施耐德电气在数据中心供配电系统的创新典型应用（上）

大施简介

杜鹏

施耐德电气IT事业部数据中心解决方案技术团队北区区域主管，施耐德电气Cumulus-XL Data Centre跨BU专家组成员。

致力于供配电系统的研究，拥有6年国内知名设计院电气设计经验，主持设计的“上海世博会UBPA办公楼”、“上海世博会汉堡案例”分别获得“北京市优秀工程设计二等奖”和“全国优秀工程勘察设计三等奖”； 并在模块化UPS MW，智能母线，ATMT ATS，英飞理念等方面均有技术应用的新经验和业内推广。数次荣获施耐德电气品牌先锋奖-个人奖及团体奖。数据中心设计理念奖入围优秀奖。

2017年我国数据中心较2016年复合增长率约35%，可见数据中心这个行业仍生命力旺盛勃发。同时，伴随着AI和5G的时代临近，对数据中心的技术发展、创新和节能提出了更高的要求。在与各行各业的数据中心用户的交流和服务中，我们大致总结出如下不同行业单机柜常用容量参考值：

在不同项目跟进中我们发现，尽管各行业用户的需求、容量、运营方式各不相同，但非常多用户却不约而同地提出了一个典型的共性问题——施耐德电气在数据中心供配电系统如何推进技术应用创新？

为什么关注此问题？

首先数据中心作为“电老虎”，耗电是一般写字楼的50倍，而数据中心的供配电系统占到总体基础设施建设投资的45%左右，同时施耐德电气具有供配电领域和关键电源领域的双重市场领导地位优势，其必然成为用户的焦点。

那么，到底施耐德电气在数据中心供配电系统的新技术应用创新是什么？

归纳四点：

架构创新；

传统应用创新；

建设创新；

智能化管理的数字化创新。

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数据中心的供配电架构创新有哪些？

1、创新的低压ATS切换ATMT配电架构：

带来一个案例——南开大学数据中心项目（获“2016年度中国优秀科教数据中心奖”）。

创新性地采用施耐德电气万高ATMT TA和3A的产品设计方案，根据产品技术特性成功应用于数据中心配电系统；设计技术新亮点得到校方高度认可并开拓了数据中心配电系统设计的新型典型产品融合应用方向 。

整个数据中心建设计划从大楼变电所引入6路独立的10kV/380V低压市电供电线路构建3套系统，每套系统均引入2路低压市电供电线路（A路市电1和B路市电2）。

第1套数据中心配电系统-IT负荷：从大楼变电所引入2路1500A的市电电源供数据中心全部的计算机IT设备、消防系统、环境监控等特别重要负荷和一级负荷中的应急照明和消防排烟负荷；引入的2路市电电源和柴油发电机备用电源经2套ATS自动转换开关进行“三电源转换”分别输出到两段低压母线带载，正常情况下每路市电电源带一段低压母线；当一路市电断电时，ATS自动转换开关自动切换由另一路市电供电给两段低压母线所带的全部负荷；当两路市电同时断电时，ATS自动转换开关自动切换由柴油发电机备用电源供电给全部负荷。

第2套数据中心配电系统-动力负荷：从大楼变电所引入2路630A的市电电源供数据计算中心主要动力负荷，动力负荷包括：精密空调、冷冻水机组和水泵等负荷；引入的2路市电电源经1套ATS自动转换开关进行“两电源母联转换”分别输出到两段低压母线带载，正常情况下每路市电电源带一段低压母线；当一路市电断电时，ATS自动转换开关自动切换由另一路市电供电给两段低压母线所带的全部负荷。

2、创新的中压ATS切换WMTS配电架构：

如图所示，QS6,QS7,QS5两进线一母联做备自投功能，实现单路市电失电，市电优先原则先分故障市电后合母联，由正常市电带两段，实现连续供电；当两路市电失电，启动油机，由中压ATS切换到油机电源实现供电。

该方案层级清晰，联锁可靠。QS5,QS6,QS7三个开关做电气联锁实现三选二，QS1,QS3（QS2,QS4）两个开关做中压ATS，具备电气联锁与机械联锁实现二选一。在任何情况下防止电源发生合环。

差异化优势：

1）整体产品经过权威机构的型式试验，安全可靠。专为中压设计的ATS，适用于数据中心的市电进线与油机进线两路电源自动切换系统。

2）中压ATS为完整的成套产品，核心元器件品牌统一，控制逻辑更加牢靠。同时，柜体也继承了成熟完善的五防联锁功能，极大保障了运行人员的安全。

3）同时具备电气联锁与机械联锁，无论在任何情况下两路电源都不会合闸于同一回路，机械联锁完全独立于控制系统。

4）因为油机电源的特殊性，大负载在发电机组上形成较大的冲击电流，严重时将引起发电机组的停运。对连接到发电机组上的负载做投切控制-顺序加载&顺序减载。

在油机电源投入之前，ATS的负载顺序投切功能可对负载进行减载，在油机电源投入之后进行加载。保障油机的正常稳定运行。

3、创新的大功率公用静态旁路+多台250KW功率柜并联的N+X冗余大功率VX UPS系统架构,实现UPS系统的锂电池储能革命；

UPS系统物理架构：该架构极大的保证了UPS并机系统的可用性。同时模块化的架构，提高了系统的灵活性。每个功率柜内置接触器和熔断器，各柜体之间采用母排连接。不需要传统大功率并机系统中每台UPS配置的主输入、旁路输入和主输出开关，不需要每台UPS的输入输出电缆，不需要上下进线柜线槽等附件。降低了初期采购成本、安装成本，缩短施工工期。

三种运行模式：逆变器优先运行模式（在线双变换）、旁路优先运行模式（ECO）、革命性的超级旁路优先运行模式（E变换）。全球首创超级旁路运行模式，开创了高可用、高效率、高性能的不间断UPS供电新模式。

逆变器技术：专利的四电平逆变器技术，提高了可用性和效率。

锂电池正成为数据中心首选的电池技术

随着技术的改进创新，锂电池已初步实现“安全，可靠以及低成本” 并持续强化。同时，能量电池非常适合长时间的运行。施耐德电气作为业界首家支持锂电池应用的UPS品牌厂商，主流UPS系列产品均支持锂电池配置，并经过工厂和实验室的严格测试把关，在保证安全性的基础上，为客户腾出更多物理空间并带来额外收益。

与铅酸蓄电池相比：

较高的投资成本，但较低的TCO

较高的能量密度 (70-260 kWh/kg vs. 15-50 kWh/kg)

提高的生命周期 (10-15 年 vs. 4-6 年)

快速充电 (1/2–1 小时 vs. 6-12 小时)

占地节省50-80%，重量减轻 60-80%

充放电次数 >1000 循环 vs.

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数据中心的供配电系统中传统应用创新有哪些？

这部分内容主要分为三个小部分：创新的中压配电柜Smart Panels－MV、创新的低压配电柜Smart Panels－LV、创新的UPS输出树干式配电系统I-Busway智能小母线，今天会着重为大家介绍第一个部分创新的中压智能配电柜Smart Panels－MV。

在数据中心行业推进数字化变革，从“被动”的运维方式变为“主动+移动”的运维方式，从“粗放式”的资产管理变为“全方位+全寿命”的运维方式资产管理，通过先进的传感及智能组件技术,一体化的配电管理平台，人事物关联的IoT架构，帮助数据中心行业用户升级运维方式，提高资产管理水平，实现配电系统的安全可靠运行。

Smart Panels是中低压一体化的智能配电系统，整合本地边缘控制系统和云端的大数据管理平台，是真正实现将断路器、监测保护设备、通讯、监测分析软件和大数据分析进行完美整合的解决方案，通过能源效率管理、电气资产管理、电能质量管理和运行维护管理这四大功能为用户提供安全、可靠、高效、可持续和互联互通的价值。

Smart Panels用户收益：

1. 全面集中监测配电系统的运行状态，及时获得报警和针对报警的处理预案，提高配电系统的可用性和可靠性；

2. 提供电力系统监测界面，通过动态的画面着色清晰区分带电状态显示；

3. 获取并自动保存详尽的设备运行信息，结合设备的生产、整定、维护数据，有效分析设备运行效能和寿命，并追溯设备的运行历史；

4. 支持云端的部署方案，大幅降低用户的设备投资和系统运维成本；

5. 大幅提升配电系统自动化程度，将直接减少用户的相关人力成本的支出；

6. 获取关键的能耗信息，帮助用户分析电能消耗状况，促进优化电能使用。

1） 创新的中压智能配电柜—Smart Panels-MV：

回顾

到这里，我们回顾一下我们本期讲了施耐德电气在数据中心供配电系统的新技术应用创新的内容，归纳为四个方面，第一部分是架构的创新，第二部分是传统应用的创新，我们谈到了传统应用创新的第一个具体的方面就是Smart Panels-MV，也就是智能的中压配电柜，在下一期的内容我们会继续给大家带来Smart Panels-LV也就是低压智能配电柜的差异化功能,以及I-Busway智能小母线的对比列头柜+电缆的对比的差异化的亮点，继续为大家带来第三大部分也就是供配电系统的建设的创新和第四大部分供配电系统的智能化管理的数字化创新的内容，今天的内容就到这里，我们下期见。

本期“施家招牌大餐”已悉数呈上，大施杜鹏专业深入的内容，是否令诸位意犹未尽？是否也希望像大施一样，掌握数据中心前沿技术，能够将复杂知识娓娓道来，那么我们还需更多全方位的进阶！

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