機房供電系統(tǒng)的設計必須考慮多方面因素。機房系統(tǒng)位于強電、弱電的結合處,在這些界面上有兩種專業(yè)技術規(guī)范,有些規(guī)定也不十分明確,帶來的問題是:機房各子系統(tǒng)的設計程度差距較大,主要是弱電機房預留的位置不合適，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。在一部分設計文件中，還經常發(fā)現有文字說明描述不清楚、系統(tǒng)圖和平面圖五花八門、圖形符號不按現行制圖和標準繪制等問題。

　　1 設備的擺放和所處環(huán)境

　　機房供電系統(tǒng)的主要設備有:UPS、蓄電池、配電柜和柴油機等。這些設備的共同點是單位占地面積大。而對于這些設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,還要考慮對外界的危害。機房應單獨設計電源間,用符合防火要求的隔墻與弱電設備隔離,避免電源間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災等事故擴散到計算機設備機房內。

　　UPS是供電系統(tǒng)的心臟,UPS需要擺放在盡可能距離機房近的位置,能夠保證從UPS輸出到用電設備之間的壓降和損耗盡可能小;還需要考慮到UPS屬于大型設備,重量比較大,噪聲大,需要擺放在一個承重比較好,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,防止其漏液、膨脹爆炸,需要提供一個溫、濕度適宜和通風的環(huán)境,并定期進行檢測。配電柜擺放位置的選擇,主要考慮功能上的需求,配電柜應在滿足功能分區(qū)的基礎上,盡可能地靠近其配套設備。柴油機屬于空氣污染、噪聲污染和強震動的設備,應該擺放在通風、承重較好、噪聲不會影響其他人的地方,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,這些設備應該擺放在地臺或者支架之上。

　　2 供電系統(tǒng)設計

　　動力配電主要用于供給空調設備、普通照明、給排風、維修插座、一般動力、UPS設備等。

　　UPS配電主要用于主機設備、網絡設備、保安監(jiān)控設備、多媒體、消防、應急照明等。

　　在考慮功能和重要性的前提下,機房的供電系統(tǒng)設計應該注意以下事項:

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

　　(2)電子計算機的電源設備應靠近主機房設置。

　　(3)機房內其它電力負荷不得由計算機主機電源和UPS供電。主機房內為計算機設備宜設置專用動力配電箱,與其它負載分別供電。

　　(4)單相負載應均勻地分配在三相上,三相負載不平衡度應小于20%。

　　(5)計算機電源系統(tǒng)應限制接入非線性負載,以保持電源的輸出波形。

　　3 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三相五線制電源,TN-S接地方式,零線和地線分開設置且零地線之間電壓小于1V。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備。

　　機房內所有線纜須設計鋼制橋架、線槽或鋼管進行敷設。由于精密空調的供電電流大、負載動態(tài)范圍寬,為防止干擾,應考慮另選路徑單獨敷設電纜。

　　動力配電柜(箱)具有火警聯動保護功能,出現火警時可與消防系統(tǒng)聯動及時切斷電源,關閉防煙防火閥,并且在值班室安裝手動電源切斷裝置。動力柜、照明箱內的開關和主要元器件采用進口產品,并設置有效的防雷措施。有條件時,大型機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)既可以采用單機供電,也可以采用并聯冗余方式進行供電。冗余方式供電能夠在少數設備故障時,仍然能夠滿足機房內的用電需求,這是單機供電所不能達到的。從冗余式配置方案來看,有以下幾種方式:(1)主機—從機型“熱備份”UPS供電方式;(2)直接并機冗余UPS供電方式;(3)雙總線冗余供電方式。

　　4.1 主機-從機型“熱備份”UPS供電方式

　　主機帶負載,備機空載,備機接入主機的BYPASS(旁路)輸入端。這種方式布置比較靈活,不需要兩臺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UPS老化程度不同,備機電池組長期處于浮充狀態(tài)影響電池壽命。這種結構有許多單點故障。如果主UPS出了故障,那么另一臺必須接替全部負載。這也就意味著在約8ms內,另一臺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),其電池壽命會縮短、容量會下降,且備用UPS須具有階躍性負載承載能力,無擴容能力。由于人們很難實時了解備用UPS各部分有無故障或隱患,當要啟動備用機時,可能就無法正常工作了。

　　4.2 直接并機冗余UPS供電方式

　　為克服主機—從機型“熱備份”供電系統(tǒng)的缺點,隨著UPS控制技術的進步,具有相同額定輸出功率的UPS可直接并聯而形成冗余供電系統(tǒng)。為保證高質量的并機系統(tǒng),各電源間必須保持同頻、同相,并且各機均流。此供電方式瞬間過載能力強,能夠自動均分功率。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。

　　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后端設備進行供電,每條總線上具有相同的一套UPS供電方式。消除可能出現在UPS輸出端與最終用戶負載端之間的“單點瓶頸”故障隱患,以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯”功能。此供電方式能夠在線維護、在線擴容、在線升級,提高了重要總線的可用性,滿足了雙電源用電設備的需求,真正實現了7×24×365小時運行的目標。但是雙總線冗余供電方式相當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輸出配電針對每個單獨機柜采用一個獨立回路(一個空氣開關控制一個回路),使用插座或者工業(yè)連接器對單獨機柜進行供電;對于重要設備需要提供雙路獨立供電電源,可從兩個獨立的UPS進行輸出配電。UPS輸出的電源分別送到機房各個機柜既安全可靠,又方便使用和日常維護。如果機房細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立的緊急電源開關(EPO)所支持，那么這些空間應該擁有自己獨立的水平分布區(qū)域。

　　5 配電設備的安裝和線路敷設問題

　　機房內設備的安裝和線路的鋪設是以設備布局和設計圖紙為基礎進行的。

　　5.1 設備安裝

　　機房配電柜、UPS柜落地安裝。動力配電箱、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與建筑樓地面牢靠固定,并接地。吊頂內電氣裝置應安裝在便于維修處。分體空調插座設置在機房內墻上距地面1.8m處。機房內應分別設置維修和測試用插座,且有明顯區(qū)別標志。測試用電源插座應由UPS供電,維修插座由市電供電。

　　5.2 線路敷設

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

　　信號線纜在活動地板下從機柜、配線架至各設備,應采用金屬線槽沿設備周圍或主機房從設備背面的活動地板穿線孔引入設備(注意不得與電源線路共用活動地板穿線孔,且間距大于0.1m),信號線纜避免沿機房墻邊敷設以防與強電線管交叉。弱電布線槽道應與強電槽道分開,并行的間距應不小于300mm,線槽接頭應可靠連接并良好接地�；顒拥匕逑虏康碾娫淳�應盡可能遠離計算機信號線,并避免并排敷設。當不能避免時,應采取相應的屏蔽措施。

　　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。照明配電箱內的漏電保護器的動作電流不大于30mA,動作時間不大于0.1s。接地(PE)支線必須單獨與接地(PE)干線相連接,不得串聯連接。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,作重復接地,接地電阻小于4Ω。當燈具距地面高度小于2.4m時,燈具的可接近裸露導體必須可靠接地(PE),并應有專用接地螺栓和標識。外電源進線至機房電源管理間時,應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電纜和屏蔽信號線,進入弱電機房前也應注意安裝信號避雷器,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,從而保證信號傳輸的質量。從機房送出的信號線路應采用金屬線槽沿墻并在吊頂內敷設,避免與其他電氣管路平行緊貼。盡量避開空調、消防、暖氣和給排水等管道,與它們的間距按相關規(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)在插座間不串聯連接。

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

　　5.4 消防系統(tǒng)的要求

　　消防系統(tǒng)設備的動力電纜、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。在設備選擇及線路敷設時,應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,電源管理是指開關控制(包括遠程控制)、電路中的各種參數監(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和極性檢測。由于數據中心的幾乎所有IT設備都已經或者將要放置在標準機柜內。因此,PDU作為機柜的必備附件也越來越受到相關各方的重視。

　　PDU和普通電源插排相比,其優(yōu)點主要表現在:設計安排更合理、品質和標準更嚴格、安全無故障工作時間長、各類漏電、過電過載保護更優(yōu)秀、插拔動作頻繁而不易損壞、熱溫升小、安裝更靈活方便,適合對用電要求很嚴格的行業(yè)客戶使用。也從根本上杜絕了普通電源插排因接觸不良、負荷小而造成的頻繁斷電、燒毀、火災等安全隱患。