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UPS供配電系統(tǒng)

UPS供配電系統(tǒng)的供電范圍是計算機(jī)設(shè)備(主機(jī)和附屬設(shè)備)、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、保安監(jiān)控設(shè)備、消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等。UPS輸出配電回路(每個配電控制開關(guān)為一個回路)需按機(jī)房內(nèi)設(shè)備要求設(shè)置，小型機(jī)/服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)及重要路由器要由獨(dú)立雙回路供電，其他計算機(jī)設(shè)備可用一個回路帶3~4個插座，固定于地板下。UPS電源分別送到主機(jī)房配電柜(末端)既可靠，又方便使用。還應(yīng)該考慮為數(shù)據(jù)中心中關(guān)鍵的負(fù)載設(shè)備安裝電源分配單元(PDU)，這些設(shè)施是合并了幾個組件功能到一起的一個裝置，通常很小，比分開安裝幾個獨(dú)立的面板和變壓器更有效。如果機(jī)房細(xì)分為不同的房間或空間，每一個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。


電源分配單元(PDU)集成了獨(dú)立的變壓器、瞬時電壓浪涌抑制(TVSS)、輸出面板和電源控制的功能，并提供了更多的優(yōu)點(diǎn)。


一個典型的PDU包括以下組件。


離線變壓器雙輸入斷路器應(yīng)被視為允許連接一個臨時接駁，允許維護(hù)或資源冉分布時不用關(guān)閉關(guān)鍵的負(fù)載。


變壓器:盡可能靠近負(fù)載以減少從地線到零線之間的共模噪聲，減少電壓源接地和信號源接地之間的差別。當(dāng)變壓器位于PDU裝置內(nèi)時，就達(dá)到了最近的位置。


瞬時電壓浪涌抑制(TVSS):當(dāng)導(dǎo)線長度盡可能的短時，最好低于2OOm皿，瞬時電壓浪涌抑制(TVSS)裝置的效率將大大地提高了。通過提供在同一個裝置中瞬時電壓浪涌抑制(TVSS)作為分配面板，可以提高效率。


分配面板:可以將面板與變壓器安裝在同一個機(jī)柜中或在需要更多面板的情況下，可以使用一個遠(yuǎn)程的電源面板。


計量、監(jiān)測、警報、和遠(yuǎn)程控制當(dāng)提供一個傳統(tǒng)的面板系統(tǒng)時，通常意味著大量的空間要求。


緊急電源關(guān)閉(EPO)控制。


單點(diǎn)接地總線應(yīng)該用電力分配單元(PDU)將電源分配到關(guān)鍵的負(fù)載上。在需要額外分支電路的地方，面板或PDU"sidecars"可以是次級反饋的。應(yīng)該提供兩個冗余PDU給每個機(jī)架供電，每一個PDU最好采用不同的UPS系統(tǒng)供電;提供給單相或三相計算機(jī)設(shè)備一個可以安裝在機(jī)架上的快速轉(zhuǎn)換開關(guān)或從每一個PDU饋給的靜態(tài)開關(guān)。選擇性地，可以提供給單線和三線設(shè)備，從分開的UPS系統(tǒng)饋給的雙饋給靜態(tài)開關(guān)式PDU，盡管這種安排提供稍微少一些的冗余和靈活性。應(yīng)該考慮用彩色的表示牌和饋給電纜來區(qū)別A和B分布，例如，所有的A側(cè)用白色，所有的B側(cè)用藍(lán)色。


一條電路不應(yīng)該服務(wù)多于一個機(jī)架，防止一條電路對多個機(jī)架產(chǎn)生電路故障。為了提供冗余，每一個機(jī)架和機(jī)柜應(yīng)該各自獨(dú)有的、兩個專用的、從兩個不同的電力分配單元(PDU)或供電面板來的16A、220V的電路。對于高密度的機(jī)架可能要求更高的安培容量，一些新服務(wù)器可能要求一個或多個、單相或三相插座，額定電流要求5OA或更高。每一個插座應(yīng)該用服務(wù)于它的PDU或電路號來標(biāo)識。

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，每臺高配功率為lKW，一個機(jī)柜若裝6臺就是6KW，假如預(yù)期機(jī)房在今后會裝到最多四十個機(jī)柜那就是240KW；UPS一般可按照設(shè)備容量的1.3倍計算，就是312KVA，再加上適當(dāng)?shù)挠嗔?，選用3臺200KVAUPS冗余供電是一種較為理想的方案。


UPS的供電總?cè)萘?臺200KVA冗余UPS可少算一臺400KVA，海洛斯精密空調(diào)單臺的實(shí)際耗電功率為20KW，假如配置10臺海洛斯精密空調(diào)的話，總功率為10*20引200KW，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和海洛斯精密空調(diào)。


4.作為國家A類標(biāo)準(zhǔn)的計算機(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)（ATS0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ATS、各級開關(guān)然后到輸出端的各個接線盒及插座，每一個環(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。其中任何一個一旦出現(xiàn)問題，都會引發(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，另外對于動力電纜的配置問題也很值得研究，由于機(jī)房內(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)房剛建好時零地電壓都很低，而設(shè)備裝滿時零地電壓都會大大增加?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疊加，使中性線的電流值可能超過相線上的電流。但是從隆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)。

負(fù)荷等級和額定容量

依據(jù)計算機(jī)的用途和性質(zhì)以及負(fù)荷分級的規(guī)定，采取相應(yīng)的供電技術(shù):對于一級負(fù)荷采用一類供電，重要機(jī)房供電屬于一級負(fù)荷，按一級負(fù)荷的供電要求，必須保證兩個以上獨(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;對于二級負(fù)荷采用二類供電，建立帶備用的供電系統(tǒng);對于三級負(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)熱量以及海洛斯精密空調(diào)時都必需考慮的問題。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。這對設(shè)計計算機(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。針對電氣設(shè)備額定電流，在整定總斷路器和分路開關(guān)時要注意電氣設(shè)備的啟動電流值。在進(jìn)行方案設(shè)計時，有些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供估算時參考，如:l)UPS功率:主機(jī)房可按350W~400W/O計算;照明用電可按l5W~20W/O計算。


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/O計算，輔助機(jī)房制冷量按300W/m2計算，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。

市電輸變電系統(tǒng)


對于一級負(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)房內(nèi)的UPS和海洛斯精密空調(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)重要的一個因素。即便其中有一個故障時，也能夠直接地向計算機(jī)和其它設(shè)備提供一個理想質(zhì)量和容量的電力供應(yīng)。發(fā)電機(jī)的設(shè)計應(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。在自動控制發(fā)生故障時，發(fā)電機(jī)應(yīng)該能夠采用手動控制。應(yīng)該給每一個發(fā)電機(jī)輸出提供瞬時電壓浪涌抑制(TVSS)裝置。


發(fā)電機(jī)燃料應(yīng)該是柴油，這樣啟動比較快。考慮現(xiàn)場儲藏量的要求，通常需要保證4小時到60天。并且需要給所有燃料儲藏系統(tǒng)提供一個遠(yuǎn)程的燃料監(jiān)控和警報系統(tǒng)。由于微生物增長是柴油燃料最常見的故障，應(yīng)設(shè)計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)場燃料儲藏系統(tǒng)的容量時，同時需要考慮燃料供貨商在緊急情況時的反應(yīng)時間。


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)和裝置同時發(fā)生故障時提供照明。同樣，在發(fā)電機(jī)周圍也應(yīng)該提供UPS供電插座。


在組件的分別測試之外，備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和自動轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)該作為一個系統(tǒng)一起測試。在冗余系統(tǒng)測試單個組件的故障時，冗余系統(tǒng)是為在一個組件發(fā)生故障時能夠繼續(xù)起作用而設(shè)計的。此外，一旦數(shù)據(jù)中心開始運(yùn)行，應(yīng)該定期測試系統(tǒng)，確保各個組件能夠繼續(xù)正常地發(fā)揮作用。

電源布置和系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計和施工必須充分了解并掌握供電對象。充分搜集機(jī)房設(shè)備和系統(tǒng)的資料才能做好電源布置和系統(tǒng)設(shè)計，從而合理地滿足機(jī)房用電需要。


機(jī)房應(yīng)設(shè)單獨(dú)電源管理間，用符合防火要求的隔墻與弱電設(shè)備隔離，避免電源管理間操聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故傳播到計算機(jī)設(shè)備機(jī)房內(nèi)。計算機(jī)設(shè)備機(jī)房與電源管理間中間設(shè)單扇朝電源管理間方向開啟的連通門，還可考慮設(shè)置玻璃觀察視窗。電源管理間應(yīng)做水泥地面，為防潮、防濕可砌高0.3~0.5m的水泥平臺擱置配電柜和UPS電源等。


UPS主供: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。


市電主供:空調(diào)設(shè)備、普通照明和給排風(fēng)、維修插座、一般動力等。

動力供配電系統(tǒng)

由總配電柜饋出的動力供配電系統(tǒng)采用50Hz交流電，380/220V三相五線電源，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lV。動力配電柜、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)計鋼制橋架、線槽或鋼管敷設(shè)。由于海洛斯精密空調(diào)的供電電流大、負(fù)載動態(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。


動力配電柜(箱)具有火警聯(lián)動保護(hù)功能，出現(xiàn)火警時可與消防系統(tǒng)聯(lián)動及時切斷電源，關(guān)閉防煙防火閥，并且在值班室安裝手動電源切斷裝置。動力柜、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，大型機(jī)房最好采用專用電力變壓器供電。

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一個機(jī)房最注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運(yùn)行，就需要機(jī)房空調(diào)可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般機(jī)房多是N+1備份，一臺空調(diào)出了問題，其他空調(diào)就可以馬上接管整個系統(tǒng)。目前最知名的產(chǎn)品有：CAROSS卡洛斯機(jī)房空調(diào)、艾默生機(jī)房空調(diào)、雷諾威機(jī)房空調(diào)等都是目前做頂端的產(chǎn)品。