苏州工业园区TierIV 标准数据中心供配电系统设计傅卫东/ 张渊（苏州工业园区设计研究院, 江苏苏州 215021）Power Supply and Distribution System Design for Tier IV Data Center of Suzhou Industrial ParkFu Weidong / Zhang Yu a n摘要对数据中心的T i e r I V标准作了简单的介绍，并结合具体设计对苏州工业园区的综合数据中心供配电系统进行了分析和介绍了项目的实施情况。

关键词T i e r I V标准数据中心 20k V中压配电设计供配电系统Abstract The paper brieflly introduced the Tier IV standardfor data centers, and in combination with the project of SuzhouIndustrial Park, it made a analysis on the power supply anddistribution system for data centers. The implementation of thisproject was introduced as well.Keywords Tier IV standard, data center, 20kV mid-voltagedistribution, design, power supply and distribution system房设计规范》内的最高标准的A 级机房标准，而且在某些方面要求更加严格。

数据中心等级认证级别越高，标志着数据中心成熟度越高，能够提供的服务也就越安全稳定，当然单位面积的造价也就越昂贵。

正是由于TierIV 级别在基础设施建造上的高要求和高成本投入，全世界能够成功通过该级别标准的企业不足10 家。

在这一点上苏州工业园区综合数据中心实现了我国数据中心的一个新突破。

作为建设方聘请的顾问公司和机房区的承包方，某国际知名IT 企业的全球服务部全程参与了该项目，而作为项目的设计方笔者所在的苏州工业园区设计院完成了除机房以外的所有区域包括变电所、发电机房的设计。

在此仅将设计中的一些体会写下来供大家参考。

2 TierIV 标准的电气供电一般要求Tier Ⅳ认证的数据中心要求具有容错结构，系统设计需要避免出现单点故障，所有电力系统，包括备用电源都是全冗余的。

允许对重要负荷进行有计划（不会中断系统）的操作。

容错功能需要至少能经受住一次最重要的意外事故（操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修等）而不会中断电子信息系统的运行，能提供99.995% 的可用性。

具体来说对于电气系统的要求一般有以下几项：1）市电接入两路主供2）变压器容量配置2N，即全冗余3）备用柴油发电机配置不低于N +14）发电机燃料储量不小于96h5）电气系统允许并行检修6）单位面积供电密度不小于1.5kW/m27）UPS 系统容量配置2N，即全冗余8）独立双电源路径至PDU41 智能建筑电气技术1 项目及建设标准简介 近日位于苏州工业园区独墅湖畔的苏州工业园 区综合数据中心正式投入运营，成为工业园区重要的 公共技术服务平台，填补了工业园区数据中心增值业 务的空白。

该数据中心建筑面积约4.2 万m 2，分两期进 行建设。

第一期建筑面积1.8 万m 2，其中机房区域1.08 万m 2，设 施 配 套 区 域7200 m 2，最 大 可 配 置 标 准 机 柜 1694 个。

难能可贵的是该综合数据中心投运之前已经顺 利通过由国际正常运行时间协会(The uptime institute,UI) 组织的关于数据中心的设计等级认证，据报道该 中 心 是 亚 洲 首 个 获 得TierIV 级 别 设 计 等 级 认 证 证 书 的数据中心。

Tier 标 准 指 的 是《ANSI/TIA-942-2005 数 据 中 心用远程通信基础设施标准》，该标准是世界上第一 部较为全面地以数据中心为对象的技术标准。

标准中 以数据中心基础设施的“可用性(Av aila b ilit y)”和“安 全性(S ec ur it y)”为主要指标，将数据中心由高到低分 为以下4 个等级，分别为TierIV ，III ，II ，I 。

其中的TierIV 标 准 相 当 于 国 内 的G B 50174-2008《 电 子 信 息 系 统 机 3.2 变压器配置 考 虑 到UPS 的 性 价 比，IT 公 司 最 终 选 择 了500kVA/ 台的UPS 来搭建整个UPS 供电系统，为机柜 区服务的20000kVA UPS 按照2000kVA 一组分成了10 组，10 组 里 又 按 照100% 冗 余 原 则 分 为A 、B 两 路，每 路 五 组 共10000kVA 。

因 为 在 选 择UPS 时 已 经 考 虑 了 负载率，因此在选择变压器时容量不再放大，每组UPS 3.1 负荷分析及 UPS 配置情况按 照 机 房 区 设 计 方IT 公 司 提 出 的 要 求，一 期 工 程 中 安 装 的 网 络 机 柜 及 服 务 器 机 柜 总 用 电 量 为6314kW ，考 虑 到80% 的 负 载 率 及0.8 的 功 率 因 数， IT 公司选择的为机柜服务的UPS 的实际需要容量为10000kVA ，UPS 按 照2N 的 原 则 配 置，即 总 配 置 容 量 为20000kVA 。

为 机 房 区 服 务 的 冷 冻 机、冷 冻 水 循 环 泵、冷却塔、冷却水循环泵、机房空调箱、机房精密空 调等设备的总负荷为2385kW ，其中冷冻水循环泵、机 房空调箱、机房精密空调设备由于与机房温度密切相数据中心供电设计方案 3 关，一 旦 停 止 工 作 将 因 机 房 内1500 多 台 服 务 器 机 柜 的巨大散热导致机房温度迅速上升，并很快即会超过 服务器的临界工作温度从而间接导致系统中断运行。

所以IT 公司也要求配置UPS 供电，其负荷为643kW 。

为 了 降 低 启 动 电 流，这 部 分 负 荷 里 所 有 风 机 及 水 泵 均 采 用 变 频 或 软 启 动，同 样 考 虑 到80% 的 负 载 率 及 0.8 的功率因数，按照2N 原则需要为该部分负荷配置 2×1000kVA UPS 。

UPS 电池供电时间均按照15min 考 虑。

其他负荷包括机房区域照明及机房以外的办公区 空调、照明、风机、防排烟设备及消防水泵等设备，该 部分负荷容量约为1600kW 。

9）空调设备供电2N ，即全冗余 10）冷水主机配置不低于N +1 11）精密空调末端配电不低于 N+1 12）自动化配电集中监视系统 以上要求的后6 项属于机房区域的工作范围，一 般由专业公司来完成，这里仅重点介绍一般需要由设 计院完成的前6 项。

足TierIV 标准里的发电机96h 运行的要求。

3.5 20kV 市电接入设计按照TierIV 标准要求应从两个独立的电网变电所的专用输出回路上分别引入一路市电电源，以专线方式沿不同的敷设路由引接至数据中心。

每一路市电电源的供电容量应能满足全部负荷的需求，即应为全冗余，并且两路市电应同时供电运行。

本项目一期安装了14 台变压器，两路市电每路需要连接7 台变压器，安装容量14500kVA。

当然由于在变压器的配置上已经采用了2N 的形式，故高压侧不再需要联络。

14500kVA 的变压器装机容量已经超过了常规10kV 系统单路供电的上限，对于这样的供电容量在国内绝大多数地区是需要以35kV 及以上电压供电的，大多数情况下均需要建造一所35kV 或110kV 降压站。

然而幸运的是本项目建设地点正好位于苏州工业园区的核心区内，而该园区自1994 年开始开发建设以来一直采用20kV 中压系统进行供电。

对于20kV 系统而言，单路专线供电的上限为16000kVA，14500kVA 正好处于单路供电的上限以下，因此两路20kV 专线即轻松地解决了供电的问题。

不过为了满足从两个独立的电网变电所引来专用输出回路的要求，虽然数百米之外的一座供电局110kV 降压站内两段不同20kV 母线上可以分别提供一路20kV 专线，但是经过权衡最终还是只从该降压站引来了一路20kV 专线，另一路20kV 专线则是多花了数百万投资由数公里之外的另一座220kV 降压站里引来的。

至于数据中心的二期供电问题，存在两种可能，一是极有可能在工业园区政府的大力支持下，二期再由供电局的两个不同的降压站引来两路20kV 专线，但前提是每路容量不超过16000kVA。

二是一旦二期的专线容量超过单路供电上限，在二期再建设数据中心专用的110kV/20kV 降压站，由降压站的20kV 母线上分别向一期二期的变电所供电。

即使是按照最坏的打算最后仍然避免不了110kV 降压站的建设，但是毕竟是为数据中心的建设方赢得了宝贵的经营时间和极大地节约了初期的建设投资, 这也从一个侧面体现了苏州工业园区20kV 中压配电系统的优越性。

由1 台2000kVA 的变压器供电，为机柜区服务的变压器总共为10×2000kVA。

接下来是为数据中心服务的辅助设备供电，经过计算2N 或2（N+1）配置的冷冻机、冷却塔、冷却水泵每组运行负荷为1780k W，每组由1 台2000kVA 变压器供电。

2N 或2（N+1）配置的冷冻水循环泵、机房空调箱、机房精密空调设备再加上其他负荷每组由1 台2500kVA 的变压器供电。

这样我们得到了总的变压器安装功率为10×2000kVA+2×2000k VA+2×2500kVA=29000kVA，14 台变压器和UPS 机组一样分成100% 冗余的A、B 两路，每路7 台，安装容量为14500kVA。

43 智能建筑电气技术 4 供电设计具体分析数据中心整体供电的系统框架图如图1 所示。

3.3 发电机选择及配置 按照本文第二节里提到的TierIV 标准里对发电 机配置的要求是不低于N+1，事实上经数据中心建设 方的要求，最后是按照2N 的标准来进行设计和土建 预留的。

发电机和变压器一一对应，一样分成了100% 冗余的A 、B 两路，每路7 台。

由于发电机需要100% 地 承担相对应的变压器的荷载，因此每台按照常用功率2000kVA( 备 用 功 率2000kW) 来 选 择。

只 不 过 项 目 初 期考虑到造价的因素，只配了A 路的7 台发电机，B 路 的7 台发电机电源配出屏本期才安装到位，通过联络 母线与A 路相应发电机组联络，并从本路的发电机电 源配出屏向B 路负荷供电。