（安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801）
引言
进入21世纪，国内也兴起了数据中心建设的热潮，尤其是近几年来，数据中心机房的数量、规模都有大
幅增长，从几千平米到上万平方不等，尤以电信、金融、保险以及政府行业为最，由于数据中心机房所
在的特殊应用领域，其设计与传统民用建筑有诸多不同之处，数据中心机房是容纳计算机房极其支持区
域的一幢建筑物或建筑物的某个部分，主要放置进行数据处理和数据交换的计算机、网络设备、电子设
备。数据中心是每个单位的核心单元、安全可靠的电气系统对机房设备的稳定、可靠运行至关重要。
根据数据中心电气设计相关标准，数据中心机房的等级可分为A级、B级、C级—A级为容错型（系统A+系
统B）；B级为冗余型；C级为基本型，A级等级最高，对用电源要求最为严格，本文就以某A级数据中心
机房为例，对该数据中心的电气系统设计进行详细介绍。
1 数据中心机房概况
改数据中心机房为6层建筑，面积约为8400㎡，是当地规模最大、级别最高的数据中心及相应研发配套
的公共服务设施。
改数据机房建成后将以银行、保险、通信、软件、服务外包企业为服务重点，集办公、机房服务为一体，
是具有良好基础设施条件、网络环境、技术支撑平台和管理服务体系的高标准综合服务外包基地，根据
GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》的相关规定，该数据中心机房划定为A级：容错级。
2 供配电系统
数据中心机房内的机柜按一级负荷中的特别重要负荷供电，机房内的专用空调系统，环境和设备监控系统，
消防设备及应急照明、安防系统用电、电梯等按一级负荷供电，数据中心机房供配电系统图如图1所示。
数据中心供配电系统采用2+2冗余，分别为两路10kv高压+UPS蓄电池组+柴油发电机。3路互为热备+1路
冷备（柴油发电机），两路10kv电源采用分段单母线同时供电互为备用，当一路故障，另一路能保证该工
程一级负荷中特别重要负荷及一级负荷用电；自备柴油发电机组为一级负荷中特别重要负荷的第三电源，
数据中心设UPS，额定输出功率按不小于各设备额定功率总和的1.2倍选择，蓄电池组容量按15min配置，
柴油电动机作为后备电源。
变压器装机台数为7台，总容量为8750kvA，其中数据机房部分6用1备，6台专用变压器中任何一台故障，
备用的一台自动投入，柴油发电机房内设7台1250kw的柴油发电机，数据机房部分6台发电机和6台变压
器做一对一的备份，一台冗余。从高压出线到变压器，再到每层机房，数据机房部分采用“超级”放射式
布线。数据中心机房供配电系统远高于GB 50174-2008要求的A级（两路互为热备）标准。
图1 数据中心机房供配电系统图
2 数据中心机房配电解决方案
在数据中心机房供配电系统图中，我们根据高低压配电特别区别为高压供配电系统和低压配电系统，针
对不同配电系统，我们将采取不同解决方案，下面我们将详细讲解针对不同的配电系统对应配备相应的
应用方案。
2.1 高压配电系统解决方案
根据对计算机系统主机停止运行的统计数据，近一半计算机系统主机停运是由电源停止供电造成的，电源
包括市电电源、变配电装置、变电所到机房的线路、UPS等，因此，电源及其供配电系统设计对提高数据
中心机房供电可靠性起到十分重要的作用。
在本系统中，上文我们介绍了采用的是2+2冗余，分别为两路高压+UPS蓄电池组+柴油发电机，3路互为
热备+1路冷备（柴油发电机），两路10kv电源采用分段单母线同时供电互为备用，可为数据中心系统提
供稳定可靠的供电电源，在具体应用方案中我们采用的是电力监控系统Acrel-2000，该系统可实现对中低
压柜上的保护测控装置、多功能电力仪表、温控仪、直流屏以及其他各种能通过通讯接口或者脉冲、模拟
量等方式接入监控系统的设备进行数据监控，在本系统中，主要采用的是电能质量分析仪表APMD系列和
AM5微机保护装置作为测控装置，APMD系列集成了全部电力参数的测量，同时它具有多种外围接口功能
可供用户选择，带有RS485通讯接口，采用MODBUS-RTU协议可满足通讯联网管理的需要，带开关量输入
和继电器输出可实现断路器开关的“遥信”和“遥控”的功能，还可选配大容量的SD卡用于保存各种故障
信息和多达200条的SOT事件记录。AM5系列微机保护装置对供配电系统提供不间断保护，一旦有故障发
生、装置能在40ms内断开故障回路，保护一次设备和非故障回路正常运行，避免事故扩大。
图2 高压配电系统解决方案图
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高压配电系统解决方案设备清单 |
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序号 |
名称 |
型号 |
计量单位 |
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1 |
微机保护装置 |
安科瑞 AM5-T |
四段相间定时限过流保护、IO1过流、IO2过流、控制回路断线告警、低电压保护、PT断线告警、三相一次重合闸、相/零序反时限过流保护、过电压报警、过电压跳闸、零序过压、非电量保护、过负荷启动冷风/闭锁输出 |
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2 |
微机保护装置 |
安科瑞 AM5-F |
差动速断保护、比率差动保护、四段相间定时限过流保护、IO1过流、IO2过流、控制回路断线告警、低电压保护、PT断线告警、三相一次重合闸、相/零序反时限过流保护、低周减载、合闸后加速、频率保护 |
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3 |
电能质量分析仪表 |
安科瑞 APMD700 |
测量三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、视在功率、有功电能、无功电能、电网频率、1路有功电能脉冲、RS485、4DI/2DO、总谐波含量、LCD大屏幕彩屏显示 |
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4 |
电力监控系统 |
Acrel-2000 |
可根据用电设备分布等多方面的信息采用最合适客户的组网方式，可实现对中低压柜上的保护测控装置、多功能电力仪表、温控仪、直流屏以及其他各种能通过通讯接口或者脉冲、模拟量等方式接入监控系统的设备的数据监控系统。 |
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5 |
电流互感器 |
安科瑞 AKH-0.66-50II150/5 |
与AM5配套使用的保护型电流互感器，最大可测量150A，变比为150A/5A |
2.2 低压配电系统解决方案
由数据中心机房供配电系统图中可见，我们采用的为放射式供电与树干式供电相结合的配电方式，对于重要
负荷：如机房、消防监控中心等设备采用放射式供电；对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式，
一级负荷用电均采用双路电源供电，消防相关设备用电末端互投，特别重要的负荷除双路供电外，还应设柴
油发电机组作为备用，后备柴油发电机的容量应包括不间断电源系统，机房用空调和制冷设备的基本容量及
应急照明和消防等关系到生命安全等需要的负荷容量。
根据低压配电柜特点，在实施具体方案中，我们公司推出了低压配电系统Acrel-2000（该系统可同时实现对
高低压同时监控），低压配电系统主要采用的是ACR网络电力仪表，其主要是针对电力系统、工矿企业、公
共设施、智能大夏的电力监控需求而设计，它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压、有功、无功
功率、电度、谐波等。由于该电力仪表还具备完善的通信联网功能，非常适合于实时电力监控系统，该表具
有很高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器及测量仪表。
图3 低压配电系统解决方案系统图
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低压配电系统解决方案设备清单 |
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序号 |
名称 |
型号 |
计量单位 |
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1 |
网络电力仪表 |
安科瑞 ACR330ELH |
三相I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；四象限电能计量；最大需量；THDu,THDi、HRUn/HRIn(2-31次各次谐波分量)；CF（电压波峰系数）、THFF（电话波形因子）、KF（电流K系数）、εu(电压不平衡度）、εi(电流不平衡度）计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；RS485/Modbus、大屏幕点阵式LCD图形显示、全中文菜单 |
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2 |
网络电力仪表 |
安科瑞 ACR220ELH |
三相I、U、kW、Kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；THDu、THDi、2-31次各次谐波分量；四象限电能、RS485/Modbus、LCD显示 |
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3 |
电力监控系统 |
Acrel-2000 |
可根据用电设备分布等多方面的信息采用最合适客户的组网方式，可实现对中低压柜上的保护测控装置、多功能电力仪表、温控仪、直流屏以及其他各种能通过通讯接口或者脉冲、模拟量等方式接入监控系统的设备的数据监控系统。 |
2.3 精密配电柜系统解决方案
考虑到精密配电柜其进线回路电流一般都比较大，能够达到几百安培，出线回路电流都比较小，一般都在63
安培以下，且负载路数比较多等用电特点，配备了准备针对精密配电柜开发的多回路监控装置AMC16MH作为
主体模块的数据中心电源管理系统，本系统可通过实现对服务器末端的IT设备精细化管理，包括了对数据中
心服务器电源的全方面的管理，可实现对三相总进线的母线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、
有功电能、无功电能；84路出线电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能；可显示累积
的有功电能和增量电能、零地电压、漏电流和零序电流等电参量的实时监控，并可通过RS485通讯连接到显
示终端和后台配电管理系统进行远程管理。
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精密配电柜系统解决方案设备清单 |
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序号 |
名称 |
型号 |
计量单位 |
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1 |
数据监控装置 |
安科瑞 AMC16MH |
测量3相进线的母线电压+2路三相进线及84路单相出线（28路三相）的电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、最大需量、2~15分次及总谐波+2路开关量输出+2路RS485通讯+2路温度检测+4路DI输入+零地电压检测+零序电流检测+漏电流检测。 |
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2 |
开关量监控装置 |
安科瑞 AMC16K |
38路有源开关量输入（AC220V）+4路无源开关量输入+路开关量输出+1路RS485通讯 |
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3 |
触摸屏 |
安科瑞 TPC7062KX |
数据采集、显示、存储、查询、转发 |
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4 |
精密配电管理系统软件 |
精密配电管理系统软件 |
进线、出线回路电参量监测、开关状态监测、负荷百分比检测；三相电压、三相电流不平衡度监测；越限告警，事件记录，数据上传 |
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5 |
电流互感器 |
AMC16MH-CT互感器排 |
与AMC16MH监测产品配套使用的保护型电流互感器，含21路互感器，可测电流为50A，变比为50A/20mA |
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安科瑞 AKH-0.66 30I 200/5 |
与AMC16MH配套使用的测量型电流互感器，最大可测量200A，变比为200A/5A |
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3 照明系统
数据中心主机房和辅助区一般照明的照度标准值应符合表1的要求。
采用T5荧光灯配节能型整流器，各组灯具有序设置，相邻灯具电源由不同相序的L线供电，以降低低频闪
效应，提高照明质量。
备用照明按100%设计，高于GB 50174-2008所要求的50%标准。
电子信息系统机房应设置通道疏散照明及疏散指示标志灯，主机房通道疏散照明的照度值不低于5 lx。其它
区域通道疏散照明的照度值不应低于5 lx。
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区域 |
房间名称 |
照度标准值/lx |
统一眩光值UGR |
一般显色指数Ra |
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主机房 |
服务器设备区 网络设备区 存储设备区 |
500 500 500 |
22 22 22 |
80 |
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辅助区 |
进线间 监控中心 测试区 打印室 备件库 |
300 500 500 500 300 |
25 19 19 19 22 |
80 |
4 机房布线系统
根据规范及业主要求，该机房布线满足以下要求：采用先进的符合ISO 11801-2002标准和EIA/TIA 568B
标准的布线系统；由于该数据中心有安全保密要求，所有布线采用屏蔽电缆（包括线缆、配线架和信息出
口）、光缆1+1的冗余布线系统，机房内机柜区域线缆全部采用机柜上方T型桥架走线方式铺设，其它区域
采用地板下暗敷方式走线，机房主配线架使用19英寸标准机柜，以便将网络设备与配线架合成一体，提高
整个系统的可靠性。
5 结语
数据中心机房设计是一个复杂的系统工程，需要由资质的专业设计单位才能进行数据中心机房的设计工作，在设计中切实做到从数据中心机房需要出发，满足功能需求，为设备提供一个安全运行的空间，兼顾美观实用，为数据机房工程的顺利开展打下一个坚实的基础。本文分别从供配电、照明、静电防护、防雷与接地、电磁屏蔽、机房布线、机房监控与安全防范、消防等方面，对数据中心中要求最高的A级机房的电气系统设计进行了详细介绍，可为该类型数据中心的电气系统设计工作提供一些指导和参考。
作者简介：
张林锋，男，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为数据中心配电柜设计，Email: 2880157876@qq.com 手机：15000183317 QQ:2880157876