2023数据中心配电解决方案

数据中心配电解决方案 完整的配电解决方案 PAGE3PAGE3 全集成能源管（TIP） PAGE4PAGE4完整的配电解决方案西门子数据中心完整配电解决方案是建立在全集成能源管理基础上，与全集成楼宇科技和全集成自动化技术相结IT（

1电话语音系统安全防范系统低压柴油发电机照明系统消防报警及火灾探测

不间断电源系统

变配电系统低压配电系统虚拟化架构

机械散热系统

门禁系统

楼宇自控系统架高地板送风系统图1.数据中心完整的配电解决方案全集成能源管理TIP能源管理/全集成能源管理TIP能源管理/能源透明化过程/工业自动化楼宇自动化产品和系统新能源保护技术变压器低压配电设备及保护和测量技术配电设计选型软件SIMARISdesign网络计算和设备选型SIMARISproject配电柜布置图及预算SIMARIScurves全集成能源管理西门子提供的中压产品包括：气体绝缘柜气体绝缘开关柜气体绝缘环网柜空气绝缘开关柜NXAirS、12kV真空断路器3AE系列。3W3V西门子向客户免费提供专用工具软件SIMARIS配电设计软件，SIMARISdesign设计软件，基于西门子配电产品开发的软件，优越性在于能按配电系统自动选择配电产品，选型计算依据

设计软SIMARIScurves软件用于快速获得配电保护设备的脱扣特性曲线，限流曲线和允通能量曲线。 数据中心的电能效率 PAGE5PAGE5 配电系统规划设计 PAGE6PAGE6100%4%–100%4%–其他绿色数据中心14%系统损耗优化配电系统设计25%冷却系统/用地下水冷却预热应用数据中心合理布局全局性的优化电费依据能源的费率，气候条件，可再生能源等因素ITPUE1.2-1.4可靠性管理减少操作，预报维护等57%IT设备虚拟化技术应用协调技术数据存储技术服务器技术不断更新IT自动化32%2.数据中心提高电能利用率的途径PUE<1.2PUE为1.75透明化能源监控系统的电能消耗在冷却系统及其他辅助设施和系IT速度发展只能值提高IT透明化能源监控系统

IT设备的电能消耗与数据中心总的电能消耗之比称电能使用效率2＝IT设备的能耗为总电IT设备能耗不足数据中心总电能消耗的配电系统规划设计》该4。其中IVIT小ITIVTierTierⅠMVMD99.67%28.8hTierⅡGG99.75%22hGSITTierⅢMVMD99.98%1.6hTierⅣMVMDMVMD99.99%0.8hGGGGGGLVMDLVMDUPSUPSUPSITITITITITITIT3.数据中心基础设施分级机房ITLVMD MVMDITITUPSUPLVMDITUPSLVMDLTMSDSDSDLTMUPSUPSLTMSDSDLTMUPSSDITSDIT

提高投资费用，备用设备庞大，电能效率低，运行费用高。修订后，把数据中心分为CA符合下列情况的机房为A级机房：运行中断会造成重大经济损失运行中断造成公共秩序严重混乱RACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACURACU 配电系统规划设计 PAGE7PAGE7 EMC环境友好的配电系统 PAGE8PAGE810kV10kV市电电源1#10kV市电电源0.4kV 0.4kV 0.4kVGGG控制屏控制屏控制屏10kVI段10kVII段0.4kV0.4kVIII段0.4kVIV段0.4kVI段0.4kVII段照明其它负荷1UPS1 1UPS1 2UPS1 2UPS1 主电源 旁路电源 源 源 主电源 旁路电源 源 机房专用空调4.A级机房配电系统参改图机房等级A机房等级A级B级C级性能要求容错型，在系统运行期间，其场地设施不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断冗余型，在系统运行期间，其场地设施在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断基本型，在场地设施正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断供电电源两个电源供电。两个电源不应同时受到损坏两回线路供电变压器M（1+1）冗余（M=1、2、3……）N后备柴油发电机系统N或N+X冗余（X=1-N）N供电电源不能满足要求时不间断电源系统的供电时间满足信息存储要求时，可不设置柴油发电机后备柴油发电机的基本容量应包括不间断电源系统的基本容量、空调和制冷设备的基本容量、应急照明和消防等涉及生命安全的负荷容量—柴油发电机燃料存储量72h24h—不间断电源系统配置2N或M（N+1）冗余（M=2、3、4……）N=X冗余（X=1-N）NEMC环境友好的配电系统IT设备应在友好的配电IT中性）3相不平衡电流外，还叠加了33倍频次谐波电流图N的要求，零地电压应2VIT数IT单电源设备的TN-SN线与PE配电系统的负荷（或工作）电流由（带绝缘的）N线返回电源中性点，设备外壳及外露导体不带电，PE线无电流，环境友好。系统采用集中一点接地NPEEC3极

4442PE线和NN正常供电系统，只要能做到集中一点接地，推荐使用3极开关。TN系统慎用4极开关，避免出现断零风险。EMC业应用专家联系。II+II+II+I3N=103++13I图5.N线电流示意图 a2正常供电电源A 应急供电电源B a2 发电机等电位联结变压器等电位联结变压器等电位联结发电机等电位联结变压器等电位联结变压器等电位联结a1联锁NPSSPSL3PENPEL2L1L1L2L3NPE一点接地主等电位联结低压主配电 数据中心配电解决方案 PAGE9PAGE9 10KV柴油发电机组解决方案 PAGE10PAGE10数据中心配电解决方案NPS=[ࠃ׉$$ᇸRPS=;¤ࠃ$$ᇸC C2500kVA SIVACON系列

2500kVA G

C1 C1NPS C2 C2

RPS

3W系列ಖୟఇ๕UPS‡ದ$1C3

UPSUPSဣཥA

UPS UPSUPSUPS800kVA

UPSಖୟఇ๕UPSC2 CC2 C1C3C5C4C33V系列

3NP1

UPSဣཥB

400ms200msC4 C4

100msC5 快速接线系统 C55S系列

C5 IT 图7.数据中心配电解决方案

5S系列7优质中压气体绝缘开关柜或空气绝缘开关柜：C，NXAirS等8PT、S88PS3W系列框架断路器，作为低压进线开关，主配线开关，母联开关3V系列塑壳断路器，作为分子配电保护开关3NP系列熔断器式隔离开关，作为终端配电线路保护开关5S3IT设备供电。

数据中心用户根据需求选择合适的。国内常用静态无SIT10KV柴油发电机组解决方案发电机组作为。西门子拥有完整的中压配电开关设备，方案中发电机保护开关柜选用NXPLUSC气体绝缘柜，配线开关选用紧凑型的8DJH气体绝缘柜。西门子的气体绝缘柜与同类产品比较具有

如下特点：不锈钢气箱体积小，便于运输金属封闭，安全性好激光焊接工艺，不带密封圈套管技术使用西门子专利真空波纹管技术0.1%5×5×2000kVA10kVNXPLUSCNXPLUSC10kV发电机输出配电柜10kV发电机输出配电柜10kV线路供电10kV线路供电10kV线路供电10kV线路供电8DJH8DJH10kV线路供电10kV线路供电10kV线路供电10kV线路供电8DJH8DJH8DJH8.10kV柴油发电机解决方案PAGE11PAGE11PAGE12PAGE12西门子推荐的A/T4方案西门子推荐的A/T4方案N+1TBIA BTBIN+1G G GG G G2.4MWUPS UPS UPSUPS UPS UPSLVMD-UPSALVMD-UPSBA2 B3 2(N+1)图9测量$ோƒజ၍֣ఇ੷A1 B1测量$ோƒజ၍֣ఇ੷$ோƒజ၍֣"1图10 图11插接箱$ோƒజ၍֣"1采用PDU模块和母线槽系统目前机房的功率密度已从5002000kW/m24000kW/m22.4MW600m2PDUIT机架供电，采用西门子技PDU600KWIT设备机架容量为15KW600KW的PDU40个机架供电。2.4MW4600kWPDU模块，大大简化了配电系统的设计。图9中，A系统和B系统均使用两主一备变压器、两主一备发电机和两主一备UPS，IT负载均由UPS系统供电，正常情

况下，市网经过UPS系统净化电源，消除干扰。UPS电池组正常由市网浮充电，当检修或者失去市电时，电池组通过逆变器保证正常供电。0）分别是B4IT10。PDU新技（11UPSIT服务器柜，省去TIP应用工程师。 配电系统优化设计 配电系统优化设计 配电系统优化设计(SIMARISdesign、SIMARISproject和SIMARIScurves)使其成为一个透明化的系统。透明化是指整个配电系统的网路电流、基本的电能质量（如电压降、功率因数、能源消耗)（或母线槽）的型号，可视化的保护整定，上下级线路的保护配合（图示的绿色代表完全选择性，黄色代表部分选择性）等。当网络重组（如工作）能满足项目不同阶段（如立项、招标、施工、调试等）的不

SIMARISdesign设计软件，不断地优化数据中心的配电网络和运行可靠性。在规划和设计配电系统时，设计师须熟悉和理解建筑物电气装置标准（IEC60364）（GB50052GB50054、低压电器产品标准（IEC6089、IEC60947、IEC；须考虑网络结构接地系统、等电位联结、3P4P)后备保护和选择)(电气火灾、防电击措施、自动切断电源、绝SIMARIS工具软件助你成为优秀的规划设计师。PAGE13PAGE13PAGE14PAGE14SIMARISdesign设计软件的输出文档可作为订货采购的依SIMAIRSproject软件，提供配电系统整体规划，快速实现配电柜安装空间需求的概览，方便进行简单、快捷、直观的配电设计并可输出中低压开关柜单线图及平面布置图。

SIMARIScurves软件，设计师可快速设备选型、查看保护特性曲线、评价上下级保护配合性能。有关SIMARIS工具软件，可咨询西门子TIP应用工程师。访问\h/simarisSIMARISSIMARISdesign配电网络设计和计算选型 SIMARISproject配电柜布置及预算 SIMARIScurves查看配电产品脱扣特性曲线 主动电能管理解决方案 主动电能管理解决方案 主动电能管理解决方案通信网络NXPLU-C变压器G发电机以太网网关管理级通信网络NXPLU-C变压器G发电机以太网网关管理级UISTHDUIPWcoIRS485 UPS运行级DI/DOU配电UIP I IIwII控制级现场级图12.数据中心电能管理解决方案变压器二次侧，低压主进线回路安装中文显示的多功0.2%31次以下的谐波，具有计算并存储负荷曲线的功能。从组建网络角度看，该多功能仪10/100M以太网接口，具有网关等功能。

UPS进线回路，安装中文显示的多功能仪表，全电量采集电能参数，监测总谐波电流和电压谐波畸变0.2%0.5%支持ModbusDP等通信功能。重要的馈线回路安装中文显示的多功能仪表，全电量ModbusRTU或RS485接口，DI/DO数字量接口。通信网络结构见图12，现场级、运行级和控制级之间，必须完成网络的连接转换，数据预处理和传送，并将各个子系统不PAGEPAGE15PAGE16PAGE16作站、WEB服务器等。满足运行级与控制级要求的功能。管（包括曲线、表格等，以及整PUE

定义能源优化报表，通过联动监控，优化设备运行，实现能源优化管理。电能管理软件可按数据中心的要求二次开发。图13为西门子为某金融机构提供实际应用的能源管理方案PAC4200

PAC4200

PAC4200TN-S400VPAC3100 PAC3100 PAC3100

PAC3100

PAC3100

PAC3100

PAC3100图13.西门子能源管理的应用案例 TIP产品概览 TIP产品概览 全集成能源管理产品和系统中压空气绝缘开关柜西门子公司的空气绝缘开关设备通过了IEC62271-200和GB3906-2006的型式试验。能满足各类用户对中压一次和二次配电的需求。NXAirS空气绝缘开关柜额定电压12kV ■额定电压40.5kV额定母线电流最大4,000A ■额定母线电流最大3,150A额定馈线电流最大4,000A ■额定馈线电流最大2,500A额定短路开断电流最大40kA ■额定短路开断电流最大31.5kA额定电压24kV ■模块化结构额定母线电流最大3,150A ■人性化设计额定馈线电流最大3,150A额定短路开断电流最大31.5kA中压气体绝缘开关柜西门子公司的气体绝缘开关设备通过了IEC62271-200和GB3906-2006的型式试验。金属封闭，结构紧凑能满足各类用户对中压一次和二次配电的需求。8DA/B10型气体绝缘开关柜 ■左右两侧可扩展额定电压最大40.5kV ■单元式、组合式可选额定母线电流最大5,000A额定馈线电流最大2,500A NXPLUSC型气体绝缘开关柜额定短路开断电流最大40kA ■额定电压最大24kV金属封闭 ■额定母线电流最大2,500A气体绝缘 ■额定馈线电流最大2,500A分相结构 ■额定短路开断电流最大31.5kA金属封闭，结构紧凑8DJH气体绝缘开关柜 ■气体绝缘，免维护额定电压最大24kV，对应短路开断电 ■气体焊接，终生密封流20kA ■独特工艺，不使用密封圈额定母线，馈线电流最大630A ■设计独特的压力释放装置金属封闭，结构紧凑 ■设计独特的气体压力指示装置气体绝缘，终身密封中压真空断路器IEC62271-100GB1984空断路器的需求。3AE-SION系列额定电压12kV ■额定电压40.5kV额定电流最大4,000A ■额定电流最大2,500A额定短路开断电流最大50kA ■额定短路开断电流最大31.5kA额定电压24kV ■设计紧凑，适合不同开关柜额定电流最大3,150A ■机械寿命达30,000次额定短路开断电流最大31.5kA ■正常工况下10000次操作次数内免维护PAGEPAGE171818SIPROTEC保护测控装置SIPROTEC是智能型保护测控装置，控制中压开关设备，选择性地切除故障，保护中压配电线路和设备。SIPROTEC系列产品包括线路保护、电动机保护、发电机保护等产品，均具有灵活的通信功能，集成到网络型的解决方案中。GEAFOL变压器GEAFOL是一种阻燃自熄式变压器，将中压等级电压变为低压400V，在发生火灾时不会产生有毒气体。特别适合在建筑物中，或场地有限的地方使用，能够满足最高的安全等级要求。SIVACON开关柜SIVACONS8和8PT是安全性和现代化设计相结合的产品，严格按IEC60439-1/GB7251.1标准制造，通过IEC61641/GB/Z18859耐电弧故障测试验，确保人身、设备和系统的安全，采用的模块化技术，可满足各类用户的不同要求，具有和母线槽系统连接的测试验证。具有通信功能组建智能配电系统。SIVACON8PS母线槽系统具有较高的短路承受能力，防火性能好，安全性能大大高于电缆型配电线路，安装不受空间限制，系统扩展方便灵活。SENTRON3WL/3VL断路器SENTRON3WL/3VL4代产品，附件最少，具有通信功能，通过网络实现智能配电，诊断、故障、维修或电能管理。3WL6300A，55℃高温不降容，额定电流插件，模块化3VL1600A，50℃高温不降容，模块化好，热磁和电子式脱扣器全面满足线路和马达保护等。5SY/5SP小型断路器5SY/5SP系列，电流应用范围从0.3A到125A，具有A/B/C/D四种脱扣曲线。为三级限流型断路器，功耗更低（IEC标准，更节能。触头分合状态指示窗口，可直接观察了解断计充分融合人机工程学设计。5SU/5SM漏电保护设备AB TIP产品概览 5SD74电涌保护器西门子提供5SD74系列电涌保护器，应用类别包括T1、T1+T2、T2、T3,等产品能可靠地抑制雷电过电压和操作过电压，是配电系统线路和设备免受损坏。熔断器负荷隔离开关隔离开关熔断器组3KL系列采用双触头中断和隔离距离设计，额定电流高达800A，和3NA熔芯组合，满足配电线路保护要求。3KL和半导体熔断器3NE组合，可用于UPS系统、变频器、软起动器和电容器控制系统。熔断器式隔离开关3NP1可以用于非频繁的手动开断