數據中心機房供配電設計要點探究

袁俊梁

摘要：本文對數據中心機房供配電系統設計進行全面優化，結合常見問題，制定有效對策。在網絡信息化時代，數據中心機房對整個網絡運行具有至關重要作用，一旦數據中心運行中斷會導致無法上網數據丟失、設備癱瘓，造成巨大的經濟損失。很多企業高度重視數據中心機房的建設、運營與管理，全面提高數據中心機房的控制水平，保障數據中心機房供配電系統設計合理優化。

關鍵詞：數據中心;機房供配電;供配電設計;設計要點

一、數據中心機房供配電系統設計的必要性

供配電系統是數據中心機房穩定運行的重要因素，應該高度重視供配電系統的設計強化，降低能源資源消耗，提高工作水平。數據中心是互聯網絡運行的關鍵設備，能夠實現網絡數據信息交換、傳遞、展示、計算、存儲。大部分數據中心電子元器件都需要通過直流電源驅動，在長時間運行中造成設備溫度顯著升高，對數據中心機房設備穩定性造成嚴重干擾。為了確?；ヂ摼W絡技術的穩定，數據中心機房不能實現停運，否則會導致數據丟失。長時間高速運行必然造成巨大的能量能源資源消耗，不符合生態環保建設要求，要高度重視對數據中心機房供配電系統進行全面優化。

在信息設備功能不斷強大背景下，數據中心的設備機柜用電負荷也逐漸提高，但是整個機房的單位面積負荷沒有明顯增加，使得數據中心正常運營造成巨大的困難和挑戰無法保障運行的穩定性。在社會發展的新階段，對信息數據的依賴越來越高。要想確保數據信息傳輸的連續性與穩定性，應當高度重視數據中心機房供配電系統的穩定性維護，只有確保供配電系統穩定，才能夠減少各種意料之外的故障，確保數據中心的穩定運轉。

二、數據中心機房供配電系統的主要設備

（一）配電柜設置

在數據中心機房供配電系統設計中要合理優化配電柜的設置，目前常用的配電柜主要以低壓配電柜為主。設計人員要充分認識并掌握低壓配電柜的具體性能，根據數據中心的實際運營狀況以及相關因素進行充分考慮，高度重視計算機用電設備、機房輔助用電設備以及備用供電設備等多方面的相互關系，充分掌握數據信息，增強整個數據中心機房供配電系統設計的穩定性。要針對通電設備在運行過程中的負荷能量進行全面參考與分析，對設備安裝位置進行合理優化，保證配電柜內部結構更加清晰、整潔，避免出現線路糾纏不清、亂作一團等情況，以免影響后期維護。在配電柜設計中要盡可能調節不同配電柜之間的控制關系，確保整個配電柜系統的穩定運行。

（二）供電系統配置

一個完整的供電系統的組成，除UPS設備外，還有輸入配電柜、ATS轉換開關、變壓器、瞬態電壓浪涌抑制器、負載配電開關柜、柴油發電機、交流穩壓器、電池系統、各種開關、斷路器、熔斷器、轉插板，上百乃至幾百個連接點和相應的傳輸線。對于一個復雜的供電系統如何提高其可用性呢？僅僅解決UPS設備的可靠性顯然是不夠的，根據系統實際運行的故障數據表明，直接由于UPS故障引起系統宕機的比例畢竟是較少的，由于系統中其他設備和環節以及人為事故造成的故障，或者由此引發的UPS故障占大多數。但是模塊化、冗余配置、熱插拔修復等設計原則還是適用的。當然，系統中各種設備和管理的標準化、統一化和集中化，減少單路徑故障點和大面積掉電的隱患，加快建設速度和安裝的規范化、對環境和負載變化的適應性和系統的可擴展性、降低維護管理的難度和減少人為事故的幾率等問題，也是要研究和解決的重點。

三、數據中心機房供配電系統的設計優化思路

（一）設計理念

要想提高數據中心機房供配電系統設計的安全性和穩定性，應當針對供配電系統的特點進行分析。目前大部分的供配電系統需要動力配電包括空調設備、照明通風設備、維修設備、一般動力等。計算機設備包括網絡交換設備、存儲設備、安全設備，要想控制突然停電引發的故障問題。在設計過程中設計人員要認真詳細考慮不同數據中心的具體功能，實際耗電

量確?？茖W合理劃分。數據中心機房容量非常大。如果機房容量比較小，可以將UPS更換為低壓饋電線供電。在配電系統設計中要嚴格根據數據中心機房的具體運行情況和功率數據，選擇合適的配電技術，減少能源資源消耗，降低運營成本。如果數據中心規模較大可以將UPS設備靠近中心機房或者采用總供電電源獨立，分別由不同的變壓器控制提高系統的運行效率。在機房內部其他電力負荷不得與UPS供電連接，要加強對計算機設備接入的非線性負荷有效限制確保供電質量，維持數據中心的正常運轉，如圖1所示：

（二）動力供配電系統設置

在動力供配電設計中設計人員應該仔細對數據中心的狀況進行深入排查，統計不同環節的具體耗電量。在總配電柜匯出的動力供配電系統中需要利用TN-s接地方式，為保護電力安全采用50Hz交流電，380V或220V三相五線電源。電力配電柜照明配電柜需要直接與用電設備連接，采用放射式配電。在配電柜中要安裝火災自動報警器，對動力配電柜內部的溫度和運行故障進行及時檢測，如果發現溫度異常偏高或者有火花事件的情況，可以及時發出警報，有效減少火災隱情。為了提高動力配電柜的整體運行安全性與可靠性，通過在值班室內安裝手動電源切換裝置，在發生故障時通過人為切斷來增強整個系統的安全性。

（三）計算機網絡設備

電子設備的配電設計在數據中心機房內部，通常利用UPS配電引至數據機房PDA。如果機房電源的中性線和PE線之間產生的電位差與電子信息設備的具體使用要求不相符時，要及時對數據機房的實際狀況進行分析。要合理隔離變壓器，避免中性線和PE線在連接時超出規范的電位差，產生比較強的輸送電流，導致硬件設備發生燒毀等故障。機房電源中線和PE線電位差不能夠滿足電子信息設備正常使用要求，導致計算機設備無法穩定運行。在實際設計中，設計人員要嚴格按照機房的級別以及其他因素，對整個配電系統進行嚴格判斷，如果屬于A級，則需要采用2N的配電系統級別，即采用雙路冗余線路。設計人員還要確保PDU通過智能通信接口和監控妥善連接，實現PDA遠程監控，減少人為因素的干擾，也能夠加強對PDU系統的運行穩定性嚴格控制，及時發現異常問題，并采取有效措施加以解決。在實際設計中需要確保每一個出線開關與機柜內部的電源有效對應，如果UPS完全相同也能夠分別為計算機和網絡設備電子設備進行分別供電，有效避免同一線路發生故障而造成整個數據中心機房陷入癱瘓，如圖2所示：

（四）系統可靠性

數據中心機房供配電系統的設計最主要的目標是維護整個系統的穩定運行，設計人員需要深入分析影響供配電系統可靠性的相關因素，增加在線維護功能，通過對市電和柴發電的初始位置進行更換，在UPS輸入端之前放置切換裝置來減少系統故障影響的范圍，也能夠提高配電的可靠性，而為了防止系統切換過程中發生的ATS故障造成系統癱瘓，保證整個系統 的穩定運行與維護。

結束語：

在網絡時代，數據中心機房對網絡系統的運行與維護具有十分重要的作用，任何一次停電事故都有可能導致數據丟失，嚴重的還會造成硬件損壞、系統故障，造成巨大的不良影響。高度關注數據中心機房的供配電系統設計與維護，采取先進的設計理念，結合數據中心的實際情況，對供配電系統進行妥善設計與優化，提高整個供配電系統的穩定運行效果，減少能源資源消耗和浪費，為國民經濟的發展做出突出貢獻。

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