现代数据中心的动力系统设计.

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1、现代数据中心动力系统设计 及实例举析 主讲人：杜秋 18918033303 *1 提纲： 数据中心电力系统的设计规范及要求 数据中心空调系统的设计 数据中心动力系统设计案例举析 *2 规模扩大、功率密度增高造成供电总容量的提高。 单机柜负荷：2KVA/台3KVA/台4KVA/台更高； 单位面积平均负荷：0.5kva/m21kva/m2 1.5kva/m22kva/m2更高； 可靠性要求供配电系统的可靠性要求相应提高。 供配电系统可靠性：99.0099.9099.99 99.999%更高； 1. 数据中心供配电系统的发展趋势 *3 2.1 国内标准、规范 2.1.1 国家标准、规范 供配电系统设

2、计规范（GB50052-1995） 10kV及以下变电所设计规范(GB50053-94) 低压配电设计规范(GB50054-95) 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004) 电子计算机机房设计规范（GB 50174-93） 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿) 2.1.2 行业标准、规范 通信局(站)电源系统总技术要求（YD/T 1051-2000） 通信电源设备安装工程设计规范（YD/T 5040-2005） 通信局(站)防雷与接地工程设计规范(YD/T 5098-2005) 民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008） 2.1.3 企业标准、规范 中国电信IDC产品规范

3、(试行) 中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范(暂行) 中国电信灾备中心机房建设规范(征求意见稿) 2. 数据中心供配电系统设计相关标准、规范 *4 2.2 国外标准、规范 数据中心电信基础设施标准（TIA-942） 2005.04 美国国家标准学会(ANSI) 美国电信产业协会(TIA)、TIA技术工程委员会(TR42) *5 2.3 设计标准、规范要求 2.3.1供配电系统设计规范(GB50052-1995) 负荷分级 一级负荷： 中断供电将造成人身伤亡。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失。 中断供电将影响重要政治、经济单位的正常工作。 中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷

4、,以及重要场所不允许中断供电的负荷 ，应视为特别重要的负荷。 二级负荷： 中断供电将在政治、经济上造成较大损失。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。 三级负荷： 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 *6 2.3.1供配电系统设计规范(GB50052-1995) 供电要求： 一级负荷： 应由两路独立电源供电。当其中一路电源发生故障时，另一路电源不 应同时受到损坏，容量上应能满足全部一级负荷及二级负荷。 一级负荷中特别重要的负荷： 除由两路独立电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负 荷接入应急供电系统。 二级负荷： 宜由两路电源供电。 *7 2.3.2 电子计算机机房设计规范(GB50

5、174-93) 电子计算机供电电源质量根据电子计算机的性能、用途和运行方式 ，可划分为A,B,C三级。 供电电源质量分级 等级 项目 ABC 稳态电压偏移范围（）25+7、-13 稳态频率偏移范围（Hz）0.20.51 电压波形畸变率（）3558810 允许断电持续时间（ms）0442002001500 *8 2.3.3 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿) 机房分级 A级(容错型) 在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、维护 和检修而导致数据系统运行中断。 B级(冗余型) 在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故 障而导致网络系统运行中断。 C级(基本

6、型) 在场地设备正常运行情况下，应保证网络系统运行不中断。 *9 供电要求 ABC 市电电源 双电源供电，其中 一回应是专用线路 双电源供电，其中 一回宜是专用线路 一路 自备 发电机组 2(N+1)N+1 UPS满足要求 时可不设 UPS电源系统2(N+1)N+1N 2.3.3 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿) *10 2.3.4 中国电信IDC机房规范(试行) 产品(机房)分级 根据IDC机房的软硬件设施和人员配置情况，以及由此产生的服务水 平差异，将IDC产品分为AA、A、B、C级。 AA级：通过国际IDC标准认证，价格与服务体系与国外接轨。主要为国际 化企业服务，同时可作为对数据

7、安全有严格要求的政府部门、金融 、证券等企业的灾备中心。 A级： 提供高质量的服务，优先保证的资源条件。主要面向政府机关和增 值业务运营商。 B级： 提供较好的服务、可接受的价格。主要面向中小企业。 C级: 入门级产品，主要面向散户和批发商。 *11 供电要求 等级 项目 AA级A级B级C级 市电电源一类一类一类二类 自备发电机N台主用 N台主用 N台主用 N+1冗余 UPS电源系统 两套 1+1系统 双路引入 单套1+1系统 双路引入 单套1+1系统 双路引入 单套2+1系统 双路引入 UPS电源系统蓄 电池后备时间 单机1h单机0.5h单机0.5h单机0.5h 供电可靠性99.99%99.

8、9%99.9%99% 2.3.4 中国电信IDC机房规范(试行) *12 各类IDC产品分级供电情况 等级 项目 AAABC 市电电源一类二类及以上 自备发电机组N台主用一类市电：N台主用 二类市电：N+1冗余 UPS电源系统全程双路独立电源输出回路应避免单点故障 UPS系统蓄电池 后备时间 系统设计负荷 60min以上 系统设计负荷30min以上 2.3.5 中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范(暂行) 机房分级 同中国电信IDC机房规范(试行)中相应条文 供电要求： *13 2.3.6 中国电信灾备中心机房建设规范(征求意见稿) 机房分级 A级(容错型)：在系统需要运行期间，其场地设

9、备不应因操作失误 、设备故障、维护和检修而导致数据系统运行中断。 正常工作时间99.995%，年计停机时间26min，月计2.2min。 B级(冗余型)：在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围 内，不应因设备故障而导致网络系统运行中断。 正常工作时间99.982%，年计停机时间94.6min（月计7.9min)。 C级(基本型)：在场地设备正常运行情况下，应保证网络系统运行 不中断。 正常工作时间99.749%，年停机时间22小时（月计110min) 。 *14 供电要求 ABC 市电电源 一类 （专线，不同区域变电站 ) 二类 自备发电机组2(N+1)N+1N+1 UPS电源系统2(N

10、+1)N+1N+1 2.3.6 中国电信灾备中心机房建设规范(征求意见稿) *15 2.3.7 通信电源设备安装工程设计规范（YD/T 5040-2005） 一类市电供电： 从两个稳定可靠的独立电源各自引入一路供电线。该两 路不应同时出现检修停电，平均每月停电次数不应大于1 次，平均每次故障时间不应大于0.5h。 二类市电供电： 由两个以上独立电源构成稳定可靠的环形网上引入一路 供电线，或由一个稳定可靠的独立电源(输电线路)上引入 一路供电线。允许有计划检修停电，平均每月停电次数不 应大于3.5次，平均每次故障时间不大于6h。 *16 2.3.8 数据中心电信基础设施标准（TIA-942） 级

11、别级别1级别2级别3级别4 市电电源一路一路一主一备 两路常用,引自不 同的电网变电所 自备发电机组满足重要负荷满足重要负荷 满足重要负荷 , N+1冗余 满足全部负荷, N+1冗余 发电机组燃料 储备量 8小时24小时72小时96小时 UPS电源系统NN+1N+12N UPS蓄电池后备时间5分钟10分钟15分钟15分钟 UPS系统配电方式单路双路双路双路 级别级别1级别2级别3级别4 发电机房与设备室 如在同一建筑物内 要求2小时以上防火分隔 分开的建筑物 UPS室与设备室 直接靠近直接靠近 UPS室与蓄电池室 分开分开分开 *17 3.1 UPS电源系统负荷统计 具体负荷设备明确时，按设备

12、计算负荷数据统计。 具体负荷设备不明确时，按机柜平均负荷统计。 机柜数量也不明确时，可按机房面积平均负荷估计。 需了解负荷设备的功率因数COS，分别统计有功功率Pj（kw）和视 在功率Sj（kva）。 需注意三相负荷平衡的情况，有大容量单相负荷设备时应按相分 别统计。 3. 数据中心用电负荷 *18 3.2 变配电系统负荷统计 UPS系统负荷(输入)： UPS系统负荷(输入)供电负荷充电负荷 UPS电源系统负荷(输出)及蓄电池组容量明确时， 供电负荷=UPS系统输出负荷UPS系统主机效率； 充电负荷=蓄电池10h率充电电流充电电压UPS整流器效率 UPS电源系统负荷(输出)及蓄电池组容量不明确

13、时： 供电负荷=N台主用UPS主机额定输出容量 负荷率 UPS主机整机效率； 充电负荷(N+X)台UPS电源主机额定输出容量(0.150.25) ； 机房空调机组负荷：N台主用空调机组额定负荷容量需要系数(0.70.9)。 照明及其它负荷：按建筑电气常规方法统计。 *19 3.3、市电电源选择： 一般采用10KV供电电压，但其供电容量有限。上海地区规定： 供电电压(KV)用户受电设备总容量(KVA) 102506300 35630040000 110及以上40000及以上 3.4、高压配电系统： 两路市电电源的高压配电系统应采用单母线分段方式； 当两路市电冗余时，两段母线间可不设置联络(供电部

14、门也不允许联络)； 应采用放射式配电； 两路市电电源的配电线路应分开敷设，不能分开时应采取防火隔离措施； 配电线路应采用无卤低烟阻燃型、耐火型电缆或母线槽； *20 3.5 低压配电系统 两路市电低压配电系统应采用单母线分段方式，两段母线间设置联络。 要求机房的两路市电应分别与两路自备应急电源中的一路自动切换； 对于UPS电源系统、机房空调、机房照明及其它建筑设备中的一级、二级负荷应采用放 射式双回路配电，两路电源在负荷设备输入端自动切换。 双回路配电的两路线缆应分开敷设，不能分开时应采取防火隔离措施。 配电线路应采用无卤低烟阻燃型、耐火型电缆或母线槽。 机房空调设备应设置专用的配电柜。 机房

15、空调配电柜应引接两路电源、自动切换。 一个机房或区域应设置两台及以上空调配电柜，每台空调配电柜的输入电源应分别引 自不同的低压配电柜或配电回路。 一个机房或区域内的多台空调设备应间隔连接于不同的配电柜上，且正常运行时宜连 接于不同的电源上。 4. 机房空调配电系统 *21 数据中心变配电系统示意图 *22 5.1 发电机组容量选择 需注意不同类型机组及功率标称值的定义，根据市电电源的可靠性情况予以选择。 常规定义 主用机组：指连续运行时能持续输出额定功率的机组。能按额定功率连续运行，且每 12h内应能过载10%运行1h。 备用机组：指连续运行时需按规定降低输出功率的机组。能按额定功率连续运行24h； 连续运行超过24h时，其输出功率不低于机组额定功率的90%。备用机组每年允许的累 计运行时间应不低于500h。 一般情况下可认为机组的主用功率为备用功率的90。 ISO8528-1最新定义 紧急备用功率： 变动负荷，平均负荷率70%，每年运行时间不超过200小时。 备用功率： 每年运行时间不超过500小时。 主用功率： 变动负荷，平均负荷率70%，持续运行，每年运行时间不限。 持续功率： 恒定负荷，持续运行，每年运行时间不限。 需考虑环境条件和使用条件(消音降噪措施等)引起的容量损失。 需考虑非线性负荷的需求。 *23 5.2