一个良好的数据中心供电系统设计，需要考虑包括供电配线等诸多方面内容。在世界大部分地区，一般存在两种主要点电压体系（三相），一种为北美480/208/120V(600/208/120 加拿大)，另一种为欧洲与亚洲部分区域400/230V。在所有供电系统中，电能以高压从电站传输至目的站点，具体实现方法就不在此讨论了。同时，需要了解的是国内数据中心一般采用400/230V（380/220V与415/240V中取的中间值）方式供电。当一些数据中心开始尝试使用直流供电（DC）来改善其整体计算环境的能源利用率时，交流供电（AC）仍然是数据中心主要的供能方式。

　　机架级电源密度和分布

　　数据中心能耗密度的增加，是促使企业重新考虑IT设备和配电系统电压选择的一个重要原因。

　　在北美，一般情况下120V电压即可满足每机柜1-2kW使用，并且一条20A（安培）线路也足够使用了（也可以再增加一条做冗余）。随着刀片服务器的出现，由此而来的需求变为208V或者230V，并且需使用五倍于普通1U服务器甚至更高的电能，功率标准基线也变为每机柜5kW。
 
　　10至20kW已经十分普遍，甚至30kW或者更高也不是不可预见的（我们可以提供这些级别的能源，但与此对应的冷却方案则是一个更大的挑战）。此外，几乎说有IT设备电源都能够自动检测通用电压能力（100-250V）以使同一产品在全球可通用。事实上，采用208V或者230V会比采用120V（或者日本使用的100V）电压更加节能。

　　我们可以通过提高电压（或安培数）以三相供电提高机柜的能源供应。电缆的直径决定其线路的“载流量”，换句话说就是其可安全承载的安培数值（包括其自身开销）。电压被用来决定同样的导体，在不同电压下可承载的电能（例子：12号线缆，适用于20A电流50英尺内应用）。

　　根据北美电力规范，分级断路器的效率为80%，由此可知只有16A电流可以被传输到负载。
 
　　分支电路：单相配电

　　分支电路：三相配电

　　将三相电引入机柜，你会发现能源供应将提高300%，而导体芯数与其开销只增长了66%。而且可以支持208V单向与208V三相供电，同样可以为早期或者特别的IT设备（仅能在120V电压下运作）提供120V的供电。

　　事实上，使用三相供电后，某些机柜级的PDU（Power Distribution Unit，即机柜电源插座）可以同时提供208V或者120V的电压。

　　除了使用硬线缆，可以同样考虑使用三相连接转换器，比如NEMA “Twist-Lock” L21-20或L21-30（分别为20 A/5.7 kVA 或 30 A/8.6 kVA）或者更大的IEC 309 40-60连接器（同样被称作“针与套管”），还可以使用Russell Stove来获得更高的能源供应。这样，可以让你在设备变更时调整电源插座，而不需重新布线。虽然这种方式在初期成本较高，但从长远来看，其提供了一种简单，低成本的解决方案以应对设备升级时的移动，添加和改变。

　　在选择机柜级PDU时，请考虑使用支持远程监控的设备，这样可以通过监控防止超载并进行能源和能力管理规划。

　　在400/230 V供电系统中，所有的输出路线均为单相230 V（从任何线路至中性点和地线）。

　　层区或行级配电

　　根据数据中心规模和所需电力（和密度）总和，能源供应可以采用480V或者208/120V，以北美地区为例。如果你的数据中心规模足够大，480V是UPS和所有主要配电设备在数据中心层区最常用和优先的选择。

　　一旦480V供电在层区或者行间PDU上部署，它需要通过变压器转换为208/120 V，以供计算机设备使用。变压器的类型将给整个数据中心能源利用率造成很大的影响。

　　变压器类型和K-Factor

　　任何关于配电的讨论都会涉及到关于变压器类型和K-Factor(电极系系数)的讨论。更多的信息可以查看《变压器类型及其K因数对数据中心能耗的影响》一文。

　　在一个400/230V的配电系统中，由于不需要变压器，只有靠断路器来保护分支电路。欧洲的数据中心通常会单独在PDU上添加一个变压器，以提供额外隔离环境并降低可能来自上级UPS所产生的不稳定电流影响，尤其当UPS无变压功能时。

　　北美的208/120V配电系统同样不需要使用变压器，只有断路器保护分支电路。数据中心设计师通常会增加在PDU上增加一个变压器，具体原因与上述相一致。

　　在讨论机柜级配电系统时我们知道，电压越高，将电力传送至负载处所需的电流值就越低。电流强度越低，则整个系统中使用的电器开关，UPS，配电盘和铜缆等的承载要求与费用也随之降低。这在很大程度上降低数据中心的成本。

　　不同电压传输300kVA电能至PDU时所需电流强度

　　与此相反，下表展示了在相同电流强度下（保证线缆尺寸满足使用要求），电压对传输电能总量的影响。

　　不同电压以相同电流强度传输电能至PDU

　　* 以400 A级电路和接驳线缆为例。

　　这些对比数据将成为配电系统增压升级时的有效参考，并能节省开支，同时缩短建设周期，因为当前连接至PDU的线缆和管线可以重新利用，无须更换。例如，将现有的接驳线缆电压有208V增加至480V，将可以在现有电缆的基础上，传输两倍于先前的电力——只需要确保配电盘和开关符合相关电压值指标。

　　电压和安全危害

　　在北美，我们一般使用208/120V于终端用户设备，通过标准插头和插座接入。还有一种常见的接电方法是：将电路添加到208/120V配线盘上。480V电压在使用中则可能存在更高的潜在风险，可能产生电弧，所以并不适合插入式设备使用。

　　在480V环境下，电弧放电的风险大幅增加——电器工程师们需要穿着额外的安全装备才能对480V的电路进行操作，而且在对配电盘进行带电操作时可能由于电弧产生而导致服务中断。

　　欧洲电压体系适用于美国数据中心吗？

　　在欧洲，只有单相230V的配电和接入设备，采用IEC标准 C13-和C19-类型插座和插头，电流最大16A。可是，三相400V电压可以通过添加更大的IEC 309型插座(最大电流增加至60A)后正常使用。
 
　　同样在欧洲，400V电压可以连接至配电板(需要适当的安全装置)，这样部署后便可在数据中心配电系统上正常使用。

　　历史上，与大洋的地理位置关系，决定了国家和数据中心采用的电压。可是，在数据中心内却逐渐形成了自己的缩影，有时与其地理位置无关。目前可以明确的是，欧洲数据中心将沿用400/230V供电系统，因为该系统已经是数据中心的原型和范例标准。

　　欧洲采用400V供电系统的有优点之一是无须电压转换；因此不用添加额外的变压器（除了主设施变压器）。这样将使得数据中心供电系统整体更加精简和高效。

　　在北美，许多硬件产商提供支持400/230V的产品，作为高性能产品，用于替换传统208/120V配电系统。他们使用“自动变压器”（某种更小，更轻而且比传统的降压/隔离变压器能效更高的变压器）于楼层级和行级的PDU。使得这些PDU可以与480V的UPS和480V配电系统一起使用，PDU则输出230V（单相）用于IT机柜。这提供了更高的效率和更小的占地。一些提供商已经制造出了400/230V的“无接触”模块PDU系统，可以保护主接口，允许电路包模块（断路器和布线）的添加与移除更加简便。

　　400V配电设备另一个优势，就是UPS可以400V电压供电，PDU无须额外的变压器。数据中心的主输入电源和所有用电设备的开关，发电机等，将使用400V电压；看起来类似一个欧洲数据中心——北美高压数据中心则只需通过一次变压，降至400V后即可使用（非480V）。之后就不再需要其他降压过程，理论上避免了由变压器造成的损耗并减少了铜缆上的能源消耗，同时允许IT设备电源以230V正常运行，这样会更加高效。

　　就400V电源进入北美数据中心市场至目前，它可能需要花上许多年时间来占有市场份额，也许其无法成为市场的主流系统。电压体系变更涉及到很大的观念改变，包括设计，建筑和操作。还有，当前设备运维存在惰性，没有人或者设备制造商想仅仅只是为了提高2-5%的能源利用率增加而进行如此巨大的变更。接着就又回到协商阶段，如果能源价格持续上升，那么这将使得数据中心的每个人开始尝试其他各种选择。