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機(jī)房供電概述及系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  (一)機(jī)房供電概述


  1.供配電系統(tǒng)
  供配電是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的生命線,這句話一點(diǎn)也不夸張,因?yàn)殡x開了電我們的機(jī)房是連一分鐘也運(yùn)行不了的,因此要建一個(gè)好的機(jī)房,首先要將供配電解決好。一般要求主要開關(guān)設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計(jì)成適合增容、維護(hù)和冗余,并提供雙倍的或隔離的冗余配置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮到開關(guān)裝置、總線或斷路器維護(hù)的方便性。瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)應(yīng)該被安裝在電力分配系統(tǒng)的每一級(jí)上,并且采用適當(dāng)?shù)囊?guī)格,以便能夠抑制可能發(fā)生的瞬時(shí)的能量。
  不同類別機(jī)房對(duì)電源的要求:
  A類機(jī)房:停電后會(huì)產(chǎn)生重大損失和社會(huì)影響,要求建立不停電電源系統(tǒng)。
  B類機(jī)房:停電后會(huì)產(chǎn)生一定損失和社會(huì)影響,要求建立備用電源系統(tǒng)。
  C類機(jī)房:停電后不會(huì)產(chǎn)生大的隕失和社會(huì)影響,可按一般用戶配置。
  2.市電輸變電系統(tǒng)
  對(duì)于一級(jí)負(fù)荷機(jī)房應(yīng)該有從不同變電站供給的雙路供電,加上柴油發(fā)電機(jī),通過應(yīng)急電源柜切換后供給機(jī)房?jī)?nèi)的UPS和精密空調(diào)機(jī)組,ATS切換最好做在機(jī)房配電系統(tǒng)就近,切換后以最短距離輸送給機(jī)房設(shè)備。備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是至關(guān)重要的一個(gè)因素。即便其中有一個(gè)故障時(shí),也能夠直接地向計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備提供一個(gè)理想質(zhì)量和容量的電力供應(yīng)。發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)能夠處理UPS系統(tǒng)或電腦設(shè)備負(fù)荷的諧波電流。備用發(fā)電機(jī)應(yīng)該提供備用電源給所有的冷卻設(shè)備,避免負(fù)載設(shè)備溫度上升以及停止運(yùn)行。如果發(fā)電機(jī)不支持這些系統(tǒng),它們所帶來的益處就顯得很有限。在自動(dòng)控制發(fā)生故障時(shí),發(fā)電機(jī)應(yīng)該能夠采用手動(dòng)控制。應(yīng)該給每一個(gè)發(fā)電機(jī)輸出提供瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)裝置。
  發(fā)電機(jī)燃料應(yīng)該是柴油,這樣啟動(dòng)比較快??紤]現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)藏量的要求,通常需要保證4小時(shí)到60天。并且需要給所有燃料儲(chǔ)藏系統(tǒng)提供一個(gè)遠(yuǎn)程的燃料監(jiān)控和警報(bào)系統(tǒng)。由于微生物增長(zhǎng)是柴油燃料最常見的故障,應(yīng)設(shè)計(jì)有便攜的或安裝固定的清潔系統(tǒng)。在寒冷的季節(jié),需要考慮給燃料系統(tǒng)加熱或循環(huán),避免柴油燃料膠凝。當(dāng)確定好現(xiàn)場(chǎng)燃料儲(chǔ)藏系統(tǒng)的容量時(shí),同時(shí)需要考慮燃料供貨商在緊急情況時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。
  在發(fā)電機(jī)周圍提供UPS照明電源或單獨(dú)的電池,在發(fā)電機(jī)和裝置同時(shí)發(fā)生故障時(shí)提供照明。同樣,在發(fā)電機(jī)周圍也應(yīng)該提供UPS供電插座。
  在組件的分別測(cè)試之外,備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)該作為一個(gè)系統(tǒng)一起測(cè)試。在冗余系統(tǒng)測(cè)試單個(gè)組件的故障時(shí),冗余系統(tǒng)是為在一個(gè)組件發(fā)生故障時(shí)能夠繼續(xù)起作用而設(shè)計(jì)的。此外,一旦數(shù)據(jù)中心開始運(yùn)行,應(yīng)該定期測(cè)試系統(tǒng),確保各個(gè)組件能夠繼續(xù)正常地發(fā)揮作用。
  3.機(jī)房用電的配置
  配電必須充分考慮到今后的發(fā)展余量。如lBMP550A服務(wù)器,每臺(tái)高配功率為lKW,一個(gè)機(jī)柜若裝6臺(tái)就是6KW,假如預(yù)期機(jī)房在今后會(huì)裝到最多四十個(gè)機(jī)柜那就是240KWUPS一般可按照設(shè)備容量的1.3倍計(jì)算,就是312KVA,再加上適當(dāng)?shù)挠嗔?,選用3臺(tái)200KVAUPS冗余供電是一種較為理想的方案。
  UPS的供電總?cè)萘?/font>2臺(tái)200KVA冗余UPS可少算一臺(tái)400KVA,精密空調(diào)單臺(tái)的實(shí)際耗電功率為20KW,假如配置10臺(tái)精密空調(diào)的話,總功率為10*20200KW,機(jī)房UPS、空調(diào)總功率為:400+200=600KW,機(jī)房供配電要考慮到日后的發(fā)展余量等因素,一般可按照UPS與空調(diào)容量總和的150%配置,就是600*1.5=900KW,另外再加上新風(fēng)機(jī)4KW、照明等的用電算8KW,則機(jī)房總的配電容量應(yīng)為912KW其中由應(yīng)急柜供電的為UPS和精密空調(diào)。
  4.作為國(guó)家A類標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)機(jī)房都要求具備雙路市電電源接入供電,但雙路電源的切換開關(guān)(ATS最好要安裝在UPS輸入的附近,這樣接法相比在遠(yuǎn)端的配電柜切換來,可以消除從配電問到UPS之間動(dòng)力線路,開關(guān)等引起的故障)。機(jī)房供配電的安全可靠性牽涉的問題很多,從市電輸入到UPS,從UPS輸出到各級(jí)ATS、各級(jí)開關(guān)然后到輸出端的各個(gè)接線盒及插座,每一個(gè)環(huán)節(jié)都十分重要,特別是處于供配電上游的UPS輸入總開關(guān)和輸出總開關(guān)以及ATS。其中任何一個(gè)一旦出現(xiàn)問題,都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的停電事故,后果將不堪設(shè)想,因此其配置問題必須慎之又慎,另外對(duì)于動(dòng)力電纜的配置問題也很值得研究,由于機(jī)房?jī)?nèi)大量非線性負(fù)載的存在,使得諧波電流很大,所以一般機(jī)房剛建好時(shí)零地電壓都很低,而設(shè)備裝滿時(shí)零地電壓都會(huì)大大增加我們的有效辦法之一就是降低零線的電阻,以前我們的零線、地線的線徑一般都比相線要,小很多,但實(shí)踐中三相配電線路內(nèi),相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會(huì)疊加,使中性線的電流值可能超過相線上的電流。但是從低諧波電流和零地電壓的目標(biāo)出發(fā),我們應(yīng)該將零線和地線的線徑選得與相線相同甚至更粗一點(diǎn)。

  (二)負(fù)荷等級(jí)和額定容量

  依據(jù)計(jì)算機(jī)的用途和性質(zhì)以及負(fù)荷分級(jí)的規(guī)定,采取相應(yīng)的供電技術(shù):對(duì)于一級(jí)負(fù)荷采用一類供電,重要機(jī)房供電屬于一級(jí)負(fù)荷,按一級(jí)負(fù)荷的供電要求,必須保證兩個(gè)以上獨(dú)立的電源點(diǎn)供電,采用兩條專用干線引進(jìn),兩路獨(dú)立電源在末端互投,建立不停電系統(tǒng),而且要保證供電的質(zhì)量;對(duì)于二級(jí)負(fù)荷采用二類供電,建立帶備用的供電系統(tǒng);對(duì)于三級(jí)負(fù)荷采用三類供電,按一般用戶供電考慮。
  機(jī)房用電系統(tǒng)要求提供的電源額定容量一般以兩種方式給出:
  (1)確定機(jī)房用電系統(tǒng)的總功率大小或機(jī)房用電系統(tǒng)的總電流。這是選取電力設(shè)備、總斷路器、供電電纜、機(jī)房的總發(fā)熱量以及精密空調(diào)時(shí)都必需考慮的問題。通常供電總功率應(yīng)留有不少于25%的余量。
  (2)確定各機(jī)柜、分機(jī)、設(shè)備等所要求的工作電流。這對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)房的配電柜、選取合適的傳輸導(dǎo)線和分路開關(guān)也是必需的。針對(duì)電氣設(shè)備額定電流,在整定總斷路器和分路開關(guān)時(shí)要注意電氣設(shè)備的啟動(dòng)電流值。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí),有些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供估算時(shí)參考,如:l)UPS功率:主機(jī)房可按350W~400W/㎡計(jì)算;照明用電可按l5W~20W/㎡計(jì)算。
  2)空調(diào)機(jī)電功率要根據(jù)機(jī)房制冷量考慮。主機(jī)房制冷量按400W/㎡計(jì)算,輔助機(jī)房制冷量按300W/m2計(jì)算,然后再根據(jù)電氣設(shè)備不同的效率和換算系數(shù),確定空調(diào)系統(tǒng)用電負(fù)荷量。

  (三)防雷和接地

  接地極的接地電阻,當(dāng)系統(tǒng)采用聯(lián)合接地時(shí),R≤10?(北京地區(qū)可按0.5?考慮);當(dāng)
  采用單獨(dú)接地時(shí),R≤4?。在總配電室要做總等電位連接,各樓層的智能化系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房、樓層弱電間、樓層配電間的接地,采用局部等電位聯(lián)接。貫穿弱電豎井的接地干線,應(yīng)當(dāng)是鍍鋅扁鋼,截面尺寸不小于一40mm×4mm
  機(jī)房的重要設(shè)備和配電柜(),必須按GB500571994(2000年版),并安裝電涌保護(hù)器、做好等電位連接。