电气系统导航
📊 电气系统概览
数据中心电气系统是保障IT设备稳定运行的核心基础设施，负责从市电引入到最终IT设备配电的全链路供电。电气系统按照电力流向可分为四个层级：供配电系统、备电系统、配电系统和监控系统。
系统架构图
graph TD
A[市电10kV] --> B[10kV中压柜]
B --> C[变压器]
C --> D[低压成套柜]
D --> E[UPS系统]
E --> F[PDU]
F --> G[IT设备]
H[柴油发电机组] --> I[ATS转换开关]
I --> D
J[蓄电池组] --> E
K[监控系统] --> B
K --> C
K --> D
K --> E
K --> F
🔌 一、供配电系统
1.1 中压配电（10kV）
功能：接收市电10kV电源，进行一次配电和保护
- 10kV中压柜 - 中压开关设备，包含断路器、继电保护等
- 主要设备：真空断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器
- 配置原则：单母线分段、N+1冗余
1.2 变压系统
功能：将10kV中压转换为380V/220V低压
- 变压器 - 电力转换核心设备
- 类型：干式变压器（主流）、油浸式变压器
- 容量选择：按IT负载的125-150%配置
- 冗余配置：N+1或2N
1.3 低压配电
功能：380V低压电的二次分配和保护
🔋 二、备电系统
2.1 UPS不间断电源
功能：提供纯净、连续的交流电源
- UPS不间断电源 - 核心备电设备
- 技术类型：在线式、Delta变换式
- 配置方式：N+1、2N、2(N+1)
- 备电时间：通常10-15分钟
2.2 储能系统
功能：UPS系统的能量储备
- 蓄电池组 - 储能核心组件
- 电池类型：铅酸电池、锂电池
- 后备时间：按实际需求设计
- 智能管理：BMS电池管理系统
2.3 应急电源
功能：长时间停电时的电力保障
2.4 新型备电技术
功能：未来备电技术方向
- HVDC高压直流装置 - 直流供电技术
- 氢燃料电池 - 长时备电方案
- 飞轮储能 - 短时高频备电
🔌 三、配电系统
3.1 机柜配电
功能：IT设备的最终配电
- PDU电源分配单元 - 机柜级配电
- 类型：基本型、计量型、智能型
- 插座配置：C13/C19、国标、美标等
- 监控功能：电流、电压、功率、温度
3.2 母线系统
功能：大电流配电解决方案
- 母线槽系统 - 大容量配电
- 应用：高密度机房、模块化数据中心
- 优势：节省空间、灵活扩容、美观整洁
- 载流量：630A-6300A
📊 四、监控系统
4.1 电力监控
功能：实时监测电气系统运行状态
- 监测参数：电压、电流、功率、电量
- 故障告警：过压、欠压、过流、缺相
- 数据分析：能耗统计、负荷分析
- 远程管理：Web界面、移动APP
4.2 环境监控
功能：监控设备运行环境
- 温湿度监测：确保设备运行环境
- 漏水检测：及时发现液体泄漏
- 烟雾感应：火灾早期预警
- 门禁系统：保障机房安全
📋 选型指南
数据中心等级配置
| 等级 | 供配电 | UPS | 备用电源 | 可用性 |
|---|---|---|---|---|
| Tier I | 单路 | N | 无 | 99.671% |
| Tier II | 单路 | N+1 | 可选 | 99.741% |
| Tier III | 双路 | N+1 | 需要 | 99.982% |
| Tier IV | 双路 | 2N | 必须 | 99.995% |
容量设计原则
- 变压器容量：IT负载×1.25÷0.9÷0.8
- UPS容量：IT负载×1.3÷0.8÷0.9
- 发电机容量：总负载×1.25
- 蓄电池容量：UPS功率×备电时间÷直流电压
典型配置方案
小型数据中心（<500kW）
市电 → 630kVA变压器 → 500kVA UPS(N+1) → PDU → IT设备
备用：400kW柴油发电机
中型数据中心（500-2000kW）
双路市电 → 2×1250kVA变压器 → 2×1000kVA UPS(N+1) → PDU → IT设备
备用：2×800kW柴油发电机(2N)
大型数据中心（>2000kW）
双路市电 → 多台2500kVA变压器 → 多台2000kVA UPS(2N) → 母线/PDU → IT设备
备用：多台2000kW柴油发电机(2N)