浅谈IDC数据中心机房低压配电系统的组成与设计

数据中心供配电系统指的是从源线路进户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，主要包括高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统（ATSE）、输入低压配电系统、不间断电源系统（UPS）、UPS列头配电系统和机架配电系统、电气照明、防雷及接地系统等部分组成。

1.高压变配电系统

主要是将市电6kV/10kV/35kV(3相)通过该变压器转换成380V/400V（3相），供后级低压设备用电。常规情况下，数据中心主要采用市电配电，一般可靠性要求数据中心引入两路市电电源，每一路市电电源的供电容量，都需要完全满足数据中心的全部电力需求，两路电源负荷设备输入端自动切换，正常时同时供电运行。

2.柴油发电机系统

柴油发电机系统作为数据中心的后备应急电源系统，起着至关重要的作用，当市电突发事件时，柴油发电机组将迅速启动、完成并机，向数据中心提供电力保障，保证电子信息设备等业务连续运行。“柴发系统”基本由发动机、发电机、散热水箱、控制系统以及辅助系统组装而成，其要求是需在短时间内启动、并机、带载，完成从空载到满载、从0到1的功率输出。

3.自动转换开关

ATSE（ Automatic Transfer Switching Equipment）是自动转换开关设备的简称。是由一个（或几个）转换开关电器和其它必需的电器组成，用于监测电源电路（失压、过压、欠压、断相、频率偏差等）、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换到另一个电源的电器。如市电与发电机的转换，两路市电的转换；主要适用于低压供电系统，在转换电源期间中断向负载供电。

ATSE可分为两个级别：PC 级和CB 级。PC级：只完成双电源自动转换的功能，不具备短路电流分断（仅能接通、承载）的功能；CB级：既完成双电源自动转换的功能，又具有短路电流保护（能接通并分断）的功能。

4.输入低压配电

输入低压配电系统主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。

5.UPS系统

UPS电源是一种不间断电源，它可以在电网停电时为电子设备提供电力，UPS电源内部结构包括电池、逆变器、稳压器、充电器、控制器等部分组成，这些部分的质量决定了UPS电源的可靠性和稳定性。在选择UPS电源时，需要考虑其输出电流的稳定性、充电效率等参数，以保证电子设备的正常运行。

UPS配电系统能为数据中心提供永不间断的电能。该系统一般采用双总线技术，由2台UPS构成，主要将电能提供给数据中心内的服务器、机柜设备和运行监控中心的计算机。2台UPS都引入独立的市电，当正常输入市电时，UPS能够稳压市电并提供给负载，同时可以使机内电池储能；当市电中断时，UPS能够立即用逆变器将电池内的储能进行转换并继续向负载供电，确保负载正常运行，避免设备出现不必要的硬件损害。

6.UPS输出列头柜

UPS输出列头柜的主要作用是将UPS系统的输出电能分配给各种类型的终端设备，一般分为强电列头柜和弱电列头柜两种。强电列头柜是管理和分配市电或UPS电的设备，常位于一列机柜的端头；弱电柜主要用于网络布线中线缆的分配，一般机房中弱电柜位于强电柜的另一端。

7.机架配电系统

机架配电系统主要作用是机架内的电能分配，通常是采用PDU来实现机架内服务器等IT设备的电能分配。目前常见的机房末端配电方案为“列头柜+电缆”，即在机房内每一列机架的始端设置两个列头柜（互为主备）。列头柜预留出固定的输出分路，通过电缆经该列机架顶部的走线架敷设，将电能配送到该列各机柜的PDU。从列头柜到机架PDU采用双回路供电，即：每个通信机柜内设置两个PDU（AB路各一、互为主备），每个PDU从对应列头柜的输出分路引入供电回路，为机架内的同一台IDC设备提供双电源保障。

随着大数据产业快速发展，数据中心也在快速发展。数据中心中所存储的数据资源日益庞大，对配电系统提出了更高的要求。低压配电系统是数据中心安全稳定的基础性条件，经过系统、科学的设计和严谨的安装调试，能有效保障实现低压配电系统的建设目标，为数据中心安全稳定运行奠定基础。