4.1.1　HPC集群机房供配电系统设计要素

4.1.1　HPC集群机房供配电系统设计要素

4.1.1.1　通用内容

按照HPC集群机房需要动力电源的设备的用途及特点，可将机房的供配电系统分为两部分。

笫一部分是根据计算机设备、计算机外部设备、辅助设备等对供电系统的要求，合理地选择电力设备，构成符合要求的供配电系统，以保证计算机设备和外部设备等的可靠运行。将这部分供配电系统称为“设备供配电系统”，相应的设计称为“设备供配电系统设计”。

第二部分为保证计算机设备正常运行的机房设备，如空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等提供动力电源支持的供配电系统，称为“机房辅助供配电系统”，其相应的设计称为“机房辅助供配电系统设计”。除此之外，业界在阐述供配电系统时还会涉及防雷与接地系统以及静电防护系统等。

以国家标准《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174-2008）为例，其“8电气技术”部分就涉及4个小节，分别为“8.1供配电”、“8.2照明”、“8.3静电防护”、“8.4防雷与接地”《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-2008）关于电气的设计内容多达25个章节，机房供配电的设计分散于各章节中。《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）中的重点为供配电主系统，“第2章负荷分级及供电要求”、“第3章电源及供电系统”、“第4章电压选择和电能质量”、“第5章无功补偿”、“第6章低压配电”等，对供电质量给出了专门的章节进行要求。对于供电系统设计建议可综合参考相关规范与标准。

高压变配电系统：主要作用是将市电（6kV/10kV/35kV，三相）通过变压器转换成（380V/400V，三相），供后级低压设备用电。

柴油发电机系统：主要作用是作为后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。

自动转换开关系统：主要作用是自动完成市电与市电或者市电与柴油发电机之间的备用电源切换。

输入低压配电系统：主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如UPS、空调、照明设备等。

UPS：主要作用是电能净化、电能后备，为IT负载提供纯净、可靠的用电保护。

UPS输出列头配电系统：主要作用是UPS输出电能分配，将电能按照要求与标准分配给各种类型的IT设备。

机架配电系统：主要作用是机架内的电能分配。

此外，机房供配电系统负责为空调系统、照明系统及其他系统提供电能的分配与输入，从而保证HPC集群机房正常运营。

4.1.1.2　具体内容

从建筑空间的分割来考虑，HPC集群机房供配电系统会涉及变配电所、低压配电室、UPS室、电池室、楼层配电室和主机房机架配电。

变配电所的设计内容包括负荷计算及无功功率补偿、所址选择、变压器台数、容量及型号的确定、短路计算和开关设备的选择、二次同路方案及继电保护的整定计算等。

低压配电室的设计内容包括负荷计算、地点选择、短路计算和开关设备的选择、低压系统主接线形式、摆放方式等。

UPS室的设计内容包括负荷计算、UPS的数量、型号、容量、组网方式、期望工作方式、摆放方式、监控方式等。

电池室的设计内容包括电池的数量、型号、容量、并联方式、摆放方式、监控方式等。

楼层配电室的设计内容包括负荷计算、地点选择、短路计算和开关设备的选择、低压系统主接线形式、摆放方式等。

主机房机架配电：负荷计算、机架PDU数量、型号、容量、组网方式、期望工作方式、摆放方式、监控方式等。

上述系统设计在具体的实践中会涉及防雷、接地和工程设计等，这些内容在其他的章节中另行叙述。