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3.3 市电电源引入

3.3.1 市电引入类别

数据中心作为重要的通信建筑,根据供电保证等级,其外市电引入类别应为一类市电或二类市电。其中一类市电是两路独立市电电源引入,即数据中心负荷的电源是由两路市电电源提供的,这两路市电电源就安全供电而言被认为是互相独立的,通常两路市电电源供电容量相同,互为备用,GB 50052—2009《供配电系统设计规范》标准中称为双重电源;二类市电是一路独立市电电源引入。

从近年来国家电网和南方电网的统计数据看,我国主要城市的供电质量越来越好,供电可靠率越来越高。实际上,两路市电引入和单路市电引入的平均供电可靠率均高于上述市电类别所要求的数据。

3.3.2 市电引入等级和容量

数据中心引入的外市电电压等级有35kV、20kV、10kV,微型数据中心也有380V(0.4kV)电压等级引入的,数据中心以10kV市电引入最为广泛。

1.不同电压等级市电供电半径

供电半径是指从某一个电压等级的电源到其供电的最远负荷设备之间的直线距离。由于市电引入电缆或电线通常不是直线传输,所以,供电半径实际指的是变压器到最远用电设备的供电线路的距离,而不是空间直线距离。

供电半径与其供电电压等级、电缆截面、负荷密度相关,供电电压等级越高,供电半径相对较大;相同的供电容量,电缆截面越大,供电半径相对越大;负荷密度越高的地区,供电半径越小。

不同电压等级的电源供电半径见表3-7。

表3-7 不同电压等级的电源供电半径

表3-7中只是一般用电负荷的输电距离,在数据中心供配电设计中,数据中心是高密度负荷区域,供电半径应考虑线路压降,还要考虑其市电引入的经济性,对于数据中心的供电线路,它的供电半径应小于表3-7中的数据。

高、低压配电网的供电半径应满足末端电压质量的要求,高压配电线路的电压损失不宜超过4%,低压配电线路的电压损失不宜超过6%。

2.数据中心市电引入的电压等级

一个数据中心的市电引入电压等级是根据其总的用电负荷及当地供电网络决定的,大中小型规模的数据中心的市电电压等级通常不小于10kV(10kV、20kV、35kV),以10kV电压等级的市电引入居多。用电负荷在几十至几百千瓦的微型数据中心可根据实际情况采用0.4kV市电引入。若数据中心的备用发电机组采用10kV发电机组时,数据中心应优先采用10kV电压等级的市电引入。

3.市电引入容量及回路数

数据中心市电单回路引入容量及回路数是根据数据中心负荷计算容量(近期、远期)和数据中心当地供电部门的相关规定确定的,引入容量及回路数需要当地供电部门的书面认可或批准。不同地区的供电部门对于本地区的用户规定的单回路市电电源供电容量有所不同,以10kV市电单回路供电容量为例,其单回路供电容量较小的为几千千伏安,最大可达两万千伏安。

单回路市电电源容量一般指的是所带主变压器容量,不是实际负荷容量。由于不同地区的供电部门对单回路市电电源容量规定不同,有的供电部门规定单回路市电电源容量包含备用变压器容量,这就需要设计人员在数据中心设计时,需要与当地供电部门了解确定单回路市电电源容量所包括的范围。在确定单回路市电电源引入容量所包括的范围后,应根据数据中心申报的用电容量,尽可能按单回路最大供电容量引入市电电源,以尽量减少引入市电电源回路数。

数据中心一般选用市电作为主用电源,当客观条件成熟时,也可运用其他能源进行转换作为主用电源,如:天然气或其他可再生能源等。数据中心建设时应充分考虑其建设等级来决定市电引入方案。

目前建设的重要的数据中心多采用双重市电电源引入,两路引入的市电电源同时工作,当其中一路市电电源中断供电时,另一路市电电源容量应能承担两路市电共同承担的全部负荷用电。

双重市电电源即一个负荷的电源是由两个市电电源提供的,这两个市电电源就安全供电而言被认为是互相独立的,其市电等级为一类市电电源。

数据中心的市电电源引入路数与数据中心的等级有关,也与用电负荷容量有关。相同用电负荷不同保证等级的两个数据中心的市电电源引入路数一般不相同;依据不同的标准,但地位同等重要的两个数据中心的市电电源引入路数也可能不相同。

表3-8和表3-9是依据GB 50174和YD/T 1818两个标准规范的数据中心单体建筑的用电负荷与市电电源推荐引入路数的关系表。

表3-8和表3-9中的数据是数据中心市电电源引入的推荐路数,市电电源引入的实际路数应根据数据中心项目的当地供电部门的相关规定执行。

表3-8 数据中心用电负荷与市电引入推荐路数表(GB 50174)

表3-9 数据中心用电负荷与市电引入推荐路数表(YD/T 1818)

3.3.3 市电电源线敷设方案

1.一般要求

1)电缆室外敷设方式应根据工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素,按照满足运行可靠、便于维护、技术经济合理的原则进行选择。敷设方式分为直埋、电缆沟、排管、隧道四种。

2)数据中心市电引入电缆不推荐采用直埋敷设方式引入,可选择采用隧道、电缆沟、电缆排管等敷设方式引入。对于两路市电引入的数据中心的市电引入可采用不同路由引入,若采用同隧道或同沟敷设时,应分别敷设在两侧。

3)电缆敷设应考虑各种敷设方式所适合的电缆根数。敷设转向时,电缆构筑物应充分考虑电缆允许的弯曲半径,各种电缆敷设方式所适用的电缆根数以及35kV及以下电缆所允许的最小弯曲半径见表3-10和表3-11。

表3-10 电缆敷设方式所适用的电缆根数

表3-11 35kV及以下电缆所允许的最小弯曲半径

注: D 表示成品电缆标称外径。

2.直埋敷设

1)把电缆放入开挖的壕沟内,在电缆上下敷设一定厚度的砂土或细土,其上覆盖预制钢筋混凝土保护板,最后回填土并夯实至与地面齐平。也可以把电缆放入预制钢筋混凝土槽盒内,之后填满砂土或细土,最后封盖槽盒。

2)浅埋敷设的电缆以及穿越道路或铁路的电缆应采取保护措施,在电缆线路路径上有可能使电缆遭受机械性损伤、化学腐蚀、杂散电流腐蚀、白蚁、虫鼠等危害的地段,应采用相应的外护套并采取适当的保护措施。

3)直埋敷设适用于电缆根数较少、城区通往城郊或远距离设施的地段,城镇人行道下易于翻修的地段、道路边缘或公共建筑间的边缘也可采用直埋敷设。

4)在化学腐蚀或杂散电流腐蚀的土壤范围,不得采用直埋敷设,严禁在地下管道的正上方或下方直埋敷设电缆,直埋电力电缆之间及直埋电力电缆与控制电缆、通信电缆、地下管沟、道路、建筑物、构筑物、树木之间的安全距离,不应小于表3-12中的规定。

表3-12 电缆与电缆、地下管沟、道路、构筑物、树木等之间的容许最小距离 (单位:m)

①用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.25m。

②用隔板分隔或电缆穿管时不得小于0.1m。

③特殊情况时,减小值不得小于50%。

3.电缆沟敷设

1)把电缆置于封闭式不通行的电缆构筑物(电缆沟)内,电缆沟具有可开启的盖板,敷设后,盖板应与地坪相齐或稍有上下。

2)电缆沟应排水畅通,沟内纵向排水坡度不宜小于0.3%;宜在排水方向的标高最低部位设置集水坑。

3)电缆沟敷设适用于不能直埋于地下、且无重载机动车通过的通道;在工厂厂区、变电站或建筑物内电缆数量较多但尚不需采用隧道的场合。有化学腐蚀液体或高温熔化金属溢流的场所,不得用电缆沟,经常有工业水溢流、可燃粉尘弥漫的场所,不宜用电缆沟。

4.排管敷设

1)电缆敷设于按规划电缆根数开挖壕沟、一次建成多孔管道的地下电缆构筑物(排管)内。排管的孔数应留有适当的备用。

2)排管管材用于敷设单芯电缆时,应选用符合环保要求的非磁性管材。用于敷设3芯电缆时,还可使用内壁光滑的钢筋混凝土管或镀锌钢管。

3)排管敷设适用于电缆数多、且有重载机动车通过的地段。

5.隧道敷设

1)电缆敷设于全封闭的、设有安装、巡视通道、可容纳较多电缆的地下电缆构筑物(隧道)内。隧道容量应满足规划电缆数量的要求,并有适当的备用,隧道内每档支架敷设的电力电缆不宜超过3根。

2)隧道敷设适用于电缆数量多,有不同电压等级多回电缆平行通过城市主要道路或地段的情况,例如变电站电缆引出,城市主、次干道电缆通道宜采用隧道敷设方式。 JiHV2G8G6cs6DgcqCisb/kwPyG54EYIAMZax1TaYncFw1CBEjNpIt9/MD+tlNjWW

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