數據中心供配電設計簡析(建筑電氣2021年12期)
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數據中心供配電設計簡析(建筑電氣2021年12期)
【摘要】結合相關技術規范及實際工程案例，分析某數據中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機房的設計提供參考。
【關鍵詞】數據中心；供配電系統；UPS；HVDC；精密列頭柜配電；雙母線供電；方案對比；節能
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R
BUILDING
2021年第12 期 ELECTRICITY
數據中心供配電設計簡析
蓋琪彥（中鐵十二局集團有限公司勘測設計分公司，太原市 030024）
Brief Analysis of Power Supply and Distribution Design of Data Center
GAI Qiyan（
Reconnaissance and Design Branch of China Railway 12th Bureau
， ， ， ）
Group Co. Ltd. Taiyuan 030024 China
Abstract： 電或低質量的供電都可能造成服務器宕機從而造成損
Combined with relevant technical
， 失。如何優化設計提高數據中心供電的安全可靠性，
specifications and practical engineering cases this
以確保電子信息系統不間斷穩定運行，成為數據中心
paper analyzes the advantages and disadvantages of new
，
and old power distribution schemes in a data center 設計者面臨的重要課題。對比傳統供配電方案，是否
so as to provide reference for the design of new 有更安全經濟、運行更穩定的供電方案是設計者在意
modular computer room. 的問題。筆者謹以目前了解到的技術，結合某數據中
Key words： ；
data center power supply and
心實際工程項目作簡單分析，目的在于同更多的設計
； ； ；
distribution system UPS HVDC precise array
； ； 者研究進步。
cabinet power distribution double?bus power supply
；
scheme comparison energy saving
1 項目概況
摘 要：結合相關技術規范及實際工程案例，分
析某數據中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機
某數據中心總建筑面積為 ，其中數
2
1 906.24 m
房的設計提供參考。
據中心總建筑面積為 ，包括 數據機房、
2
210.6 m 1F
關鍵詞：數據中心；供配電系統； ； ；
通信機房。功能區域包括主機房（機房、通信機
UPS HVDC 1F
精密列頭柜配電；雙母線供電；方案對比；節能
房）、管理區（辦公室、互聯網設備間等）和輔助用
中圖分類號： 文獻標識碼：
房。如果數據機房的電子信息系統運行中斷，將造成
TU852 A
： －
doi 10.3969/j. issn.1003 8493.2021.12.009 較大的損失。根據規范 《數據中心
GB 50174-2017
設計規范》，確定該數據中心為 級數據中心。
B
0 引言 2 供配電系統設計
伴隨科技的發展， 、智慧家、大數據、物聯 2. 1 變配電系統
5G+
網等高新技術與現代工業結合，已成為大時代背景下 數據中心配電系統一般分為三級配電，一級配電
發展的基石。各行業對網絡數據量的需求呈幾何式增 包含市電、高壓配電柜、柴油發電機、變壓器、低壓
長，而數據中心作為傳遞、加速、展示、計算、存儲 配電柜；二級配電包含 輸入柜、 、 輸出
UPS UPS UPS
數據信息的基礎設施，也在不斷發展與進步。數據中 柜、 、照明；三級配電包含精密列頭柜、
HVDC PDU
心的數量、規模、功率密度不斷增加，建設等級不斷 （電源分配單元）、 （電源模塊）等。
PSU
提高，而配電系統作為數據中心重中之重的環節，斷 一級配電即為高壓配電系統，本工程數據中心按
作者信息
蓋琪彥，男，中鐵十二局集團有限公司勘測設計分公司，工程師。
42
Dec.2021 Vol.40 No.12
http：//www. jzdq. net. cn
872數 據 中 心
照 級機房設計，電子通信設備、機房工位為一級 （ ）的反比。
B data center infrastructure efficiency
負荷，精密空調設備為二級負荷，其他為三級負荷。 數據中心所有設備能耗 設備能耗，
PUE = / IT
級數據中心在由雙重高壓電源供電的情況下可不設 是一個比值，基準是 ，越接近 表明能效水平
B PUE 2 1
置柴油發電機系統，但考慮機房特殊性質，該數據中 越好，代表一個數據中心的綠色化程度越高。
心在采用兩路 雙重電源供電的情況下，另增設 年 月工業和信息化部辦公廳發布的《關
10kV 2017 8
臺自備柴油發電機組。由于數據中心對柴油發電機 于組織申報 年度國家新型工業化產業示范基地
2 2017
組的輸出頻率、電壓和波形有嚴格要求，根據 的通知》（以下簡稱《通知》）中明確規定大型數據
GB
《數據中心設計規范》選用 級柴油 中心 必須小于 ，對于運行未滿一年的數據
50174- 2017 G3 PUE 1.5
發電機組，選用 型干式變壓器。 中心，在設計上 必須小于等于 ，中小型數
Dyn11 PUE 1.5
二、三級配電系統為低壓配電系統，對于機房、 據中心 必須小于等于 。
PUE 1.7
通信機房等重要負荷采用放射式供電；對于辦公室等 通過大量數據分析得出高壓直流（
High?voltage
一般負荷采用放射式與樹干式結合的供電方式。 ， ）供配電系統、交直流一體供
direct current HVDC
本工程變電所有功計算負荷為 ，設 臺 配電系統、 的工作效率較高，能提高數
1578kW 2 UPS+HVDC
干式變壓器，變壓器負載率不超過 。 據中心節能指標。
2000kVA 75%
設置 臺常用功率為 （ ）柴油發 數據中心 供配電系統示意圖如圖 所示。
2 1600kW 2000kVA HVDC 2
電機組作為數據中心備用電源，低壓配電系統采用 考慮實際服務器同時存在交直流服務器，還可以
BUILDING
2021年第12 期 ELECTRICITY
數據中心供配電設計簡析
蓋琪彥（中鐵十二局集團有限公司勘測設計分公司，太原市 030024）
Brief Analysis of Power Supply and Distribution Design of Data Center
GAI Qiyan（
Reconnaissance and Design Branch of China Railway 12th Bureau
， ， ， ）
Group Co. Ltd. Taiyuan 030024 China
Abstract： 電或低質量的供電都可能造成服務器宕機從而造成損
Combined with relevant technical
， 失。如何優化設計提高數據中心供電的安全可靠性，
specifications and practical engineering cases this
以確保電子信息系統不間斷穩定運行，成為數據中心
paper analyzes the advantages and disadvantages of new
，
and old power distribution schemes in a data center 設計者面臨的重要課題。對比傳統供配電方案，是否
so as to provide reference for the design of new 有更安全經濟、運行更穩定的供電方案是設計者在意
modular computer room. 的問題。筆者謹以目前了解到的技術，結合某數據中
Key words： ；
data center power supply and
心實際工程項目作簡單分析，目的在于同更多的設計
； ； ；
distribution system UPS HVDC precise array
； ； 者研究進步。
cabinet power distribution double?bus power supply
；
scheme comparison energy saving
1 項目概況
摘 要：結合相關技術規范及實際工程案例，分
析某數據中心新舊配電方案的利弊，為新型模塊化機
某數據中心總建筑面積為 ，其中數
2
1 906.24 m
房的設計提供參考。
據中心總建筑面積為 ，包括 數據機房、
2
210.6 m 1F
關鍵詞：數據中心；供配電系統； ； ；
通信機房。功能區域包括主機房（機房、通信機
UPS HVDC 1F
精密列頭柜配電；雙母線供電；方案對比；節能
房）、管理區（辦公室、互聯網設備間等）和輔助用
中圖分類號： 文獻標識碼：
房。如果數據機房的電子信息系統運行中斷，將造成
TU852 A
： －
doi 10.3969/j. issn.1003 8493.2021.12.009 較大的損失。根據規范 《數據中心
GB 50174-2017
設計規范》，確定該數據中心為 級數據中心。
B
0 引言 2 供配電系統設計
伴隨科技的發展， 、智慧家、大數據、物聯 2. 1 變配電系統
5G+
網等高新技術與現代工業結合，已成為大時代背景下 數據中心配電系統一般分為三級配電，一級配電
發展的基石。各行業對網絡數據量的需求呈幾何式增 包含市電、高壓配電柜、柴油發電機、變壓器、低壓
長，而數據中心作為傳遞、加速、展示、計算、存儲 配電柜；二級配電包含 輸入柜、 、 輸出
UPS UPS UPS
數據信息的基礎設施，也在不斷發展與進步。數據中 柜、 、照明；三級配電包含精密列頭柜、
HVDC PDU
心的數量、規模、功率密度不斷增加，建設等級不斷 （電源分配單元）、 （電源模塊）等。
PSU
提高，而配電系統作為數據中心重中之重的環節，斷 一級配電即為高壓配電系統，本工程數據中心按
作者信息
蓋琪彥，男，中鐵十二局集團有限公司勘測設計分公司，工程師。
42
Dec.2021 Vol.40 No.12
http：//www. jzdq. net. cn
872數 據 中 心
照 級機房設計，電子通信設備、機房工位為一級 （ ）的反比。
B data center infrastructure efficiency
負荷，精密空調設備為二級負荷，其他為三級負荷。 數據中心所有設備能耗 設備能耗，
PUE = / IT
級數據中心在由雙重高壓電源供電的情況下可不設 是一個比值，基準是 ，越接近 表明能效水平
B PUE 2 1
置柴油發電機系統，但考慮機房特殊性質，該數據中 越好，代表一個數據中心的綠色化程度越高。
心在采用兩路 雙重電源供電的情況下，另增設 年 月工業和信息化部辦公廳發布的《關
10kV 2017 8
臺自備柴油發電機組。由于數據中心對柴油發電機 于組織申報 年度國家新型工業化產業示范基地
2 2017
組的輸出頻率、電壓和波形有嚴格要求，根據 的通知》（以下簡稱《通知》）中明確規定大型數據
GB
《數據中心設計規范》選用 級柴油 中心 必須小于 ，對于運行未滿一年的數據
50174- 2017 G3 PUE 1.5
發電機組，選用 型干式變壓器。 中心，在設計上 必須小于等于 ，中小型數
Dyn11 PUE 1.5
二、三級配電系統為低壓配電系統，對于機房、 據中心 必須小于等于 。
PUE 1.7
通信機房等重要負荷采用放射式供電；對于辦公室等 通過大量數據分析得出高壓直流（
High?voltage
一般負荷采用放射式與樹干式結合的供電方式。 ， ）供配電系統、交直流一體供
direct current HVDC
本工程變電所有功計算負荷為 ，設 臺 配電系統、 的工作效率較高，能提高數
1578kW 2 UPS+HVDC
干式變壓器，變壓器負載率不超過 。 據中心節能指標。
2000kVA 75%
設置 臺常用功率為 （ ）柴油發 數據中心 供配電系統示意圖如圖 所示。
2 1600kW 2000kVA HVDC 2
電機組作為數據中心備用電源，低壓配電系統采用 考慮實際服務器同時存在交直流服務器，還可以
