CN213521301U - 数据中心配电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了数据中心配电系统，属于配电装置技术领域。包括：高压供电单元、变压器单元和低压配电单元，高压供电单元包括两路市电电源模块和一路柴油发电机组，每台柴油发电机的输出端经过进线断路器后与柴发母线相连接，柴发母线通过输出断路器和市电侧进线断路器与对应的两段市电母线相连接，两段市电母线还各自通过主进线断路器与10kV市电连接；高压供电单元内的馈线柜数量与变压器单元的数量相同；两段市电母线的出线侧通过出线断路器后馈线至变压器单元；变压器单元的输出端与低压配电单元的进线柜连接。以模块化来配置高压、变压器低压和柴发的配电方案，模块内部的设备还可根据具体系统增加数量和调整配电设备的容量。
Description
技术领域
本实用新型涉及及配电装置技术领域，特别是数据中心配电系统。
背景技术
随着信息技术的发展，数据中心发挥着越来越重要的作用。数据中心是一整套复杂的设施，不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备以及各种安全装置。数据中心不能够突发停电，突发停电会对数据中心造成严重损失，因此，对为数据中心供电的配电设备的要求较高。
目前，很多数据中心的建筑物已经建好，配电室也规划好了，对于这种已经建好的传统数据中心，其电力系统为分散布局，配电室的格局已经建好，配电设备一般为非标准化的设计，采用现场安装的方式，因为安装组件比较零散，需要现场对安装组件及安装空间进行切割、焊接、浇筑等危险度高、清洁度低的安装作业；配电室内连接电缆众多、复杂，导致布线过程中线路交叉重叠现象较多，影响配电设备的安装，同时由于安装组件比较零散，在安装后也易导致对接问题，施工的技术水平参差不齐无法保证建设成果的精确度；并且，配电设备现场安装需要电力系统分级调试、测试，产生大量的整改及测试时间。因此，一般数据中心UPS配电室的配电设备的供货周期长，施工周期长，环节多，可靠性差，无法适应不同用户对配电系统可扩展及机房等级变化的要求。
实用新型内容
本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供了数据中心配电系统，施工周期短，可靠性好，适应各种用户需求的模块化配电系统。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
数据中心配电系统，包括：
高压供电单元，所述高压供电单元包括两路市电电源模块和一路柴油发电机组，所述柴油发电机组包括多台柴油发电机，每台所述柴油发电机的输出端经过进线断路器后与柴发母线相连接，所述柴发母线通过输出断路器和市电侧进线断路器与对应的两段市电母线相连接，两段所述市电母线之间设有联络断路器和隔离手车，两段所述市电母线还各自通过主进线断路器与10kV市电连接，所述市电电源模块内设有第一母联柜、第一备用柜、第一馈线柜、计量柜、PT柜、柴发柜和市电柜；
变压器单元，所述高压供电单元内的馈线柜数量与所述变压器单元的数量相同；两段所述市电母线的出线侧通过出线断路器后馈线至变压器单元；
低压配电单元，所述低压配电单元内设有进线柜、APF柜、电容柜、第二馈线柜、第二备用柜和第二母联柜，所述变压器单元的输出端与所述低压配电单元的进线柜连接。
作为优选：所述馈线柜内设有模块化不间断电源系统，所述馈线柜的出线端与模块化不间断电源系统的进线端相连接；所述模块化不间断电源系统的出线端与主机房连接。
作为优选：2个变压器单元和2个低压配电单元集成在一个集装箱内，构成集装箱变配电单元。
作为优选：所述集装箱变配电单元的箱体内设有12KV金属封闭开关设备、干式变压器和低压配电柜，12KV金属封闭开关设备与干式变压器的进线端连接，所述干式变压器通过低压侧的母线接头与低压配电柜的低压母线相连接。
作为优选：所述集装箱变配电单元和模块化不间断电源系统内均设有空调系统、消防系统、照明系统、电力监控系统、消防报警系统和防雷接地系统。
本实用新型数据中心配电系统，采用高压供电单元、变压器单元和低压配电单元，
所述高压供电单元包括两路市电电源模块和一路柴油发电机组，所述柴油发电机组包括多台柴油发电机，每台所述柴油发电机的输出端经过进线断路器后与柴发母线相连接，所述柴发母线通过输出断路器和市电侧进线断路器与对应的两段市电母线相连接，两段所述市电母线之间设有联络断路器和隔离手车，两段所述市电母线还各自通过主进线断路器与10kV市电连接，所述市电电源模块内设有第一母联柜、第一备用柜、第一馈线柜、计量柜、PT柜、柴发柜和市电柜；
所述高压供电单元内的馈线柜数量与所述变压器单元的数量相同；两段所述市电母线的出线侧通过出线断路器后馈线至变压器单元；
所述低压配电单元内设有进线柜、APF柜、电容柜、第二馈线柜、第二备用柜和第二母联柜，所述变压器单元的输出端与所述低压配电单元的进线柜连接。
根据机架数量算出总容量，总容量除以单台变压容量得到变压器的数量，从而得到基本模块的变压器数量，以模块化来配置高压配电方案、变压器低压配电方案和柴发配电方案，本实用新型数据中心配电系统是以模块化配置的，户外型供电系统时，直接采用集装箱型户外模块；户内型供电系统时，选择工厂预制式高压供电模块、变压器模块及低压供电模块进行组合，按以上设计方案组织配电房，或按以上组建不加外壳的供电模块；模块内部的设备还可根据具体系统增加数量和调整配电设备的容量。
附图说明
图1是本实用新型数据中心配电系统的结构示意图。
图2是本实用新型数据中心配电系统中市电电源模块集装箱的主视图。
图3是本实用新型数据中心配电系统中市电电源模块集装箱的俯视图。
图4是本实用新型数据中心配电系统中集装箱变配电单元的主视图。
图5是本实用新型数据中心配电系统中集装箱变配电单元的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
以下结合附图对实用新型的具体实施进一步说明。
本实用新型数据中心配电系统是以模块化配置的，下面以2500个机架为基本模块的供电容量来计算说明配置过程：
首先，每个机架需要的功率，一般从3kW-8kW不等，本模块按最常规的5.33kW计算，那么2500个机架的总容量为13325kW；根据数据中心行业的PUE值，一般在1.3-1.5不等，有的甚至更高，本模块按1.5计算，则总容量约为20000kW；
接着，在大型和超大型，甚至包括中型数据中心的配电变压单台容量一般取2500kVA，按此，总容量除以单台变压容量得到变压器的数量，基本模块的变压器数量为8台；
然后，对应的整体高压配电方案为：市电*2、计量*2、PT*2、馈线*8、备用*2、柴发*2、母联*2，合计20台柜；对应的2台2500kVA的变压器低压配电方案为：进线*2、APF*2、电容*2*(2)、馈线*3*2(每段低压母线配置4-5个1000A馈线，对应500kW的UPS回路)、备用*2(可给低压柴发)、抽屉单元柜*2、母联*2，合计18-20台柜；其中一个模块可以专门作为空调照明及辅机的供电系统；对应的柴发模块配电方案为：柴发系统出线*2、柴发出口*10-12、PT*1，合计13-15台柜。
数据中心对供配电系统的模块化配电方案：(单位机架所需容量按5.33kW计算)
如图1所示，本实用新型公开了数据中心配电系统，包括：
高压供电单元，所述高压供电单元包括两路市电电源模块和一路柴油发电机组，所述柴油发电机组包括多台柴油发电机，每台所述柴油发电机的输出端经过进线断路器后与柴发母线相连接，所述柴发母线通过输出断路器和市电侧进线断路器与对应的两段市电母线相连接，两段所述市电母线之间设有联络断路器和隔离手车，两段所述市电母线还各自通过主进线断路器与10kV市电连接，如图2和图3所示，所述市电电源模块内设有第一母联柜、第一备用柜、第一馈线柜、计量柜、PT柜、柴发柜和市电柜；
其中，第一母联柜当系统有两路电源进线，且两路互为备用时，需要将两路电源的主母线进行联通，即为联通两段母线的开关柜；第一馈线柜为配电系统的出线开关柜，带下级用电设备(变压器单元)；计量柜对供电的电量进行测量和记录的；PT柜内安装计量装置及互感器，降压以便测量；柴发柜和市电柜用于主电源进线，第一备用柜作为备用。
变压器单元，所述高压供电单元内的馈线柜数量与所述变压器单元的数量相同；两段所述市电母线的出线侧通过出线断路器后馈线至变压器单元；
低压配电单元，所述低压配电单元内设有进线柜、APF柜、电容柜、第二馈线柜、第二备用柜和第二母联柜，所述变压器单元的输出端与所述低压配电单元的进线柜连接。
其中，进线柜为低压进线；APF柜为有源电力滤波，负责滤除谐波的，不参与无功补偿；电容柜一般接在系统主母线上的电容器柜，做集中无功补偿，一般与进线柜并列安装；第二馈线柜为配电系统的出线开关柜，带下级用电设备(每段低压母线配置4-5个1000A馈线，对应500kW的UPS回路)；第二备用柜可用于低压柴发，第二母联柜需要将两路变压器的母线进行联通，即为联通两段母线的开关柜。
所述馈线柜内设有模块化不间断电源系统，所述馈线柜的出线端与模块化不间断电源系统的进线端相连接；所述模块化不间断电源系统的出线端与主机房连接。每段低压母线配置4-5个1000A馈线，对应500kW的UPS回路。
在实际应用中，可根据实际需求配置发电机组，由于集装箱式数据中心通常设置在室外，选择能防雨防晒的发电机组结构显得尤为重要，同时，也应该考虑室外的噪声对发电机组的影响，在本实施例中采用方舱式柴油发电机组为集装箱式数据中心中的电气设备提供供电；所述方舱式柴油发电机组广泛应用于对环境保护有特殊要求的户外或室内需要防护降噪的场所，所述方舱式柴油发电机组在标准发电机组的基础上增加防音罩壳、进排风降噪装置和排气降噪装置，其主要特征是静音箱设置隔音和吸音层、进排风通道做降噪处理、排气采用工业型和住宅型消声器的组合，从而能够降低其高频段和低频段的噪声。
如图4和图5所示，在户外型供电系统时，直接采用集装箱型户外模块，可以将2个变压器单元和2个低压配电单元集成在一个集装箱内，构成集装箱变配电单元。
所述集装箱变配电单元的箱体内设有12KV金属封闭开关设备、干式变压器和低压配电柜，12KV金属封闭开关设备与干式变压器的进线端连接，所述干式变压器通过低压侧的母线接头与低压配电柜的低压母线相连接。
所述集装箱变配电单元和模块化不间断电源系统内均设有空调系统、消防系统、照明系统、电力监控系统、消防报警系统和防雷接地系统。在不影响负载运行的情况下可进行在线维护，有防雷、防火、防水等保护功能。
户内放置时，选择工厂预制式高压供电模块、变压器模块及低压供电模块进行组合，在户内型供电系统时，按以上设计方案组织配电房，或按以上组建不加外壳的供电模块，可以将变压器单元和低压配电单元安装在电房的基座上。
市电电源：市政电网输入的电力；集装箱变配电单元：将中压市电转变为低压，承上启下；模块化不间断电源系统：为数据中心提供不间断电源，保证关键负载在市电故障时连续运行；柴油发电机组：为市电电源提供备用电源，当市电故障时，柴油发电机组负责整个系统的供电。具有无断电故障、高容错的优点。
当市电输入正常时，模块化不间断电源系统将市电稳压后提供给负载，此时，模块化不间断电源系统相当于一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置充电；当第一路市电及第二路市电都停电或故障时，可以切换到发电机组进行供电，在启动发电机组进行供电时，由于切换及启动发电机组需要一定的时间，而重要负载是不能断电工作的，因此，在切换及启动发电机组期间，使用模块化不间断电源系统为负载供电，所述模块化不间断电源系统立即将储能装置的电能，通过逆变转换方式向负载继续供应交流电，从而不会因外部供电出现问题而导致负载运行中断，能够使负载不间断工作。
模块化不间断电源系统是一种以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源，主要利用储能装置在市电中断或停电时给电气设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，模块化不间断电源系统将市电稳压后供应给负载使用，此时模块化不间断电源系统就是一台交流式电稳压器，同时它还向储能装置，如电池组充电；当市电中断或事故停电时，模块化不间断电源系统立即将储能装置的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏；并且，模块化不间断电源系统通常在电压过大和电压太低情况下都提供保护措施。模块化不间断电源系统采用了抽屉式、高智能多制式模块化设计，在线热插拔技术，实现在线更换、在线维护，降低了维护难度，实行零停机工作。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.数据中心配电系统，其特征在于，包括：
高压供电单元，所述高压供电单元包括两路市电电源模块和一路柴油发电机组，所述柴油发电机组包括多台柴油发电机，每台所述柴油发电机的输出端经过进线断路器后与柴发母线相连接，所述柴发母线通过输出断路器和市电侧进线断路器与对应的两段市电母线相连接，两段所述市电母线之间设有联络断路器和隔离手车，两段所述市电母线还各自通过主进线断路器与10kV市电连接，所述市电电源模块内设有第一母联柜、第一备用柜、第一馈线柜、计量柜、PT柜、柴发柜和市电柜；
变压器单元，所述变压器单元的数量与所述高压供电单元内的馈线柜数量相同；两段所述市电母线的出线侧通过出线断路器后馈线至变压器单元；
低压配电单元，所述低压配电单元内设有进线柜、APF柜、电容柜、第二馈线柜、第二备用柜和第二母联柜，所述变压器单元的输出端与所述低压配电单元的进线柜连接。
2.根据权利要求1所述的数据中心配电系统，其特征在于：所述馈线柜内设有模块化不间断电源系统，所述馈线柜的出线端与模块化不间断电源系统的进线端相连接；所述模块化不间断电源系统的出线端与主机房连接。
3.根据权利要求1所述的数据中心配电系统，其特征在于：2个变压器单元和2个低压配电单元集成在一个集装箱内，构成集装箱变配电单元。
4.根据权利要求3所述的数据中心配电系统，其特征在于：所述集装箱变配电单元的箱体内设有12KV金属封闭开关设备、干式变压器和低压配电柜，12KV金属封闭开关设备与干式变压器的进线端连接，所述干式变压器通过低压侧的母线接头与低压配电柜的低压母线相连接。
5.根据权利要求2所述的数据中心配电系统，其特征在于：所述模块化不间断电源系统内设有空调系统、消防系统、照明系统、电力监控系统、消防报警系统和防雷接地系统。
6.根据权利要求3所述的数据中心配电系统，其特征在于：所述集装箱变配电单元内设有空调系统、消防系统、照明系统、电力监控系统、消防报警系统和防雷接地系统。
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| GR01 | Patent grant | ||
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