關于大型數據中心機房的供配電系統規劃

牛永盛

（中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030000）

大型數據中心的建設工作具有較強的綜合性，并且整個數據中心的構成相對比較復雜涉及到的內容相對較多，主要包含了土建施工、機電施工、網絡系統、能源供應以及消防安全等多個方面因素。

1 大型數據中心負荷分析

大型數據中心內部所涉及到的各種系統設備非常復雜，也想有效保證設備的正常工作和運轉需要對其提供出科學完善的供配電系統，而供配電系統的規劃工作需要和數據中心的建設規模以及設備使用數量相匹配，有效保證各種電氣設備的正常穩定工作和運行，同時還需要實現良好的節能減排工作效果，大型數據中心的高效化工作有著重要的意義。

在大型數據中心的負荷等級劃分上，依照我國2017年頒布的數據中心設計規范要求，通常依照數據中心的規模大小、性能層次以及數據重要性等級等幾個方面，將大型數據中心劃分成A、B、C三個不同的負荷級別，其中A是最高級別C是最低級別，顯然不同等級的數據中心在供配電系統的設計方法上有著明顯的差異，但是從大型數據中心的整體應用角度上來看，對于大型數據中心機房來講，不管機房處于什么級別都需要保證機房的正常工作和運轉，在遇到一些小型的故障問題仍然需要保證正常的運行。數據中心內部的供配電系統負荷也可以分為三個等級，要考慮到機房內部的大量服務器設施，網絡設施等需要連續不斷的工作，不能出現電源的突然中斷，因此對于大型數據機房來講負荷等級都是一級負荷，需要使用雙向電源來進行供電。

2 大型數據中心機房的整體規劃要求

大型數據中心的主要負荷來源于數據生產交換設備，比如數據中心內部的主服務器、交換機設備以及數據存儲器等這些設備，在工作過程中必須要保證電源的穩定性不能存在突然斷電問題，因此，必須要作為重點的供配電設計環節來加以保障。可以采取兩路試電進線或者是應急柴油發電機等方式，保證在特殊的斷電條件下，可以為該環節進行連續不斷的電力供應。制冷設備也是大型數據中心內部的重點負荷環節，由于大密度的主機分布會出現大量的熱量，這些熱量在機房空間當中過度聚集，會造成機房內部環境惡化，如果這種設備因為斷電問題而停止工作，那么機房內部的溫度會快速上漲，很容易造成大面積的設備損壞等問題。因此，這種系統當中涉及到的空調主機、冷凍水泵以及風機設備等都屬于一級負荷當中的重要負荷環節。數據中心的動力設備可以允許短暫性的供電中斷，但是需要通過UPS和柴油發電機設備及時的進行電力補充，也可以認為一級符合當中最為重要的負荷環節。

在大型數據中心內部，通常是屬于對外開放的商業性數據資源為了有效滿足用戶的需求，在開展規劃工作中需要保證規劃工作的可靠性以及安全性。針對A級數據中心來講，必須要做到24小時有人值守和監管，不能出現單點斷電故障問題，要求具有較高的容錯能力，保證整個機房的高效化運轉。為了有效降低成本投入量提高機房工作的整體收益，在機房的規劃工作中必須要考慮到經濟性問題以及后續的維護工作問題，要盡可能降低初始的投資量以及后期的運營維護工作費用。大型數據機房在建設過程中，由于工程量較大同時機房還需要滿足較強的靈活性和可擴展性，為后續的大型數據中心分期建設工作打下良好的基礎，但是大型數據中心的整體容量規劃工作和機房結構設計工作需要盡可能一次性完成，防止對供配電系統的規劃工作形成不良的影響。因此，在數據中心的機房供配電系統的規劃工作中，必須要和所申請的供電配額相匹配，針對性的確定供電系統的具體容量以及變壓器的型號大小。

3 大型數據中心供配電系統規劃

從現階段我國大型數據中心的建設狀況來看，高壓配電系統在供電等級上可以劃分為35kV、10kV、6kV和3kV等幾種重要的類型，其中以10kV的供電等級使用最為普遍，具體的供電等級需要依照工程的整體規劃要求來加以確定。對于大型數據中心的機房供配電工作來講，主接線的母線可以選擇有匯流或者是無匯流的規劃方案，配線采用的是放射型或者是塑型配電規劃方案。高壓配電系統必須要具有較高的安全性和可靠性，使用雙路電源并聯進線同時向其中接入UPS和柴油發電機等多種應急供電系統，變壓器設備需要采用容錯率更高的設施，使用雙路市電進線必要的情況下可以使用雙備份的設計方案。

應急電源系統是大型數據中心供配電規劃工作當中的重要環節也是規劃難點之一，相關設計工作人員推薦使用N+1配置的柴油發電機，每一組柴油發電機單獨作為一套應急供電電源，供電接線方案的選擇上需要一到多年的實踐工作經驗，以10kV作為主接線分別設置成兩路電源和兩段獨立的母線之間進行銜接，當市電突然產生斷電故障時，兩路電源會同時斷電，此時柴油發電機必須要立即啟動，為母線提供必要的能源供應，有效保證數據中心機房的正常工作和運行。

4 結語

大型數據中心不允許產生設備斷電等事故問題，因此需要使用應急電源來加以保障，大型數據中心內部不允許出現大面積設備突然斷電事故，針對緊急電源的配置必須要科學合理可以使用雙路試電和UPS以及柴油發電機等應急供電方案來加以保障。