機(jī)房供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮多方面因素。機(jī)房系統(tǒng)位于強(qiáng)電、弱電的結(jié)合處,在這些界面上有兩種專業(yè)技術(shù)規(guī)范,有些規(guī)定也不十分明確,帶來的問題是:機(jī)房各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程度差距較大,主要是弱電機(jī)房預(yù)留的位置不合適，面積過大或偏小;弱電豎井中遺漏接地干線和電源插座;UPS容量、支持時(shí)間長短不一;UPS供電方式不能確定是采用集中式還是分散式;各子系統(tǒng)的供電和接地方式不規(guī)范等。在一部分設(shè)計(jì)文件中，還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有文字說明描述不清楚、系統(tǒng)圖和平面圖五花八門、圖形符號(hào)不按現(xiàn)行制圖和標(biāo)準(zhǔn)繪制等問題。

　　1 設(shè)備的擺放和所處環(huán)境

　　機(jī)房供電系統(tǒng)的主要設(shè)備有:UPS、蓄電池、配電柜和柴油機(jī)等。這些設(shè)備的共同點(diǎn)是單位占地面積大。而對(duì)于這些設(shè)備的擺放位置既要考慮功能上的需求,又要考慮空間和承重的需要,還要考慮對(duì)外界的危害。機(jī)房應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)電源間,用符合防火要求的隔墻與弱電設(shè)備隔離,避免電源間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故擴(kuò)散到計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)房內(nèi)。

　　UPS是供電系統(tǒng)的心臟,UPS需要擺放在盡可能距離機(jī)房近的位置,能夠保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能小;還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備,重量比較大,噪聲大,需要擺放在一個(gè)承重比較好,并且不影響辦公和休息環(huán)境的地方。蓄電池同樣是比較重的設(shè)備,其擺放需要考慮大樓承重的問題,而且電池需要特別的維護(hù),防止其漏液、膨脹爆炸,需要提供一個(gè)溫、濕度適宜和通風(fēng)的環(huán)境,并定期進(jìn)行檢測。配電柜擺放位置的選擇,主要考慮功能上的需求,配電柜應(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上,盡可能地靠近其配套設(shè)備。柴油機(jī)屬于空氣污染、噪聲污染和強(qiáng)震動(dòng)的設(shè)備,應(yīng)該擺放在通風(fēng)、承重較好、噪聲不會(huì)影響其他人的地方,最好是擺放在地面上,并配以減震膠墊。為了起到防潮的效果,這些設(shè)備應(yīng)該擺放在地臺(tái)或者支架之上。

　　2 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　動(dòng)力配電主要用于供給空調(diào)設(shè)備、普通照明、給排風(fēng)、維修插座、一般動(dòng)力、UPS設(shè)備等。

　　UPS配電主要用于主機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、保安監(jiān)控設(shè)備、多媒體、消防、應(yīng)急照明等。

　　在考慮功能和重要性的前提下,機(jī)房的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該注意以下事項(xiàng):

　　(1)機(jī)房容量較大時(shí),宜設(shè)置專用電力變壓器,容量較小時(shí),可采用專用低壓饋電線路供電。

　　(2)電子計(jì)算機(jī)的電源設(shè)備應(yīng)靠近主機(jī)房設(shè)置。

　　(3)機(jī)房內(nèi)其它電力負(fù)荷不得由計(jì)算機(jī)主機(jī)電源和UPS供電。主機(jī)房內(nèi)為計(jì)算機(jī)設(shè)備宜設(shè)置專用動(dòng)力配電箱,與其它負(fù)載分別供電。

　　(4)單相負(fù)載應(yīng)均勻地分配在三相上,三相負(fù)載不平衡度應(yīng)小于20%。

　　(5)計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)應(yīng)限制接入非線性負(fù)載,以保持電源的輸出波形。

　　3 動(dòng)力供配電系統(tǒng)

　　由總配電柜饋出的動(dòng)力供配電系統(tǒng)采用50Hz交流電,380/220V三相五線制電源,TN-S接地方式,零線和地線分開設(shè)置且零地線之間電壓小于1V。動(dòng)力配電柜、照明配電箱采用放射式配電直接配至各用電設(shè)備。

　　機(jī)房內(nèi)所有線纜須設(shè)計(jì)鋼制橋架、線槽或鋼管進(jìn)行敷設(shè)。由于精密空調(diào)的供電電流大、負(fù)載動(dòng)態(tài)范圍寬,為防止干擾,應(yīng)考慮另選路徑單獨(dú)敷設(shè)電纜。

　　動(dòng)力配電柜(箱)具有火警聯(lián)動(dòng)保護(hù)功能,出現(xiàn)火警時(shí)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及時(shí)切斷電源,關(guān)閉防煙防火閥,并且在值班室安裝手動(dòng)電源切斷裝置。動(dòng)力柜、照明箱內(nèi)的開關(guān)和主要元器件采用進(jìn)口產(chǎn)品,并設(shè)置有效的防雷措施。有條件時(shí),大型機(jī)房最好采用專用電力變壓器供電。

　　4 UPS供電系統(tǒng)

　　UPS供電系統(tǒng)既可以采用單機(jī)供電,也可以采用并聯(lián)冗余方式進(jìn)行供電。冗余方式供電能夠在少數(shù)設(shè)備故障時(shí),仍然能夠滿足機(jī)房內(nèi)的用電需求,這是單機(jī)供電所不能達(dá)到的。從冗余式配置方案來看,有以下幾種方式:(1)主機(jī)—從機(jī)型“熱備份”UPS供電方式;(2)直接并機(jī)冗余UPS供電方式;(3)雙總線冗余供電方式。

　　4.1 主機(jī)-從機(jī)型“熱備份”UPS供電方式

　　主機(jī)帶負(fù)載,備機(jī)空載,備機(jī)接入主機(jī)的BYPASS(旁路)輸入端。這種方式布置比較靈活,不需要兩臺(tái)UPS必須是同一品牌,而且不要增加額外輔助電路,不增加購置成本。但是這種供電方式兩臺(tái)UPS老化程度不同,備機(jī)電池組長期處于浮充狀態(tài)影響電池壽命。這種結(jié)構(gòu)有許多單點(diǎn)故障。如果主UPS出了故障,那么另一臺(tái)必須接替全部負(fù)載。這也就意味著在約8ms內(nèi),另一臺(tái)UPS必須把供電從0增加到100%,此方式的缺陷在于備用UPS長期處于空載狀態(tài),其電池壽命會(huì)縮短、容量會(huì)下降,且備用UPS須具有階躍性負(fù)載承載能力,無擴(kuò)容能力。由于人們很難實(shí)時(shí)了解備用UPS各部分有無故障或隱患,當(dāng)要啟動(dòng)備用機(jī)時(shí),可能就無法正常工作了。

　　4.2 直接并機(jī)冗余UPS供電方式

　　為克服主機(jī)—從機(jī)型“熱備份”供電系統(tǒng)的缺點(diǎn),隨著UPS控制技術(shù)的進(jìn)步,具有相同額定輸出功率的UPS可直接并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng)。為保證高質(zhì)量的并機(jī)系統(tǒng),各電源間必須保持同頻、同相,并且各機(jī)均流。此供電方式瞬間過載能力強(qiáng),能夠自動(dòng)均分功率。但是存在著環(huán)流,增加無功損耗,降低系統(tǒng)可靠性;需增加額外輔助電路,隨之而來的是增加成本,增加故障點(diǎn)。

　　4.3 雙總線冗余供電方式

　　雙總線供電方式是采用兩條總線對(duì)后端設(shè)備進(jìn)行供電,每條總線上具有相同的一套UPS供電方式。消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端與最終用戶負(fù)載端之間的“單點(diǎn)瓶頸”故障隱患,以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯(cuò)”功能。此供電方式能夠在線維護(hù)、在線擴(kuò)容、在線升級(jí),提高了重要總線的可用性,滿足了雙電源用電設(shè)備的需求,真正實(shí)現(xiàn)了7×24×365小時(shí)運(yùn)行的目標(biāo)。但是雙總線冗余供電方式相當(dāng)于搭建了兩套前述供電方式的回路,需要增加2倍以上的成本。

　　另外,UPS輸出配電針對(duì)每個(gè)單獨(dú)機(jī)柜采用一個(gè)獨(dú)立回路(一個(gè)空氣開關(guān)控制一個(gè)回路),使用插座或者工業(yè)連接器對(duì)單獨(dú)機(jī)柜進(jìn)行供電;對(duì)于重要設(shè)備需要提供雙路獨(dú)立供電電源,可從兩個(gè)獨(dú)立的UPS進(jìn)行輸出配電。UPS輸出的電源分別送到機(jī)房各個(gè)機(jī)柜既安全可靠,又方便使用和日常維護(hù)。如果機(jī)房細(xì)分為不同的房間或空間，每一個(gè)房間或空間是由它們各自獨(dú)立的緊急電源開關(guān)(EPO)所支持，那么這些空間應(yīng)該擁有自己獨(dú)立的水平分布區(qū)域。

　　5 配電設(shè)備的安裝和線路敷設(shè)問題

　　機(jī)房內(nèi)設(shè)備的安裝和線路的鋪設(shè)是以設(shè)備布局和設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行的。

　　5.1 設(shè)備安裝

　　機(jī)房配電柜、UPS柜落地安裝。動(dòng)力配電箱、照明配電箱底邊距地1.4m墻上暗裝。配電柜及其他電氣裝置的底座應(yīng)與建筑樓地面牢靠固定,并接地。吊頂內(nèi)電氣裝置應(yīng)安裝在便于維修處。分體空調(diào)插座設(shè)置在機(jī)房內(nèi)墻上距地面1.8m處。機(jī)房內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置維修和測試用插座,且有明顯區(qū)別標(biāo)志。測試用電源插座應(yīng)由UPS供電,維修插座由市電供電。

　　5.2 線路敷設(shè)

　　供電距離要盡量短，主要是從供電安全考慮,電源間應(yīng)靠近機(jī)房設(shè)備。機(jī)房內(nèi)活動(dòng)地板下部的低壓配電線路應(yīng)采用銅芯屏蔽導(dǎo)線或銅芯屏蔽電纜。機(jī)房內(nèi)的電源線、信號(hào)線和通信線應(yīng)分別鋪設(shè)，不能共走同一線槽。UPS輸出配電箱(柜)引出的配電線路，穿鍍鋅鋼管沿機(jī)房活動(dòng)地板下敷設(shè)至各排機(jī)柜，使用插座或工業(yè)連接器為各個(gè)機(jī)柜供電。

　　信號(hào)線纜在活動(dòng)地板下從機(jī)柜、配線架至各設(shè)備,應(yīng)采用金屬線槽沿設(shè)備周圍或主機(jī)房從設(shè)備背面的活動(dòng)地板穿線孔引入設(shè)備(注意不得與電源線路共用活動(dòng)地板穿線孔,且間距大于0.1m),信號(hào)線纜避免沿機(jī)房墻邊敷設(shè)以防與強(qiáng)電線管交叉。弱電布線槽道應(yīng)與強(qiáng)電槽道分開,并行的間距應(yīng)不小于300mm,線槽接頭應(yīng)可靠連接并良好接地。活動(dòng)地板下部的電源線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)信號(hào)線,并避免并排敷設(shè)。當(dāng)不能避免時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)的屏蔽措施。

　　5.3 可靠接地

　　所有的配電柜和配電箱的金屬框架和基礎(chǔ)型鋼必須可靠接地(PE)。門和框架的接地端子間用裸扁銅線連接。照明配電箱內(nèi)的漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流不大于30mA,動(dòng)作時(shí)間不大于0.1s。接地(PE)支線必須單獨(dú)與接地(PE)干線相連接,不得串聯(lián)連接。UPS輸出柜輸出端的中性線(N極),必須與由接地裝置直接引來的接地干線連接,作重復(fù)接地,接地電阻小于4Ω。當(dāng)燈具距地面高度小于2.4m時(shí),燈具的可接近裸露導(dǎo)體必須可靠接地(PE),并應(yīng)有專用接地螺栓和標(biāo)識(shí)。外電源進(jìn)線至機(jī)房電源管理間時(shí),應(yīng)將電纜的金屬外皮與接地裝置連接;從樓外引入的鎧裝信號(hào)電纜和屏蔽信號(hào)線,進(jìn)入弱電機(jī)房前也應(yīng)注意安裝信號(hào)避雷器,避免沿建筑外墻或防雷引線引雷入室,而遭受雷擊和高頻電磁干擾。同軸電纜的屏蔽層必須與機(jī)殼一起接地。這樣可以有效地抑制線纜接收到的電磁干擾信號(hào),從而保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。從機(jī)房送出的信號(hào)線路應(yīng)采用金屬線槽沿墻并在吊頂內(nèi)敷設(shè),避免與其他電氣管路平行緊貼。盡量避開空調(diào)、消防、暖氣和給排水等管道,與它們的間距按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。金屬電纜橋架及其支架和引入或引出的金屬電纜導(dǎo)管必須可靠接地(PE),且必須符合下列規(guī)定:

　　(1)金屬電纜橋架及其支架全長應(yīng)不少于兩處與接地(PE)干線相連接。

　　(2)電纜橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線,接地線最小截面積不小于6mm2。

　　(3)接地(PE)在插座間不串聯(lián)連接。

　　工程實(shí)施中按上述做法可以較好地處理機(jī)房供電的可靠和安全,各種不同電壓和頻率的信號(hào)線纜敷設(shè)安全、相互隔離度好、整齊美觀,并且方便維護(hù)管理。

　　5.4 消防系統(tǒng)的要求

　　消防系統(tǒng)設(shè)備的動(dòng)力電纜、控制電纜或電線,按規(guī)范要求選用耐火型電纜、電線。其他弱電系統(tǒng)所用電纜、電線均采用阻燃型。在設(shè)備選擇及線路敷設(shè)時(shí),應(yīng)充分考慮電磁兼容問題。

　　6 末端供電(PDU)

　　電源分配單元(PDU),顧名思義PDU應(yīng)具備電源的分配或附加管理的功能。電源的分配是指電流及電壓和接口的分配,電源管理是指開關(guān)控制(包括遠(yuǎn)程控制)、電路中的各種參數(shù)監(jiān)視、線路切換、承載的限制、電源插口匹配安裝、線纜的整理、空間的管理及電涌防護(hù)和極性檢測。由于數(shù)據(jù)中心的幾乎所有IT設(shè)備都已經(jīng)或者將要放置在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)。因此,PDU作為機(jī)柜的必備附件也越來越受到相關(guān)各方的重視。

　　PDU和普通電源插排相比,其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:設(shè)計(jì)安排更合理、品質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、安全無故障工作時(shí)間長、各類漏電、過電過載保護(hù)更優(yōu)秀、插拔動(dòng)作頻繁而不易損壞、熱溫升小、安裝更靈活方便,適合對(duì)用電要求很嚴(yán)格的行業(yè)客戶使用。也從根本上杜絕了普通電源插排因接觸不良、負(fù)荷小而造成的頻繁斷電、燒毀、火災(zāi)等安全隱患。