（安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801）
引言
進入21世紀，國內也興起了數據中心建設的熱潮，尤其是近幾年來，數據中心機房的數量、規模都有大
幅增長，從幾千平米到上萬平方不等，尤以電信、金融、保險以及政府行業為最，由于數據中心機房所
在的特殊應用領域，其設計與傳統民用建筑有諸多不同之處，數據中心機房是容納計算機房極其支持區
域的一幢建筑物或建筑物的某個部分，主要放置進行數據處理和數據交換的計算機、網絡設備、電子設
備。數據中心是每個單位的核心單元、安全可靠的電氣系統對機房設備的穩定、可靠運行至關重要。
根據數據中心電氣設計相關標準，數據中心機房的等級可分為A級、B級、C級—A級為容錯型（系統A+系
統B）；B級為冗余型；C級為基本型，A級等級最高，對用電源要求最為嚴格，本文就以某A級數據中心
機房為例，對該數據中心的電氣系統設計進行詳細介紹。
1 數據中心機房概況
改數據中心機房為6層建筑，面積約為8400㎡，是當地規模最大、級別最高的數據中心及相應研發配套
的公共服務設施。
改數據機房建成后將以銀行、保險、通信、軟件、服務外包企業為服務重點，集辦公、機房服務為一體，
是具有良好基礎設施條件、網絡環境、技術支撐平臺和管理服務體系的高標準綜合服務外包基地，根據
GB 50174-2008《電子信息系統機房設計規范》的相關規定，該數據中心機房劃定為A級：容錯級。
2 供配電系統
數據中心機房內的機柜按一級負荷中的特別重要負荷供電，機房內的專用空調系統，環境和設備監控系統，
消防設備及應急照明、安防系統用電、電梯等按一級負荷供電，數據中心機房供配電系統圖如圖1所示。
數據中心供配電系統采用2+2冗余，分別為兩路10kv高壓+UPS蓄電池組+柴油發電機。3路互為熱備+1路
冷備（柴油發電機），兩路10kv電源采用分段單母線同時供電互為備用，當一路故障，另一路能保證該工
程一級負荷中特別重要負荷及一級負荷用電；自備柴油發電機組為一級負荷中特別重要負荷的第三電源，
數據中心設UPS，額定輸出功率按不小于各設備額定功率總和的1.2倍選擇，蓄電池組容量按15min配置，
柴油電動機作為后備電源。
變壓器裝機臺數為7臺，總容量為8750kvA，其中數據機房部分6用1備，6臺專用變壓器中任何一臺故障，
備用的一臺自動投入，柴油發電機房內設7臺1250kw的柴油發電機，數據機房部分6臺發電機和6臺變壓
器做一對一的備份，一臺冗余。從高壓出線到變壓器，再到每層機房，數據機房部分采用“超級”放射式
布線。數據中心機房供配電系統遠高于GB 50174-2008要求的A級（兩路互為熱備）標準。
圖1 數據中心機房供配電系統圖
2 數據中心機房配電解決方案
在數據中心機房供配電系統圖中，我們根據高低壓配電特別區別為高壓供配電系統和低壓配電系統，針
對不同配電系統，我們將采取不同解決方案，下面我們將詳細講解針對不同的配電系統對應配備相應的
應用方案。
2.1 高壓配電系統解決方案
根據對計算機系統主機停止運行的統計數據，近一半計算機系統主機停運是由電源停止供電造成的，電源
包括市電電源、變配電裝置、變電所到機房的線路、UPS等，因此，電源及其供配電系統設計對提高數據
中心機房供電可靠性起到十分重要的作用。
在本系統中，上文我們介紹了采用的是2+2冗余，分別為兩路高壓+UPS蓄電池組+柴油發電機，3路互為
熱備+1路冷備（柴油發電機），兩路10kv電源采用分段單母線同時供電互為備用，可為數據中心系統提
供穩定可靠的供電電源，在具體應用方案中我們采用的是電力監控系統Acrel-2000，該系統可實現對中低
壓柜上的保護測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過通訊接口或者脈沖、模擬
量等方式接入監控系統的設備進行數據監控，在本系統中，主要采用的是電能質量分析儀表APMD系列和
AM5微機保護裝置作為測控裝置，APMD系列集成了全部電力參數的測量，同時它具有多種外圍接口功能
可供用戶選擇，帶有RS485通訊接口，采用MODBUS-RTU協議可滿足通訊聯網管理的需要，帶開關量輸入
和繼電器輸出可實現斷路器開關的“遙信”和“遙控”的功能，還可選配大容量的SD卡用于保存各種故障
信息和多達200條的SOT事件記錄。AM5系列微機保護裝置對供配電系統提供不間斷保護，一旦有故障發
生、裝置能在40ms內斷開故障回路，保護一次設備和非故障回路正常運行，避免事故擴大。
圖2 高壓配電系統解決方案圖
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高壓配電系統解決方案設備清單 |
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序號 |
名稱 |
型號 |
計量單位 |
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1 |
微機保護裝置 |
安科瑞 AM5-T |
四段相間定時限過流保護、IO1過流、IO2過流、控制回路斷線告警、低電壓保護、PT斷線告警、三相一次重合閘、相/零序反時限過流保護、過電壓報警、過電壓跳閘、零序過壓、非電量保護、過負荷啟動冷風/閉鎖輸出 |
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2 |
微機保護裝置 |
安科瑞 AM5-F |
差動速斷保護、比率差動保護、四段相間定時限過流保護、IO1過流、IO2過流、控制回路斷線告警、低電壓保護、PT斷線告警、三相一次重合閘、相/零序反時限過流保護、低周減載、合閘后加速、頻率保護 |
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3 |
電能質量分析儀表 |
安科瑞 APMD700 |
測量三相電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數、視在功率、有功電能、無功電能、電網頻率、1路有功電能脈沖、RS485、4DI/2DO、總諧波含量、LCD大屏幕彩屏顯示 |
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4 |
電力監控系統 |
Acrel-2000 |
可根據用電設備分布等多方面的信息采用最合適客戶的組網方式，可實現對中低壓柜上的保護測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監控系統的設備的數據監控系統。 |
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5 |
電流互感器 |
安科瑞 AKH-0.66-50II150/5 |
與AM5配套使用的保護型電流互感器，最大可測量150A，變比為150A/5A |
2.2 低壓配電系統解決方案
由數據中心機房供配電系統圖中可見，我們采用的為放射式供電與樹干式供電相結合的配電方式，對于重要
負荷：如機房、消防監控中心等設備采用放射式供電；對于一般負荷采用樹干式與放射式相結合的供電方式，
一級負荷用電均采用雙路電源供電，消防相關設備用電末端互投，特別重要的負荷除雙路供電外，還應設柴
油發電機組作為備用，后備柴油發電機的容量應包括不間斷電源系統，機房用空調和制冷設備的基本容量及
應急照明和消防等關系到生命安全等需要的負荷容量。
根據低壓配電柜特點，在實施具體方案中，我們公司推出了低壓配電系統Acrel-2000（該系統可同時實現對
高低壓同時監控），低壓配電系統主要采用的是ACR網絡電力儀表，其主要是針對電力系統、工礦企業、公
共設施、智能大夏的電力監控需求而設計，它能測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓、有功、無功
功率、電度、諧波等。由于該電力儀表還具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統，該表具
有很高的性能價格比，可以直接取代常規電力變送器及測量儀表。
圖3 低壓配電系統解決方案系統圖
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低壓配電系統解決方案設備清單 |
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序號 |
名稱 |
型號 |
計量單位 |
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1 |
網絡電力儀表 |
安科瑞 ACR330ELH |
三相I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；四象限電能計量；最大需量；THDu,THDi、HRUn/HRIn(2-31次各次諧波分量)；CF（電壓波峰系數）、THFF（電話波形因子）、KF（電流K系數）、εu(電壓不平衡度）、εi(電流不平衡度）計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；RS485/Modbus、大屏幕點陣式LCD圖形顯示、全中文菜單 |
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2 |
網絡電力儀表 |
安科瑞 ACR220ELH |
三相I、U、kW、Kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；THDu、THDi、2-31次各次諧波分量；四象限電能、RS485/Modbus、LCD顯示 |
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3 |
電力監控系統 |
Acrel-2000 |
可根據用電設備分布等多方面的信息采用最合適客戶的組網方式，可實現對中低壓柜上的保護測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏以及其他各種能通過通訊接口或者脈沖、模擬量等方式接入監控系統的設備的數據監控系統。 |
2.3 精密配電柜系統解決方案
考慮到精密配電柜其進線回路電流一般都比較大，能夠達到幾百安培，出線回路電流都比較小，一般都在63
安培以下，且負載路數比較多等用電特點，配備了準備針對精密配電柜開發的多回路監控裝置AMC16MH作為
主體模塊的數據中心電源管理系統，本系統可通過實現對服務器末端的IT設備精細化管理，包括了對數據中
心服務器電源的全方面的管理，可實現對三相總進線的母線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、
有功電能、無功電能；84路出線電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能；可顯示累積
的有功電能和增量電能、零地電壓、漏電流和零序電流等電參量的實時監控，并可通過RS485通訊連接到顯
示終端和后臺配電管理系統進行遠程管理。
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精密配電柜系統解決方案設備清單 |
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序號 |
名稱 |
型號 |
計量單位 |
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1 |
數據監控裝置 |
安科瑞 AMC16MH |
測量3相進線的母線電壓+2路三相進線及84路單相出線（28路三相）的電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、最大需量、2~15分次及總諧波+2路開關量輸出+2路RS485通訊+2路溫度檢測+4路DI輸入+零地電壓檢測+零序電流檢測+漏電流檢測。 |
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2 |
開關量監控裝置 |
安科瑞 AMC16K |
38路有源開關量輸入（AC220V）+4路無源開關量輸入+路開關量輸出+1路RS485通訊 |
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3 |
觸摸屏 |
安科瑞 TPC7062KX |
數據采集、顯示、存儲、查詢、轉發 |
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4 |
精密配電管理系統軟件 |
精密配電管理系統軟件 |
進線、出線回路電參量監測、開關狀態監測、負荷百分比檢測；三相電壓、三相電流不平衡度監測；越限告警，事件記錄，數據上傳 |
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5 |
電流互感器 |
AMC16MH-CT互感器排 |
與AMC16MH監測產品配套使用的保護型電流互感器，含21路互感器，可測電流為50A，變比為50A/20mA |
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安科瑞 AKH-0.66 30I 200/5 |
與AMC16MH配套使用的測量型電流互感器，最大可測量200A，變比為200A/5A |
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3 照明系統
數據中心主機房和輔助區一般照明的照度標準值應符合表1的要求。
采用T5熒光燈配節能型整流器，各組燈具有序設置，相鄰燈具電源由不同相序的L線供電，以降低低頻閃
效應，提高照明質量。
備用照明按100%設計，高于GB 50174-2008所要求的50%標準。
電子信息系統機房應設置通道疏散照明及疏散指示標志燈，主機房通道疏散照明的照度值不低于5 lx。其它
區域通道疏散照明的照度值不應低于5 lx。
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區域 |
房間名稱 |
照度標準值/lx |
統一眩光值UGR |
一般顯色指數Ra |
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主機房 |
服務器設備區 網絡設備區 存儲設備區 |
500 500 500 |
22 22 22 |
80 |
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輔助區 |
進線間 監控中心 測試區 打印室 備件庫 |
300 500 500 500 300 |
25 19 19 19 22 |
80 |
4 機房布線系統
根據規范及業主要求，該機房布線滿足以下要求：采用先進的符合ISO 11801-2002標準和EIA/TIA 568B
標準的布線系統；由于該數據中心有安全保密要求，所有布線采用屏蔽電纜（包括線纜、配線架和信息出
口）、光纜1+1的冗余布線系統，機房內機柜區域線纜全部采用機柜上方T型橋架走線方式鋪設，其它區域
采用地板下暗敷方式走線，機房主配線架使用19英寸標準機柜，以便將網絡設備與配線架合成一體，提高
整個系統的可靠性。
5 結語
數據中心機房設計是一個復雜的系統工程，需要由資質的專業設計單位才能進行數據中心機房的設計工作，在設計中切實做到從數據中心機房需要出發，滿足功能需求，為設備提供一個安全運行的空間，兼顧美觀實用，為數據機房工程的順利開展打下一個堅實的基礎。本文分別從供配電、照明、靜電防護、防雷與接地、電磁屏蔽、機房布線、機房監控與安全防范、消防等方面，對數據中心中要求最高的A級機房的電氣系統設計進行了詳細介紹，可為該類型數據中心的電氣系統設計工作提供一些指導和參考。
作者簡介：
張林鋒，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為數據中心配電柜設計，Email: 2880157876@qq.com 手機：15000183317 QQ:2880157876