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T∕DZJN 16-2020 数据中心市电直供技术规范

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2022-11-29
简介
目次前  言数据中心市电直供技术规范1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义数据中心datacenter绿色数据中心greendatacenter信息系统informationsystem信息通信技术informationcommunicationstechnology(ICT)市电gridpower不间断电源uninterruptiblepowersupply自动转换开关电器automatictransferswitchingequipment(ATS市电直供commercialpowermainssupplying经济运行模式economicmode(ECO)供电电源模块powersupplyunit(PSU)集中式PSU浪涌保护器surgeprotectivedevice(SPD)瞬态浪涌抑制器transientvoltagesurgesuppressor(TVSS)静止无功发生器staticvargenerator(SVG)4 总则4.1 为了规范和推广数据中心市电直供技术的应用,提高数据中心能效水平,保证市电直供技术安全可靠、技术合理制4.2 设计和建设市电直供技术除应符合本技术规范的要求以外,还应符合相关国家标准和行业标准的要求。5 基本规定5.1 数据中心市电直供技术的设计和应用的建设应遵循国家、行业现行标准。5.2 各等级数据中心在满足GB50174中3.2.2条的前提下均可以采用市电直供。5.3 设备或线路维护时,采用市电直供技术的供电系统应可以保证后端用电设备正常运行要求。5.4 市电直供供

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目次前  言数据中心市电直供技术规范1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义数据中心datacenter绿色数据中心greendatacenter信息系统informationsystem信息通信技术informationcommunicationstechnology(ICT)市电gridpower不间断电源uninterruptiblepowersupply自动转换开关电器automatictransferswitchingequipment(ATS市电直供commercialpowermainssupplying经济运行模式economicmode(ECO)供电电源模块powersupplyunit(PSU)集中式PSU浪涌保护器surgeprotectivedevice(SPD)瞬态浪涌抑制器transientvoltagesurgesuppressor(TVSS)静止无功发生器staticvargenerator(SVG)4 总则4.1 为了规范和推广数据中心市电直供技术的应用,提高数据中心能效水平,保证市电直供技术安全可靠、技术合理制4.2 设计和建设市电直供技术除应符合本技术规范的要求以外,还应符合相关国家标准和行业标准的要求。5 基本规定5.1 数据中心市电直供技术的设计和应用的建设应遵循国家、行业现行标准。5.2 各等级数据中心在满足GB50174中3.2.2条的前提下均可以采用市电直供。5.3 设备或线路维护时,采用市电直供技术的供电系统应可以保证后端用电设备正常运行要求。5.4 市电直供供电架构应满足后端用电设备正常运行的要求。5.5 数据中心的接入处功率因数和谐波含量应符合当地供电部门的要求。5.6 采用市电直供供电架构的数据中心应采取措施避免容性负载对发电机组供电产生不利影响,必要时可配置SVG对6 市电直供架构及工作模式6.1 双路供电市电直供架构6.1.1 一级负荷中特别重要的用电设备可采用两路市电回路加一路不间断电源供电回路的供电方式,供电架构参见图1;6.1.2 二级负荷可采用一路市电加一路不间断电源供电回路的供电方式,供电架构参见图2。6.2 ICT设备内部PSU不同配置的市电直供架构6.2.1 ICT设备PSU输入电源为双路交流时,可采用一路市电加一路UPS电源供电的方式。UPS应可以承担后端6.2.2 ICT设备PSU输入电源为一路交流输入加一路直流输入时,直流输入宜选择高压直流供电(240V直流或36.2.3 ICT设备采用12V直流电源供电时,宜在ICT设备机架中安装嵌入式电源采用集中式PSU供电。集中式P6.2.4 单路PSU可以采用双输入方式,一路输入市电供电回路,另一路接入直流供电回路,平时由市电供电,市电中断6.2.5 单路PSU也可以采用双路交流供电,通过STS切换后给ICT设备供电,供电架构参见图7。6.3 市电-不间断电源工作模式6.3.1 服务器PSU支持市电优先供电时,宜优先采用市电100%带载的市电直供模式。6.3.2 不间断电源在市电供电回路中断时,对后端全部用电设备负荷应具备持续带载能力,带载响应能力应满足要求,且7 市电直供对ICT设备的要求7.1 市电直供对ICT设备PSU的要求7.1.1 效率PSU最佳效率区间效率值宜不低于94%。采用市电和不间断电源共同带载,均分负载工作模式时,PSU最佳效率区间的负载率宜为25%~40%。7.1.2 PSU工作模式ICT设备配置两个PSU时,宜支持其中一个PSU主用,另一个PSU备用的工作模式。7.1.3 采用市电100%带载工作模式时,PSU最佳效率区间的负载率宜为50%~80%。不同负载率时交流PSU7.1.4 输入电流总谐波失真度7.1.5 电压中断要求7.1.6 输入电压畸变率不大于10%时,PSU应正常工作。7.1.7 冲击电压产品直流电路对地(即金属框架)之间,直流电路线对线之间,应能承受标准冲击全波(1.2/50μs)的短7.1.8 输入过压保护当输入电压值过高时,电源模块应具有过电压关机保护的功能并告警,交流PSU输入过压保护电压的默认值为27.1.9 抗电强度7.2 ICT设备PSU工作模式7.2.1 ICT由双路PSU供电时,直流输出侧应并联为后端负载供电。7.2.2 ICT由双路PSU供电时,任何一个PSU在输入电源由整定值突降到0V、输入电源由0V恢复到整定值时,7.2.3 ICT由双路PSU供电时,宜采用市电供电PSU100%带载模式,热备用状态PSU接入不间断电源。8 市电直供对不间断电源设备的要求8.1 对交流UPS设备的功能要求8.1.1 UPS输出电流从0突加至额定值、从额定值突减至0时,输出电压瞬变范围应≤5%,电压瞬变响应恢复时间应8.1.2 UPS由市电供电到电池放电工作模式、由电池放电到市电供电工作模式切换时间应为0ms。8.1.3 UPS由旁路到逆变工作模式、由逆变到旁路工作模式切换时间应不大于2ms。8.1.4 UPS由逆变到ECO工作模式、由ECO到逆变工作模式切换时间不大于2ms。8.1.5 当市电直供采用市电加UPS架构时,UPS应为热备用,热备用容量应满足其后端全部用电负荷带载要求且可承8.1.6 并联UPS系统采用市电直供或ECO运行模式时,宜采用集中旁路。8.1.7 模块化UPS宜采用集中旁路。8.2 UPSECO功能要求8.2.1 2NUPS供电系统中的UPS可采用ECO供电方式。8.2.2 UPS接入发电机组供电状态信号,在发电机组启动后UPS优先切换到双变换工作状态。8.2.3 UPS具备市电电源质量判别,当市电直供电源质量符合用电设备的要求时,采用ECO供电模式;当市电电源质8.2.4 ECO模式应具有自动开启和手动开启两种模式。当市电供电状态满足以下条件时,允许UPS工作在ECO模式8.2.5 当UPS工作在ECO模式时,UPS的逆变器应可以对旁路的谐波和功率因数进行补偿,补偿后谐波总含量不高9 市电直供对高压直流设备的要求9.1 高压直流设备负载响应要求9.1.1 负载突变的输出特性9.1.2 市电供电回路异常,需要由高压直流电源系统供电时,整流模块应顺序启动,系统应在10s内具备额定功率带载9.2 休眠功能要求9.2.1 模块自动休眠功能:系统宜具有高压整流模块休眠工作模式,出厂设置可默认为关闭。9.2.2 模块休眠轮巡工作时应先开启需要进入工作状态的休眠模块至工作正常后关闭进入休眠状态的模块。9.2.3 自动轮换时开启连续休眠时间最长的模块,关断连续工作时间最长的模块。9.2.4 用电设备采用市电加高压直流电源供电时,高压直流整流模块可以进行休眠,但应具有唤醒功能,且从市电供电回9.2.5 高压直流电源采用休眠功能时,整流模块应进行轮巡。9.2.6 根据实际负载的变化,自动对冗余模块进行软关断或开启,使运行的整流模块工作在电源转换高效率点。9.2.7 市电中断、市电缺相、蓄电池为离线或异常状态时,系统应自动进行“非节能”运行工作,确保系统安全供电。10 空调及其他设备市电直供要求10.1 空调及其他设备市电直供范围10.1.1 按照《数据中心设计规范》GB50174-2017要求,根据数据中心的适用性质、数据丢失或网络中断10.1.2 根据系统连续运行要求和设备技术特点,市电和不间断电源供电范围建议如表5所示。10.1.3 数据中心冷水系统中冷却水水泵、集中散热器采用市电供电,并根据是否具备自然冷却考虑不间断电源支持。10.1.4 空调风机可采用逆变器供电,平时工作在旁路模式;当市电停电时,应在4ms内切换到直流系统或电池供电模式10.2 选型和设备配置要求10.2.1 电动机类负载前配电设备应可承受电机启停的最大冲击电流。10.2.2 机电设备中启停冲击电流、操作过电压、启动过电压较高时,应提供具体参数并与线路中设备的做好绝缘配合。10.2.3 空调设备市电直供时谐波处理参照本规范11电能质量治理的相关要求进行谐波处理。11 配电要求11.1 对配电系统的要求11.1.1 数据中心用电负荷等级及供电要求应根据数据中心的等级,按照《数据中心设计规范》GB50174附录A执11.1.2 市电供电回路配电不应超过3级,特别重要的负荷宜为2级。11.1.3 市电供电回路应具备防浪涌冲击保护,需考虑各级防浪涌冲击、ICT设备电压耐受之间的配合;SPD不能满足11.1.4 ICT设备由一路市电加一路不间断电源配电时,市电供电配电和不间断电源配电回路宜取自不同母线段;具备双11.1.5 ICT设备市电直供配电系统应采用TN-S系统。11.2 对设备及元器件的要求11.2.1 市电直供低压配电柜宜采用抽屉式柜体或固定式柜体插拔式开关,实现快速更换。11.2.2 ICT设备的市电配电回路应具备防浪涌冲击保护,需考虑各级浪涌冲击保护装置、ICT设备电压耐冲击电压之11.2.3 配电设备额定冲击耐受电压应满足表4要求。12 电能质量治理12.1 电能质量治理总体要求12.1.1 应保证市电直供架构的输入功率因素和谐波含量满足机电系统正常运行要求和电力部门的管理规定,当超出要求时12.1.2 电能质量治理宜采用本地就近治理原则,当需要进行电能质量治理的用电设备较集中时在二级配电设备进行。12.1.3 数据中心入口处出现超前功率因数低于0.95时,应进行补偿。12.1.4 负载为容性时,功率因数补偿装置宜选择静止型动态无功补偿装置(SVG)。12.1.5 低压供电系统宜采用分段补偿方式,其容量应根据实际补偿容量和负载特性进行配置,采用SVG时宜采用模块化12.1.6 当采用电容器补偿方式时,电容器前应根据负载的谐波特性串接与之匹配的电抗器,每台变压器的补偿容量应根据12.1.7 配电系统中的谐波电压和在公共连接点注入的谐波电流允许限值应符合现行国家标准《电能质量公用电网谐波》12.2 设备选型要求12.2.1 动态响应时间:当电网谐波电流发生阶跃变化时,补偿设备动态响应时间应不大于20ms。12.2.2 SVG的有功功率应不大于其输出额定容量时的视在功率值的3%。12.2.3 补偿设备宜具有模块化结构,由功率模块和监控模块组成并联冗余工作系统,并联系统的监控模块、任意一个或数12.2.4 组成并联工作系统的各功率模块输出电流不均衡度不大于5%。12.2.5 功率模块和监控模块应具有热插拔功能,宜为先关闭模块再进行插拔。13 绝缘配合13.1 绝缘配合原则13.1.1 应根据ICT设备的耐浪涌冲击特性及可能影响绝缘特性的因数,考虑采用的浪涌冲击保护措施,从安全运行和技13.1.2 采用市电直供的ICT设备需要满足机房过电压要求,包括:暂时过电压,瞬时过电压,操作过电压,雷电过电压13.1.3 机房内过电压应重点关注雷电过电压以及大型电动机和水泵的启、停在供电系统中产生的工作浪涌。13.1.4 对受SPD保护的设备,其额定浪涌冲击耐受电压由SPD的浪涌冲击保护水平乘以配合因数K计算选定。13.1.5 对于电力线路,配合因数K≥1.3;对于电子设备和系统,配合因数K≥1.5。13.1.6 直接由低压电网供电的设备的浪涌冲击耐受能力:13.2 SPD的保护水平和选用原则13.2.1 ICT设备避雷器保护水平对应SPD标称放电电流下的残压,其要求应根据GB/T11032-2010确13.2.2 SPD保护水平对应SPD的限制电压,对于低压配电系统的SPD,应按GB/T18802.1-200213.2.3 ICT设备应考虑瞬态高压浪涌(μs级尖峰脉冲)耐受能力,考虑下述三种形式瞬态高压浪涌:13.3 户外场景数据中心浪涌保护的特殊要求。13.3.1 对布置在室外的箱式数据中心,应置于接闪器保护区域内。13.3.2 布置在室外的箱式数据中心禁止架空引入线路。13.3.3 布置在室外的箱式数据中心宜配置TVSS对ICT和配套机电设备进行保护。13.4 TVSS的选用原则13.4.1 市电供电回路应具备防浪涌冲击保护,应考虑各级防浪涌冲击、ICT设备电压耐受之间的配合;SPD不能满足13.4.2 雷击频繁且冲击电流较大地区,可以在服务器机架侧或列头柜安装TVSS,以抑制冲击电压(300kA以上残13.4.3 高可靠性要求的IDC等高端应用场所可选择TVSS进行浪涌冲击保护。数据中心市电直供技术规范条文说明5基本规定5.1本规范所述数据中心包括IDC、EDC等从事信息和数据业务的数据中心。5.2不同等级数据中心可采用不同的市电直供架构满足其可用性要求,本技术规范中市电直供应用范围为需要5.3除对连续运行无要求以外(无连续运行要求不在本技术规范范围内),数据中心的市电直供技术架构应考5.4(1)市电电源质量应满足后端用电设备供电要求;(2)配置不间断电源系统时,应考虑市电供电切换到5.5当数据中心向公用电网注入的谐波电流分量(方均根值)超过现行国家标准《电能质量公用电网谐波》GB5.6ICT设备属于容性负载,容性负载对柴油发电机系统带载能力影响较大,首先在选择ICT设备时应对ICS29.020M41团体标准T/DZJN16—2020数据中心市电直供技术规范TechnicalSpecificationforSupplyofGridPowerofDataCenters2020-11-24发布2020-12-01实施中国电子节能技术协会发布T/DZJN16—2020I目次前  言.................................................................................................................................................................II1范围.....................................................................................................................................................................12规范性引用文件.................................................................................................................................................13术语和定义.........................................................................................................................................................14总则.....................................................................................................................................................................35基本规定.............................................................................................................................................................36市电直供架构及工作模式.................................................................................................................................36.1双路供电市电直供架构..............................................................................................................................36.2ICT设备内部PSU不同配置的市电直供架构..........................................................................................46.3市电-不间断电源工作模式.........................................................................................................................67市电直供对ICT设备的要求............................................................................................................................67.1市电直供对ICT设备PSU的要求............................................................................................................67.2ICT设备PSU工作模式..............................................................................................................................78市电直供对不间断电源设备的要求.................................................................................................................88.1对交流UPS设备的功能要求....................................................................................................................88.2UPSECO功能要求......................................................................................................................................89市电直供对高压直流设备的要求.....................................................................................................................89.1高压直流设备负载响应要求......................................................................................................................99.2休眠功能要求..............................................................................................................................................910空调及其他设备市电直供要求.......................................................................................................................910.1空调及其他设备市电直供范围................................................................................................................910.2选型和设备配置要求..............................................................................................................................1011配电要求.........................................................................................................................................................1011.1对配电系统的要求..................................................................................................................................1011.2对设备及元器件的要求..........................................................................................................................1112电能质量治理.................................................................................................................................................1112.1电能质量治理总体要求..........................................................................................................................1112.2设备选型要求..........................................................................................................................................1113绝缘配合.........................................................................................................................................................1213.1绝缘配合原则..........................................................................................................................................1213.2SPD的保护水平和选用原则..................................................................................................................1213.3户外场景数据中心浪涌保护的特殊要求。..........................................................................................1313.4TVSS的选用原则....................................................................................................................................13条文说明...............................................................................................................................................................14T/DZJN16—2020II前  言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会提出。本文件由中国电子节能技术协会归口。本文件主要起草单位:中国电子节能技术协会数据中心节能技术委员会、国网思极紫光(青岛)云数科技有限公司、工业和信息化部电子第五研究所计量检测中心、上海东捷建设(集团)有限公司、上海电力大学电气工程学院、广东省电信规划设计院有限公司、中元国际(上海)工程设计研究院有限公司、中国电信股份有限公司研究院、中国建筑技术集团有限公司、中国移动通信集团有限公司总部、中国联合网络通信有限公司研究院、中城建(北京)建筑设计有限公司、中通服咨询设计研究院有限公司、双登集团股份有限公司、北京北元电器有限公司、华信咨询设计研究院有限公司、安士缔(中国)电气设备有限公司、依米康科技集团股份有限公司、威胜电气有限公司、科华数据股份有限公司、信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司、胜业电气股份有限公司、浙江佳贝思绿色能源有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、联通云数据有限公司。本文件主要起草人:彭广香、吕天文、张广明、王龙刚、王惠东、王景、王新芳、叶向阳、伍盛达、任凯、刘郑海、杜文忠、杜丽娜、李立忠、李春林、肖波、陈渊、林艺成、林顺富、周丹、闻人红雁、黄水庚、韩冠军、温晓军、楼志强、赖世能、蔡洪波、谭玲。T/DZJN16—20201数据中心市电直供技术规范1范围本文件规定了数据中心的市电直供系统架构,及对ICT设备、不间断电源设备、高压直流设备、空调及其他设备市电直供的要求,以及配电系统及设备、电能质量治理、绝缘配合等的要求。本文件适用于新建数据中心市电直供技术应用,改建和扩建数据中心可参考使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T11032交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T18802.1低压配电系统的电涌保护器(SPD)第1部分_性能要求和试验方法GB/T18802.21低压电涌保护器第21部分_电信和信号网络的电涌保护器(SPD)——性能要求和试验方法GB/T24337电能质量公用电网间谐波GB50052供配电系统设计规范GB50174数据中心设计规范3术语和定义3.1数据中心datacenter为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所,可以是一栋或几栋建筑物,也可以是一栋建筑物的一部分,包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。3.2绿色数据中心greendatacenter在全生命周期内,最大限度地节约资源、保护环境、减少污染,为电子信息设备运行提供安全、可靠、适用和高效使用空间的数据中心。3.3信息系统informationsystem由计算机、通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设施构成,按照一定的应用目的和规则,对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。3.4信息通信技术informationcommunicationstechnology(ICT)T/DZJN16—20202是信息技术与通信技术相融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。3.5市电gridpower由公共电网供给的交流电力资源。常用电压等级主要有220kV、110kV、35kV、20kV、10kV、220V/380V,其频率为50Hz。3.6不间断电源uninterruptiblepowersupply由变流器、开关和储能装置{如蓄电池)组合构成的,在输入电源故障时维持负载电力连续性的电源设备,包括UPS和直流电源(本技术规范中UPS特指交流不间断电源设备)。3.7自动转换开关电器automatictransferswitchingequipment(ATSE)常用电源被监测到出现偏差时,能自行动作的转换开关。PC级自动转换开关是指能够接通和承载,但不用于分断短路电流的自动转换开关电器;CB级自动转换开关是指能够接通和承载并分断短路电流的,配备过电流脱扣器的自动转换开关电器。3.8市电直供commercialpowermainssupplying数据中心ICT设备和重要辅助设施一般采用单路或双路不间断电源系统供电,市电直供是指在满足供电可用性前提下将为ICT设备和重要辅助设施的不间断电源系统替换为市电(或备用)电源的供电方式。在市电正常时,由市电承担部分或全部负荷。市电直供一般有三种供电状态:a)市电100%供电,负载由市电供电,不间断电源系统处于备用状态(如有);b)市电和不间断电源混合供电,负载由市电和不间断电源共同供电,各承担一部分负载;c)市电供电质量不满足通信设备供电要求或存在风险时,由不间断电源系统供电(含电池放电状态)。3.9经济运行模式economicmode(ECO)指当市电质量能满足通信设备供电要求时,UPS由静态旁路直接给通信设备供电,同时主路通过整流器或逆变器为电池充电;当旁路电源不满足通信设备供电要求或存在风险时,UPS自动切换到主路或电池逆变器供电状态;当旁路电源恢复正常后(在允许范围内),UPS自动地恢复到由静态旁路直接给通信设备供电状态。3.10供电电源模块powersupplyunit(PSU)是指ICT设备的供电电源模块,将输入电源转换为符合ICT设备供电要求的电源。T/DZJN16—202033.11集中式PSUICT设备无内置PSU,机柜内安装一套嵌入式变换设备将输入电源转换为机柜内全部ICT设备所需的供电电源,集中式PSU通常由多个PSU并联组成。3.12浪涌保护器surgeprotectivedevice(SPD)用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件,又称电涌保护器。3.13瞬态浪涌抑制器transientvoltagesurgesuppressor(TVSS)通过抑制瞬态电压以及泄放电涌电流来保护设备的一种装置。3.14静止无功发生器staticvargenerator(SVG)一种基于大功率逆变器的无功补偿装置。4总则4.1为了规范和推广数据中心市电直供技术的应用,提高数据中心能效水平,保证市电直供技术安全可靠、技术合理制定本规范。4.2设计和建设市电直供技术除应符合本技术规范的要求以外,还应符合相关国家标准和行业标准的要求。5基本规定5.1数据中心市电直供技术的设计和应用的建设应遵循国家、行业现行标准。5.2各等级数据中心在满足GB50174中3.2.2条的前提下均可以采用市电直供。5.3设备或线路维护时,采用市电直供技术的供电系统应可以保证后端用电设备正常运行要求。5.4市电直供供电架构应满足后端用电设备正常运行的要求。5.5数据中心的…
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