|
機房配電系統設計
一、引言
隨著計算機事業的發展和計算機技術的廣泛應用，怎樣確保計算機設備的正常運行這個問題越來越被人們所重視。機房的供配電系統設計既要滿足設備自身運轉的要求，又要滿足網絡應用的要求，必須做到保證網絡系統運行的可靠性，保證設備的設計壽命，保證信息安全，保證機房人員的工作環境。
二、配電系統、接地系統、防雷系統模式
（一）配電系統
計算機和網絡主干設備對交流電源的質量要求十分嚴格，對交流電的電壓和頻率，對電源波形的正弦性，對三相電源的對稱性，對供電的連續性、可靠性、穩定性和抗干擾性等各項指標都要求保持在允許偏差范圍內。機房的供配電應滿足《電子計算機場地通用規范》GB／T2778-2000的規定，其供配電系統的電源頻率為50 Hz，電壓為220 V或380 V，需要提供的電源相數為三相五線或三相四線制，單相為單相三線制。供配電系統容量應該按照機房所配備設備情況確定，同時考慮系統擴展、升級的可能，預留 備用容量。
計算機網絡機房的負荷等級應該設為一級負荷，供配電系統應該按照一類供電方式設計，即為提高機房設備的供配電系統可靠性，在配電設備前端增加交流不間斷電源系統UPS，達到供電可靠不間斷，質量穩定無干擾。
機房計算機設備包括計算機主機、服務器、網絡設備、通訊設備等，由于這些設備進行數據的實時處理與實時傳遞，關系重大，所以對電源的質量與可靠性的要求最高，屬于一級負荷。電源進線采用電纜或封閉母線、雙路切換柜、UPS輸入輸出配電柜并排安裝于機房配電室。所以，在設計選取不間斷供電電源（UPS）時，（1）應使其輸出功率大于用電設備額定功率之和的1.3～1.5倍,額定放電時間應不小于4小時。（2）應滿足抗電壓波動指標，否則應在UPS電源前設置電源穩壓器。（3）用電設備中整流器負荷較大時，在UPS電源前配電回路上設置諧波吸收器來吸收高次諧波，使輸出電壓總波形的失真度不超過5%（單相輸出允許10%），電網質量較差的地區應在UPS電源裝置前設置頻率偏差保護器。（4）根據用電設備對供電可靠性和連續性的要求，選取UPS電源工作方式：單一式、并聯式、冗余式和并聯冗余式。其旁路電源應滿足負荷容量和特性要求。
計算機網絡機房供配電系統應該是一個獨立的系統，通常由計算機網絡設備供電、機房輔助設備供電和其他供電三部分組成。計算機網絡設備供電部分負責向網絡主干通信設備、網絡服務器設備、計算機終端設備和計算機外部設備供電；機房輔助設備供電部分負責向機房空調新風系統、機房照明系統和機房維修電源系統(活動地板下或墻面專用電源插座系統)供電；辦公室屬于其他部分供電。這些部分都統一通過安裝在機房配電間的動力配電柜進行配電。外部供電電纜先進入機房總配電柜，然后分送各個部分。
機房動力配電柜應該選用自動的空氣開關，并且與消防系統聯動。當機房出現嚴重事故或者火警時，管理人員能夠立即切斷所有電源。
機房輔助動力設備包括計算機專用精密空調系統、計算機機房照明配電系統、計算機機房新風系統及市電輔助系統（市電插座等）。由于機房輔助動力設備直接關系到計算機設備、網絡設備、通訊設備以及機房其他用電設備和工作人員正常工作和人身安全，所以要求配電系統安全可靠，因此該配電系統按照一級負荷考慮進行設計。
在與公共電網的配接方面，有條件的機構最好采用雙路電源供電，即接入計算機網絡機房的總進線有兩路，且來自不同的供電單位。兩路供電在總配電系統中可以自動進行切換。當一路供電發生故障時，能夠自動轉換到另一路。必要時配置防浪涌抑制器。電網中過高或過頻的高能瞬態浪涌的侵入，輕者會造成計算機設備的誤碼率增大，重者會造成設備損壞。因此，根據情況可以在電源輸入端配置防浪涌抑制器。
機房對電網供電質量要求較高，內容主要包括穩態電壓偏移范圍、穩態頻率偏移范圍、電壓波形畸變率、允許斷電持續時間和三相電壓不平衡度等幾個主要因素。
機房供配電設備選型應注意：專用配電箱內保護和控制電器的選型應滿足國家規范要求；專用配電箱應有充足的備用回路，以滿足計算機網絡系統設備的擴容；專用配電箱應該設置電流、電壓表供管理人員監測三相不平衡情況；專用配電箱要設置足夠的中線和接地端子。
在機房供配電系統布線方面，機房電源進線應遵照《建筑物防雷設計規范》要求，采取過電壓保護措施。專用配電箱電源應采用電纜進線。在不得不采用架空進線時，在低壓架空電源進線處或專用電力變壓器低壓配電母線處，要安裝低壓避雷器。機房低壓配電線路應采用銅芯屏蔽導線或銅芯屏蔽電纜。機房活動地板下的電源線應盡可能地遠離網絡信號線，避免并排敷設，并采取相應的屏蔽措施。機房內的電線電纜除了應該具備相應的流量負載承擔能力外，還必須考慮線纜阻燃要求。機房內所有電纜的鍍鋅金屬走線槽或鍍鋅走線鋼管都應該布設在地板下面或吊頂內。每路電纜兩端都應該進行標記，并且繪制詳細的布線圖存檔。
（二）接地系統
機房的接地系統包括交直流接地、防雷接地、安全保護接地和靜電排放接地等多個方面。通常與機房供配電系統或整個建筑物接地系統一同實施，完成后對機房布線提供連接點。機房接地主要有系統接地和屏蔽接地兩類。系統接地包括4種接地類型。①交流工作接地，也稱為中性線接地，接地電阻不應大于4 Ω。②安全保護接地，接地電阻不應大于4 Ω。③直流工作接地，也稱為邏輯接地，通常要求接地電阻不大于1 Ω。④防雷接地，按照現行的《建筑物防雷設計規范》GB50057—94設計。交流工作地和安全保護地分別取自電源供電線上的N線和PE線。這種統一接地體的電阻一般都應小于1Ω，如達不到要求應增加接地體數量或采取人工降阻措施（宜選用高效率且對接地體無較大腐蝕的降阻劑）來滿足實測要求。這里略作強調的是，引進計算機機房UPS電源管理間的兩路電源時，主電源采用三相五芯（3L+N+PE）絕緣防火電纜，備用電源采用
三相四芯（3L+N）絕緣防火電纜。用主電源電纜PE線在電源管理間互投切換箱內作輔助等電位接地端子排。需要做直流地的計算機機房（如一些計算機網絡設備機房等）應單獨從配電房總等電位接地母排引上兩根截面積不小于16mm2的絕緣防火電纜（如：單芯16mm2、三芯6mm2和四芯4mm2等），在機房內設專用金屬接線箱匯接它們，做直流接地端子排供直流地設備端接使用。計算機機房內防靜電活動地板距地面0.3m高。分別沿機房四邊墻線用20mm?mm扁鋼或Φ6mm鋼筋將活動地板金屬支撐管腳做多點重復接地焊接，在近電源管理間一側6mm2以上的銅芯絕緣線穿鋼管或PVC管接入電源管理間內的輔助等電位接地母排，使計算機機房地板面即成為安全可靠的等電位平面，又屏蔽保護地板下各種信號線路免受電磁干擾，還隔離了地板上下不同電壓和頻率信號線路間的相互干擾。
屏蔽接地是指對機房輔助設施的靜電屏蔽保護層接地，這些靜電屏蔽層有線路屏蔽罩、設備外殼、專用供電變壓器的靜電屏蔽層，局部空間屏蔽罩等。機房接地系統最好采用單點接地，并采取多個設備接地系統經銅排網最后接至同一接地干線的
等電位措施。另外，在接線施工中應該盡可能降低中性線對地線的電位.
（三）防雷系統
1、雷害的成因及分類。雷電是一部分帶電云層與另一部分帶異種電荷的云層或者是帶電云層與大地之間迅猛的放電，其瞬間功率可高達100—1000瓦特。強大雷電流將產生極高的熱的、機械的、電磁的作用，造成地面建筑及設備的嚴重破壞，時至今日，隨著科學技術的發展，計算機網絡及通信系統等電子設備廣泛應用，雷電造成電子設備的損害事例成倍增長，并造成重大損失。
2、雷電損害電子設備的途徑。直擊雷：閃電直接擊中架空在野外或山上的電源線、電話線或天線上，雷電能量非常大，嚴重時會導致線纜融化，設備的元器件燒焦、炸裂，雷電高壓沿線路直接入侵設備，造成設備損壞；感應雷：在雷電放電過程中，無論是云對云、云對地之間放電都將產生強大的靜電感應和磁場感應。在臨近的架空線路、接地線路和導體上產生感應過電流和過電壓，當耦合到電子設備上時，可直接擊毀設備。感應雷一般沒有直擊雷那么猛烈，但因其是通過靜電感應和磁感應產生作用，故可在較大范圍內多個局部同時發生雷災。感應雷發生的概率大大多于直擊雷，尤其是計算機網絡、通訊系統等常因動力線，網絡通訊線感應過壓或過流而損壞，故對計算機類設備而言，感應雷的危害往往大于直擊雷；雷電反擊：當前建筑接閃器（避雷針、網，帶）接閃雷電時，在強大雷電流通過引下線入地網泄放大地的瞬間，引起建筑物附近地電位急劇變化，通過各分立接地及接地線引入高電位，對設備造成反擊而損壞。這種情況相對于前兩種雷擊發生較少，但對設備損壞最為嚴重。
3、防雷工程措施。根據有關統計資料記載，感應雷電過壓幅值在無屏蔽架空線上最高標準達20KV，所以在建設計算機房時應做好防雷工程，以防患于未然。機房防雷工程一般要做以下幾步：（1）做好機房接地。根據國際GB50174—93《電子計算機房設計規范》，交流工作地、直流工作地、保護地、防雷地宜共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值要求確定。如果計算機系統直流地與其他地線分開接地，則兩地極間應間隔25米。（2）做好線路防雷。首先，在動力室電源線總配電盤上安裝并聯式專用避雷器構成第一級衰減。其次，在機房配電柜進線處，安裝并聯式電源避雷器構成第二級衰減。再此，機房布線不能延墻敷設，以防止雷擊時墻內鋼筋瞬間傳導墻雷電流時，瞬間變化的磁場在機房內的線路上感應出瞬間的高脈沖浪涌電壓把設備擊壞。
三、結論
隨著智能大廈的迅速發展，弱電系統多元化及集成技術均給現有的電氣系統和技術模式帶來了許多新的問題和課題。本文根據當前智能建筑設計和施工安裝中存在的一問題提出計算機機房綜合化配電模式。力求解決電源配置、交直流配置、接地和信號線防擾等問題，從而優化計算機機房的布置和配線。保障供電可靠、用電安全、各種信號線敷設安全、相互隔離度好、整齊、美觀和方便維護管理。
|
