數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目電氣工程設(shè)計(jì)方案

數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目電氣工程設(shè)計(jì)方案電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)電氣系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機(jī)電系統(tǒng)的能量來源，幾乎所有系統(tǒng)的運(yùn)作都依賴于供電系統(tǒng)，它的穩(wěn)定、可靠是數(shù)據(jù)中心內(nèi)各系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保證。為了讓用戶在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備能獲得一個(gè)更加可靠的運(yùn)行環(huán)境，保障業(yè)務(wù)的可持續(xù)性發(fā)展，永不中斷的電源的供應(yīng)是必要的條件。因此，數(shù)據(jù)中心的電氣工程應(yīng)該達(dá)到如下目標(biāo)：各種用電設(shè)施應(yīng)按照其特性進(jìn)行不同的用電等級(jí)和分區(qū)劃分供電設(shè)備應(yīng)從頭至尾貫徹雙路供電，高冗余設(shè)計(jì)概念，達(dá)到高可用性配電系統(tǒng)應(yīng)具有高可維護(hù)性，可在無負(fù)面影響下進(jìn)行模擬測(cè)試具備高可管理性，便于針對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行有效管理數(shù)據(jù)中心總配電量應(yīng)留出余量，為將來數(shù)據(jù)中心增加設(shè)備使用，可擴(kuò)展能力強(qiáng)數(shù)據(jù)中心供電要求按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心供電質(zhì)量要求：電壓波動(dòng)小于5％頻率波動(dòng)小于＋0.2Hz/t電網(wǎng)波形失真率小于5％三相電壓不平衡度小于15％電氣系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)理念電氣系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心樓由兩路電纜供應(yīng)市電。在進(jìn)入建筑物后，這兩路市電分別連接到每層兩個(gè)不同的配電室，為UPS及空調(diào)各提供獨(dú)立的雙路市電供應(yīng)。配電室設(shè)數(shù)據(jù)中心專用UPS設(shè)備為計(jì)算機(jī)提供電力保護(hù)。兩個(gè)不同配電房間都處于不同的防火分區(qū)內(nèi)，一旦任何一路配電設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致火災(zāi)，另外一路將仍然保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電氣系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)要求，UPS、配電系統(tǒng)可靠性需達(dá)到99.999%以上。我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)電氣高可靠性作出如下設(shè)計(jì)要求：兩路不同的電力供應(yīng)電纜分別從不同的路徑連接到用電設(shè)備，在整個(gè)輸電過程中保證絕對(duì)的隔離，從而杜絕由于操作失誤或其他原因發(fā)生的牽連效應(yīng)，確保名副其實(shí)的雙路供電。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的配電也將續(xù)用雙路供電思路，在空間上的兩個(gè)不同位置設(shè)計(jì)了兩組不同的低壓配電柜。這些配電設(shè)施分別負(fù)責(zé)分配兩套電力供應(yīng)，在到達(dá)IT設(shè)備機(jī)柜之前物理上決不合并，達(dá)到真正的高冗余、高可用性的雙路供電。電氣系統(tǒng)可維護(hù)性和在線擴(kuò)展性設(shè)計(jì)所有的用電系統(tǒng)都進(jìn)行了等級(jí)劃分。不同等級(jí)供電系統(tǒng)都有其相應(yīng)的配電箱或配電柜進(jìn)行管理，在維護(hù)、檢修、控制和歸檔方面都將為用戶提供極大的便利。每一條供電線路、每一個(gè)插座、每一個(gè)開關(guān)、每一個(gè)配電設(shè)備，我們都將在明顯位置進(jìn)行永久性標(biāo)注，此標(biāo)注能應(yīng)付溫度和濕度的變化。任何一個(gè)標(biāo)識(shí)都能通過其顏色和代碼清楚的表達(dá)其所屬回路、上游設(shè)備源頭、相位和位置。這樣的永久性標(biāo)注將使維護(hù)人員在進(jìn)行檢修安裝的時(shí)候一目了然。電氣系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)模塊化擴(kuò)充的設(shè)計(jì)理念。由于每一個(gè)低壓配電盤將負(fù)責(zé)一個(gè)分區(qū)的配電需求。暫時(shí)沒有需要的配電盤或配電柜，我們都將預(yù)埋管線、預(yù)留空間并在上游預(yù)留擴(kuò)充容量，一旦用戶有擴(kuò)充需求，這些配電設(shè)施都可以馬上通過簡(jiǎn)單的連接完成安裝，并立即投入使用。電氣系統(tǒng)可管理性設(shè)計(jì)數(shù)字化顯示的終端配電盤設(shè)計(jì)，便于工作人員可以隨時(shí)查看數(shù)據(jù)。我們還將安裝高科技的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)供配電系統(tǒng)都將連接到這個(gè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，進(jìn)行操作的工作人員可以通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)了解設(shè)備的情況和負(fù)載情況，并進(jìn)行相應(yīng)的適時(shí)管理。電氣系統(tǒng)強(qiáng)、弱電分離設(shè)計(jì)弱、強(qiáng)電分離，機(jī)房的強(qiáng)電和弱電線纜應(yīng)分別走各自線槽。光纖主干應(yīng)走封閉專用線槽，主、從線槽要求獨(dú)立分開。我們?cè)谶M(jìn)行布線設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)?duì)線槽用顏色進(jìn)行明顯的區(qū)分，提高布線工作人員的效率。電氣系統(tǒng)預(yù)留設(shè)計(jì)所有的配電線纜、配電柜及相應(yīng)的電路，都以滿足用電峰值為其設(shè)計(jì)負(fù)荷。供電方案概述一個(gè)完善的計(jì)算機(jī)供配電系統(tǒng)是保證計(jì)算機(jī)設(shè)備、場(chǎng)地設(shè)備和輔助用電設(shè)備可靠運(yùn)行的基本條件。高品質(zhì)的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)體現(xiàn)在：無單點(diǎn)故障、高容錯(cuò)；在不影響負(fù)載運(yùn)行的情況下可進(jìn)行在線維護(hù)；有防雷、防火、防水等功能。電氣工程主要內(nèi)容設(shè)計(jì)思想機(jī)房的供配電等級(jí)機(jī)房總電源計(jì)算負(fù)荷及配電系統(tǒng)配置UPS配電系統(tǒng)及配電柜配置照明與事故照明配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想供配電系統(tǒng)的安全、可靠是保證機(jī)房設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。機(jī)房設(shè)備屬于一級(jí)負(fù)荷，按一級(jí)負(fù)荷的供電要求必須保證兩個(gè)以上獨(dú)立的電源供電。結(jié)合本工程實(shí)際情況設(shè)計(jì)如下：本次設(shè)計(jì)在動(dòng)力配電柜內(nèi)總斷路器上加裝帶24V消防脫扣觸點(diǎn)，在弱電配電箱內(nèi)給予門禁開關(guān)為16A/1P斷路器上加裝帶24V消防脫扣觸點(diǎn)，在發(fā)生火災(zāi)的情況下，市電電源被切斷，機(jī)房區(qū)內(nèi)應(yīng)急照明啟動(dòng)，機(jī)房區(qū)主出入口門上設(shè)置應(yīng)急疏散指示照明。電量計(jì)算說明UPS電量說明：1、2層機(jī)房共100個(gè)機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜平均按5KW計(jì)算，UPS總功率需要500KW，選用4臺(tái)艾默生200KVA(180KW)三主一備。空調(diào)功率說明：1、2層機(jī)房精密空調(diào)7臺(tái)，每臺(tái)空調(diào)最大功率28kw共需要196KW。其它電量說明：維修插座、市電照明、新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)等用電約10KW。按照電氣設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.3計(jì)算，1、2層機(jī)房電源總功率不低于926KW。機(jī)房的供配電等級(jí)電源質(zhì)量：計(jì)算機(jī)設(shè)備供配電系統(tǒng)提供電源的質(zhì)量好壞直接影響著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在GB50174-2008《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)電壓變動(dòng)、頻率變化、波形失真率均有具體的分級(jí)要求（見下表）。級(jí)別項(xiàng)目A級(jí)B級(jí)C級(jí)電壓波動(dòng)范圍±2%±5%-13%~+7%頻率波動(dòng)范圍≤±0.2Hz±0.5Hz±1Hz波形失真率3~5%5~8%8~10%允許斷電持續(xù)時(shí)間0~4MS4~200MS200~1500MS本項(xiàng)目中核心機(jī)房為重要計(jì)算機(jī)機(jī)房，選用A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。不同供電等級(jí)的資源配備為了方便更有效的管理電力系統(tǒng)，提高整體可靠性和高效性，建議對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)進(jìn)行供電等級(jí)劃分，初步劃分了四類供電等級(jí)：A類供電：使用雙路市電供應(yīng)，雙路數(shù)據(jù)中心專用UPS提供電源保護(hù)，并由雙路備用發(fā)電設(shè)備提供后備電源。B類供電：使用雙路市電供應(yīng)，單路數(shù)據(jù)中心專用UPS提供電源保護(hù)，并由雙路備用發(fā)電設(shè)備提供后備電源。C類供電：使用雙路市電供應(yīng)，由雙路備用發(fā)電機(jī)組提供后備電源。D類供電：使用雙路市電供應(yīng)。不同用電系統(tǒng)的供電等級(jí)劃分重要、核心IT業(yè)務(wù)用電：負(fù)荷等級(jí)為特別重要負(fù)荷級(jí)，需要最高的可靠性保障。設(shè)計(jì)為A類供電。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)用電：由于數(shù)據(jù)中心內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)短期中斷不會(huì)造成嚴(yán)重影響，而且空調(diào)系統(tǒng)用電量較大，啟動(dòng)電流較高，使用UPS保障并不實(shí)際，故提供后備發(fā)電機(jī)保障。設(shè)計(jì)為C類供電。數(shù)據(jù)中心日常維護(hù)用電：供清潔人員、維護(hù)人員的設(shè)備在數(shù)據(jù)中心內(nèi)進(jìn)行日常維護(hù)需要，無需后備電源保障。設(shè)計(jì)為D類供電。數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)：主要為氣體消防設(shè)備用電、消防報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)用電、消防緊急廣播系統(tǒng)用電、消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備及數(shù)據(jù)中心消防排煙系統(tǒng)用電等消防設(shè)施用電。設(shè)計(jì)為A類供電。數(shù)據(jù)中心監(jiān)控、通訊系統(tǒng)：通訊設(shè)備、ECC監(jiān)控區(qū)、門禁、報(bào)警、閉路監(jiān)控、場(chǎng)地設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、KVM系統(tǒng)等均為數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行保障，也是用戶對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行有效操作和監(jiān)控的基礎(chǔ)。負(fù)荷等級(jí)為特別重要負(fù)荷級(jí)，需要最高的可靠性保障。設(shè)計(jì)為A類供電。常規(guī)照明用電：80％的燈具采用普通照明供電，允許暫時(shí)照明中斷，在后備發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)行后恢復(fù)。設(shè)計(jì)為C類供電。應(yīng)急照明用電：20％的照明設(shè)備將采用應(yīng)急照明供電，主要保障主數(shù)據(jù)中心、中控室、操作間、配電間、柴油發(fā)電機(jī)室、UPS室、運(yùn)輸通道等區(qū)域在市電中斷時(shí)不至于完全失去照明，避免混亂情況的發(fā)生。設(shè)計(jì)為B類供電。表4-2表4-2UPS系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)UPS系統(tǒng)供電范圍包括機(jī)房區(qū)域內(nèi)計(jì)算機(jī)等設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備和測(cè)試區(qū)的設(shè)備等。其它區(qū)域采用市電供電。機(jī)房?jī)?nèi)消防、門禁、報(bào)警、閉路監(jiān)控、場(chǎng)地設(shè)備監(jiān)控、應(yīng)急照明等各種監(jiān)控、安全系統(tǒng)也由UPS電源供電。一期工程中，44組機(jī)柜用電量為220KW，為保證用電安全，應(yīng)采用N+1系統(tǒng)，因此應(yīng)選用3臺(tái)同UPS并機(jī)系統(tǒng)。動(dòng)力配電系統(tǒng)動(dòng)力配電范圍市電配電系統(tǒng)的供電范圍是：空調(diào)設(shè)備、普通照明、通排風(fēng)、維修插座、一般動(dòng)力等。各項(xiàng)用電分配要盡量均衡?？照{(diào)系統(tǒng)電力供應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)的供電由專門的空調(diào)系統(tǒng)配電柜提供，這是為了避免空調(diào)在啟動(dòng)和關(guān)閉的時(shí)候?qū)ζ渌芈吩斐傻臎_擊。空調(diào)系統(tǒng)采用的供電回路同樣是雙路供電概念。主空調(diào)配電柜分兩路，分別負(fù)責(zé)雙路不同的空調(diào)配電。針對(duì)單臺(tái)精密空調(diào)，將由兩路供電到達(dá)每一臺(tái)精密空調(diào)，通過安裝在空調(diào)區(qū)內(nèi)的ATS自動(dòng)切換開關(guān)進(jìn)行雙路供電。普通電力供應(yīng)除了由綜合供電UPS保護(hù)的用電設(shè)備，其他的照明系統(tǒng)、用電設(shè)施、普通插頭等都將由市電配電柜提供電力。并按之前所屬配電等級(jí)分別提供雙路供電和后備電力保障。4.6.1最后50米末端配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案電線電纜所有電纜都采用阻燃電纜，保障設(shè)備供電的可靠性。設(shè)計(jì)所有的電纜都安裝在金屬線槽或線管內(nèi)，并安全接地，以達(dá)到最大限度降低電磁干擾。部分電纜根據(jù)消防要求采用耐火電纜。終端低壓配電盤（PDU）此種新型配電箱的設(shè)計(jì)基于模塊化設(shè)計(jì)概念。單個(gè)配電箱機(jī)柜可以同時(shí)支持單或雙路供電。所有電源功率、電壓和電流都是數(shù)字式表示。這種配電箱將能提供高質(zhì)量的配電，提高工作效率，更好的滿足用戶的要求。每臺(tái)配電柜將最多負(fù)責(zé)40臺(tái)機(jī)柜最大32A的單路配電容量。數(shù)據(jù)中心終端電源端口雙路低壓配電盤將引出兩路不同的供電電纜，在可以直接接受雙路供電的機(jī)柜或設(shè)備下方連接到兩個(gè)不同的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)連接器上。針對(duì)只有單條輸入線路的設(shè)備或機(jī)柜，我們建議在其終端插座之前設(shè)計(jì)一個(gè)STS切換開關(guān)，平時(shí)由一路供電，在主供電線路故障的時(shí)候，自動(dòng)在極短時(shí)間內(nèi)切換到備用線路供電。由于切換時(shí)間非常短，這整個(gè)過程將不會(huì)造成任何的宕機(jī)事故。STS采用的是先斷后聯(lián)原理，對(duì)供電的雙路電源線路也不會(huì)發(fā)生短路沖擊的問題。隔離變壓器保障電源質(zhì)量可靠穩(wěn)定我們?cè)赨PS輸出配電柜中安裝了隔離變壓器，有效的保障電源質(zhì)量可靠穩(wěn)定。隔離變壓器的作用：降低零地電壓減少三相不平衡率消除諧波干擾4.6.2照明及應(yīng)急照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求光線柔和穩(wěn)定，照明均勻，無反光眩光，適合人體的生理需要，不能因電源產(chǎn)生干擾而影響工作人員的正常工作；數(shù)據(jù)中心內(nèi)在離地面0.7米處，照明不應(yīng)低于500Lux；應(yīng)急照明系統(tǒng)應(yīng)能在停電時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)中心區(qū)能基本正常工作，照度不應(yīng)低于50Lux。具體設(shè)計(jì)燈具的選用：數(shù)據(jù)中心區(qū)照明燈具采用2×36W、3×36W電子鎮(zhèn)流節(jié)能熒光格柵燈具。電子鎮(zhèn)流器具有屏蔽效果，可防止產(chǎn)生的諧波干擾計(jì)算機(jī)的正常的運(yùn)行；燈具的安裝：將燈具吊掛在樓頂板下，其底平面處于所有管線的最低面；20％應(yīng)急照明均勻布置于正常照明燈具之中，平時(shí)市電維持?jǐn)?shù)據(jù)中心區(qū)的正常工作；所有市電供應(yīng)中斷后12秒內(nèi)由應(yīng)急照明提供照明。當(dāng)后備發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后正常照明自動(dòng)恢復(fù)；在主要通道設(shè)計(jì)出口指示燈；數(shù)據(jù)中心區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)照明度≥500Lux，數(shù)據(jù)中心內(nèi)照明均勻度>0.7；機(jī)房接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)理念根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2008標(biāo)準(zhǔn)要求最高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心接地裝置應(yīng)滿足下列接地要求：大樓提供兩個(gè)接地點(diǎn)，且接地電阻不大于1Ω，分別引兩路獨(dú)立ZR-RVVP1*120電纜到數(shù)據(jù)中心。交流工作接地，接地電阻不大于4Ω；安全保護(hù)接地，接地電阻不大于4Ω；直流工作接地，接地電阻應(yīng)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定；防雷接地，接地按現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004執(zhí)行。交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定；若防雷接地單獨(dú)設(shè)置接地裝置時(shí)，其余三種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻不大于其中最小值，并在兩個(gè)不同地網(wǎng)之間安裝防地電位反擊的等電位連接保護(hù)器，防止地電位反擊，破壞設(shè)備及造成人身危害。如上所述，數(shù)據(jù)中心應(yīng)采用共用接地，接地電阻應(yīng)≤1Ω。針對(duì)電子系統(tǒng)來說，良好的接地是系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。良好的保護(hù)接地可以防止地極反擊、保護(hù)人員的安全、屏除干擾等等。根據(jù)上述GB50174-2008《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，我們采用多種接地共用一組接地裝置，滿足計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心的交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地和防靜電接地的等多種接地共用。數(shù)據(jù)中心等電位網(wǎng)絡(luò)根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)要求，電子信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)設(shè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)中心的防靜電活動(dòng)地板下，采用30×3紫銅排沿?cái)?shù)據(jù)中心四周做一圈閉合環(huán)形的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在地板下采用25mm2銅編織帶組成1200X1200mm的網(wǎng)格等電位接地系統(tǒng)。電氣和電子設(shè)備的金屬外殼，機(jī)柜、機(jī)架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器（SPD）接地端等均應(yīng)以最短距離與等電位連接網(wǎng)絡(luò)的接地端子連接。使數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有設(shè)備處于等電位狀態(tài)。等電位連接網(wǎng)絡(luò)采用ZR-RVVP1*120電纜與數(shù)據(jù)中心接地的引線連接。防雷系統(tǒng)防雷系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)理念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷可分為直擊雷防護(hù)、電源線路防雷保護(hù)、信號(hào)線路防雷保護(hù)和接地系統(tǒng)。直擊雷防護(hù)直擊雷的防護(hù)都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)作為接閃器，然后通過良好的接地裝置迅速而安全把它送回大地。因大樓本身設(shè)計(jì)已考慮了直擊雷防護(hù)，故在本方案中不另行設(shè)計(jì)。電源線路防雷保護(hù)目前，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，由電源系統(tǒng)耦合進(jìn)入的感應(yīng)雷擊造成設(shè)備的損壞占雷擊災(zāi)害損失60％以上的概率。因此，對(duì)電源系統(tǒng)的避雷保護(hù)措施是整個(gè)防雷工程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。要防止由外輸電線路的感應(yīng)雷電波和雷電電磁脈沖的侵入，使其在進(jìn)入大樓電源系統(tǒng)之前將其泄放入地。由于單級(jí)防雷可能會(huì)帶來因雷電流過大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過大或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。因此采用電源系統(tǒng)多級(jí)保護(hù)，即多級(jí)泄放，逐級(jí)限壓的保護(hù)原則。把過電壓降低到安全的水平。電力供給是由大樓的建筑物變配電室引入的，電源高壓