摘要：高可用性 (High Availability)：通常追求Tier III或Tier IV等级（根据Uptime Institute标准），实现“永不宕机”或极高的运行时间。高可靠性 (High Reliability)：系统具备容错能力，任何单点故障（SPO
数据中心电气设计核心目标
高可用性 (High Availability)：通常追求Tier III或Tier IV等级（根据Uptime Institute标准），实现“永不宕机”或极高的运行时间。高可靠性 (High Reliability)：系统具备容错能力，任何单点故障（SPOF）都不会影响IT负载运行。可扩展性 (Scalability)：设计需模块化，便于未来随业务增长进行扩容。高效能 (Efficiency)：追求低PUE（Power Usage Effectiveness），降低运营成本，绿色节能。可维护性 (Maintainability)：所有关键设备都应能在不影响IT负载的情况下进行在线维护。电气设计主要流程
整个流程可以划分为以下几个核心阶段：
阶段一：需求分析与规划
这是所有设计工作的基础，必须首先明确。
确定IT负载容量：当前需求：明确初始IT设备的功率（kW）或容量（kVA）。未来规划：预估未来5-10年的增长需求，确定总设计容量（通常为N、N+1、2N等架构）。确定可靠性等级：根据业务重要性，确定数据中心等级（Tier II, III, IV），这将直接决定供电架构（是否有冗余）。确定能效目标：设定PUE目标值（如1.4以下），这将影响设备选型（变压器、UPS、冷却系统等）和系统架构。场地信息收集：获取市电引入点的位置、可用容量、电压等级、短路容量等信息。阶段二：方案设计与系统架构
这是设计的核心，将需求转化为技术方案。
确定供电架构：2N系统：完全冗余，两套独立的供电系统，可靠性最高，成本也最高。常见于Tier IV和核心业务。N+1系统：系统中有N个模块满足基本需求，额外增加1个模块作为冗余。是Tier III的常见配置。市电直供 + UPS备份：高效模式，一路市电直接供给IT设备（如变频电源），另一路经UPS供给，节能但控制复杂。绘制单线图 (Single-Line Diagram, SLD)：这是电气设计的核心图纸。它用标准化符号清晰展示从市电引入到机柜PDU的整个电能流动路径，包括所有主要设备、开关、电缆及其规格。图中需明确标示正常/应急运行路径、冗余关系、隔离点和维护旁路。负荷计算与分级：对所有用电设备进行负荷统计和计算，包括IT负载、制冷、照明、安防、消防等。根据负荷重要性进行分级（如关键负载、非关键负载），决定其供电保障级别。阶段三：设备选型与深化设计
基于系统架构，进行详细的设备选型和施工图设计。
主要设备选型：高压配电系统：高压开关柜、变压器（通常选用干式变压器，SCB13以上能效）、直流屏等。低压配电系统：低压配电柜（MCCB, ACB）、ATS（自动转换开关）、电容补偿柜等。UPS系统：确定UPS类型（工频机、高频机）、工作模式（双变换、ECO模式）、容量、电池后备时间（通常15分钟）。备用发电机：柴油发电机容量、启动方式、储油量（通常满足12-24小时运行）。配电单元 (PDU)：机柜级PDU（基本型/计量型/开关型）、列头柜。电缆与母线：选择阻燃/耐火电缆类型（如WDZ-YJY），计算电缆截面，选择密集型母线槽。桥架与线管：规划电缆敷设路径。保护协调与短路电流计算：进行详细的短路电流计算，确保所有断路器能在故障时选择性跳闸（分级保护），避免越级跳闸导致大面积停电。接地系统设计：采用TN-S系统。设计数据中心专用接地网，低阻抗接地，所有设备机柜、金属桥架、线管均需可靠等电位连接，防止电位差，保障设备和人员安全。照明与应急照明设计：满足机房区、辅助区的照度要求。应急照明和疏散指示需符合消防规范。动力与环境监控系统 (DCIM/BMS)设计：设计对所有关键电气参数（电压、电流、功率、电量、谐波）和开关状态进行实时监控的系统。阶段四：图纸输出与审查
完成所有施工图纸和文档，并进行内部及外部审查。
输出图纸：电气主接线图（单线图）配电系统图、二次控制原理图平面布置图（设备定位、电缆桥架路由图）接地系统图照明与应急照明平面图审查与优化：内部审核：检查设计错误、遗漏、与其它专业（暖通、消防、弱电）的冲突。外部审核：提交给客户、规划部门、电力公司进行审批。阶段五：施工配合与验收
技术交底：向施工单位详细解释设计意图和关键技术要点。现场督导：解决施工过程中出现的与设计不符或图纸模糊的问题。测试与验收：工厂验收测试 (FAT)：对关键设备（如配电柜、UPS）在出厂前进行测试。现场验收测试 (SAT)：系统安装完成后，进行完整的系统联调测试，包括：断路器脱扣测试ATS转换测试发电机带载测试、并机测试UPS切换测试、电池放电测试假负载测试（模拟真实IT负载）接地电阻测试所有测试通过后，方可正式交付运营。核心设计考量与要点
消除单点故障 (SPOF)：这是冗余设计的根本目的。需在单线图上逐一排查所有环节，包括路径上的任何一个开关或线缆。可维护性：必须为所有关键设备设计维护旁路（如UPS手动维护旁路、变压器隔离开关），确保在线维护时不影响IT负载运行。谐波治理：大量UPS和开关电源会产生谐波，污染电网。需通过有源滤波器(APF)或无源滤波器进行治理，保证电能质量。消防联动：电气设计需与气体灭火系统联动，在火灾报警时自动切断非消防电源。模块化设计：采用标准功率模块（Power Train）进行设计，便于分期建设和快速扩容。来源：带雨的风coolboy
