2024年5月2日发(作者：)
18
DX
009国标图集10
kV
发电机组供电系统解读
晁怀颇
（世源科技工程有限公司，北京市100142)
Analysis on Power Supply System of 10 kV Generator Unit in
National Building Standards Design Atlas 18DX009
CHAO Huaipo
(
S
.
Y
.
Technology
,
Engineering
&
Construction
Co
.,
Ltd
.,
Beijing
100142，
China
)
Abstract
:
This
paper
focuses
on
introducing
the
system
with
a
10
kV
generator
unit
as
its
backup
power
for
power
supply
and
distribution
in
the
national
building
standards
design
atlas
18
DX
009
Engineering Design and Installation of Data Centers
N
，
N
K
X
or
2
N
configurations
of
10
kV
generator
unit
，
the
applicable
relationship
with
the
data
centers
specified
in
the
Code for Design of Data Centers
(
GB
50174 - 2017
)，
and
the
applicable
relationship
with
the
data
centers
specified
in
the
Tier Standard
Topologyin
order
to
assist
readers
in
proper
selection
and
use
.
Key words:
data
center
;
power
supply
and
distribution
%
backup
power
;
10
kV
generator
;
configuration
;
parallel
operation
mode
；
class
;
applicable
relationship
，
$
，
1 18
DX
009 10
kV
发电机组供电系统型式
国家建筑标准设计图集18
DX
009《数据中心工程
设计与安装》已出版发行。图集第31页）10
kV
发
电机组供电系统图”示出了 3种10
kV
发电机组供电
系统型式。
1. 1
1. 2
型式
1
IN
+
X
(：=1[;，后同）配置，
IN
+
X
配置，每台发电机组出口
发电机组为
N
型式
所有发电机组在一段母线上并机运行。如图1所示。
2
发电机组为
N
处设置开关柜，将发电机组输出一分为二，分别在两
段母线上并机运行。如图2所示。
1. 3
型式
3
发电机组2
N
配置，每个
N
的发电机组在一段母
线上并机运行。如图3所示。
10kV发电雛
摘要：
介绍国家建筑标准设计图集18
DX
009
《数据中心工程设计与安装》供配电章节以10
kV
发
N
+
X
、2
N
几种配置，与
GB
50174 - 2017《数据中
心设计规范》规定的各级数据中心的适用关系，与
电机组作为备用电源的系统，10
kV
发电机组
N
或
《Tier
Standard
*
Topology
》规定的各级数据中心的适
用关系，以利于读者合理选择与使用。
关键词
：数据中心；供配电；备用电源；10
kV
发电机；配置；升机方式；寺级；适用关系
doi
： 10. 3969 /
j
.
issn
. 1003 - 8493. 2019. 01. 002
作者信息
中图分类号：
TU
852 文献标识码：
A
至
测试负载
发电机系统发电机系统
10kV输出A 10kV输出B
图1 型式1
Fig
. 1
Model
1
晁怀颇，男，世源科技工程有限公司，高级工程师，电气副总工程师；18
DX
009《数据中心工程设计与安装》编制组成
，
GB
50174-2017《数据中心设计 》 。
18
DX
009国标图集10
kV
发电机组供电系统解读（
晁怀颇
）
|
http: //www. jzdq. net. cn
9
_______
9
BUILDING
2019
年第
1
期
I ELECTRICITY
10kV发电觀
图
2
型式
2
Fig. 2 Model 2
10kV发电雛10kV发电机组
© © ©
© © ©
8
88
8
8
8
8
8
10kV并机
10kV并机
職I段、
母线E段
至 发电机系统
发电机系统 至
测试负载 10kV输出A
10kV输出B 测试负载
图
3
型式
3
Fig. 3 Model 3
2 18
DX
009 10
kV
发电机组供电系统方案
3
种不同型式按发电机组配置、并机方式可归结
为表
1
所示的
4
种发电机组供电系统方案。
表
1
中并未体现型式
2
(图
2
)所示的发电机组
N
配置、在两段母线上并机的方案。未体现该方案是
因为构建一个供电配电系统时，应遵循可靠性低的环
节的冗余度高、可靠性高的环节冗余度低的原则。遵
循此原则才能构建出适用、经济的供配电系统。该方
案中故障率相对较高的发电机组
N
配置、故障率相
对较低的并机装置和线路冗余设置，不符合上述原
________
10
10
■ D
http:
ec. 2019
// www.
V
jzdq.
oL 38
net.
No.
cn
1
表
1
发电机组供电系统方案
Tab. 1 Power supply system solution of generator unit
方案
•
发电机组配置
并机方式
方案
1AN
在一段母线上并机
方案
1BN + X
在一段母线上并机
方案
2N + X
在两段母线上并机
方案
32N
在两段母线上并机
则，不建议采用，故未纳人本文讨论范围。
3 18
DX
009发电机组供电系统方案与
GB
50174-2017各级数据中心等级的适用关系
3. 1 GB 50174-2017
对各级数据中心发电机组
供电系统的要求
具体数据中心工程中应先确定需要建设数据中心
的等级，并根据数据中心等级选择适用的发电机组供
电系统。
国内新建、改建和扩建的数据中心工程应遵照国
家标准
GB 50174-2017
《数据中心设计规范》进行
设计和建设，国家标准
GB 50174 - 2017
(附录
A
)
对发电机系统的要求如表
2
所示。
表
Tab. 2
2
各级
Technical
数据中心对发电机系统的技术要求
systems
requirements
in data centers
for generator
项目
技术要求
ABC
后备
电系统的
柴油
时
，
设置
「
发电机
N + X
应
供电电一
不
冗余
路 供电时
系统
(
! = 1 > "
)
发电机系统
，
N + 1
时
，
可不
冗余
设置
发电机
3.2
与
18DX009 10kV
发电机组供电系统方案的
适用关系
根据
GB 50174-2017
对发电机系统的要求，表
1
所示的各发电机组供电系统方案和
GB 50174-2017
数据中心等级的适用关系见表
3
。
表
3
。
3. 2. 1 A
中 适用发电机组供电系统方案
方案
1A
不适用于
A
级数据中心。因为发电机组
为
N
配置，不满足
A
级数据中心发电机系统应
N + X
(
Z = 1 >"
)的要求。
方案
1B
可适用于
A
级数据中心。该方案为
N + X
表
3
发电机组供电系统方案和
GB 50174-2017
数据中心等级的适用关系
Tab.
system
3 Applicable
solution of
relationship
generator unit
between
and the
the
class
power
of
supply
data
centers in GB 50174-2017
方案编号
发电机组
GB 50174-2017
配置
并机方式
A
级
B
级
C
级
方案
1AN
在一段母线上并机
x
!!
方案
1BN + X
在一段母线上并机
!!!
方案
2N + X
在两段母线上并机
!!!
方案
32N
在两段母线上并机
!
注：！表适用；
x
表
7K
不适用。
配置的发电机组在一段母线上并机运行。国家标准
GB 50174-2017
认可该方案适用于
A
级数据中心，
主要有两个原因。一是市电电源可靠性高：国家标准
GB 50174-2017
要求
A
级数据中心的供电电源应按
照一级负荷中特别重要的负荷考虑，要求市电电源为
“双重电源”，当一电源发生故障时，另一电源不应同
时受到损坏。二是并机设备、线路可靠性高。并机设
备、线路的年故障次数见表
4
。
Tab. 4
表
4
Annual
并机设
equipment
failure
备、钱
frequency
路年故障次数
and lines
of parallel
项目故障次数
/ (
次
/
年）
母排
0. 001
路器
0. 009
电
0.04
注：数据来自软件
ETAP 16.0.0
。
由表
4
数据可见，并机设备、线路年故障次数
很低。
方案
2
可适用于
A
级数据中心。该方案为
N+X
配置的发电机组在两段母线上并机运行。该方案在发
电机组、并机设备和线路都设置了冗余，使发电机组
供电系统具备了并行维护的能力。该方案建议应
用在因市 源 性 、 市 供应 为
(限电）而需要发电机组供电系统每年运行时间较长
的数据中心项目。
方案
3
可适用于
A
级数据中心。该方案为
2N
配置的发电机组分别在两段母线上并机运行。结合
o
A
级数据中心市电电源可靠性要求、综合考虑成本
因素，不推荐国内建设的
A
级数据中心项目采用该
方案。
3. 2.2 B
级数据中心适用发电机组供电系统方案
方案
1A
可适用于
B
级数据中心，但不推荐。因
为国家标准要求发电机组配置为“宜”
N+1
冗余，
“宜”为推荐做法。
方案
1B
可适用于
B
级数据中心，为
B
级数据中
心推荐应用的方案，发电机组按
N + 1
冗余配置。
方案
2
可适用于
B
级数据中心，满足
B
级数据
中心要求，但配置偏高，出于经济性考虑，不推荐
采用。
方案
3
可适用于
B
级数据中心，满足
B
级数据
中心要求，但配置过高，超出
B
级数据中心性能要
求过多，于经济性考虑，不建议采用。
3. 2.3 C
级数据中心适用发电机组供电系统方案
C
级数据中心仅在不间断电源系统的供电时间
不满足信息存储要求时，才设置柴油发电机。表
1
中各方案均满足
C
级数据中心要求，基于
C
级数据
中心性能要求，推荐采用方案
1A
可。其它方案配
置偏高或过高，超出
C
级数据中心性能要求，不建
议采用。
4 18
DX
009发电机组供电系统方案与
《Tier
Standard
:
Topology
》各级数据中心
等级的适用关系
!." 《0*+
Topology
》数据中心等级划
分和要求
除了遵循国家标准
GB 50174 - 2017
设计、建
设、验证数据中心，国内还有一些项目也会同时
参
照
国际上的一些数据中心相关标准进行设计、建设、验
证。目前，国内数据中心工程
参
照较多的是
Uptime
Institute
发布的相关标准。
Uptime Institute
发布《
Tier Standard
:
Topology
》
中等级划分和要求见表
5
。
4.2 与18
DX
009 10
kV
发电机组供电系统方案的
适用关系
根据《
Tier Standard
:
Topology
》对发电机组供
电系统的要求，表
1
所示的各发电机组供电系统方案
和该标准中各级数据中心的适用关系见表
6
。
18DX009
国标图集
10kV
发电机
http:
组供
//www.
电系统解
jzdq.
读（晁
net.
怀颇
cn
）|
11
BUILDING
2019
年第
1
期
I ELECTRICITY
表
Tab. 5
5
数据中心分级要求汇总表
of
Summary
data center classification
sheet for requirements
项目
Tier I
Tier "
Tier #Tier $
支持
IT
负载活动的
容量组件
NN+ 1N+ 1N
任何故障后
分配路径
1
1
个活动和
个备用
2
个同时活动
并行雏
否否
是是
容错性
否否否
是
分区
否否否
是
注：摘自《
Tier Standard - Topology
》。
表
6
发电机组供电系统方案和
《Tier Standard: Topology"
数据中心等级的适用关系
Tab. 6
system
Applicable
solution
relationship between the power supply
centers in
of generator
the
Tier Standard
unit and the class of data
：
Topology
方案
发电
《
Tier Standard: Topology
》
编号
机组
并机方式
配置
TierTierTier
#
Tier
$
方案
1AN
在一段母线上并机
XXX
方案
1BN + X
在一段母线上并机
XX
方
2N + X
在两段母线上并机
方案
32N
在两段母线上并机
注：
▽
表示适用；
X
表示不适用
由表
6
分析如下
。
4. 2. 1 Tier I
级数据中心适用发电机组供电系统
方案
Tier I
级数据中心要求
N
配置的发电机组
（
发电
机组为表
5
中的
“
支持
IT
负载活动的容量组件
”，
后
同
）
和
1
个发电机组供电路径
（
发电机组供电路径为
表
5
中的
“
分配路径
”，
后同
）。
本文讨论的几种发电
机组供电方案均能满足
Tier I
级机房要求
。
推荐采用
发电机组
N
配置在一段母线上并机的方案
。
方案
1B
、
方案
2
、
方案
3
配置偏高或过高
，
超过
Tier I
级数据
中心性能要求
，
不建议采用
。
4. 2. 2 Tier II
级数据中心适用发电机组供电系统方案
Tier II
级数据中心要求
N < 1
的发电机组配置和
1
个发电机组供电路径
。
方案
1A
发电机组为
N
配置
，
没有冗余的容量组件
，
故不满足
Tier II
级要求
。
针
对
Tier II
级数据中心
，
推荐采用方案
1B
。
方案
2+
________
12
12
■ D
http:
ec. 2019
// www.
V
jzdq.
oL 38
net.
No.
cn
1
方案
3
满足
Tier II
级要求
，
但配置偏高或过高
，
超
过
Tier II
级数据中心性能要求
，
不建议采用
。
4. 2. 3 Tier III
级数据中心适用发电机组供电系统
方案
Tier III
级数据中心要求
N < 1
的发电机组配置和
两个发电机组供电路径
，
一个供电路径使用
、
一个路
径备用
。
方案
1A
不满足
Tier II
级数据中心要求
，
同
样不满足要求更高的
Tier III
级数据中心
。
方案
1B
并机母线为一段
，
不满足两条分配路径一用一备的要
求
，
故方案
1B
也不满足
Tier III
级要求
。
方案
2
发
电机组冗余配置
、
并机母线冗余配置
，
满足
Tier III
级对容量组件
、
分配路径
、
并 的要求
，
推荐
Tier III
级数据中心采用方案
2
所示的发电机组供电
系统
。
方案
3
也满足
Tier III
级要求
，
但配置偏高
、
造价偏高
，
不建议采用
。
4. 2. 4 Tier IV
级数据中心适用发电机组供电系统
方案
Tier IV
数据中心要求在任何故障后仍能确保有
N
的发电机组继续供电
；
要求有两个同时供电的发
电机组供电路径
，
并且要求具备并行维护能力
、
具
备容错性能
、
要求分区功能
。
方案
1A
、
方案
1B
不
满足
Tier IV
要求
。
方案
2
已经具备冗余的容量组件
和两条分配路径
，
已具备并行维护能力
，
在此基础
上
，
实现容错和分区即可满足
Tier IV
要求
，
具体做
法为
：
a.
将发电机组分区布置在不同的隔间内
，
任何
一个隔间内发生火灾等事故导致该隔间内的机组停
机时
，
其它隔间内的发电机组满足
N
的要求
；
如发
电机组
N+1
冗余时
，
每个隔间内只能布置一台发
电机组
。
b.
两段并机母线分别布置在两个不同的物理隔
间内
。
c.
每台发电机组至两段并机母线的两条线缆沿
不同路由敷设
；
两段并机母线馈电至两段市电母线的
线缆沿不同路由敷设
。
满足以上条件时
，
方案
2
可满足
Tier IV
级要求
。
要求条件 如
4
。
方
2
中
2N
配置的发电机组 并机母线分
设置在两个不同的物理隔间内
、
两组发电机的线路沿
不同的路由敷设时
，
适用于
Tier IV
级数据中心
。
图
4 S + l
配置发电机组满足
TierlV
级要求的条件
Fig. 4 Conditions
meet Tier
for
IV
N + l
requirements
generator unit to
5结语
希望数据中心设计和建设者参考以上介绍的
18
DX
009《数据中心工程设计与安装》第31页
“10
kV
发电机组供电系统图”所示的方案、各等级
数据中心对发电机组供电系统的配置要求以及二者的
适用关系和选用建议，合理配置数据中心的发电机组
供电系统，建设适用、绿色的数据中心
f
[1]
中国电子工程设计院有限公司，中国建筑标准
设计研究院有限公司
.18DX009
数据中心工程设计与安
o
装
[M].
北京：中国计划出版社，
2018.
[2]
中国电子工程设计院
.GB 50174 -2017
数据
中心设计规范
[S].
北京：中国计划出版社，
2017.
[3] Uptime Institute. Tier Standard
：
Topology [R].
[4]
钟景华，等
.
中国数据中心技术指针
[M].
北
京：机械工业出版社，
2014.
[5]
钟景华，等
.
中国数据中心运维管理指针
[M].
北京：机械工业出版社，
2016.
[6]
中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会数
据中心工作组
.
数据中心供配电系统技术白皮书
[R
]，
2011.
[7]
，
，
，
.
数据
中心的规划与设计
[M].
北京：电子工业出版社，
2010.
[8]
中国航空规划设计研究总院有限公司
.
工业与民用
供配电设计手册
[M]. 4
版
.
北京：中国电力出版社，
2016.
2018-12-18
来稿
2018- 12-24
修回
2018
年合订本开始发行
为便于读者朋友连续阅读《建筑电气》
2018
年精彩
内容，系统研究建筑电气领域的科技发展，本社制作了
《建筑电气》
2018
年合订本，现已开始公开发行。
2018
年合订本分上、下两册装订，上册定价
110.00
元
/
册，下册定价
110.00
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/
册，全套定价
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年卷
定价
/ (
元
/
册）
年卷
定价
/ (
元
/
册）
2008
上册
2009
27
120. 00
201433
96. 00
下册
2010
28
29
168. 00
168. 00
全套
180. 00
96. 00
上册
201130
上册
94. 50
201534
96. 00
下册
94. 50
下册
96. 00
全套
178. 00
全套
180. 00
上册
96. 00
上册
96. 00
201231
下册
96. 00201635
下册
96. 00
全套
180. 00
全套
180. 00
上册
96. 00
上册
96. 00
201332
下册
96. 00201736
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本社启
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国标图集
10 kV
发电机
http:
组供
//www.
电系统解
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读（晁
net.
怀颇
cn
）|
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