數據中心供配電技術與設計

第1章供電設計標準與規範
1.1資料中心建設
1.1.1關於資料中心建設佈局的指導意見
1.1.2關於加強綠色資料中心建設的指導意見
1.2資料中心標準規範
1.2.1資料中心相關標準規範
1.2.2相關標準配電系統的主要內容
1.2.3資料中心建設的一般要求
1.3能效限值概念及計算

第2章資料中心設計檔編制
2.1資料中心供配電系統設計依據
2.2一般要求
2.3設計原則
2.4諮詢設計階段
2.4.1可行性研究
2.4.2初步設計檔
2.4.3施工圖設計檔
2.5供配電系統設計資料
2.5.1建設單位需要提供的資料
2.5.2土建設計諮詢專業提供的資料
2.5.3資訊通信諮詢專業提供的資料
2.5.4供電部門需要提供的資料
2.5.5需要向供電部門提供的資料

第3章市電電源及引入
3.1公共電網供電及可靠性
3.1.1公共電網供電現狀
3.1.2公共電網供電可靠性
3.1.3資料中心的電壓等級
3.1.4市電電源分類
3.2電力設施
3.2.1變電站與開關站
3.2.2專用變電站
3.2.3變電站接線方式
3.2.4變電站設備組成
3.3市電電源引入
3.3.1市電引入類別
3.3.2市電引入等級和容量
3.3.3市電電源線敷設方案

第4章負荷統計及無功功率補償
4.1負荷計算的意義及目的
4.2設備用電負荷計算
4.2.1單位指標法
4.2.2需要係數法
4.2.3同時係數
4.3可行性研究報告的專案負荷計算
4.4初步設計和施工圖設計中的負荷計算
4.4.1變壓器負荷計算
4.4.2無功補償容量計算
4.4.3蓄電池組充電功率計算
4.4.4尖峰電流計算
4.4.5高壓進線端負荷計算
4.4.6高壓用電設備負荷計算、
4.4.7變壓器負荷計算
4.4.8變壓器功率損耗計算
4.5無功功率補償
4.5.1補償容量計算
4.5.2電容器補償
4.5.3SVG補償
4.5.4SVG+APF補償
4.6ICT設備負荷特性
4.6.1ICT設備電源和設備運行負荷
4.6.2ICT設備負荷計算

第5章短路電流計算及元器件選擇與校驗
5.1短路電流及計算
5.1.1短路的原因及危害
5.1.2短路計算的目的
5.1.3短路電流的計算
5.2主要電氣設備選擇與校驗
5.2.1電氣設備選擇與校驗的一般原則
5.2.2按工作電壓和工作電流選擇
5.2.3按開斷電流選擇
5.2.4斷路器的短路熱穩定性和短路動穩定性校驗
5.2.5柴油發電機組短路電流計算

第6章變配電系統設計
6.1概述
6.2相關標準與規範
6.3變配電設備
6.3.1高壓開關櫃
6.3.2變壓器
6.3.3低壓開關櫃
6.3.4預裝式變電站
6.3.5轉換開關電器
6.3.6補償裝置
6.3.7操作電源
6.4高低壓變配電系統
6.4.1變配電系統的設計要求及設計原則
6.4.2高壓配電系統
6.4.3低壓配電系統
6.5變配電設備的選擇與計算
6.5.1高壓設備的選擇與計算
6.5.2變壓器設備的選擇與計算
6.5.3低壓設備的選擇與計算
6.5.4直流操作電源的選擇
6.6繼電保護及自動裝置
6.6.1繼電保護及自動裝置的功能
6.6.2智慧綜合保護裝置
6.6.3整定及計算
6.6.4二次回路
6.6.5低壓斷路器的整定
6.6.6配電系統的運行設置
6.7節能設計
6.7.1變配電系統節能設計
6.7.2變配電設備選擇的節能設計

第7章備用發電機組系統設計
7.1備用發電機組
7.1.1發動機（柴油機）
7.1.2發電機
7.1.3冷卻系統
7.1.4控制裝置
7.2發電機組的類型
7.2.1高壓發電機組
7.2.2低壓發電機組
7.2.3一體式和分體式水冷發電機組
7.2.4室外型集裝箱型發電機組
7.3發電機組功率
7.3.1標準規定的功率
7.3.2行業標準規定的功率
7.3.3機組標牌標定功率
7.4發電機組的幾個關鍵指標
7.4.1額定功率
7.4.2突加帶載能力
7.4.3帶非線性負載能力
7.4.4起動及並機
7.5發電機組供電系統
7.5.1分段母線備用發電機組容錯並機系統
7.5.2單母線分段備用發電機組並機系統
7.5.3單母線備用發電機組並機系統
7.5.4備用發電機組單機運行系統
7.5.5市電/發電機組轉換
7.6發電機組接地系統
7.6.1低壓發電機組接地
7.6.2高壓發電機組接地
7.7備用發電機組供電系統的選擇與計算
7.7.1發電機組的選擇
7.7.2柴油發電機組冷卻方式的選擇
7.7.3集裝箱型發電機組的選擇
7.7.4發電機組輸出電流計算
7.7.5高壓發電機組差動保護的選擇
7.7.6發電機組的功率修正
7.7.7發電機組用ATS的選擇
7.7.8備用發電機組儲油量計算
7.7.9環境下備用發電機組的選擇
7.8備用發電機組系統設計
7.8.1發電機組設計資料
7.8.2發電機組基礎設計
7.8.3機房平面佈置及安裝
7.8.4發電機組的起動及投入
7.9燃油系統
7.9.1燃油系統的作用及組成
7.9.2燃油箱的設計及安裝
7.9.3儲油罐的設計及安裝
7.9.4其他要求
7.10機房通風
7.10.1進出風系統
7.10.2機房通風散熱系統
7.10.3排氣系統
7.11機房降噪
7.11.1柴油發電機組的主要噪音源
7.11.2雜訊治理的方法
7.11.3機房降噪措施
7.11.4雜訊限制標準及測點
7.12節能設計
7.12.1發電機組供電系統節能設計
7.12.2發電機組系統設備選擇的節能設計

第8章不斷電供應系統系統設計
8.1不斷電供應系統設備
8.1.1交流不斷電供應系統設備
8.1.2直流不斷電供應系統設備
8.1.3蓄電池
8.1.4交流配電設備
8.1.5直流配電設備
8.2不斷電供應系統系統
8.2.1交流不斷電供應系統系統
8.2.2直流不斷電供應系統系統
8.2.3市電/不斷電供應系統混合供電系統
8.3不斷電供應系統系統的選擇及計算
8.3.1交流不斷電供應系統系統的選擇及計算
8.3.2直流不斷電供應系統設備的選擇與計算
8.3.3市電/不斷電供應系統混合供電系統的選擇及計算
8.4不斷電供應系統系統設計
8.4.1相關設計規範
8.4.2不斷電供應系統系統供電方式
8.4.3不斷電供應系統系統供電模式
8.4.4交流不斷電供應系統系統設計
8.4.5直流不斷電供應系統系統設計
8.5節能設計
8.5.1不斷電供應系統系統節能設計
8.5.2不斷電供應系統設備選擇的節能設計

第9章機房設備佈置及土建要求
9.1機房位置設置原則及一般規定
9.1.1電力機房位置設置原則
9.1.2機房位置設置一般規定
9.1.3機房佈置方案
9.2電力機房的設備佈置
9.2.1設備佈置原則
9.2.2高壓配電機房的設備佈置
9.2.3配電變壓器的設備佈置
9.2.4低壓配電機房的設備佈置
9.2.5發電機房的設備佈置
9.2.6電力電池室的設備佈置
9.3土建要求
9.3.1高低壓變配電機房
9.3.2發電機房
9.3.3電力電池機房
9.3.4儲油設施其他要求
9.4節能設計

第10章母線和電纜的選擇及敷設
10.1母線和電纜的分類及型號
10.1.1導體的選擇
10.1.2母線
10.1.3電力電纜
10.2母線和電纜的載流量
10.2.1載流量
10.2.2矩形裸母線載流量
10.2.3電纜載流量
10.2.4電纜載流量的修正
10.3母線及電纜選擇與計算
10.3.1高壓母線
10.3.2低壓母線
10.3.3交流電力電纜
10.3.4直流電力電纜
10.4母線敷設
10.4.1高壓母線敷設
10.4.2低壓母線敷設
10.5電纜敷設
10.5.1敷設原則
10.5.2電纜敷設方式
10.5.3電纜隧道和電纜溝的土建要求
10.6節能設計

第11章防雷與接地系統
11.1供電系統防雷
11.1.1雷擊的主要形式、危害及防護措施
11.1.2防雷保護區的劃分
11.1.3常用的模擬雷電流測試波形
11.1.4高壓供電系統過電壓保護裝置安裝技術要求
11.1.5高壓供電系統避雷器的選擇
11.1.6低壓供電系統防雷技術要求
11.1.7低壓供電系統SPD的安裝要求和方法
11.1.8低壓供電系統SPD的選擇
11.1.9供電系統防雷設計
11.2供電系統接地
11.2.1接地種類
11.2.2交流供電系統接地制式
11.2.3接地網的設計
11.2.4接地系統的設計
11.2.5高低壓變配電系統接地設計
11.2.6備用發電機組供電系統接地設計
11.2.7直流電源系統接地設計
11.2.8交流不斷電供應系統系統接地設計
11.2.9其他接地要求和注意事項

第12章資料中心基礎設施監控管理平臺
12.1概述
12.2背景
12.3系統架構及功能
12.3.1系統的邏輯架構
12.3.2系統的物理架構
12.3.3系統的功能
12.4系統設計
12.4.1設計原則
12.4.2系統設計目標
12.4.3監控管理需求分析
12.5案例

第13章電源設備抗震加固
13.1相關規定及抗震目標
13.1.1相關規定
13.1.2抗震目標
13.2抗震計算
13.2.1基本規定
13.2.2地震作用
13.2.3架式通信設備
13.2.4支撐構件及地腳錨栓
13.2.5防滑鐵件
13.2.6吊掛結構
13.3抗震措施
13.3.1高壓開關櫃
13.3.2變壓器
13.3.3低壓開關櫃
13.3.4不斷電供應系統設備
13.3.5蓄電池組
13.3.6發電機組
13.3.7其他設備
13.4典型抗震設計圖樣

附錄
附錄A電力機房土建，溫、濕度和照明要求
附錄B全國主要城市地震基本烈度對照表
附錄C聲環境功能區分類
附錄D電器外殼防護等級
附錄E常用設備的使用參考年限
附錄F和火災危險場所的等級
附錄G全國主要城市雷暴日表
附錄H抗震設計圖樣
後記

隨著科技進步、社會發展和生活方式的轉變，過去的十年和未來的十年都是大型和超大型資料中心建設的黃金時期。如何設計一個科學、合理、高效、實用，並且造價適當的供電系統，是資料中心建設方的期望，也是每一個設計工作者的追求。

本書完整地論述和介紹了從110kV專用變電站到ICT（InformationCommunicationsTechnology,資訊通信技術）設備內PSU（PowerSupplyUnit,供電單元）的供電體系、供電架構和相關設備的應用，完整地給出了各個子系統的相關設計思路和要點。書中有大量翔實的資料、圖表，也有編者們幾十年工作的心得體會，特別是對一些業界長期爭論和困惑的地方也給出了自己的研究心得。

由於通信行業的特點和要求，本書編寫團隊一直從事著全國通信樞紐的通信電源的設計工作，涵蓋了變配電系統、發電機組、直流電源系統、UPS系統、接地系統和監控系統等設計。近十年來，團隊完成了數十個大型、超大型資料中心的設計任務，因此積累了大量實踐經驗，在實戰中解決問題方面有著豐富的對策及方案。

我相信，本書可以成為各行業資料中心設計工作者難得的工具書和解疑釋惑的好助手，也可以成為大中院校通信電源工程專業的教學參考書。

由於編者受行業習慣和技術水準的限制，書中難免存在不規範和疏漏之處，敬請各位讀者批評指正。

井輝
2021.1