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1、浅谈机房供配电系统设计机房在现代建筑中的重要性越来越重要，通常都包含数据库系统、文件服务系统、程控交换机系统等，所以设计安全、可靠的供配电系统成为机房设计关键点。本文就根据本人多年的设计经验，谈谈机房供配电的主要思路和原则。一、机房设计总体要求1、机房的室内装修材料必须选择燃烧性能等级为A级，且不吸尘、不起尘的环保材料。2、根据现有计算机网络系统及主机设备对环境的要求，确定机房各区间的各项性能指标，并结合机房建设发展方向，具有一定的超前性。3、在空间分布、系统容量等方面具有充分的扩展能力。3、充分考虑机房装修、电气系统、空气调节系统、网络布线系统、消防保安系统等各子系统之间的相互联系。4、充分
2、考虑银行信息系统的安全，与金融信息系统构成一个整体的安全体系。5、在实用的前提下，选择机房工程专用设备和优质装修材料；具有一定的美观性和舒适性，体现出人性化的效果。供配电是数据中心机房的生命线，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。数据中心的基础设施系统主要分电源、环境控制和机房监控管理系统。不同类别机房对电源的要求如下：A类机房：停电后会产生重大损失和社会影响，要求建立不停电电源系统。B类机房：停电后会产生一定损失和社会影响，要求建立备用电源系统。C类机房：停电后不会产生大的陨失和社会影响，可按一般用户配置。对于部分重要的行业，如银行、证券等金融行业，数据中心将承载金融公司的核心业务，
3、重要性非常高，不允许中断业务，所以我们必须按A类机房进行设计，需要根据数据中心电信基础设施标准（TIA942）的第四个等级（Tier4）标准建设，可靠性可达到99.99999以上，以保证异常故障和正常维护情况下，数据中心可正常工作，核心业务不受影响。二、负荷等级和额定容量依据计算机的用途和性质以及负荷分级的规定，采取相应的供电技术:对于一级负荷采用一类供电，重要机房供电属于一级负荷，按一级负荷的供电要求，必须保证两个以上独立的电源点供电，采用两条专用干线引进，两路独立电源在末端互投，建立不停电系统，而且要保证供电的质量；对于二级负荷采用二类供电，建立带备用的供电系统；对于三级负荷采用三类供电，
4、按一般用户供电考虑。机房用电系统要求提供的电源额定容量一般以两种方式给出：（1）确定机房用电系统的总功率大小或机房用电系统的总电流。这是选取电力设备、总断路器、供电电缆、机房的总发热量以及精密空调时都必需考虑的问题。通常供电总功率应留有不少于25%的余量。（2）确定各机柜、分机、设备等所要求的工作电流。这对设计计算机房的配电柜、选取合适的传输导线和分路开关也是必需的。针对电气设备额定电流，在整定总断路器和分路开关时要注意电气设备的启动电流值。在进行方案设计时，有些经验数据可供估算时参考，比如，主机房UPS功率可按350W400W/计算，照明用电可按15W20W/计算。（3）空调机电功率要根据机
5、房制冷量考虑。主机房制冷量按400W/计算，辅助机房制冷量按300W/m2计算，然后再根据电气设备不同的效率和换算系数，确定空调系统用电负荷量。例如机房采用浪潮英信NF8460M3服务器，每台高配功率为lKW，一个机柜若装5台就是5KW，假如预期机房在今后会装到最多40机柜那就是200KW。UPS一般可按照设备容量的1.3倍计算，就是260KVA，再加上适当的余量，选用3台200KVA的UPS冗余供电是一种较为理想的方案。假设精密空调单台的耗电功率为20KW，假如配置10台精密空调的话，总功率为10x20引200KW。UPS的供电总容量2台200KVA冗余UPS可少算一台400KVA。机房UP
6、S、空调总功率为：400+200=600KW，机房供配电要考虑到日后的发展余量等因素，一般可按照UPS与空调容量总和的150%配置，就是600*1.5=900KW，另外再加上新风机4KW、照明等的用电算8KW，则机房总的配电容量应为912KW。三、电源布置和系统设计设计和施工必须充分了解并掌握供电对象。充分搜集机房设备和系统的资料才能做好电源布置和系统设计，从而合理地满足机房用电需要。机房应设单独电源管理间，用符合防火要求的隔墙与弱电设备隔离，避免电源管理间操声、蓄电池酸碱液渗漏和电气火灾等事故传播到计算机设备机房内。计算机设备机房与电源管理间中间设单扇朝电源管理间方向开启的连通门，还可考虑设
7、置玻璃观察视窗。电源管理间应做水泥地面，为防潮、防湿可砌高0.30.5m的水泥平台搁置配电柜和UPS电源等。UPS主供:主机设备、网络设备、保安监控设备、多媒体、消防、应急照明等。市电主供:空调设备、普通照明和给排风、维修插座、一般动力等。（1）市电供电系统由总配电柜馈出的动力供配电系统采用50Hz交流电，380/220V三相五线电源，TN-S接地方式，零线和地线分开设置且零地线之间电压小于lV。动力配电柜、照明配电箱采用放射式配电直接配至各用电设备。机房内所有线缆须设计钢制桥架、线槽或钢管敷设。由于精密空调的供电电流大、负载动态范围宽，为防止干扰，应考虑另选路径单独敷设电缆。动力配电柜具有火
8、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，关闭防烟防火阀，并且在值班室安装手动电源切断装置。动力柜、照明箱内的开关和主要元器件采用进口产品，并设置有效的防雷措施。有条件时，大型机房最好采用专用电力变压器供电。对于一级负荷机房应该有从不同变电站供给的双路供电，加上柴油发电机，通过应急电源柜切换后供给机房内的UPS和精密空调机组，ATS切换最好做在机房配电系统就近，切换后以最短距离输送给机房设备。对于双路电源的服务器等IT设备，通过PDM直接从双母线供电系统的两套母线引人电源，即可保证其用电高可靠性。对于单路电源的服务器等IT设备，选用STS（静态切换开关）为其选择切换一套供电母线供
9、电。在供电母线无法正常供电时，STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电，确保服务器等IT设备的可靠用电。双母线供电系统可确保供电可靠性高达99.99999以上，供配电系统拓扑图如下图所示。图1 双母线供电系统在该系统中，备用发电机系统也是至关重要的一个因素。即便其中有一个故障时，也能够直接地向计算机和其它设备提供一个理想质量和容量的电力供应。发电机的设计应能够处理UPS系统或电脑设备负荷的谐波电流。发电机燃料应该是柴油，这样启动比较快。考虑现场储藏量的要求，通常需要保证4小时到60天。并且需要给所有燃料储藏系统提供一个远程的燃料监控和警报系统。发电是数据机房和网络机房高可用性供电系统的关
10、键组成部分。尽管IT系统依靠电池或飞轮发电机也能坚持工作数分钟甚至几小时，但若要达到“99.999%”的可靠性水平，必须具备本地发电的能力。在供电情况较恶劣的地方，也必须进行发电，使可用性达到99.99%或99.9%。要解决该问题，传统的办法是采用备用柴油机或燃气发电机与UPS相结合，在可用性要求很高的应用中，可使用此类备用发电机的N+l阵列。（2）UPS供配电系统在确定UPS容量时，若条件允许，则尽量使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1.31.5倍，作为一种冗余，为今后负荷的扩展提供方便。UPS供配电系统的供电范围是计算机设备（主机和附属设备）、通信设备、网络设备、保安监控设备、消防系统
11、、应急照明等。UPS输出配电回路(每个配电控制开关为一个回路)需按机房内设备要求设置，小型机/服务器、网络核心交换机及重要路由器要由独立双回路供电，其他计算机设备可用一个回路带34个插座，固定于地板下。UPS电源分别送到主机房配电柜既可靠，又方便使用。还应该考虑为数据中心中关键的负载设备安装电源分配单元(PDU)，这些设施是合并了几个组件功能到一起的一个装置，通常很小，比分开安装几个独立的面板和变压器更有效。如果机房细分为不同的房间或空间，每一个房间或空间是由它们各自独立的紧急电源开关(EPO)所支持，那么这些空间应该拥有自己独立的水平分布区域。电源分配单元(PDU)集成了独立的变压器、瞬时电
12、压浪涌抑制(TVSS)、输出面板和电源控制的功能，并提供了更多的优点。一个典型的PDU包括以下组件。 离线变压器双输入断路器应被视为允许连接一个临时接驳，允许维护或资源冉分布时不用关闭关键的负载。 变压器:尽可能靠近负载以减少从地线到零线之间的共模噪声，减少电压源接地和信号源接地之间的差别。当变压器位于PDU装置内时，就达到了最近的位置。 瞬时电压浪涌抑制(TVSS):当导线长度尽可能的短时，最好低于2OOm，瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置的效率将大大地提高了。通过提供在同一个装置中瞬时电压浪涌抑制(TVSS)作为分配面板，可以提高效率。 分配面板:可以将面板与变压器安装在同一个机柜中或在需
13、要更多面板的情况下，可以使用一个远程的电源面板。 计量、监测、警报、和远程控制当提供一个传统的面板系统时，通常意味着大量的空间要求。 紧急电源关闭(EPO)控制。单点接地总线应该用电力分配单元(PDU)将电源分配到关键的负载上。在需要额外分支电路的地方，面板或PDUsidecars可以是次级反馈的。应该提供两个冗余PDU给每个机架供电，每一个PDU最好采用不同的UPS系统供电;提供给单相或三相计算机设备一个可以安装在机架上的快速转换开关或从每一个PDU馈给的静态开关。选择性地，可以提供给单线和三线设备，从分开的UPS系统馈给的双馈给静态开关式PDU，尽管这种安排提供稍微少一些的冗余和灵活性。应
14、该考虑用彩色的表示牌和馈给电缆来区别A和B分布，例如，所有的A侧用白色，所有的B侧用蓝色。一条电路不应该服务多于一个机架，防止一条电路对多个机架产生电路故障。为了提供冗余，每一个机架和机柜应该各自独有的、两个专用的、从两个不同的电力分配单元(PDU)或供电面板来的16A、220V的电路。对于高密度的机架可能要求更高的安培容量，一些新服务器可能要求一个或多个、单相或三相插座，额定电流要求5OA或更高。每一个插座应该用服务于它的PDU或电路号来标识。电源基础设施对于数据机房设备是否能正常运行至关重要，可供选择的UPS配置有根多种，每一种都有优势，也有不足之处。只有充分了解了企业的可用性要求，风险承
15、受能力和预算范围之后，才能选择合适的设计方案。为双电源负载直接供电的2(N+1)结构可提供全面的冗余，排排除了单故障点，因此是可用性最高的一种配置。对于没有或很少冗余组件的设计而言，必然存在停机时段以进行维护。如果不允许停机，那么应当选择能进行同步维护的设计。只要考虑周全，便可找到最合适的系统。（3）配电设备的安装和线路敷设问题在机房设备布局确定的前提下，按照电气设备用途和设计图纸进行设备安装和线路敷设。第一，设备安装。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;根据机房内设备负荷容量和分布情况，机柜(箱)内元器件配置作到排列有序、安装牢固、理线整齐、接线
16、正确、标志明显、外观良好，内外清洁。分设单相、三相回路，配用小型真空断路器，如C65N等线路保护开关。箱内设置辅助等电位接地母排。电源柜及其他电气装置的底座应与建筑楼地面牢靠固定。电气接线盒内无残留物，盖板整齐、严密、紧贴墙面。同类电气设备安装高度应一致。吊顶内电气装置应安装在便于维修处。特种电源配电装置应有明显标志，并注明频率、电压。暗装照明箱或开关面板安装在机房出入口附近墙面的方便位置。分体空调插座设置在机房内墙面上距地1.8m处。主机房内应分别设置维修和测试用电源插座，两者应有明显的区别标志。测试用电源插座应由计算机主机电源系统供电。其他房间内应适当设置维修用电源插座。单相检修电源回路要在电源管理间各墙面距地0.3m设置检修电源插座，禁止使用2kW以上大功率电感性电动工具。确需使用这类工具以及三相检修设备，应
