随着互联网和大数据时代的发展，数据中心的业务越来越多，很多电气设计师没有做过机房的电气设计，不知道从何做起，下面稍做分析和设计案例，希望能给大家带来一点起启发和帮助，电气设计在线教学狄老师。

一、数据中心供配电系统分析

《数据中心设计规范》GB500174-2017已于2018年1月1日正式实施，按照规范对数据中心的等级划分，分为A、B、C三个等级，数据中心的供电要求应根据数据中心的等级，按GB50174-2017附录A执行，并应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的有关规定。

GB50174-2017对各级数据中心的供电要求条文如下：

8.1.12：A级数据中心应由双重电源供电，并应设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组，也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。当正常电源发生故障时，备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。

8.1.13：B级数据中心宜由双重电源供电，当只有一路电源时，应设置柴油发电机组作为备用电源。

附录A表有关部分：

基于以上要求，我们可以看出A级数据中心属于一级负荷中的特别重要负荷；

B级数据中心属于一级负荷；

C级数据中心属于二级负荷。

依照规范GB50052-2009，供电要求如下：

3.0.2：一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。

3.0.3：一级负荷中的特别重要负荷供电，应符合以下要求：

1）除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

2）设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。

从以上规范要求上可以看出，数据中心机房的重要性，而随着云计算和移动数据的发展，数据中心用电量发生了翻天覆地的变化，如此大的用电量，往往要求数据配电建立专用的10kV供电系统，系统结构如下图所示。

两路市电分别来自于两个不同的变电站，另设一组柴油发电机作为备用电源。

正常运行方式：正常时两路市电同时供电，分列运行。

市电1供电运行方式：市电2停电时，断开市电2的进线断路器，通过自投母联开关，由市电1带起数据中心全部负荷。

市电2供电运行方式：市电1停电时，断开市电1的进线断路器，通过自投母联开关，由市电2带起数据中心全部负荷。

孤网供电运行方式：两路市电同时发生故障时，断开两路市电进线开关，启动柴油发电机组，与电网断开，由柴油发电机供电。当市电恢复时，自动恢复到正常运行方式。各运行方式之间的切换如下图所示。

如果按照手动应急的操作流程：

1）单路市电失电，由综保跳开失电侧进线开关，运维人员记录告警并通知（如单路失电时间较长，需手动退出失电侧开关手车），手动闭合母联断路器；

2）单路市电恢复时，运维人员手动分闸母联开关，手动推进恢复供电的市电进线开关手车，手动合闸进线开关。

3）双路市电失电，由综保跳开双路市电进线开关，由运维人员手动退出市电进线开关手车，手动推进油机进线开关手车，观察油机并机母排电压正常和所有发电机均并机成功后，手动合闸油机进线开关。

4）双路市电恢复时，由运维人员手动分闸和退出油机进线开关，手动推进市电进线开关手车，手动合闸进线开关。

5）如果高压及发电机室每班配置2名运维人员，经过演练，一个配电室市电全失的情况下，需要7分钟左右时间启动油机恢复供电，

如果数据中心同时具有几套10kV配电系统，第二套恢复供电的时间可能超过15分钟，第三组恢复供电的时间可能超过20分钟，数据中心就可能存在宕机的风险，而宕机事故对数据中心的打击非常大，是要采取一切措施避免发生的。

另一方面，两路市电同时停电时，首先需要把负载全部切除后，才可能启动柴油发电机，否则柴油机可能启动不起来。这就需要首先把负载全部切除，柴油发电机并机成功后，逐级加载负载。

鉴于手动操作存在的问题，目前有以下几种解决方式:

1）采用备用电源自动投切装置，如北京四方等的数据中心电源自控装置，可以实现数据中心供电系统两路市电及备用发电机电源的自投、互投、自复、负荷自动投切等功能，如下图所示。

2）采用PLC自控系统实现，原理同备用电源自动投切装置。

3）采有高压ATS+逐级投切控制柜，如美登斯电气等的高压自动转换开关。市电进线和油机进线之前采用高压ATS切换开关，配合智能控制柜实现电源的互投，以及两路市电同时失电时切除负载的操作和油机启动后的逐级加载操作。

二、数据中心供配电系统设计案例

依据GB50174-2017《数据中心设计规范》把数据中心分为A、B、C三级，A级机房基础设施要求按容错系统配置，B级机房要求按冗余系统配置，C级机房按基本需要配置。

即A级机房要求具有两套或两套以上的系统，在同一时刻，至少有一套系统在正常工作；B级机房系统满足基本需求外，增加了X个组件、X个单元、X个模块或X个路径。任何X个组件、单元、模块或路径的故障或维护不会导致系统运行中断（X=1～N）；C级机房满足基本需要即可，不用做备份。

下面是一个非常小的B级机房的设计案例：

从配电架构图可以看出，B级机房配置了2台40kVA的UPS，N+1配置，其中N=1。

此为双切电源输入配电柜系统图，其中UPS配电要配置旁路电源，以方便UPS检修时旁路UPS，概念清楚以后，此图相对就比较简单，正常配电系统图。

UPS并机输出柜，数据中心每台机柜里面有2套PDU，左右各一套，因此要求输出两路电源，另外UPS容量需要考虑应急照明等负荷。

机房正常照明配电，常规配电箱。

电池开关箱系统图，蓄电池的容量根据后备时间的不同进行选择，电池至开关箱以及开关箱至UPS电缆可以要求厂家完成。

排烟风机配电箱，此处与正常做法不同，机房大多是后期深化项目，无法像建筑电气那样提供两路消防电源，只能采取从机房从配电箱处采用耐火电缆引至排烟风机配电箱。

火灾自动报警系统图，需要注意，机房按要求需要设置气体灭火，机房探测器设置时，工作区、吊顶内和地板下都要设置。

机房接地大样图，除所有金属外壳需要与等电位联结体相连外，需要注意，机柜的接地，需要采用两根不等长的接地线与等电位联结网格相连。