖輸出
2	微機(jī)保護(hù)裝置	安科瑞 AM5-F	差動(dòng)速斷保護(hù)、比率差動(dòng)保護(hù)、四段相間定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、IO1過(guò)流、IO2過(guò)流、控制回路斷線告警、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、三相一次重合閘、相/零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、低周減載、合閘后加速、頻率保護(hù)
3	電能質(zhì)量分析儀表	安科瑞 APMD700	測(cè)量三相電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、視在功率、有功電能、無(wú)功電能、電網(wǎng)頻率、1路有功電能脈沖、RS485、4DI/2DO、總諧波含量、LCD大屏幕彩屏顯示
4	電力監(jiān)控系統(tǒng)	Acrel-2000	可根據(jù)用電設(shè)備分布等多方面的信息采用最合適客戶的組網(wǎng)方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)中低壓柜上的保護(hù)測(cè)控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過(guò)通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。
5	電流互感器	安科瑞 AKH-0.66-50II150/5	與AM5配套使用的保護(hù)型電流互感器，最大可測(cè)量150A，變比為150A/5A

2.2 低壓配電系統(tǒng)解決方案

由數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)圖中可見(jiàn)，我們采用的為放射式供電與樹(shù)干式供電相結(jié)合的配電方式，對(duì)于重要

負(fù)荷：如機(jī)房、消防監(jiān)控中心等設(shè)備采用放射式供電；對(duì)于一般負(fù)荷采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的供電方式，

一級(jí)負(fù)荷用電均采用雙路電源供電，消防相關(guān)設(shè)備用電末端互投，特別重要的負(fù)荷除雙路供電外，還應(yīng)設(shè)柴

油發(fā)電機(jī)組作為備用，后備柴油發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)包括不間斷電源系統(tǒng)，機(jī)房用空調(diào)和制冷設(shè)備的基本容量及

應(yīng)急照明和消防等關(guān)系到生命安全等需要的負(fù)荷容量。

根據(jù)低壓配電柜特點(diǎn)，在實(shí)施具體方案中，我們公司推出了低壓配電系統(tǒng)Acrel-2000（該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)

高低壓同時(shí)監(jiān)控），低壓配電系統(tǒng)主要采用的是ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其主要是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公

共設(shè)施、智能大夏的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)，它能測(cè)量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓、有功、無(wú)功

功率、電度、諧波等。由于該電力儀表還具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)，該表具

有很高的性能價(jià)格比，可以直接取代常規(guī)電力變送器及測(cè)量?jī)x表。

圖3 低壓配電系統(tǒng)解決方案系統(tǒng)圖

2.3 精密配電柜系統(tǒng)解決方案

考慮到精密配電柜其進(jìn)線回路電流一般都比較大，能夠達(dá)到幾百安培，出線回路電流都比較小，一般都在63

安培以下，且負(fù)載路數(shù)比較多等用電特點(diǎn)，配備了準(zhǔn)備針對(duì)精密配電柜開(kāi)發(fā)的多回路監(jiān)控裝置AMC16MH作為

主體模塊的數(shù)據(jù)中心電源管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)可通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器末端的IT設(shè)備精細(xì)化管理，包括了對(duì)數(shù)據(jù)中

心服務(wù)器電源的全方面的管理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相總進(jìn)線的母線電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、

有功電能、無(wú)功電能；84路出線電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能；可顯示累積

的有功電能和增量電能、零地電壓、漏電流和零序電流等電參量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可通過(guò)RS485通訊連接到顯

示終端和后臺(tái)配電管理系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

3 照明系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心主機(jī)房和輔助區(qū)一般照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合表1的要求。

采用T5熒光燈配節(jié)能型整流器，各組燈具有序設(shè)置，相鄰燈具電源由不同相序的L線供電，以降低低頻閃

效應(yīng)，提高照明質(zhì)量。

備用照明按100%設(shè)計(jì)，高于GB 50174-2008所要求的50%標(biāo)準(zhǔn)。

電子信息系統(tǒng)機(jī)房應(yīng)設(shè)置通道疏散照明及疏散指示標(biāo)志燈，主機(jī)房通道疏散照明的照度值不低于5 lx。其它

區(qū)域通道疏散照明的照度值不應(yīng)低于5 lx。

區(qū)域	房間名稱	照度標(biāo)準(zhǔn)值/lx	統(tǒng)一眩光值UGR	一般顯色指數(shù)Ra
主機(jī)房	服務(wù)器設(shè)備區(qū) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備區(qū) 存儲(chǔ)設(shè)備區(qū)	500 500 500	22 22 22	80
輔助區(qū)	進(jìn)線間 監(jiān)控中心 測(cè)試區(qū) 打印室 備件庫(kù)	300 500 500 500 300	25 19 19 19 22	80

4 機(jī)房布線系統(tǒng)

根據(jù)規(guī)范及業(yè)主要求，該機(jī)房布線滿足以下要求：采用先進(jìn)的符合ISO 11801-2002標(biāo)準(zhǔn)和EIA/TIA 568B

標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)；由于該數(shù)據(jù)中心有安全保密要求，所有布線采用屏蔽電纜（包括線纜、配線架和信息出

口）、光纜1+1的冗余布線系統(tǒng)，機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜區(qū)域線纜全部采用機(jī)柜上方T型橋架走線方式鋪設(shè)，其它區(qū)域

采用地板下暗敷方式走線，機(jī)房主配線架使用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，以便將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與配線架合成一體，提高

整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

    5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要由資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)單位才能進(jìn)行數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)中切實(shí)做到從數(shù)據(jù)中心機(jī)房需要出發(fā)，滿足功能需求，為設(shè)備提供一個(gè)安全運(yùn)行的空間，兼顧美觀實(shí)用，為數(shù)據(jù)機(jī)房工程的順利開(kāi)展打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文分別從供配電、照明、靜電防護(hù)、防雷與接地、電磁屏蔽、機(jī)房布線、機(jī)房監(jiān)控與安全防范、消防等方面，對(duì)數(shù)據(jù)中心中要求最高的A級(jí)機(jī)房的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，可為該類型數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作提供一些指導(dǎo)和參考。

 

作者簡(jiǎn)介：

張林鋒，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)中心配電柜設(shè)計(jì)，Email: 2880157876@qq.com 手機(jī)：15000183317  QQ:2880157876