機(jī)房設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝

柴油發(fā)電機(jī)組的高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

 

根據(jù)數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的等級(jí)可分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)—A級(jí)為容錯(cuò)型（系統(tǒng)A+系統(tǒng)B）；B級(jí)為冗余型；C級(jí)為基本型，A級(jí)等級(jí)最高，對(duì)用電源要求最為嚴(yán)格，本文就以烏蘭察布A級(jí)數(shù)據(jù)中心機(jī)房為例，對(duì)該數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

 

一、數(shù)據(jù)中心機(jī)房案例

 

以烏蘭察布數(shù)據(jù)機(jī)房為例，數(shù)據(jù)中心機(jī)房為6層建筑，面積約為8400㎡，是當(dāng)?shù)匾?guī)模最大、級(jí)別最高的數(shù)據(jù)中心及相應(yīng)研發(fā)配套的公共服務(wù)設(shè)施。數(shù)據(jù)機(jī)房建成后將以銀行、保險(xiǎn)、通信、軟件、服務(wù)外包企業(yè)為服務(wù)重點(diǎn)，集辦公、機(jī)房服務(wù)為一體，是具有良好基礎(chǔ)設(shè)施條件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、技術(shù)支撐平臺(tái)和管理服務(wù)體系的高標(biāo)準(zhǔn)綜合服務(wù)外包基地，根據(jù)GB 50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，該數(shù)據(jù)中心機(jī)房劃定為A級(jí)：容錯(cuò)級(jí)。

 

 

二、應(yīng)急（備用）電源的規(guī)定

 

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

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50045《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定：消防用電設(shè)備的兩個(gè)電源或兩回線路，應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處自動(dòng)切換。自備發(fā)電設(shè)備應(yīng)設(shè)有自啟動(dòng)裝置。

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

2、在正常情況時(shí)，應(yīng)急負(fù)荷由一段或二段母線供電，應(yīng)急母線為備用。當(dāng)兩路市電都停電時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)，自動(dòng)向應(yīng)急負(fù)荷供電。

3、大型工程有多個(gè)變電站，僅設(shè)一個(gè)兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急電站的供電系統(tǒng)。應(yīng)急電站向各個(gè)變電站敷設(shè)配電專線，在正常情況下，應(yīng)急負(fù)荷由各變電站供電，應(yīng)急電站不工作。當(dāng)某一變電站的市電電網(wǎng)因故停電時(shí)，應(yīng)急電站的機(jī)組自啟動(dòng)，向該電站的應(yīng)急負(fù)荷供電，市電電網(wǎng)與應(yīng)急電站在負(fù)荷側(cè)實(shí)施電氣和機(jī)械聯(lián)鎖。

 

三、供配電系統(tǒng)

 

數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)的機(jī)柜按一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷供電，機(jī)房?jī)?nèi)的專用空調(diào)系統(tǒng)，環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備及應(yīng)急照明、安防系統(tǒng)用電、電梯等按一級(jí)負(fù)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(jī)。3路互為熱備+1路冷備（柴油發(fā)電機(jī)），兩路10kv電源采用分段單母線同時(shí)供電互為備用，當(dāng)一路故障，另一路能保證該工程一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及一級(jí)負(fù)荷用電；自備柴油發(fā)電機(jī)組為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的第三電源，數(shù)據(jù)中心設(shè)UPS，額定輸出功率按不小于各設(shè)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(dòng)機(jī)作為后備電源。

 

變壓器裝機(jī)臺(tái)數(shù)為7臺(tái)，總?cè)萘繛?750kvA，其中數(shù)據(jù)機(jī)房部分6用1備，6臺(tái)專用變壓器中任何一臺(tái)故障，備用的一臺(tái)自動(dòng)投入，柴油發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)7臺(tái)1250kw的柴油發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)機(jī)房部分6臺(tái)發(fā)電機(jī)和6臺(tái)變壓器做一對(duì)一的備份，一臺(tái)冗余。從高壓出線到變壓器，再到每層機(jī)房，數(shù)據(jù)機(jī)房部分采用“超級(jí)”放射式布線。數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)高于GB 50174-2008要求的A級(jí)（兩路互為熱備）標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)圖

 

四、 數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電解決方案

 

在數(shù)據(jù)中心機(jī)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(duì)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(xì)講解針對(duì)不同的配電系統(tǒng)對(duì)應(yīng)配備相應(yīng)的應(yīng)用方案。

 

1、高壓配電系統(tǒng)解決方案

 

根據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)停止運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近一半計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)停運(yùn)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(jī)房的線路、UPS等，因此，電源及其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)提高數(shù)據(jù)中心機(jī)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(jī)，3路互為熱備+1路冷備（柴油發(fā)電機(jī)），兩路10kv電源采用分段單母線同時(shí)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(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)中低壓柜上的保護(hù)測(cè)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(guò)通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)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(jī)保護(hù)裝置作為測(cè)控裝置，APMD系列集成了全部電力參數(shù)的測(cè)量，同時(shí)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(shí)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(dá)200條的SOT事件記錄。AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)供配電系統(tǒng)提供不間斷保護(hù)，一旦有故障發(fā)生、裝置能在40ms內(nèi)斷開故障回路，保護(hù)一次設(shè)備和非故障回路正常運(yùn)行，避免事故擴(kuò)大。

 

2、低壓配電系統(tǒng)解決方案

由數(shù)據(jù)中心機(jī)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(duì)于重要負(fù)荷：如機(jī)房、消防監(jiān)控中心等設(shè)備采用放射式供電；對(duì)于一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式，一級(jí)負(fù)荷用電均采用雙路電源供電，消防相關(guān)設(shè)備用電末端互投，特別重要的負(fù)荷除雙路供電外，還應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用，后備柴油發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)包括不間斷電源系統(tǒng)，機(jī)房用空調(diào)和制冷設(shè)備的基本容量及應(yīng)急照明和消防等關(guān)系到生命安全等需要的負(fù)荷容量。

根據(jù)低壓配電柜特點(diǎn)，在實(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓同時(shí)監(jiān)控），低壓配電系統(tǒng)主要采用的是ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表，其主要是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大夏的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)，它能測(cè)量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓、有功、無(wú)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(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)，該表具有很高的性能價(jià)格比，可以直接取代常規(guī)電力變送器及測(cè)量?jī)x表。

3、精密配電柜系統(tǒng)解決方案

考慮到精密配電柜其進(jìn)線回路電流一般都比較大，能夠達(dá)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(fù)載路數(shù)比較多等用電特點(diǎn)，配備了準(zhǔn)備針對(duì)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(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器末端的IT設(shè)備精細(xì)化管理，包括了對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源的全方面的管理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相總進(jìn)線的母線電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能；84路出線電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)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(shí)時(shí)監(jiān)控，并可通過(guò)RS485通訊連接到顯示終端和后臺(tái)配電管理系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

 

 

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