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供配電系統
系統概述
數據中心提供電源質量的好壞,將直接影響到電子信息設備正常、可靠的運行,也影響數據中心內其它相關設備的正常工作。因此,數據中心的建設必須要建立一個可靠的供配電系統,在這個系統中不僅要解決電子信息設備的用電問題,保障電子信息設備正常運行的其它附屬設備的供配電問題,如數據中心內的空調用電、數據中心照明系統用電、消防系統用電,高低頻干擾等,同時還要解決供電斷電時的應急用電問題。
數據中心的供配電在提供穩定的電源同時,采用不間斷電源以解決應急用電問題,在配電方面采用帶主路監控配電箱,實現對配電系統電量的監控。
項目分析
項目本期工程設計范圍:數據中心機房區域內的
一體化UPS配電柜設計(包含機架式模塊化UPS和UPS的輸入、輸出及維修旁路)
精密配電柜的設計(雙路供電,一路UPS、一路市電)
PDU及備用開關
上述以外及為本期工程服務的設備機房以外范圍的用電設備的用電量,目前本期工程內暫不考慮
設計依據
電氣系統重點屏蔽機房的IT設備、空調通風設備、照明、應急照明、接地、防雷等分系統進行設計和建設。
供配電系統原則
工程建設必須要建立一個可靠的綜合性強的供配電系統,在這個系統中不僅要解決計算機設備的用電問題,還要保障計算機設備正常運行的計算機機房空調用電、機房照明系統用電、消防系統用電等附屬設備的用電,同時還要解決斷電時機房服務器、網絡設備等應急供電。
設計依據
機房供電系統分為三部分:計算機供配電系統、輔助設備供配電系統和機房備用供配電系統。
計算機供配電系統:
這個系統主要根據計算機設備的要求,合理地選擇配電設備以構成符合計算機設備要求的供配電系統,保證計算機設備的可靠運行。這部分供配電系統主要提供計算機設備各部分的用電。
輔助設備供配電系統:
這個系統的主要作用是保證為計算機系統服務的其它設備的用電。這就是由空調設備、維修用設備、新風設備、照明設備、測試設備、自動消防設備等組成的輔助設備群的供電。
備用供配電系統:
備用供電系統是在計算機機房正常供電中斷或者發生故障時,由備用電源或發電機組供電(或者雙路供電中的備用一路供電)以保證計算機機房正常工作。備用電源及其與正常供電電源之間的轉換裝置都應在備用供電系統中。
UPS及電池選型計算
機房供電采用2N物理隔離架構,UPS出列設計,共用UPS系統(2N架構),微模塊內需配置2臺配電柜,實現每機柜內有2路不同源的電源供電。
模塊化機房IT設備負荷:
機柜數量(臺) | 功率密度 (kW/柜) | 同時系數 | 設備耗電(kW) | |
機房微模塊 | 30 | 4 | 1 | 120 |
模塊內IT設備的負載=30柜*4kW/柜*1=120kW
換算為UPS容量(kVA)=120kW/0.8=150kVA
根據計算結果,數據中心機房配置200kVA模塊化UPS機框1臺(出列擺放),組成,每臺機框暫配置4個50KVA的功率模塊(單機框支持******5個50kVA的功率模塊)。
UPS后備時間按約30分鐘配置,共配置12V 150AH電池2組。
電池配置計算:
UPS后備時間按150kVA負載,約30分鐘配置,電池配置計算如下:
1)恒功率計算公式
W=PL÷(Vf÷2*η)(watts/cell)
W為所需電池的每單格功率,單位為watts/cell(如無特別要求,則默認:備電時間t<1h,取終止電壓1.67V/cell的W值;3>備電時間t≥1,取終止電壓1.75V/cell的W值;備電時間t≥3h,取終止電壓1.80V/cell的W值);
PL為負載功率(=UPS額定容量*負載功率因數),單位為瓦(watts);
Vf為電池組額定電壓,每組12V電池數量30-40只可調,電壓360V-480V;
η為電池逆變效率,取值0.94;
2)電池的每單格功率W:
=PL÷(Vf÷2*η)(watts/cell)
=150*1000*0.9÷(480÷2*0.94)(watts/cell)
=598.41watts/cell
3)查電池恒功率放電特性表(以某品牌電池為例):
查詢12V150AH恒功率放電特性表,終止電壓1.67V,備電30分鐘,可提供305watts/cell,598.41watts/cell÷305watts/cell=1.962,因此需要并聯1.962組2V150AH電池,可實現150kVA備電30分鐘的要求,考慮到電池供電損耗,建議配置12V150AH電池2組(40只/組),并配置電池管理系統,實現對電池組健康、容量狀況的實施監控。
12V150AH
系統架構
系統架構圖
用電需求及供電來源
本工程供電電源引自市政
本工程內含三種電源,N:一般市電;E:自備應急自啟動柴油發電機電源;U:不間斷電源。
N電源:市電接入,該部分由用戶建設安裝,其中一路接入一體化UPS配電柜,一路接入精密配電柜市電側。
E電源:本項目前端引入。
配電安裝方式
配電柜采用放射式配電,直接分配至各用電設備,不同類別分路控制。對于機房內強弱電線槽兩類管槽互不混合、交叉,平行距離符合相關規范,這樣可實現電力電纜與通信電纜兩類電纜互不混合。
UPS電源采用放射式,通過下走線線槽至用電設備,并采用電力阻燃屏蔽電纜沿金屬線槽、線管敷設到位。這種布線方式有著良好的屏蔽效果,起到防電磁輻射干擾的作用,且具有防鼠,防蟲害、靈活方便、加線、改線、便于維修等功能,是目前機房內最為理想的一種布線方式。
所有電力電纜、電線均敷設于金屬線槽、鋼管內。機房內敷設強電金屬線槽與弱電線槽水平間距不少于300mm。動力、照明線路所穿鋼管吊頂內明敷,墻內暗敷。穿越于機房中部的線槽選用扁而寬的規格,高而窄的線槽敷設于機房四周及貼墻敷設。線槽、線管內穿線應不能超過線槽截面積40%,線槽、線管兩頭應進行密封。強弱電線管、線槽以及不同專業管道在施工時均應符合電氣規范要求。
各專業管道、線槽、位置標高、層次,所有線管、線槽應做到橫平豎直,盡量減少交叉、保持平向間距。為防止水浸,所有線管、線槽、插座均高出原地面50mm處安裝。
主材設計、選型
本工程配置2臺配電柜,采用國際一線品牌/元器件,定制柜體。
微模塊配電采用精密列頭柜,柜內主元件選用國際一線品牌/一線品牌品牌;柜體尺寸為600mm(寬)×1200mm(深)×2000mm(高);獨立的零地匯流排,所有主回路空氣開關連接均采用銅排連接;可靠性高。配電柜具有過載、缺相、短路保護措施;配備C級防雷保護裝置:能有效減少自然界雷擊災害造成的損失。同時也能有效抑制浪涌過壓對客戶重要設備的沖擊,提高設備的安全性;具有大屏幕彩色顯示電氣各項參數的功能;具有電氣故障聲光報警功能;智能配電柜具有提供上傳協議,與場地監控等軟件組成的監控網絡的功能。
監測參數:三相輸入電壓,電流,有功功率,無功功率,有功電能,無功電能,功率因數,頻率,諧波,電壓不平衡度,開關量狀態等。
其它要求:柜體防護等級:IP20;銅牌規格:紫銅鍍鎳;告警類型:聲光;工作電壓:AC380V;頻率:50HZ;接線方式:三相五線;
配電柜為戶內安裝,開啟式雙面維護的低壓配電裝置。配電柜的基本結構采用鋼板及角鋼焊接組合而成。柜前有門,柜面上方有儀表板,設置可開啟的小門,可裝設指示儀表。
室內墻壁、地板面設有市電維護插座和檢修插座,其規格為250V/10A,安裝高度300毫米。
主要硬件設備參數(根據項目情況增減)
ATS電源輸入總空開:1*400A/3P,PC級
UPS輸入:1*250A/3P
UPS輸出:1*250A/3P
UPS維修旁路:1*250A/4P (帶鎖)
UPS輸出支路分開關:17*32A/1P
市電輸出開關:3*32A/3P空調,17*32A/1P
含C級防雷。
其它
尺寸:600*1200*2000 含側門,底部封板;
外觀:柜體外觀與IT設備柜、布線柜保持一致;
輸入指示燈;
智能監測模塊單元:具備主路和支路電氣參數監測功能,面板配置10英寸觸摸屏。