某大型金融數據中心的供配電設計

呂 智

(華藍設計(集團)有限公司，南寧 530011)

0 前言

該項目為超高層建筑，總建筑面積約21萬m2，地上68層，地下室4層，該項目變電所分別設置在地下室一層、避難層的18、35及52層。其中用于數據中心變電所設于地下室一層。數據中心設于9層，總設備安裝容量(含遠期用電)為 1 400kW，計算負荷約1 200kW。地下室變電所和發電機房設于核心筒周邊，電井設于核心筒內，低壓供電半徑能夠控制在200m以內。

該金融數據中心負責多個銀行數據的運行，一旦中止供電，會造成重大損失，甚至引起社會混亂，及至重大政治影響。本工程按A類機房進行供配電系統設計，屬于特級金融設施，所以大型金融數據中心需按一級負荷中特別重要負荷進行供電。設計主要從供電電源、備用電源、設備配置、線路敷設等方面進行，以保證供電的可靠性。

1 10kV供電電源

本工程為10kV供電，設計考慮從城市區域變電站引來三路10kV電源專線回路，三路電源為二用一備的工作方式，第一路電源或第二路電源停電時，第三路電源自動投入的運行方式進行母聯自投，并設轉換開關，能轉換至手動聯鎖投切。系統圖如圖1示意。

圖1 10kV配電系統示意圖

該做法需確保工作電源與備用電源接自不同城市區域變電站，確保電源的可靠性，另外建議由業主跟供電部門協商解決，確保每路電源的供電容量滿足該工程的需求，且盡可能為專線回路，減少其他單位對配電系統的影響。

2 變壓器配置

本工程變電所設于地下一層，數據中心由單獨一臺1 600kVA變壓器供電，該變壓器不接入其他負荷，確保數據中心不會受到其他負荷的影響，直接引出一根母線槽至數據中心配電柜；另外設一臺變壓器1 600kVA與其聯絡，該變壓器不接其他負荷,僅作為備用。當數據中心變壓器發生故障時，合上聯絡開關，由該變壓器向數據中心進行供電，保障數據中心的供電可靠性。配電系統示意見圖2。

筆者認為，本工程數據機房變電所設于地下室是本工程變配電設計比較遺憾的地方。設計最初是建議變電所能設于機房層，設置兩臺1 250kVA的變壓器，兩臺變壓器同時工作互為備用，兩路獨立10kV電源從不同電井引上，表1為這兩種方案的比較分析。

變電所設于地下室與設于機房層兩種方案的比較分析 表1

圖2 低壓配電系統示意圖

由表1對比可知，變電所深入負荷中心更為合適，但由于種種原因，業主未同意設置在機房層，因此變電所只能設于地下室。

3 柴油發電機組設置

為確保備用電源的可靠性，且根據JGJ284-2012《建筑建筑電氣設計規范》第6.1.2條，發電機組應設冗余，本工程設置兩臺發電機組作為備用電源，兩臺發電機組一用一備，當一臺發電機組發生故障，另一臺能夠自動投入，兩臺發電機組設聯絡柜，單獨敷設一根母線槽至數據中心。

開始設計柴油發電機組時，設計方考慮了以下方案：(1)采用2臺10kV高壓機組；(2)采用3臺800kW低壓發電機組；(3)采用4臺800kW低壓發電機組；(4)采用2臺1 500kW低壓發電機組。這幾個方案對比如表2所示。

本工程發電機距數據中心機房不超過200m，且變電所設于地下一層，還是需要兩段低壓母線槽引上至數據機房。綜合考慮各方面因素，并與業主協商，確定采用采用兩臺1 500kW低壓柴油發電機組，該方案可滿足規范要求、業主需求，與建筑方案預留的機房尺寸接近，對建筑方案改動不大。

柴油發電機組設計方案比較 表2

柴油發電機房需要注意的問題：機房的凈高應滿足要求；進風、排風井既要滿足發電機組的要求，又不能影響建筑美觀；發電機排煙應引上屋面，確保環保驗收沒有問題。

柴油發電機房需要注意的另一個問題是，由于該發電機組容量比較大，用油量較多，規范又要求建筑物儲油間的儲油量不能超過1m3，根據 JGJ 284-2012《建筑建筑電氣設計規范》的要求，本工程宜設滿足發電機耗油量12h的儲油措施，而本工程用地比較緊張，室外設置儲油罐又無法實施，為方便油箱加油，設計在室外設置一個輸油口，便于油罐車直接加油，滿足發電機的用油需求，做法示意如圖3所示。

圖3 油罐車加油示意圖

4 線路敷設

為保證供電電源的可靠性，設計方建議業主與供電部門協商，三路電源應從不同路由引至項目紅線范圍內，10kV的工作電源和備用電源從不同的位置引入地下室，采用橋架敷設走不同的路徑進入中心配電房，盡可能避免某一路電源的位置發生異常狀況而影響到其他路電源，使整個項目的供電系統不受影響。

從地下室引至數據中心的工作電源和發電機的備用電源應從不同方向，不同的電井引至數據中心的切換柜，確保工作電源和備用電源能夠完全隔離，使供電的可靠性得到更大保障。

5 設備監控系統

本工程設置一套設備監控系統，主要對以下設備進行監控：(1)對變壓器的溫度、電壓、電流以及散熱風扇的運行和故障狀態進行監控；(2)對發電機組輸出電流電壓、蓄電池電壓、潤滑油溫度和壓力、燃油壓力；冷卻液溫度以及油壓和油位、水溫和水位、充電器狀態、手自動狀態等進行監控；(3)對10kV的進、出線主開關的狀態進行監控；(4)對低壓主進線開關、出線開關的的狀態進行監控；(5)對UPS電源進行監控。

通過對以上設備的監控，設備發生異常狀況能得到及時報警并進行處理，進一步保障供配電系統運行的可靠。

6 UPS備用電源

本工程另設2套UPS電源，一用一備， UPS電源均可保障數據中心3h的用電量，UPS電源設計由數據中心設計單位完成。

7 結束語