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高電圧直流給電システム
情報通信サービスの環境負荷低減に向けた取り組み
テクニカルリクワイヤメント
給電系ガイドライン
高電圧直流給電システム導入拡大に向けた
取り組み
やました
のぶひこ
山下 暢彦
さくらい
とおる
か と う
い わ と
たけし
しんたく
じゅん
/田中 徹 /加藤 潤
あつし
み き お
櫻井 敦 /岩戸 健 /新宅 幹雄
通信ビル・データセンタにおける給電システムは，省エネ化・
低コスト化が期待できる直流380 Vとする高電圧直流（HVDC）
給電システムが注目されており，実導入段階にきています．
本稿では，HVDC給電システムの導入状況と標準化の取り組み，
さらなる普及推進のためNTTグループで策定したテクニカル
リクワイヤメントと給電系ガイドラインについて紹介します．
高電圧直流給電システム
た な か
たかはし
あ き こ
まつもり
ひろあき
高橋 晶子
あ さ き も り
こ う き
/浅木森 孔貴
はなおか
な お き
/花岡 直樹
松盛 裕明
NTT環境エネルギー研究所
ムを，世界に先駆けて開発し現在は導
給電システムと従来の交流給電システ
入段階に移りつつあります．
ム ・ 48 V直流給電システムとの比較
NTTグループでは，通信ビル ・ デー
HVDC給電システムは，商用の交流
を図 1 に示します．交流給電システム
タセンタの電力消費量の増大に伴いさ
200 Vを直流380 Vに変換し，蓄電池
は主にデータセンタで導入されていま
まざまな省エネ化施策に取り組んでい
に充電しつつICT装置に電力を供給し
すが，変換段数が多いことから電力損
（1）
ます．この中で，電力システムの省エ
ます ．商用が停止した場合には蓄電
ネ化施策として，NTT環境エネルギー
池から直接ICT装置に電力を供給する
研究所はNTTグループ各社と連携し
ことで，上位のエンジン発電機の起動
直流380 VでICT装置に電力を供給す
時間や駆けつけによる対処時間中の
＊
る高電圧直流 （HVDC）給電システ
バックアップとして機能します．HVDC
交流（AC）給電
ICT装置
DC
AC
1
2
AC100
∼200 V
直流電源装置
AC DC
DC DC MB
3
AC
DC
4
2
高電圧直流（HVDC）給電
HVDC電源装置
AC
DC
ICT装置
DC380 V
DC
DC
MB
2
ケーブルの細径化
（設備コスト低減）
（設置自由度向上）
構築コスト削減
バッテリ
変換段数が 2 段
図 1 高電圧直流（HVDC）給電システム
NTT技術ジャーナル　2015.1
MB
変換段数が 2 段のみ→シンプル
1
損失削減
DC
DC
バッテリ
変換段数が 4 段と多い→複雑
システム効率の向上
（電力変換段数：少）
高信頼性
（蓄電池直結）
省スペース
（設備コスト低減）
ICT装置
DC48 V
1
バッテリ
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＊高電圧直流：ICT分野において，直流の給電電
圧は，電気通信用として世界的に直流−48 Vが
使用されています．これに対して，直流300〜
400 V程度の高い電圧範囲を高電圧直流と呼ん
でいます．
直流（DC）給電（48 V系）
UPS
AC
DC
失が大きいこと，蓄電池からICT装置
MB: Motherboard
特
集
間には直流から交流に変換する変換器
め電流が減り，ケーブルの細径化が
際の電圧変動がほかのICT装置に影響
が必要となるため，信頼性を確保する
可能です．
を及ぼさないよう，電圧変動を抑制し
これまで，NTT環境エネルギー研
た新たなヒューズや電流分配装置を開
究所はHVDC給電システムの全体構
発しました．開発した給電装置類や接
通信ビルで導入されており，シンプル
成を整理するとともに，NTTグルー
地方式を図 2 に示します．
な構成のため極めて高い信頼性を維持
プと連携し各種給電装置類
（整流装置，
しています．しかし近年，ICT装置の
電流分配装置，コンセントなど）を開
電力消費の増加に伴い電流が増加する
発し，販売しています．特に，安全性
HVDC給電システムを普及推進す
ため，
ケーブルが太くなる傾向にあり，
に配慮し，感電のリスクを回避するた
るためには国際標準化が必要であり，
ケーブル敷設の施工性やICT装置の設
め露出のないコネクタやコンセントを
NTT環境エネルギー研究所は国際電
置自由度に課題が出てきています．こ
開発するとともに，接地方式を工夫
気通信連合電気通信標準化部門
れ に 対 し てHVDC給 電 シ ス テ ム は，
し，万が一感電しても人体に流れる電
（ITU-T）において積極的に標準化策
48 V直流給電システムと同様のシン
流を抑制するなどの対策を行ってきま
定にかかわり，ICT装置の入力点に対
プルな構成のため，極めて信頼性が高
した．また，電気的安定性を確保する
する要求条件（L.1200）や給電シス
く，変換段数も少ないことから電力ロ
ために，ICT装置で短絡等の事故が生
テム構成への要求要件（L.1201）の
スも低減でき，また電圧を高くするた
じ，ヒューズなどの遮断器が開放する
，3）
制定に貢献してきました（2）（
．これら
対策を要するなどの課題があります．
一方，48 V直流給電システムは，
国際標準化
500 kWシステム：100 kW×（ 5 + 1 ）
入力盤
電源モジュール盤
出力盤 直流分電盤
HVDC
コンセントバー
ヒューズタイプ
MCCB タイプ
ICTラック
DC380 V
100 kW システム：
15 kW×（ 7 + 1 ）
商用
AC200 V
整流
装置
電源プラグ
ICT装置
（HVDC対応）
ICT装置
（HVDC対応）
電流分配
装置
ICT装置
（DC48 VやACなど）
ICT装置
（DC48 VやACなど）
電圧変換装置
バッテリ
ケーブル
保護盤
コネクタ
接地方式
図 2 HVDC構成製品のラインアップ
NTT技術ジャーナル　2015.1
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情報通信サービスの環境負荷低減に向けた取り組み
の国際標準の制定をトリガに各国で
電気料金の削減に貢献しています．
アピールすることができ，ICTベンダ
HVDC給電システムの導入が進むと
今後NTTグループがHVDC給電シ
の開発 ・ 製品化を後押しすることがで
ともに，HVDC対応ICT装置のライン
ステムをさらに普及推進していくには
きます．またGLの制定により，給電
アップが増えてきました．
HVDC対応ICT装置のラインアップ拡
システムの設計要綱などのマニュアル
充とさらなるシステムコストの低減が
に反映することができるため，標準的
必要です．NTT環境エネルギー研究
な設計や施工の確立によりさらなる構
NTTグループのHVDC給電システ
所では，NTTグループがHVDC対応
築のコスト低減が可能となります．
ムの導入では，研究所へのトライアル
ICT装置を調達していく際の技術資料
■TRの規定項目
をはじめとして，NTTファシリティー
として，テクニカルリクワイヤメント
TRはICT装置の入力部に対する要
ズの電力監視システムに実導入を果た
（TR）の制定と給電システムの開発 ・
求条件であり，国際標準との整合を図
すとともに，最近ではNTTコミュニ
調達 ・ 設計 ・ 施工において考慮すべき
るため，ITU-T L.1200をベースとし
ケーションズの大規模システムへの導
インタフェース条件や機能条件などの
て電圧範囲や異常電圧時の動作条件な
入を完了しました．この大規模システ
指針である給電系ガイドライン（GL）
ど基本的な条件を盛り込みました（4）．
ムは₅00 kWシステムを 8 システム導
を 策 定 し ま し た．TRの 制定により
規定範囲を図 ₃ に，主な規定項目を図
入し，全体で約 4 MWと非常に大きな
NTTグループは広くHVDC対応ICT装
₄ に示します．ここで，NTTグルー
システムであり，導入コストの低減や
置を調達する意志があることを世界に
プが事業運営していくにあたって，必
NTTグループへの導入
整流装置
基本構成
AC
DC
DC380 V
本TRの
インタフェース
（L.1200準拠）
ICTラック
ICT装置
マザー
ボード
PSU
バッテリ
ICTラック
整流装置
AC
DC
バッテリ
その他の
構成
整流装置
AC
DC
ICT装置
DC380 V
PSU
本TRの引用が
可能
DC380 V
PSU
バッテリ
DC12 V
DC48 Vなど
マザー
ボード
ICTラック
DC 48 V入力装置
AC 100 V入力装置等
DC48 V
AC100 Vなど
PSU: Power Supply Unit
図 3 TRの規定範囲
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NTT技術ジャーナル　2015.1
特
集
○電圧範囲
ICT装置の動作電圧範囲を規定
○異常時における動作条件
(v)
(v)
異常直流
電圧範囲
異常直流
を超える
電圧範囲
電圧
410
400
動作電圧
範囲
260
最低動作電圧時において上位の遮断器が開放しない
よう，ICT装置の搭載電源について， 1 給電系統当
りの定格容量を規定
異常条件
2k
定格容量：7.8 kW以下
正常条件
500
420
410
400
電圧
ICT装 置 の 動 作 電 圧 範 囲
を逸脱した電圧条件（過
電圧，瞬時停電など）に
おける動作条件を規定
※
○ 1 給電系統当りの定格容量
ICT装置の動作電圧範囲
DC260 V ∼ 400 V
○定格電圧
装置の効率等の特性を適切に比較するため，ICT装
置の定格電圧を規定 L.1200の試験電圧に準拠
260
異常直流
電圧範囲
0
電圧範囲の定義
0 20μ
100 m
試験条件
1
定格電圧：直流380 V
(s)
○安全性
○突入電流
突入電流による遮断器の意図しない保護動作を防止するため，通過電流と
時間を規定
整流装置
AC
遮断器
開放
DC
バッテリ
※
突入電流
※
ICT装置の搭載電源入力部において感電を防止する
構造や危険が減少する設計等の条件を規定
ICT装置
フィルタ
コンバータ
フィルタ
コンバータ
※国際標準L.1200規定項目以外の追加規定項目
図 4 TRの主な規定項目
要な項目について検討を進めました．
から本格導入するニュースリリースを
（₅）
設置されているICT装置に電力を供給
安全性や電気的安定性の観点を重視
発出しました ．
する異フロア給電はノイズや迷走電
し，感電リスクを低減するためICT装
■GLの規定項目 流，直撃雷による過電圧等のリスクの
置停止時における蓄積エネルギーのレ
GLは給電システム全体の要求条件
ため禁止されていました．HVDC給電
ベルや定格電圧や最大定格容量等の規
であり，NTTグループが事業運営す
システムでは，接地方式が異なり，ノ
定を設けました．また，これまで48 V
るにあたって安全かつ信頼性を確保し
イズと迷走電流に対するリスクは低減
直流給電システムで規定されていた，
HVDCシステムを導入 ・ 運営するた
できるため，直撃雷によるリスクを低
発振条件や突入電流の詳細条件などに
めの規定を盛り込みました．HVDC給
減する対策について検討を進めまし
ついてリスク評価を実施し，HVDC給
電系GLの規定範囲と主な項目を図 ₅
た．NTT環 境 エ ネ ル ギ ー 研 究 所 と
電システムではリスクが小さいことを
に示します．すでに48 V系の給電系
NTTファシリティーズでは，サージ
明らかとしました．本TRにより，ICT
ガイドラインは発行されていますが，
防護デバイス（SPD）を開発し，過電
ベンダはHVDC対応ICT装置の開発 ・
HVDC給電システムでは，普及拡大を
圧の抑制効果を明らかにするととも
販売がしやすくなり，NTTグループ
特に意識し，安全性を確保しつつ従来
に，SPDの設置条件を整理しました．
は広くHVDC対応ICT装置を調達する
の規定が緩和可能か検討を進めまし
これにより，異フロア給電が可能とな
ことが可能となります．TRの発行を
た．例えば，48 V系では整流装置が
る指標を示すことができました．
また，
契機にHVDC給電システムを201₆年
設置しているフロアから別のフロアに
遮断器開放時における過渡電圧が他の
NTT技術ジャーナル　2015.1
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情報通信サービスの環境負荷低減に向けた取り組み
TR（2014年 6 月制定）
HVDC給電系GL規定範囲
ICT装置
整流装置
DC380 V
AC
DC
2-3
1
バッテリ
HVDC電源装置
電流分配
装置
2-1
2-2
3
変換
装置
HVDC給電システム
搭載
電源
1
配線条件，異フロア給電，接地
2
2 - 1 定格電圧・容量，入力電圧範囲，
異常条件，EMC＊
2 - 2 電流遮断機能，EMC
2 - 3 電源構成，脈動電圧，EMC
3
配線条件，接地，EMC
マザー
ボード
既存タイプICT装置
（DC48 VやACなど）
＊EMC（電磁両立性）：電気機器が放出する電気的
ノイズを抑え，かつ周囲からの電気的ノイズによっ
て電気機器が影響を受けないための 2 つの性能
図 5 HVDC給電系GLの規定範囲と主な規定項目
ICT装置に及ぼす影響についても評価
テム全体のコスト低減をさらに進め，
し，詳細なモデルにて実験 ・ シミュレー
HVDC給電システムの導入を加速さ
ションを行いました．NTT環境エネル
せていきます．
ギー研究所が開発したヒューズおよび
これにより，情報通信分野のさら
電 流 分 配 装 置 に よ り， 過 渡 電 圧 は
なる省エネルギー化を推進していき
ITU-T L.1200の動作電圧範囲に収ま
ます．
ることを明らかとし，安定した運用が
可能であることを確認しました．
今後の展開
前述したTR，GLにより，NTTグ
ループは本格的な導入体制を整えるこ
とができ，導入戦略を立案しました．
201₆年度から本格導入を開始し，2030
年までにはHVDC給電システムを基
本システムとすることを目指していき
ます．高効率 ・ 高信頼 ・ 低コストな
HVDC給電システムの普及により，電
気料金の削減と導入コストの低減が期
待できます．
今後，ICT装置ベンダなどのステー
クホルダへの働きかけを強めること
で，HVDC対応ICT装置のラインアッ
プを拡充していくとともに，給電シス
40
NTT技術ジャーナル　2015.1
■参考文献
（1） T. Babasaki, T. Tanaka, Y. Nozaki, T. Tanaka,
T. Aoki, and F. Kurokawa: “Developing of
higher voltage direct-current power-feeding
prototype system，
” INTELEC200₉，pp.1-₅,
200₉．
（2） ITU-T L.1200: “Direct current power feeding
interface up to 400 V at the input to
telecommunication and ICT equipment,” 2012.
（3） ITU-T L.1201: “Architecture of power feeding
systems of up to 400,” 2014.
（4） h t t p : / / w w w . n t t . c o . j p / o n t i m e / i m g / p d f /
tr1₇₆002ed1_j.pdf
（5） http://www.ntt.co.jp/news2014/1408/140804a.
html
（後列左から）櫻井 敦/ 浅木森 孔貴/
高橋 晶子/ 花岡 直樹/
松盛 裕明/ 加藤 潤（右上）
（前列左から）岩戸 健/ 山下 暢彦/
田中 徹/ 新宅 幹雄
HVDC給 電 シ ス テ ム の 普 及 を 推 進 し，
NTTグループの省エネ化に貢献するととも
に，世界に広げていきます．また，さらな
る給電システムの省エネ ･ 低コスト化とな
る給電トポロジの研究開発を加速していき
ます．
◆問い合わせ先
NTT環境エネルギー研究所
エネルギーシステムプロジェクト
エネルギー供給方式グループ
TEL 04₂₂-₅₉-388₇
FAX 04₂₂-₅₉-33₁4
E-mail　tanaka.toru lab.ntt.co.jp