Проектирование внешнего и внутреннего электроснабжения

Наш проектный отдел разработал рабочую документацию для монтажа электроснабжения центра.

расчет сети электрического освещения

Проект на внешнее электроснабжение

Питающее напряжение – 20кВ. Отходящие ячейки на центре питания должны принадлежать разным секциям распределительного устройства. Каждая кабельная линия должна состоять из необходимого количества кабелей и способна нести полную электрическую нагрузку объекта. Прокладка кабельных линий предусматривается в земле, в коллекторе и по зданию до помещения РП.

схема шкафа внешний вид

Полная мощность объекта, согласно предварительным требованиям Заказчика, не может превышать потребление электроэнергии полной мощностью 10 000 кВт на напряжении 20 кВ от внешних сетей.

Согласно предварительных расчетов мощность составляет ~10 МВт. ЦОД разбивается на четыре маш.зала равной мощности – 2,5МВт. Каждый зал имеет две зоны надежности зона Tier III – 866кВт/зал, зона TierIV -180кВт/зал, остальная мощность отводится на инженерную инфраструктуру.

Купол здания ЦОД выполнен с элементами альтернативной энергетики – солнечными батареями. Эта система предназначена для электроснабжения наружного освещения территории.

Организация системы внешнего электроснабжения

Для осуществления питания объекта необходимо обеспечить электроснабжение по двум взаиморезервируемым кабельным линиям. Центр питания предварительно находится на территории центра. Питающее напряжение – 20кВ. Отходящие ячейки на центре питания должны принадлежать разным секциям распределительного устройства. Каждая кабельная линия должна состоять из необходимого количества кабелей и способна нести полную электрическую нагрузку объекта. Прокладка кабельных линий предусматривается в земле, в коллекторе и по зданию до помещения РП.

проект электроснабжения освещения

Для осуществления приёма и дальнейшего распределения питания в проекте используются две распределительные высоковольтные панели – РП 20кВ. Каждая из панелей обеспечивает приём питания от кабельных линий см.выше и распределение питания по нагрузкам в полном объеме. С целью возможности обеспечения вышеуказанного резервирования между панелями организована электрическая связь с возможностью автоматического переключения АВР.

РП являются щитовыми устройствами состоящими из необходимого количества ячеек:

  • вводных ячеек - для осуществления питания от ЦП
  • линейных ячеек – для осуществления распределения питания на нужд ЦОД.
  • ячеек связи – для осуществления взаиморезервирования между панелями
  • вспомогательных ячеек – для осуществления питания собственных нужд, телеизмерений и т.д.

РП размещаются в здании на 1-м этаже в отдельных помещениях.

Для осуществления питания объекта в случае исчезновения напряжения на обоих вводах от ЦП выполнена система гарантированного электроснабжения от собственной генерации. Для осуществления собственной генерации используются дизель-генераторные станции, далее по тексту DRUPS, вырабатывающие необходимые мощности на напряжении 0,4кВ.

Алгоритм ДГУ

Предусматривается синхронная работа DRUPS с возможностью обеспечения питания каждого машзала ЦОД с необходимым запасом топлива. Топливо хранится в двух подземных топливохранилищах в непосредственной близости от здания ЦОД с организованной площадкой для дозаправки.

В системе электроснабжения предусматривается устройства отвечающие за синхронизацию всех генераторов в одну общую систему. РП размещаются на то же территории что и ДГУ, либо в непосредственной близости от них. Параллельная работа ДГУ и внешних сетей не предусматривается. Генерация электроэнергии в сеть не допустима.

При питании от внешних сетей ДГУ находятся в горячем режиме.

При исчезновении питания на одном из вводов вся нагрузка получает питание от другого ввода или распределяется с помощью секционного АВР между двумя панелями. При этом запуск ДГУ не производиться.

При полном исчезновении питания от внешних сетей производиться последовательных запуск и синхронизация ДГУ в пределах 3-х минут. При этом выключатели ячеек РП, с помощью которых ЦОД получает питание от внешних сетей, приводятся в отключенное положение. После синхронизации выключатели отвечающие за питание от гарантированной системы электроснабжения приводятся во включенное положение. Перевод схемы при появлении питания от внешних сетей производиться в обратной последовательности.

Внутриплощадочные сети. Электроснабжение

Для осуществления питания РП от центра питания запроектирована возможность прокладки кабельных линий, а так же от РП до ТП. Каждая кабельная линия РП способна нести полную необходимую электрическую нагрузку объекта. Прокладка кабельных линий предусматривается в земле, в коллекторе и по зданию, в случае необходимости. Так же вблизи кабельных линий 20 кВ предусматривается прокладка кабельных линий 0,4кВ. А так же слаботочных оптоволоконных кабельных линий, отвечающих за интеграцию системы электроснабжения в систему управления ЦОД. С целью выполнения условий Tier 3 кабельные линии прокладываются в 2х отдельных траншеях либо разделены негорючей перегородкой с необходимым пределом огнестойкости.

Силовое электрооборудование

От РП питаются нагрузки трансформаторных систем, отвечающие за снабжение электроэнергией нагрузок машинных залов и инженерной инфраструктуры.

Основной задачей данных систем является:

  • преобразование электроэнергии по напряжению с 20кВ до 380В
  • обеспечение бесперебойности нагрузок вычислительных залов при помощи DRUPS в режиме потери основного питания и стабильное электроснабжение в случае нормального режима
  • распределение электроэнергии
  • мгновенное переключение питания нагрузки в системах одного луча между собой, либо переключение питания нагрузки с одного луча на другой.

Для обеспечения вышеуказанных задач каждая из систем состоят из следующего основного оборудования.

Силовой трехфазный сухой трансформатор с литой изоляцией номинальной мощностью 2500кВА, напряжением 20/0,4кВ ±2,5%, в защитном кожухе IP31.

Главного распределительного щита ГРЩ, выполненного в виде единого металлического шкафа с запирающимися дверцами, оснащенного автоматическими выключателями и др. аппаратурой, позволяющей за исключением простого функционирования ГРЩ выполнять функции контроля и управления отдельными аппаратами. Конструкция ГРЩ должна обеспечивать возможность аудита с лицевой стороны в инфракрасном излучении. При необходимости ГРЩ должно быть оборудовано регулируемым устройством компенсации реактивной мощности, которое отключается при получении питания от систем ДГУ.

Системы гарантированно-бесперебойного электроснабжения, состоящей из дизельно-роторных ИБП, общей мощностью обеспечивающей полную работоспособность ЦОД. Система СГБЭ рассчитана таким образом, чтобы каждый машзал при возникновении аварии имел возможность продолжить работу в автономном режиме необходимое Заказчику время. Каждый DRUPS оснащается местными контрольно-измерительными средствами, а также сетевым дистанционным управлением, что позволяет управлять и контролировать состояние системы в целом.

Статического переключателя – состоящего из электрического высокотокового электронного оборудования способного осуществить перевод питания с одного ввода на другой практически без потери синусоиды перерыв в электропитании не более 1 полупериода синусоиды.

Питание к данным системам подводится при помощи медных кабелей с огнестойкой изоляцией или шинопроводом. В основном кабели прокладываются в металлических конструкциях лотках под потолком или в фальшпольном пространстве. Кабели питания взаиморезервируемых систем А и Б отделяются друг от друга огнеупорной перегородкой в случае их пересечения.

Питание внутри систем предполагается распределять следующим образом:

  • на небольшие токи - кабелями с огнестойкой нераспространяющей горение оболочкой медными жилами
  • на большие токи – огнестойкими изолированными IP55 шинопроводами c оболочкой не распространяющей горение.

Внутреннее электрооборудование

IT оборудование получает питание от щитов типа PDU.

Электроснабжение распределительных щитов PDU подаётся от лучей А и Б при помощи шинопроводов расчетным номиналом. Распределительные этажные щиты находятся в маш. залах в выделенных помещениях около стояков.

Распределительные этажные щиты выполнены в виде единого металлического шкафа с запирающимися дверцами, оснащенного автоматическими выключателями и др. аппаратурой, позволяющей за исключением простого функционирования щита выполнять функции контроля и управления отдельными аппаратами.

Питание рядов IT стоек предполагается осуществлять шинопроводами с пропускной способностью обеспечивающей работу IT стоек. На стойки электроэнергия будет подаваться с помощью блоков отбора мощности оснащенными автоматическими выключателями защиты расчетного номинала – в зависимости от мощности стоек. Каждый встроенный PDU ряда стоек будет получать равнозначное питание от систем А и Б. При этом любая из систем должна обеспечивать электроэнергией полную нагрузку стоек.


Бесперебойное и гарантированное электроснабжение осуществляется с помощью DRUPS. Схема электроснабжения рассмотрена в двух вариантах. Вариант 1 – Распределенно-резервная схема электроснабжения и вариант 2 – изолированно-резервная схема электроснабжения.

Вариант 1 является распределенной и независимой системой особенностью данной схемы является модульность каждого машзала. Электроснабжение выполняется с помощью трех взаиморезервируемых машин DRUPS. Выполнение требований по электроснабжению для зон Tier III и Tier IV выполняются с помощью отдельных коммутаций. Достоинством данной схемы является возможность развития ЦОДа без отключения и любого другого влияния на уже работающие площадки.

Вариант 2 является системой с общим модулем резервирования. Электроснабжение ответственных потребителей осуществляется через DRUPS с организацией общего резервного модуля. Достоинством данной схемы является возможность организации повышенного уровня надежности системы электроснабжения для всей системы в целом.

Надежное питание так же выполняется для механических систем, работоспособность которых критически важна для жизнеспособности ЦОДа в период исчезновения питания от основного питания и до запуска генераторов.

С целью сохранить работоспособность этих систем установлены отдельные щиты ЩГП механических систем, от которых при помощи шинопроводов получают электропитание климатические системы. Данные системы располагаются на техническом этаже и в зоне маш.залов.

Системы состоят из:

ГРЩ механических систем, выполненного в виде единого металлического шкафа с запирающимися дверцами, оснащенного автоматическими выключателями и др. аппаратурой, позволяющей за исключением простого функционирования ГРЩ выполнять функции контроля и управления отдельными аппаратами. Конструкция ГРЩ должна обеспечивать возможность аудита с лицевой стороны в инфракрасном излучении. При необходимости ГРЩ должно быть оборудовано регулируемым устройством компенсации реактивной мощности, которое отключается при получении питания от систем ДГУ.

DRUPS

Системы DRUPS выполнены на основе дизельно-роторных ИБП, состоящих из синхронного генератора, накопителя энергии, дизельного двигателя и систем обслуживания и топливообеспечения. Все основные энергетические элементы собраны на одной раме и соединены сосной механической связью. Система рассчитана таким образом, чтобы при пропадании напряжения на всех вводах каждый машзал обеспечивался автономной работой при полной загрузке до момента запуска и выхода на рабочую мощность ДГУ. Автономное время работы ДГУ рассчитывается из объемов топливохранилищ расположенных в непосредственной близости от объекта. Топливохранилища- подземные. Система DRUPS оснащается фильтрами для обеспечения необходимого коэффициента мощности, местными контрольно-измерительными средствами, а также сетевым дистанционным управлением, что позволяет управлять и контролировать состояние всего модуля в целом

Питание нагрузок осветительных и вспомогательных систем обеспечивается от соответствующих щитов. Данные ГРЩ служат для питания освещения, силовых нагрузок, собственных нужд РП, собственных нужд DRUPS. Питание на перечисленные нагрузки подаётся кабелями с медными жилами. Характеристики кабелей выбраны в соответствии с условиями их прокладки. Аварийные, пожарные и другие нагрузки, электроснабжение которых должно быть выполнено по 1й категории надежности, получают питание от панелей лучей А и Б. Взаиморезервируемые кабели таких систем прокладываются раздельно.

Электрическое освещение

Помещения вычислительного центра освещаются энергоэффективными светододными светильниками с большим сроком службы и низким энергопотреблением, оснащенными высокоэффективными драйверами с возможностью дистанционного управления.

Применяются светильники прямого и рассеянного света. Светильники размещаются в шахматном порядке с учетом размещения стоек, инженерных систем, а также возможности перемещения и добавления оборудования.

Требуемые средние проектные уровни освещенности составляют:

  • 500 люкс и 200 люкс для всех горизонтальных и вертикальных рабочих поверхностей
  • Использование светлых тонов в помещениях приведет к более энергоэффективному решению.

Офисные зоны освещаются энергоэффективными люминесцентными светильниками с большим сроком службы, оснащенными электронными высокочастотными балластами. Требования к уровню освещенности офисных зон - составляет 500 люкс.

Все технические и вспомогательные помещения оснащаются светильниками с низким энергопотреблением и длительным сроком службы, с электронными высокочастотными балластами. Тип, степень защиты светильника выбирается в зависимости от условий его эксплуатации.

Средние проектные уровни освещенности данных помещений выбираются согласно СНиП, САНПИН и др. нормативным документам и составляют от 50 до 300 люкс.

Места прохода и общие помещения оснащаются энергоэффективными светильниками с длительным сроком службы и декоративными люминесцентными светильниками с электронными высокочастотными балластами или светильниками со светодиодными источниками света, где это возможно.

Средние проектные уровни освещенности составляют:

  • 300 люкс для вестибюлей, холлов, комнат ожидания
  • 75-100 люкс для коридоров, проходов, лестниц
  • 150-200 люкс для помещений персонала, раздевалок, туалетов
  • 150 люкс для комнат отдыха
  • 300 люкс для ресторанов, столовых, кафетериев, буфетов
  • 400 люкс для зоны ресепшн центральной «входной группы»

Аварийное освещение эвакуационное и освещение безопасности

Система аварийного освещения здания отвечает за подачу бесперебойного питания на осветительные приборы в случае исчезновения основного питания, например повреждения кабеля питания осветительных РП, и безопасную эвакуацию персонала в аварийной ситуации.

Проектом предусматривается подача питания на осветительные щиты с 2х взаиморезервируемых низковольтных панелей, получающих питание в свою очередь через силовые трансформаторы независимо питающие от 2х панелей РП 20 кВ.

В случае полного исчезновения питания от внешних сетей проектом предусматриваются светильники со встроенными аккумуляторными батареями с временем автономного питания 1 час.

Предусмотрены следующие виды аварийного освещения:

  • безопасности – аварийные светильники со встроенным аккумулятором устанавливаются на путях эвакуации с требуемым уровнем освещенности от 0,5 до 1 люкса
  • эвакуационное – аварийные светильники со встроенным аккумулятором оснащаются надписями «выход», «аварийный выход», стрелками указывающими направление движения и устанавливаются вдоль всего пути движения эвакуации.
  • аварийное – аварийные светильники со встроенным аккумулятором для подсветки пожарных гидрантов, пожарных щитков, средств индивидуальной защиты устанавливаются непосредственно над перечисленными устройствами.

В ходе проектирования предполагается энергоэффективные светильники с светодиодными лампами с высоким сроком службы и наибольшим КПД. Иные типы светильников могут быть продиктованы условиями их эксплуатации.

Архитектурное освещение фасадов

С целью создания эстетичного и современного вида здания предусмотрено освещение фасада. Внешний вид, тип и технические характеристики будут выбраны в соответствии со световым дизайн-проектом. Аппаратуру управления и защиты осветительных сетей фасада предусматривается расположить в отдельном помещении на 1м этаже. Линии питания осветительных приборов будут выполнены кабелями в негорючей оболочке пригодной для наружной эксплуатации.

Требования к уровню освещенности фасада составляют от 10 до 100лк. Функции управления и контроля освещения будут выведены в общую систему управления зданием на диспетчерский пункт. Освещение фасадов будет осуществляться только в режиме питания от внешних сетей. При запуске системы ДГУ освещение фасадов будет отключено.

Наружное освещение

Для перемещения людей и автотехники в дневное и ночное время спроектирована система наружного освещения.

Данное освещение можно разделить на 2 вида:

  • основное, служащее для освещения транспортных проездов, узлов и основных проходов
  • дополнительное, служащее для освещения проходов, тротуаров и дорожек.

Основное освещение должно быть выполнено светодиодными светильниками на опорах высотой 6м. Количество, тип, высота установки светильников будет зависеть от проектирования дорог и тротуаров и транспортной схемы. Освещение внутреннего двора а также транспортного кольца должно быть беспрерывным в случае для обеспечении подвоза топлива и дозаправки ДГУ в темное время суток. Для чего необходимо предусмотреть АВР на линии питания данных светильников, а также применять лампы обеспечивающие быстрый перезапуск.

Величина требуемого уровня освещенности на полотне дороги – 10-15лк.

Отдельной группой стоят светильники обеспечивающие освещение узлов разгрузки, дебаркадеров и пр. служебных зон снаружи здания. Освещение данных зон предполагается производить высокоэффективными светильниками LED.

Требуемые уровни освещенности вышеперечисленных участков составляют – 50-100лк. Дополнительное освещение может быть выполнено декоративными светильниками. Данное освещение должно быть выполнено высокоэффективными газоразрядными лампами или светодиодными светильниками.

Управление светильниками данной группы может быть организовано как автоматическое, таймер, фотоэлемент, общая программа управления зданием, так и ручное (местное или дистанционно со щита диспетчера).

Электроснабжение системы наружного освещения предусмотрено от системы солнечных батарей. В дневное время напрямую от источников света и в ночное время через перезаряжаемые аккумуляторные батареи. Емкость и количество батарей рассчитано таким образом, чтобы расчетное количество солнечных элементов смогли зарядить батареи в течении дня, а автономное время работы было достаточным для работы в период темного времени суток.

Заземление и молниезащита

Молниезащита

В общую систему молниезащиты проектом проведены следующие мероприятия укладка молниезащитной сетки на кровле:

  • соединение всех выступающих металлических частей на кровле оборудования, труб и т.д. с контуром молниезащитной сетки
  • присоединение опусков молниезащиты от более высокого здания к молниезащитной сетке
  • организация опусков до уровня земли и выполнение молниезащитных заземлений.
  • организация молниезащиты этажерки аналогично вышеперечисленным пунктам.
Заземление

Спроектировать раздельные системы заземления для электротехнического оборудования и серверного оборудования. Для чего организовываются несколько очагов заземления.

  • очаг 1 для всех электрических систем.
  • очаг 2 заземление систем ДГУ.
  • очаг 3 заземление IT систем.

К общей системе заземления будут подключены через ГЗШ все «земляные» проводники всех электротехнических устройств, а так же с целью уравнивания потенциалов металлические части труб, воздуховодов, ванн, элементов фальшпола. Все очаги заземления будут рассчитаны по необходимому максимальному сопротивлению и расположены на планах в соответствии с существующими и проектируемыми сетями.