機房設計與設備安裝

柴油發(fā)電機組的高低壓配電系統(tǒng)設計方案

 

根據(jù)數(shù)據(jù)中心電氣設計相關(guān)標準，數(shù)據(jù)中心機房的等級可分為A級、B級、C級—A級為容錯型（系統(tǒng)A+系統(tǒng)B）；B級為冗余型；C級為基本型，A級等級最高，對用電源要求最為嚴格，本文就以烏蘭察布A級數(shù)據(jù)中心機房為例，對該數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)設計進行詳細介紹。

 

一、數(shù)據(jù)中心機房案例

 

以烏蘭察布數(shù)據(jù)機房為例，數(shù)據(jù)中心機房為6層建筑，面積約為8400㎡，是當?shù)匾?guī)模最大、級別最高的數(shù)據(jù)中心及相應研發(fā)配套的公共服務設施。數(shù)據(jù)機房建成后將以銀行、保險、通信、軟件、服務外包企業(yè)為服務重點，集辦公、機房服務為一體，是具有良好基礎設施條件、網(wǎng)絡環(huán)境、技術(shù)支撐平臺和管理服務體系的高標準綜合服務外包基地，根據(jù)GB 50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，該數(shù)據(jù)中心機房劃定為A級：容錯級。

 

 

二、應急（備用）電源的規(guī)定

 

柴油發(fā)電機組主要作為應急（備用）電站。應急電站供電系統(tǒng)一般不允許與市電網(wǎng)并聯(lián)運行，因此，應急發(fā)電機組的主斷路器與市電供電斷路器間應設置電氣及機械聯(lián)鎖裝置，防止應急電站與市電網(wǎng)發(fā)生誤并聯(lián)。應急機組只有在市電停電時自動向應急負荷（即工程一級負荷）供電，當市電網(wǎng)故障斷電，應急柴油發(fā)電機自啟動運行以后，投入人用電的緊急負荷量不應大于柴油發(fā)電機組的額定輸出容量，首批自動投人的緊急負荷一般不宜超過發(fā)電機額定容量的70％，原由市電網(wǎng)供電的次要負荷，當市電斷電后應自動切除，另一部分緊急負荷應采用手動接通，以免應急柴油發(fā)電機自啟動運行后出現(xiàn)過負荷現(xiàn)象。發(fā)電機配電系統(tǒng)宜設置緊急負荷專用配電母線，一般采用放射式配電系統(tǒng)。應急電源與市電在電源端宜設置自動切換開關(guān)，對某些必須保證供電的重要負荷還應考慮當線路故障時，采用雙電源雙回路在負荷側(cè)（最末一級負荷配電箱處）自動切換。

在國家標準GB50045《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中規(guī)定：消防用電設備的兩個電源或兩回線路，應在最末一級配電箱處自動切換。自備發(fā)電設備應設有自啟動裝置。

1、常用兩臺市電供電變壓器和一臺應急柴油發(fā)電機組的供電系統(tǒng)分三段母線，第三段母線為應急母線。接觸器114M和2KM設有電氣及機械聯(lián)鎖裝置。

2、在正常情況時，應急負荷由一段或二段母線供電，應急母線為備用。當兩路市電都停電時，應急柴油發(fā)電機組自啟動，自動向應急負荷供電。

3、大型工程有多個變電站，僅設一個兩臺柴油發(fā)電機組應急電站的供電系統(tǒng)。應急電站向各個變電站敷設配電專線，在正常情況下，應急負荷由各變電站供電，應急電站不工作。當某一變電站的市電電網(wǎng)因故停電時，應急電站的機組自啟動，向該電站的應急負荷供電，市電電網(wǎng)與應急電站在負荷側(cè)實施電氣和機械聯(lián)鎖。

 

三、供配電系統(tǒng)

 

數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)的機柜按一級負荷中的特別重要負荷供電，機房內(nèi)的專用空調(diào)系統(tǒng)，環(huán)境和設備監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備及應急照明、安防系統(tǒng)用電、電梯等按一級負荷供電。

 

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。3路互為熱備+1路冷備（柴油發(fā)電機），兩路10kv電源采用分段單母線同時供電互為備用，當一路故障，另一路能保證該工程一級負荷中特別重要負荷及一級負荷用電；自備柴油發(fā)電機組為一級負荷中特別重要負荷的第三電源，數(shù)據(jù)中心設UPS，額定輸出功率按不小于各設備額定功率總和的1.2倍選擇，蓄電池組容量按15min配置，柴油電動機作為后備電源。

 

變壓器裝機臺數(shù)為7臺，總?cè)萘繛?750kvA，其中數(shù)據(jù)機房部分6用1備，6臺專用變壓器中任何一臺故障，備用的一臺自動投入，柴油發(fā)電機房內(nèi)設7臺1250kw的柴油發(fā)電機，數(shù)據(jù)機房部分6臺發(fā)電機和6臺變壓器做一對一的備份，一臺冗余。從高壓出線到變壓器，再到每層機房，數(shù)據(jù)機房部分采用“超級”放射式布線。數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)遠高于GB 50174-2008要求的A級（兩路互為熱備）標準。

數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)圖

 

四、 數(shù)據(jù)中心機房配電解決方案

 

在數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)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，下面我們將詳細講解針對不同的配電系統(tǒng)對應配備相應的應用方案。

 

1、高壓配電系統(tǒng)解決方案

 

根據(jù)對計算機系統(tǒng)主機停止運行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，近一半計算機系統(tǒng)主機停運是由電源停止供電造成的，電源包括市電電源、變配電裝置、變電所到機房的線路、UPS等，因此，電源及其供配電系統(tǒng)設計對提高數(shù)據(jù)中心機房供電可靠性起到十分重要的作用。

 

在本系統(tǒng)中采用的是2+2冗余，分別為兩路高壓+UPS蓄電池組+柴油發(fā)電機，3路互為熱備+1路冷備（柴油發(fā)電機），兩路10kv電源采用分段單母線同時供電互為備用，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)可實現(xiàn)對中低壓柜上的保護測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監(jiān)控系統(tǒng)的設備進行數(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微機保護裝置作為測控裝置，APMD系列集成了全部電力參數(shù)的測量，同時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，帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(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200條的SOT事件記錄。AM5系列微機保護裝置對供配電系統(tǒng)提供不間斷保護，一旦有故障發(fā)生、裝置能在40ms內(nèi)斷開故障回路，保護一次設備和非故障回路正常運行，避免事故擴大。

 

2、低壓配電系統(tǒng)解決方案

由數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)圖中可見，我們采用的為放射式供電與樹干式供電相結(jié)合的配電方式，對于重要負荷：如機房、消防監(jiān)控中心等設備采用放射式供電；對于一般負荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式，一級負荷用電均采用雙路電源供電，消防相關(guān)設備用電末端互投，特別重要的負荷除雙路供電外，還應設柴油發(fā)電機組作為備用，后備柴油發(fā)電機的容量應包括不間斷電源系統(tǒng)，機房用空調(diào)和制冷設備的基本容量及應急照明和消防等關(guān)系到生命安全等需要的負荷容量。

根據(jù)低壓配電柜特點，在實施具體方案中，我們公司推出了低壓配電系統(tǒng)Acrel-2000（該系統(tǒng)可同時實現(xiàn)對高低壓同時監(jiān)控），低壓配電系統(tǒng)主要采用的是ACR網(wǎng)絡電力儀表，其主要是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大夏的電力監(jiān)控需求而設計，它能測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓、有功、無功功率、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，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)，該表具有很高的性能價格比，可以直接取代常規(guī)電力變送器及測量儀表。

3、精密配電柜系統(tǒng)解決方案

考慮到精密配電柜其進線回路電流一般都比較大，能夠達到幾百安培，出線回路電流都比較小，一般都在63安培以下，且負載路數(shù)比較多等用電特點，配備了準備針對精密配電柜開發(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)可通過實現(xiàn)對服務器末端的IT設備精細化管理，包括了對數(shù)據(jù)中心服務器電源的全方面的管理，可實現(xiàn)對三相總進線的母線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能；84路出線電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能；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時監(jiān)控，并可通過RS485通訊連接到顯示終端和后臺配電管理系統(tǒng)進行遠程管理。

 

 

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