如何合理设计机房配电系统?

现代的数据中心中都包括大量的计算机,对于这种场所的电力供应,都要求供电配电系统必须在所有的时间都有效,这就不同于一般建筑的供配电系统,它是一个交叉的F | p x ^ ~ p z系统,涉及到市电f d | f供电、防雷接地、防静电、UPS不间断供电、柴油发电机等,每个系统互相交叉,互有影响,这就使我们在设计时必须考虑多方面的因素。

    机房系统是由计算机设备、场地设备、辅助设备等几部分组成,因此机房的供配电系统就是为满足各部分的要求,以保证获得稳定、可靠的电源服务。机房的建设必须要建立一个良好的综合性强的供配电系统,在这个系统中不仅要解决计算机设备的用电问题,还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属设备的供配电问题。

如何合理设计机房配电系统?

一、机房配h $ 1电系统设计标准

      数据中心有专门的设计标准,全球第一个综合性的数据中心电信基础标准TIA-942 《数据中心电信基础设施标准》,是2005年4月由r k T N X (美国电信产业协会(TIA)、TIA技3 , , w [ W -术工程委员会(TR42)和美国国家标准学会(ANSI)批准的。国内的相关规范和标准也是综合国外标准以及国内数据中心建设发展情况做出的,数据中心设+ C | 6 i ,计规范GB 50174—2008《电子信息系统机房设计规范》也于2008i . s | $ ] Q年l1月12日发布,2009年6月1日开始实施。

    设计一e t 8 Y m Y个数据中心首先需要根据用户重要性和业主对数据中心可靠性、安全性等的具体需求,确定机房等级.再按照相应等级确定适合的供配电系统。国内的数据中心首先需要满l 0 T u g足国内规范的要求。GB 50174&mdaK 6 Z i ^ o 3 \sh;2008中关于数据中心的分级2 c P D u P 1 ]规定如下:电子信息系统机房应划分为A、B、C三级。设计时应根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性质确定所属级别。

二、机房配电系统设计原则

    数据中心供配电系统设计应执行或参照执行国家和行业相关标准、规范,并可参考国外相关标准、规范,结合考虑数据中心用电负荷密度2 q d $ D高、供电可靠性要求高等特性采取适当的技术措施。同时,应满足项目建设单位的企业标准、规范的要求。

    数据中心供配电系统设计应遵循分区、分级的原则,同一功能区域内的各类设备的供电可靠性,应能保证所有设备能够按照该r k ! b * ; c x区域标准的要求运行,并将供配电系统局部故障的影响面控制在尽可能小的范围。

     . ? 7 1 \ ; t o x数据中心用电负荷密度高、总量大,其供配电系统} 1 y P ? F [ l l设计中应充分运用成熟有效的节能措施,降低供配电, & = Y 3系统的损耗。

三、机房供配电设计要点

数据中心配电是数据中心设计的核心问o { A f ^ 4 G 2 3题,一切IT设备、支持设备(如空调、照明等)都需要配电系统的支撑。合9 n ! Y理的配电系统能t @ % : *降低建设成本与运行成本,而且能保证IT设备运行要求。着重探讨的数据中心的配电设计要点,针对不同类型的机房设计与之匹配的方案。d \ - D + I ~

市电还是UPS,配电标准就是W @ B P s [ -根据机房设备数量算出使用功率就行了。UPS也是根据UPQ 4 - xS供电设备算出功率,配备多少KVA的,在根据甲方要求需要延时多长时间,配电池。 

四、机房配电柜设计| 6 ( B a o Z k h规范是什么? 

1、进入高压配电# \ { j w c U房时要穿戴好各种绝缘装备(绝缘胶鞋,手套,安全帽等)

2、观察配电房n s g ~ z X d I {的各种仪表及开关,看看有没有什么异常情况。等确认准确无误后方进行配电柜的操作。(送电及断电)

3、送电的操作 从进线端开始到出线端依次合闸,要严格按照/ p i 4 \ 9 m配电柜上表明的操作\ k { %规程来进行合闸,若配电柜上没有明确指示,那就必须按照专业电力人士的指示来一步E I 4 |一步的进行操q G J R e e作。(要用操作手柄来进行作业)

4、断电的操作 断电和送电基本上是一样的,是按照送电的顺序反着来,从出线端开始断电,然后一步一步的到进线柜

五、机房配电系统设计配置

    1、市电时常发生之状况

    电源 ( 市电 ) 不稳定,往往是计算机的致命伤,尤其是硬式磁机,若常常在不稳定L ? B ! B +的电源下工作,很容易使设备当机,而市电品质无法完全符合计算机之标准,所以必须加装不断电设备 ( UPS ),来确保电源质量。尤其在夏季尖峰时间电压会产生不足现象 ( 压降 ) ,将会干扰计9 d S ^ W算机作业,损坏计算机内部零件。

&nb\ D Q s A hsp; &nbm 4 I w 0sp; 2、UPS设备考虑 

     当市电断电时,UPS可延迟主机之关机时间,或配合发电机激活,避免计算机作业因此中断,确保c v T S Q 7 T联机操作及资料完整与存盘。

    3、p % 6 b电源设备专用电源

      必须与动力电源l H O ^ ` u } T分开,最好与其它电源分开独立,并且设置在主机房、控制室或机电室内,才能避免闲杂人员2 r r w等任意开关。

    4、稳压电源之规划 

依比较有机房规划的工程公司,在施工时主机、大型磁带机或磁盘驱动器必须各为单独回路,其它耗电量给予若干回路,普通打印机及其它工作e t 5 n %站则视情况调配,激光打印机因激活及运转比p t S A C较耗电,所必须单独回路。( 计算机设备耗电量须由计算机公司提供 )。

六、机房配电系统范围及任务

    1F \ I、电气系统范围:机6 W % s房配电系统,含机房UPS、空调系统、动力系统、照明系统、消防{ ( J q I系统、维修测试系统A $ V Y ` 0。 

    2、任务要求在工程范围内配电系统的综合设计和施工管理配合,目标是满足配电系统对计算机等负荷用电的可靠性、可控性、冗余度X S Z、可扩展性,保障Y s 6 4 H ( =供电系\ . w统全年故障率超过十万分的一,可使用率达99.999%。

3、在系统设计和设备、材料的选用,要以整个系统可靠性的量化指标作为系统设计的原则,在设备配置、工艺、施工、维修、保养、运营管理等各方面都要满足这一目标。

4、在故障时限内,有必要的容错和e L l : l . Y故障恢复措施,保证不间断的电源供给,使整个系统工作正常、持续,这也是本系统实施的最终目标

七、机房供配电系统需求分析

     随着信息技术的迅速发展和互联网的普~ l d D ` n J 7 5及,社会各界对信息系统的应用越来越广泛J Z ( a V S n,信息和数据量呈几何级增J * W长,U j - ( S S |由此对数据中心的需求日益增加,对( & @ \ S o g数据中心的要求也不断提高,信息设备功能越来越强,功率密度越来越高。数据中心设备机柜用电负荷由以前的2kVA/台,提高到3kVA/台、4kVA/台,甚至更高。机房单位面积的平均用电负荷也由1kVA每平方,提高到1.5kL Q = 1 (VA每平方、{ g v @ l H2kVA每平方,甚至更高。

数据中心用电负荷的统计应分为两个层次,即:UPS 供电系统负荷(输出)和市电供电系统负Q O Z ^ M )荷。市电供电系统负z M Y 3 f W s荷(输出)的统计主要包括:UPS 供电系统(输入)、机房精密空调系统、机房照明及建筑电气设备等。UPS供电系统负荷(输入)o - x H p 1 # r D=供电负荷+充电负荷。机房精密空调系统负荷=N台主用空调机组额定负荷容G Y [ 1 V量×负荷率。UPS供电系统负荷(输出)的统计主要包括:计算机设备、服t I c 6务器、存储、网络设备、小型机等,在负荷设备明确时,按设备数据统计,具体负荷设备不O = % 9 o I明确时,Z \ (按设备机柜平均负荷统计。设备机柜数量也不明确时,可按机房面积平均负n a e C W 6 +荷估计。

八、机房供电系统设计内容:

    机房用电负荷为一级负荷,设计大楼“市电+UPS不间断电源&rdquo{ b Z;的供电方式。

1、机房UPS供电

主机房UPS系统采用原有1台 UPS对机房计算机设备负载供电。机房网络机柜、服务器机柜采用双路UPS电源插座,机柜末端接8位PDU插座。小型机机柜采用双路工业连接器直接给设备供电。UPS电源及电缆敷设采用阻燃屏蔽电缆,能减少强电O i v O电源对弱电信号线缆的干扰。强电线路沿金属线槽及镀锌钢管敷设^ ~ z与弱电线路应有一定的间隔。

大功率电源插座(A & i V V工业连接器):功率插套具有弹簧紧箍卡簧结构,可保证接插时插杆与插套的间极低的接触电阻,外壳颜色表示使用不Q ^ B ^ c Z 1 S =同的电压和频率。不同型号插头、插, B P - - ]座因插头位置、直径、极数不相同而防止误插。设计防脱落装置,具有优异的电气绝缘性能和介质强7 2 U 3 9 7 3 ~度,耐冲击,可稳定地工作在较低或较高温度的室内或室外环境。有IP44及IP69 q P Y q7等不同程度的防水等级。

2、插座、插头配套供应。

    在各房间应设置适当数量的市电维修插座,插座类型为:220V/10A。电缆为阻K O } ! | z :燃铜芯的电缆,阻c = 9 ) E / e 5燃电线应穿钢管。活动地板下部的电源线应尽可能远离计算机信号线,并避A , t ; q * B i免并排敷设。而当( 8 ? ? d 2并排敷设不能避免时,应作最少300mm 距离分4 I R 2 g + b N隔或采取| Y T其它相应的屏蔽措施。全部配电{ N h U线路必须穿金属线管(槽)} 8 =敷设。

机房内的插^ l f $ B , Q F座应分为两种,分别为不间断电源(UPS)插座和市电插座,市电和UPS供电f : 0 i , 5 z k的插座用不同颜m B N色加以区别。插座分布及数量考虑留有一P a \定的余量。

3、配电柜设置

     国产玻璃门柜体S ! 4 V l Z p 9 t,配电柜选用国产玻璃门配电柜。本( | Q设计中配电柜具有以下特点:

在配电柜中设置相应的避雷器和远程电量监控设备,避雷器的设置满足机房B、C级防雷的要求,远程电量9 z Z F \ s R监控设备的安装,满足配电柜防浪涌、防雷击、过流保护、对总输入电压、电g y b m b k ( d流、频率进行远程监控等功能。产品符合IEC 898,GB 10963标准和CCEE安全认证要求。_ ? . B \ I W i单相负荷应均匀地分配在三相线路上,三相负荷不平衡度小于20% 。选用知名品牌断路器,具有过电压、过电流、短路等保@ 7 G t W l护;电流表、电压1 h A A表、指示灯、转换开关等均为进口或合资产品( g w g V S D S。机房配电柜内配置合适数量的16A、32A等单相和三相开关。维修插座回路采用电子式漏电断路器。考虑以后扩( ) + y o E ~ c展,配电柜、配电箱均留出一定的备用容量,+ , c G使整个供配电系统安全、优质、稳定、经济且维护简便。动力配电柜内设紧急断电联锁接线r U N K端口,与消防紧急断电设备相连,确保在发生火+ W N p S灾时能迅速切断空调、新风、照明等设备。

4、配电柜元器件介D P , Y . o |

      塑壳开关,各配电柜内的柜内大功率电源输出开关选用知名品牌的塑壳开关,开关特点为:独特的双旋转分断结构,能量跳闸系统,提高反应速度,超强的分断能力,最高可达15! c | + 2 k0kA,快速切断故障电流,最短仅为2ms,模块化结构,灵活适应不同应用场合

机械与电气寿命长,小型短路器,其他各分n B W _ . B m ! G支开关选用知名名牌开关;小型短路器具丰富的产品系列,根据分断能力的不同,分断能力覆盖了4.5~15KA的范$ 7 # f ] k Q 0围,额定电流1~63w + ? S eA,具B/C/D型脱E 6 A o O q扣曲线。可拼装丰富的电气附件、机械g I } j附件,实现功能的极大扩充和操作的便利。全系列产品可拼` F p V , N ` r装漏电保护附件,实现A/AC类漏电保护功能,额定剩余动作电流包括30mA,300mA$ S 6 P E h k A和300mA延时型。可广泛应用于工业、商业及民用低压终端配电的需要。

分流装置Multiclip:采用独特的Multiclip电流配送装# O 2 y置或梳型母线,分路开关的安装与拆卸极为简便、快捷、T n l 7 ] O + C安全。与梳状排配送装置相比,更换开关不影响其他开关正常^ \ y A T P / B运行。 

其他:根据显示、指示需要,在配电柜盘面上安装电量仪表! + ,和红、绿、黄三色指示灯,可随时监测三相线电压、相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率等,供值班人员参考和记录。

5、电缆敷设,配管配线

(1)、S { * N # | K U 5金属线槽、电源插座安装

    机房地板下使用金属桥架解决电力布线的问题。桥架大小尺寸综合考虑满配线缆数量和扩容余量后,Z H R a H ~ / ~按规范要求的占空比设计。为避免可能的机房漏水造成灾难性后果,我们设计金属桥架架空距离地面50mm,插座采\ @ ? m d R用定制的金属插座f T L k T I _盒,固定在强电桥架与弱电桥架的间,这样强弱电线路就可以很方便的有各自的桥架中端接到金属插座盒中Y a x Z G。强弱J ? s J I d p )电插座的间在金属插座盒内部设一金属隔板,从而有效地避免了强电线路对弱电线路的干扰。机房、操作间静电地板上安装M : N市电翻板插座插座,供维修、打扫卫生等用电,以示和UPS电源有所区别

(2)、强弱电桥~ B { o ` K架的布置(下走线法)

    我们要为机房内的所有网络设备机柜、服务器机柜提供UPS电源,所有强电线路尽量采E e g D ! 8 & G用暗敷方式,以免影响美观。考虑到维L 8 * , ^ ) M ` s修方便和线路数量较多,采用静电地板下金属线槽配线,同时起到金属屏蔽的作用,减少对弱电线路的影U e R k } r Y u响。金属线槽的架设走向应充分( q Z考虑其M y H合理性和空调送风间的关系。强电线槽敷设在机柜的正面,弱电线槽敷设在机柜的背面。弱电线槽与强电线槽平行敷设时,至少相距300mm。弱电线槽与强电线槽交叉时,弱电线槽走在强电线槽的上面C b / _ G V v。线槽全部离地安装。也可能采用上走线法。

(3)、电缆的选择

   载流量:考虑到夏季气温较高,电缆载流量相对减少及电缆集中敷| [ 0 $ x . /设时散热量大等因素,以环境温度为+40℃时的电缆载流量作为选择电缆规格的依据。

(4)、屏蔽:

&nb` F _ Z [ f f X csp;   所有电缆均采用镀锌金属线槽及镀锌电线管保护敷设,所有金属管、金属线槽均可靠接地。

机房设备机柜电源电缆全部选用阻燃屏蔽电缆,以满足机房对防火的要求。其余电缆均选用阻燃交联电力电缆。

(5)、选用紧定式JDG钢管

 Q o +;  D d l E ) u Q R H 采用优质冷轧带钢(Q195F-Q215F)经高频焊接一次成型,双面镀锌保护壁厚* 8 K k T ) O %均匀,焊缝光滑,圆度高,埠平滑无z s & u H , r Y毛刺。使用配套专用工具可弯角,不5 { A o a r ] |变形,不断裂。标准定尺4米,标准型壁厚1.60mm.其它型壁厚1.20mm,明敷暗埋均可使用。 

6、照明i O ) t p # i 7 W设计内容:

(1)、照明设计

&nX . - b B } ? lbsp;   计算机机房对照明的要求:光线明亮且柔和,适合人们的生理需u / @ e 8 5要,布局合理且操作方便,为工作人员创造良好的工作环境。最好采用LED平板灯

(2)、照度标准设计:

   W J G B [ u N G n; 主机房照明f v N 1 f ? h: 500 lx

    应急照明:30 lx

&nbsw Y _ ! n : ap;   眩光限制标准:

    机房内基本工作间眩@ 5 S光等级为Ⅰ级,无0 ^ 3 f V 9 d [眩光。 

(3)、灯具选择

&nK t ^b? d ~ $ @ osp;   机房区照明灯具通过在墙面设置[ 3 O . n ` |跷板开关控制灯具的启闭。灯具采用分区分散控制的原则,以利于节能。跷板开关安装在附近相应区域墙壁上,见v ! _ ) \ X照明平面图中说明。主机房、主控室、维修间均采用高光效嵌入式荧光灯;备件库采用节能筒灯。最好采用LED灯。( y K q R

 (4)、镇流器

    通过实验证明,电子镇流器应- A 1 0 8 W 6 y M用于日光灯上虽然有节能的效果,但因产生电子噪音干扰的负面效果更影响着正常系统供电赁质量。节能型电感镇流器自身功耗比传统电感镇流器低40-60%; 同目前市场主流的H级电子镇流器相比,节能型电感镇流器比国产H级电子e q J l镇流器的开机浪涌电流低10-20倍; 节能型电感镇流器无电磁干扰,国产H 级电子镇流器电磁干扰严重; 节能型电感镇流器的谐波含量符合国家标准,国产H 级电子镇流器则严重超标; 节能型电感镇流器不受瞬时过电压的影响,国产H 级电子镇流器则无抵御这种脉冲的能力; 节能型电感镇流器灯电流波峰比符合国家标准,国产H 级电子镇流器则超标,从而损害灯管的寿命; 节能型电感镇流器使用寿命为10-20年,而电子镇流器的使用寿命为1-4年。

(5)、应急照明

    应急照明可保证{ 4 s F K t j人员做应急处理,或安全快速地向应急出口疏散。应急照明利用常规灯具中的一部分,采用市电与UPS电源互投的方式实& a ( 6 % y c现。当市电正常时,应急照明是b J ! - I v $ r *正常照明一部分,可以正常启停。当应急状态下,自动切换到UPS系统,应急灯具自动点亮。在机房出口设置出口标志指示灯,出口标v S } = - R U志指示灯和方向指示灯均为自带蓄电池T ( ^ b b 8 y ? z型(延时时间大于90分钟)。

7、机房接地设计内容

(1)、接地型式种类、目\ # 6 o /

      本机房工程设计采用大厦提供的接地点,要求E B C Q X , ? 9 ;接地电阻值不大于1&Omv h ( 8 =ega;。

&nbs6 p g 7 . = 7p;     机房共有四种接地方式:

      交流工作地电阻值≤4Ω;

      安全保护地电阻值≤4Ω;

      抗静电接r [ s w ! F地电阻值≤4Ω: g Z W ( B I ) )

      计算机系统直流逻辑地电阻值≤1Ωw = \,即:机房计算机专用接地。

A、交流工作地:

    市电交流工作接地即市电零线,是通5 o S ? 9 C过三相五线动力电缆P Q o E中的p G ) ; I g R V零线作为引上线,* V 1 e z V A % !并通过电缆、电线中的零线引至各非计算机用电设备。

B、安全保护地

安全保护地是通过三相五线动力电缆中的保护线作为引上线,并通过电缆、电线中的地线引至各用电设备,保证机房内所有带电设备的非带电外壳可靠接地,保证操作人员的人生安全。

本工程采用共同接地系统,接地电阻应不大于1\ o @ 6 [ 2 3欧姆;在接地系统设计时,强电地和弱电地分别形成二个独立的接地系统。弱电接地干线采用TMY-4) 4 FX40,楼层支线采用TMY-25X4。

  计算机房建议采用网格地线= { ! - \ W做为直流地,6 l a 6也称= 7 ^ & # [ ] 4 b为网格地。网格地就是把一定截面积的铜线或铜带在高架地板下交叉排成600X600mm的方格,交点处压接在一起。直流网格地通过TMY-25X4接地母线引至机房外面与接地干线相连,其他弱电机u 5 3 [ E房采用不小于35平方毫米的铜线作接地环。

C、抗静电接地

    抗静电地接自大楼安全保护地v G ? Z % n b J Y

D、计算机系统直流逻辑接地

计算机系统直流逻辑地,需要引自大楼指定的接地点。接地及均压等电位连接系统接地网络。均压等电位连接。具体设计方案:等电位连接,实现等电位连接的主体为:设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道;i N _ 3 A K T _供电线路含外露可导电部分;

E、防雷装置接地;

    由电子设备构成的信息系统。各种类的接地系统等F U 4 7 *装修材料型钢骨架、轻钢龙骨、金属窗户、吊顶龙骨等金属部分。每个机房的等电位处理,是为使机房内的各种设备在受到冲击时强制处于同一电位。在机房静电地板下,采取格栅处理,便于各设备就近接地。

具体施工设计:

     在机房静电地板下,采用优质铜材作\ W ~为格栅处理的c g 9 \ w , e z B材料,施工时注意将格栅处理所形成的闭合环路用多股铜芯线与大楼等电位接地母排直接相连。同时将其它防静电措施所采取的接地与该格栅均匀多点相连。

机房采用z u r Z C : }30&ti9 A Bmes;3mm紫铜带在机房区做一圈,内部用铜箔50*0.1mm组成600*600mm 环型接地网络与紫铜带。环型接地网络安装在机房地板下方。

    机[ F 3房内所有设备的金属外壳均就近可靠接地p g R e,并汇集至机房内的接地端子柜,使机房内所有设备的金属外壳、金属材料形成一个等电位。

8、防电磁干扰设计内容

     防电磁干扰主要从, % v j g ) S两个方面要求,一是对无线电电波的干扰,磁场的干扰。该工程的要求无线电干扰场强≤120Db,磁场干扰场强≤800A/M。根据经验,该指标只要周位环境不是电磁环境特差就j j i ~不存在问题。在装修设计上S w 5 ` w 5 J主要通过一些_ K D 1 s \ z M构造技术设施来进行一定的设计。

     吊顶是全金属吊顶,铝塑板表面是金属板v E M,地板下保温层上粘贴一层镀锌板具有一定的{ & ?屏蔽效果。

     墙面金属龙, P u -骨,吊顶龙骨,地板支架通过连接成法拉第笼,具有@ B w 7 / % ; Z `屏蔽作用。

     强、弱电电缆线槽分不同的线路敷设,线槽之间有足够的距离,并做良好的接地。

九、机房配电柜及UPS3 % u Z设计

(一)、供配电系统的布置

    1、 机房供配电系统主要设备有:UPS、电池、配电柜和柴油发电机等。这Q 9 0 $ * @ % t些设备单位占地面积、重量大,对于这些设备的摆放位置既要考虑功能上的w M p J *需求,又要考虑空间和承重的需要,还要考虑对外界的危害。

2、机V v & b房供电系统应有独立的配电间、变配电所,UPS 电源机房应靠近设备机房(负荷中心)布置,这样能保证从UPS输出到用电设备之间的压降和损耗V M J B G N ,尽可能的小n ` l A R ? t s。UPS 电源主机、配电柜与蓄电池组是否需要分隔,按照数据中心等级的要求决定,另外还需要考虑到UPS属于大型设备,重量比较大,噪声大,需要摆放在一个承重比较好,并且不影响办公和休息环境的地方。

3、配电柜位置的选择,v + } ? H W *主要考虑功能上的需求,配电柜应在满足功能分区的基础上,尽可能靠近供电I ` @ F负载。发电机房宜设置在地面一层,W , l l当发电机房设置于地下层时,应特别注意进、出风通道能否满足要求,应注意发电机组储油装置(日用油箱B / E * [ : m t &、储油罐)的消防要求。

4、变配电所、发电机房、UPS 电源机房均应留有足够的面积,可与N $ D v u * 2设备机房同步发展,应对设备机房面积扩展或设备机房功率密] p ` ) a + d度上升引起的供电需求。于非专门= t 3 ; $ & 3 c设计用于数据中心的建筑,应注意其是否满足设备安装和线路c G 2 k敷设的要求,包括楼面荷载、净高、抗震等级、耐火等级等方面。P S |

(二)、配电柜及配电箱设计

1、市电动力配电系统设计

    &7 b 6 J 2nbsp;(1)、市电动力配电主要用于供给机房精密空调设备、普T g % 2 a s b O通照明和给排风、维修插座、一般动力、Ui U / a $ tPS设备等。市电动力配电一般由大楼总配电柜馈出的动力供配电系统,采用50Hz交电,380/220V三相五线电源,TN{ = H X i-S接地方式,零线和地线分开设置M S ^ W且零地线之间电压小于1V。

     (2)、一般l G F ) \ b \可靠N ; ` ; X性要求数据中心; v L 7 j H W z C宜引入两路市电电源,条g 3 h 7 z ^件受限制时也可引入一路市电电源。引入两路市电电源时,宜为冗余关系,也可作为供电容量扩展关系。

     (3)、每一路市电电源的供电容量应能满足全部一、二$ j c {级负荷的需求,包括UPS电源系统、机房精密空调、机房照明、蓄电池充电及建m C ) u . A筑设备中的一、二级负荷a g 1 Y 8。两路市电电源的供电容量应为全冗余,正常时应同时供v O 7 7 P & 8电运行,两路电源在负荷设备输入端自动切换。

      (4)、市电动力配电柜一般采用放射式配电直接配至各用电设备或电箱,机房内所有动力配电线缆必须设计桥v I y n K e架或钢管敷设,市电动力配电柜具有火警联动保护功能,出现火警时可与消防系统联动及时切断电源,动力配电柜、照明箱内的开关和主要元器件应设置有效的v - b 6 i ) \防雷措施。

2、自备应急电源系3 y ? Y p a 6 ! O统设计

  &ni S : . e l U D [bsp; 数据中心一般采用柴油发电机组作为自备应急电源,对于大型、高等I F g : ; = m A级数据中心也可以选择可靠性高、输出电源品质好、带非线性负载能力强、体积小、重量轻的大功率燃气轮机发电机组。一般g t g - {可靠性要求的数据中心宜配置一路自备应急电源,供电容量应能满足全部一、二级负荷的需求,包括UPS 电源系统、机房空调、机房照明、蓄电池充电及建筑设备中的一、二级负荷。当数据中心条件受限制,且市t Y E电电源具有较高可靠性时,也可以部分或全部采用移动式发电机组作为自备应急电源。发电机组燃料储备量应根据数据中心等级的要求,结合市电电源可靠性、供油可靠性、消防要求综合决定,一般不宜少于发电机组满负荷运行8小时的用油量。

3、UPS供配电系统设计

     (1)、UPS配电主要用于计算机设备、服务器、小型机、存储、网络设备、保安监控设备等。UPS 电源系统输出一般采用三级配: 7 j ~ E R电方式:系Y W 1 N y 6 A统输出配电柜-机房配电柜-机柜配电单元。

  &n0 J a N vbsp;  UPS电源R 5 3 j u系统蓄电池组容量的计算方法有以下两种:

  &C U 7nbsp;  (A) 按负荷电流计Q B G算;

     (B) 按负荷功率计算K h t l [ ~ U U;

    (2)、按负荷电流# 5 ! 1 7 U b P计算的结果是蓄电池组的总容量,然后再选择单组蓄电池的容量和组数。按负荷功率& g 5 L [ ]计算的结果是选定容量, | ( # Z =_ e { Y P !格的蓄电池组数。两种计算方法8 o 9 s | V 4 a {的结果可互相校验。

  &2 T d G } inbsp;  (3)、对于单电源输入设备,即使已采用双单元冗余UPS 电源系统,也宜将其连接在其中一个单元上f O $ M T H $。对于双单元冗余UPS电源系统,可将其每个单元中的部分容量视为并联冗余性质。对于需要双回e 5 O [ e w 5 t路供^ 1 |电的单电源输入设备,K N @ ] t ? K宜在其输入端设置静态转换开关STS。静态转换开关STS 的性能应y W e e E f J能满足其要求,一般转换时间小o 3 / | : V t V于5~10ms。

    (4)、当负荷设备对零-地电压要求较高时,可在机房配电柜设置隔离变压器。有时候,为保证UPS故障旁路后输出高质量电源,往往在UPS旁路输出端设置隔离变压器。

     (5)、数据中心UPS供配电系统一般采用冗余方式供电,很少采用单机供电。冗余方式供电能在一台UPS设备故障时,仍然能够满足机房内重要设备的用电需求,这是单机供电所不能达到的。从冗余式配置8 F C [ {方案来看,常用的有以下几种方式:

A、热备份式冗余UPS供电方式

    主机带负? g a $ s 3 b载,备机空载或带非重要负载,备机接入主机的BYPASS(旁路)输入端。这种方式布F ; o置比较灵活,不需要两台UL W E 3 W QPS同品| R 7 f , b S R牌,而且不要增加额外辅助电路,不增加购置成本。如果UPS主机发生了故障,那么UPS备机必须接替全n Q ? A U 4 I , c部负载,这也就意味着设计G 9 C V X {时必须计算好UPS- R X P = ~ & H主机故障时,UPS备机所需承担的总负载。此方式的缺陷在于UPS备机得具有阶跃性负载承载能力,无法对电源系统进行扩容,两台容量不同的UPS相联,只能按最小的UPS容量输出。

B、直接并机冗余UPS供电方式

 } : X C f &nbs) m ! Up; 为克服( s %热备份式冗余q + d q )供电系统的弱点,随着UPS控制技术的A % `进步,具有相同额定输出功H ( = / Y M率的UP* X S 9 Q KS可直接! F ( \ ?并联而形成冗余供电系统,为保证高质量的并机系统,各电源间必须保持同频、同相S 0 I p ! Y 4 O C、且各机均流。此供电方式瞬间过载能力强,能够自动均分功Y @ k j # t m率,系统互为主备,提高供电可靠性,电源系统扩容方便。但是存在着环流,增加! @ 7 / N q无功损耗,降低系统可靠性,需增加额外辅助电路,随之而来是增加成本,} C @ g 4 G u增加故障点。设计时,如2台互备H 2 ^ 1 + q,每台按照50%带载能力考虑,并联的主机越多,单台主机的带载能力就越低。

C、双总线冗余供电方式

    双总线供电方式是采用两条总线对后端设备进行供电,每条总线上具有相同的一套UPS供电方式,消除可能出现在UPS输出端z n W _ 6 D与最终用户负载端之间的“单点瓶颈”故障隐患,以提高输出电源供电系R : f i y { x W统的“容错”功能。此供电方式能够在线维护,在线扩容,在线m X p ~ k \升级,改善了重要总线的可用性,满足了双电源用电设备的需求,真正实现# U Y ~ T =了7×24×365运行的目标。但是双总线冗余供电方@ z a d _ d 2式相当于搭建了两套前述供电方式的回路,需要增8 H n . *加2倍以上的成_ A %本。同时,为满足单电源设备的供; J R { $ G o o T电需求,可在输出端安装STS,来保证供电输出的可靠) 6 [ O r h w Z zd ? ] ] 4 K = } E

3、供配; j T电设备的安装和线路敷设

 p E c    机房UPS、精密空调电源系统输入应设置专用的输入q _ V l P D 5配电) # x b [柜。电源系统输入配电柜应引接两路电源、自动切换。UPS 电源主机的主电源和旁路电源应分别引入,并宜由不同的输入配电柜引接。UPS电源系统输出应采用放射式、双回路配电方式。UPS 电源系统输出应采用三相配电,末端分相,以利三相平衡c E r x k p

    机房配电柜、UPS电源柜落地安装,动力配电箱、照明配电箱底边距地1.4m墙上暗装,配电柜A @ 3 _ , % :及其他电气装置的底座应与建筑楼地面牢靠固定,并接地,机房内应分别设置维修和测试用插座,且有明显区别标志,测试用电源插座应由UPS供电,维A 4 G @ W J修插座由市电供电。所有线路的敷设是要以设备布局和设计图纸为基础进行,设计时考虑供电距离尽量短,机房内的电源线、信号线和通信线应分别铺设,不能共走同一线槽,UPS电源配电R x & H j箱(柜)引出的配电线路,穿镀锌钢管,沿机房活动地板下敷设^ 4 X u } S至各排网络或服务器机柜,使用插座或工业连接器为机柜供电。

4、可靠接地

    数据中心应采用联合接地方式,将围绕建筑物的环形接地体、建筑物基础地网及变压器地网用接地铜牌相互连通,重要机房内由铜编织带组成联合地网。所有的u ~ ) 6 % [ &配电柜和配电箱的金属框架w Q p +及基础型钢必需接地(PE)可靠。门和框架的接地端子间用裸编铜线连Q & / A o接。照明配电箱内的漏电保护器的动作电流不大于30mA,动作时间不大于0.1s,接L W k s t F F a地(PE)支线必须单独与接地(PE)干线相连接,E u 9 .不得串联连接,UPS电源柜输出端的中性线(N极),必须与由接地装置直接引来的接地干线连接,作重复接地,联合接地电阻小于4&OmegaD 5 & ~ & Z a 0 t;,单独接地小于1Ω,当灯具距地面高? u u E Q r ?度小于2.4m时,灯具的可接近裸露导体必须接地(PE)可靠,并应有专用接地螺栓和标识,外电源进线至机房电源管b , x b理间时,应将电缆的金属外皮与接地装置连接。金属电缆桥架及其支架全长应不少于2处与接地(PE)干线相连接,电缆e d ( r _桥架s O - 2 ^间连接板的两端跨接铜芯接地线,接地线最小允许截面积不小于6mm2,接地(PE)在插座间不串联连接。

5、机房防静电

     由于静电对计算机设备有较大影响,所以机房的防静电技术就非常[ E s R x 0重要,目前,机房防静电措施主要是在机房地面敷设防静电地板,地板间通过横梁精密连接成一个整体,并与地板下接地铜牌连接,地板基材采用全钢、铝合金、硫酸钙等材质,机房墙面采用彩钢板或刷防静电涂料,天花安装金属吊顶板,起到静电屏蔽! j 6 ! & ! @ `作用E / 7 ? F ( Z 4,防止外界强磁场的干扰。

6、机柜配电PDU

&O J % o b % N Fnbsp;   电源分配单元(PDU),顾名思义PDU应具备电i J 2 , 0 N J !源的分配或附加管理的功能。电源的分配是指电流及电压和接口的分配,电源管理是指开关控制(包括远程控制)、电路中的各种参数监视、线路切换、承载的限制、电源插口匹配安装+ R . 9 f、线缆的整理、空间的管理及电涌防护和极性检c ; K ) X ) p s测。由于数据中心的几乎所有的If \ ` C M U -T设备都已经或者将要放置在标准机柜内,所以,PDU作为机柜的必备附件3 ~ ?也越来越受到相关各方的重视。 PDU电源分配器和普通电源排插相比,其优点主要表现在设计安排更合理、品质和标准更严格、安全无故障工作时间长、各类漏电、过电过载保护更优秀、插拔动作频繁而不易损坏、热升温小、安装更灵f $ V { { w V L N活方便,适合对用电要求很严格的行业客户使用。也从根本上杜绝了普通电源排插的因接触K ? ` q不良、负荷小而造成的频繁断电、烧毁、火灾等安全隐患。

十、总结

  &nbsb 8 \ . L N u 7 =p; 不同用途或等级的数据中心对可靠性的要求不同,直接关系到数据中心的建设投资和运营成本。数据中心供配电系统是数据中心最重要的基础设施,应在数据中心建设初期予以统筹考虑和全面规划,并根据数据中心对A ] + T : c供电可靠性的要求,在供电电源选择、供配电系统布置、供配电系统结构和形式等方面R t n E { F z ~采取相应的技术措施。同时,还应充分运用成熟有效的节能措施,降低供配电系统的损耗。若数据中心中存在不同等级的功能区域,在供配电系统设计中也b = 8 Y k c D 1 (应区别对待,以减少不必要的建5 U y f ;设投资和运营成本。

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