《机房工程技术简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机房工程技术简介（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机房工程设计概述机房工程设计概述计算机机房工程不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体，更需要丰富的工程实施和管理经验。计算机房设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机系统是否能稳定可靠地运行，是否能保证各类信息通讯畅通无阻。由于计算机机房的环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。所以，一个合格的现代化计算机机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。机房方案项目通常包括内部装修工程、供配电工程、机房监控系统、KVM（“键盘、显示器及鼠标”）系统、空调工程、防雷接地
2、工程、消防系统工程等七大部分。需要根据国家标准及行业标准设计和施工。在这七个部分中，与咱们公司业务有关的主要是供配电工程，另外还可以与客户商谈操作台的事宜。本资料准备就如下问题进行介绍：1. 机房供配电工程2. 机房供电系统图3. UPS 工作原理及其谐波污染4. UPS 网侧（即电源侧）谐波滤波器5. 计算机主机和重要通信设备的供电6. 机房空调系统的供电7. 电能管理及电能质量监测系统8. 操作台图 1 机房立体示意图图 2 机房平面示意图一一 机房供配电工程机房供配电工程机房的配电系统是一个综合性系统，是数据机房计算机通信系统、网络通信设备、机房空调动力设备、照明及应急照明设备的动力来源
3、。（一）机房供配电的常规设计要求（一）机房供配电的常规设计要求1、 数据机房的供电采用 TN-S 方式（俗称三相五线制）一类供电系统，即由大楼配电房将经过切换的市电、柴油发电机电源引入数据机房，再由相关配电柜将电能分配给 UPS、计算机系统、网络通信设备、空调、照明和其他辅助用电设备。2、 机房的供电应有两个单独的供电回路及备用油机供电回路，采用 TN-S 方式（三相五线制）。3、 机房的设备供电和空调供电应分为两个独立回路，其中设备供电应按设备总用电量的 1.5 倍进行预留，而空调用电按空调设备的要求供配即可。4、 机房和相应区域内的插座应分三种，它们分别是：1）不间断电源（UPS）供电的计
4、算机主机和重要通信设备的专用插座，2）不间断电源（UPS）供电的设备用三孔标准插座，3）市电直接供电的设备用五孔标准插座。5、 机房和相应区域内设备电源的电压变化应在 5%之内，频率变化应在 50H0.5Hz 之内。6、 机房和相应区域内的照明应分工作照明和事故照明两类，工作照明接入配电柜，事故照明接入 UPS。7、 机房和相应区域内照明装置宜采用无眩光灯盘，照明亮度应大于 300LUX，事故照明亮度应大于 60LUX。8、 相应区域内的配电系统应考虑到与应急照明系统的自动切换和消防系统的联动。9、 UPS 输出配电回路按机房内设备要求进行设置，主要计算机设备由专用回路(开关)供电，网络主交换
5、机、路由器、网络机架由专用回路供电。10、 普通计算机设备供电回路带三至四个插座，插座固定于地板下；并予留若干个配电回路待以后设备扩展时使用。国家标准计算机场地技术条件GB2887-89 中对机房供配电要求如下：频率：50Hz电压：380/220V相数：三相五线制/三相四线制/单相三线制 计算机机房供电允许变动范围计算机机房供电允许变动范围机房内所有计算机设备和其他用电设备的电源线均采用优质专用铜芯电缆，镀锌钢管屏蔽的方式，防止外界的电磁干扰，保证计算机设备供电电源的电能质量。二二 机房供电系统图机房供电系统图1 2 3图中： 1. A 系统 UPS 进电（ATS 备用进电）2. 自动转换开关
6、（具有手动旁路功能）3. A 系统 UPS 进电图 3 备用电源自动切换1 2 3 4 5 6 7 图中：1. UPS1 输入2. UPS1 静态旁路输入开关3. UPS2 输入4. UPS2 静态旁路输入开关5. UPS A 系统手动维修旁路开关（加锁）6. UPS1 输出7. UPS2 输出图 4 UPS 及旁路电路 图 5 UPS 及旁路电路简图图中：SW1：UPS1 输入开关SW2：UPS1 静态旁路输入开关SW3：UPS2 输入开关SW4：UPS2 静态旁路输入开关SW5：UPS A 系统手动维修旁路开关（加锁）SW6：UPS1 输出隔离开关SW7：UPS2 输出隔离开关注：各路输出
7、接至各列头柜图 5 支路微型断路器三三 UPS 工作原理及其谐波污染工作原理及其谐波污染UPS 是“不间断电源”的英文缩写。在计算中心、通讯中心及企业自动控制中央控制室等重要部位，如果设备电源停止供电，哪怕是短暂的停电，都会造成巨大的损失。因此，除了在供配电网络上配备两路供电并配置柴油发电机组等应急电源外，都会配备 UPS。（一）UPS 的工作原理：市电（交流电）经整流后给蓄电池充电，同时经逆变器变成交流电输出。（二）通常，从应用的角度看，UPS 可分为离线式和在线式两种。1. 离线式：平时，负载由市电供给，UPS 处于充电状态；市电停电时，负载由 UPS 供给。2. 在线式：无论平时还是市电
8、停电时，负载均由 UPS 供给。机房用 UPS 基本上都是在线式。从输入电路整流方式区分，可分为单相整流、三相 6 脉冲整流、三相 12 脉冲整流及三相可控整流等。单相整流：单相交流电经整流变成直流电。通常用于小功率UPS。三相 6 脉冲整流：三相交流电直接进行全波整流。由于输入电路中每个周期出现 6 个脉冲而得名。此种整流电路网侧谐波比较严重，尤其是 5 次、7 次谐波成分较大。（6k次，k=0,1,2）图 6 三相 6 脉冲整流电路每相电压、电流波形图图 7 三相 6 脉冲整流电路三相电流波形图图 8 三相 6 脉冲整流电路电流谐波棒型图可以看到，电流波形严重失真，电流中含有 5、7、11
9、 及 13 次的谐波成分，这就是三相 6 脉冲整流电路典型的谐波波谱（6k1次谐波，k=1,2,3） 。三相 12 脉冲整流：三相交流电经一个 D/D/Y-11 变压器裂相后进行全波整流，相当于两组相角相差 30 度的三相交流电进行全波整流。由于输入电路中每个周期出现 12 个脉冲而得名。此种整流电路网侧谐波比三相 6 脉冲整流大有改善，尤其是 5 次、7 次谐波成分几乎为零，主要含有 11 次、13 次谐波成分。（12k次，k=0,1,2）图 9 三相 12 脉冲整流电路电流波形图图 10 三相 12 脉冲整流电路电流谐波棒型图可以看到，电流波形比三相 6 脉冲整流电路大有改善，电流中不含
10、5、7 次的谐波成分，主要含 11 及 13 次的谐波成分。这就是三相 12 脉冲整流电路典型的谐波波谱。目前，大功率 UPS 逐渐转为采用三相 12 脉冲整流电路。其缺点是价格较高。四四 UPS 网侧（即电源侧）谐波滤波器网侧（即电源侧）谐波滤波器国家标准对用户向供电网注入的谐波有严格的要求。如果超过标准允许值，轻则罚款，重则限期整改并可能停止供电。为了减小 UPS 电源对供电网注入的谐波，通常在 UPS 网侧（即电源侧）并联谐波滤波器。UPS 网侧谐波滤波器分为无源滤波器和有源滤波器两种。无源滤波器是一种 LC 串联谐振电路。将谐振于 5 次（250Hz）、7 次（350Hz）、11 次（
11、550Hz）及 13 次（650Hz）的 LC 串联谐振电路并联在电源上，这些 LC 串联谐振电路对相应频率的谐波阻抗几乎为零，给这些谐波提供了旁路通道，从而使注入供电网的谐波大大减小。有源滤波器是一种电力电子设备。它检测负载的电流波形，通过内嵌的计算机分析电流波形的频谱，由电子电路产生各种与负载电流波形高次谐波成分频率相同、相位相反的电流，注入后使网侧电流变成纯净的工频电流。无源滤波器的优点是价格较低，但是有可能出现谐振现象。有源滤波器的优点是不会出现谐振现象，可以根据需要并联 15台，缺点是价格太高。五计算机主机和重要通信设备的供电五计算机主机和重要通信设备的供电1. 通常，计算机主机（包
12、括服务器等）和重要通信设备装于 IT柜内。2. IT 柜通常以“列”的形式布置，每列可含机柜位 1015 个。（参见图 ）图 11 机房布局图3. 每列均安排一个给本列机柜供电的“强电列头柜”。（参见图中标有“B”处）。4. 有些设计方案中每列还安排一个用于网络连接的“弱电列头柜位”。5. 强电列头柜的输入来自 UPS 电源。6. 列头柜的供电方式有 3 种：（1）常规供电方式：最简单的电路安排：UPS 电源经电缆接入塑壳断路器，其输出的每相经梳状母排接一排微型断路器，然后用电缆或导线接至各 IT 柜的电源插座（PDU）。通常每个 IT 柜均安装两个电源插座（PDU），分别接至两根相线。在塑壳
13、断路器后安装三个电流互感器，面板上安装 1个电压表及 3 个电流表。（2）带隔离变压器供电方式：为了尽量降低干扰，减小谐波的影响，可在列头柜输入处接一个 D/Y-11 k=13 的隔离变压器。（参见图）D/Y-11 接法可以阻断 3 次谐波的传递，k 系数变压器可以减小谐波的影响。隔离变压器输入输出需配置维修旁路开关。在隔离变压器输出端与微型断路器母线之间串联一个隔离开关，其作用为当隔离变压器需要停运检修时，将维修旁路开关闭合，并将该隔离开关断开，保证隔离变压器与电源确实断开。考虑到该开关均在无负载情况下分合（详见后述操作过程） ，所以此处只需采用隔离开关而无需采用断路器。投、切出隔离变压器操
14、作顺序：假如隔离变压器的初、次级变比不能严格等于1:1（变比误差大），则投切隔离变压器时容易出现环流而烧毁变压器的事故。为避免事故的发生，需注意投切隔离变压器的操作顺序：A.假如隔离变压器的初、次级变比不能严格等于1:1（变比误差大），隔离变压器切出时，可先断开进线断路器，然后合上维修旁路开关，最后断开隔离开关。但是这样会造成负载短暂停电。隔离变压器恢复投运时，可先断开维修旁路开关，然后合上隔离开关，最后合上进线断路器。但是这样同样会造成负载短暂停电。B.假如隔离变压器的初、次级变比能严格等于1:1（变比误差小），则隔离变压器切出时，可先合上维修旁路开关，然后断开进线断路器，最后断开隔离开关。
15、这样就不会造成负载的短暂停电。同样，隔离变压器恢复投运时，可先合上隔离开关，然后合上进线断路器，最后断开维修旁路开关。这样就同样不会造成负载的短暂停电。C.无论采用哪种操作顺序，隔离开关操作时均处于空载状态。但是，如果不按上述顺序操作，便有可能发生隔离开关带负载操作，不能自行灭弧、烧毁开关等故障。采用 3 个电流互感器及电能质量监测仪表，将电气参数（电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能等）及电能质量参数（功率因数、电压谐波畸变系数、电流谐波畸变系数及高次谐波分量等）通过通讯网络上传至中央控制室。图 12 列头柜隔离变压器图 13 列头柜微型断路器（3）抽屉式供电方式：上述两种方式均为固定式
16、安装，当某一设备（如塑壳开关或微型断路器）出现故障需要更换时，必须将与其相关的回路断电，才能进行维修，而且维修时间较长。这对重要的服务器或通讯设备来说是致命的。为了缩短停电时间，可采用抽屉式列头柜。典型结构可参见威图公司产品手册 31 中第 742 页至 749 页。图 14 威图 IT 柜供电系统图 15 配电柜 PDR图 16 配电模块 PDM图17电源系统模块PSM六机房空调系统的供电：经验表明，通常数据中心的能量消耗中，空调设备的能耗所占比例相当高。在国外，其电能监测及电能质量监测已引起足够的重视。图 18 机房空调系统供电图七电能管理及电能质量监测系统电能管理及电能质量监测系统如上所述，由于计算中心机房的供电安全、电能消耗及电能质量对计算中心的安全运行至关重要。因此，对这些参数的监测显得尤为重要。在美国、欧洲等地，
