第 2 章 计算机机房供配电技术 2 1 目目 录录 第第 2 章章 计算机机房供配电技术计算机机房供配电技术 3 2 1 计算机机房对前端供电能力的需求计算机机房对前端供电能力的需求 3 2 1 1 计算机机房对供配电系统的要求 3 2 1 2 计算机机房供配电系统的主要特征 6 2 1 3 计算机机房对所在建筑供电能力的要求 9 2 2 UPS 电源系统的设计电源系统的设计 10 2 2 1 UPS 电源系统的基本组成和配套的相关设备 10 2 2 2 UPS 电源系统设计中相关的基本技术参数 12 2 2 3 UPS 电源系统的设计 14 2 3 计算机机房的供配电系统计算机机房的供配电系统 25 2 3 1 计算机机房供配电系统的组成 25 2 3 2 计算机机房配电柜 29 2 4 计算机机房的照明计算机机房的照明 32 2 4 1 照明的基本物理概念 32 2 4 2 在计算机机房内影响视觉的因素 33 2 4 3 计算机机房对照明的要求 34 2 4 4 关于计算机机房照明系统建设的国家标准 35 2 4 5 计算机机房照明的类型 36 2 4 6 计算机机房内照明的布局方式 37 2 4 7 设计计算机机房照明系统时应注意的问题 38 2 4 8 计算机机房照明系统在安装时应注意的问题 39 2 4 9 计算机机房照明系统的验收和使用管理 40 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 2 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 3 第第2章 计算机机房供配电技术章 计算机机房供配电技术 2 1 计算机机房对前端供电能力的需求计算机机房对前端供电能力的需求 计算机机房的供配电系统是一个综合性的供配电系统 在这个系统中不仅要解决计算机 设备的用电问题 还要解决其它辅助设备的用电问题 一般而言 在计算机等主要设备 机 房精密空调 其它辅助设备选定之后 就可以确定计算机机房的供配电系统的容量了 由于计算机设备的种类不同 型号不同 对供配电系统的要求也不同 大 中型计算机 的供配电系统有特殊的要求 小型计算机也有配电标准 微型计算机供配电虽然简单但也有 供配电的具体要求 计算机机房供配电系统 还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属设备的供配电问 题 例如机房专用精密空调机的供配电 机房一般照明 应急照明 安全消防系统用电等 等 任何供电系统的中断 都会造成计算机机房核心设备的瘫痪 计算机资料 数据丢失 通信 数据流的中断等 所造成的经济损失都是巨大的 由此可见 保证计算机机房安全可 靠供电尤其显得重要 2 1 1 计算机机房对供配电系统的要求计算机机房对供配电系统的要求 计算机机房提供电能质量的好坏 将直接影响计算机系统正常 可靠的运行 也影响机 房内其它附属设备的正常运行 这种影响主要来自市电电网的电压 电流 频率的变化以及 供电质量的不稳定 当电网处于过渡状态时 计算机的运行就会处于不正常的状态 电网扰 动在工频一周内 可能引起错误的打印输出 如果电网扰动时间较长 则整个计算机就要停 机 特别是磁盘机在计算机系统中广泛的应用 对供电的频率提出了更高的要求 由于磁盘 机中磁盘主轴采用感应电动机 当电网频率发生变化时 主轴的角速度就会发生变化 这 样 可能引起信号存取的频率变化 产生错误 甚至丢失信息 由此可见 机房供配电系统提供电能的质量对计算机及其附属设备的正常运行是非常重 要的 为了确保计算机的可靠运行 在计算机机房建设中必须建立起良好的供配电系统 2 1 1 1 计算机机房对市电供电质量的要求计算机机房对市电供电质量的要求 计算机机房的供电电压等级通常是低压 根据 全国供用电规则 中的第 2 条标准 供 电部门提供的电网电压为单相 220V 或三相 380V 电网频率为 50Hz 1 计算机机房供电电源的基本要求计算机机房供电电源的基本要求 国家标准 电子计算机场地通用规范 GB T 2887 2000 中关于机房供配电要求如 下 计算机机房供电电源应满足下列要求 频率 50Hz 电压 380V 220V 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 4 相数 三相五线制或三相四线制 单相三线制 依据计算机的性能 允许的供电电源变化的范围 见下表 2 1 表 2 1 计算机机房供电允许变化的范围 级别 项目 A 级 B 级 C 级 电压变化 5 5 10 7 15 10 频率变化 Hz 0 2 0 2 0 5 0 5 l l 2 计算机机房供电电源的谐波要求计算机机房供电电源的谐波要求 根据国际标准 电能质量 公用电网谐波 GB T14549 93 的第 4 第 5 条关于用户 用电入口处的总谐波电压 谐波电流的限值规定见表 2 2 表 2 3 表 2 2 公用电网的谐波电流限值 谐波次数和谐波电流允许值 A 标称 电压 V 基准短 路容量 MVA H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 380 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 谐波次数和谐波电流允许值 A H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 380 10 11 12 9 7 18 8 6 16 7 8 8 9 7 1 14 6 5 12 表 2 3 公用电网的谐波电压 相电压 限值 各次谐波含量 电网标称电压 V 电压总谐波失真度 奇次谐波 偶次谐波 380 5 4 0 2 0 3 计算机机房供电电源的分类计算机机房供电电源的分类 依据计算机机房用途的不同 对其供电的市电电源可分为 3 类 一类供电 指需要建立不停电供电的电源系统 包括从两个可靠的独立的变电站各自 引入一路供电线路 该两路电源不会出现同时检修停电的现象 并且平均每月停电次 数不应大于一次 平均每次故障时间不应大于 0 5 小时 供电可用性为 99 9 两 路供电线路需配有自动切换装置 二类供电 指需要建立带备用的供电系统 包括一路具有上述供电能力的市电输入和 用户自主起动的备用发电机组 二类供电允许有计划检修停电 平均每月停电次数不 应大于 3 5 次 平均每次停电不应大于 6 小时 供电可用性为 99 三类供电 指一般用户供电 平均每月停电次数不应大于 4 5 次 平均每次停电时间 不应大于 8 小时 供电可用性为 95 2 1 1 2 计算机机房对供配电监控功能的要求计算机机房对供配电监控功能的要求 根据上述建立不间断供电系统或建立备用供电系统的要求 都存在供电电源控制问题 对机房供电系统的要求 系统控制应具有自动 手动两种操作功能 供电系统应具有遥测 遥信 遥控功能 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 5 供电系统的遥测功能包括 应能遥测高 低压进线柜 油机发电机组的三相电压 三相 电流 功率 频率 配电柜的输入电压 输入电流 UPS 输出电压 电流 电池组的电压 充放电电流等 在一些特别重要的机房供电系统中 配电柜主开关触头的温度也需遥测 作 为智能化监控的参数之一 机房供电系统的遥控功能包括 应能远程启停发电机组 在应急情况下远程停止 UPS 电 源 断开 UPS 输出配电柜的主断路器等 供电系统的遥信功能包括 当市电中断 机组故障 UPS 故障 电池充电状态 熔丝状 态 配电柜主控开关温度 反应接点的接触电阻大小 等应有遥信信息送出 2 1 1 3 机房对供配电主体设备的要求机房对供配电主体设备的要求 1 对主低压配电柜的要求对主低压配电柜的要求 计算机机房对主低压配电柜的要求如下 在市电和油机电源之间应配有自动 手动切换装置 具有电气互锁和机械互锁装置 在两种电源切换过程中 具有市电优先功能 当市电中断或者电压超出规定范围时 自动切断市电 10 秒后送市电中断信号 当 市电恢复正常 1 分钟后能自动切换回市电供电 2 对发电机组的要求对发电机组的要求 计算机机房对柴油发电机组的要求如下 必须配备具有自动起动 自我保护 自动切换功能的发电机组 机组在停机状态接到起动指令后 应能立即自动起动 如要延迟起动 延时时间应可 调节 但不得超过 8 小时 由停机到运行的起动 以主机优先起动 备用机在主机不能起动时 应能自动起动 当机组在输出短路或超负载运行时 应能断电停机自动保护 柴油发电机组应参照 中华人民共和国通信行业标准 112 T 502 91 执行 3 对对 UPS 的要求的要求 计算机机房对 UPS 的要求如下 当市电正常时 UPS 应能正常开机 UPS 应具有软起动性能 不会造成对上线电源的冲击 UPS 应该具备在市电不稳定或负载变化比较大的条件下正常运行的能力 不停电输 出纯净的电压 UPS 的 平均无故障时间 MTBF 应该大于或等于 100 000 小时 UPS 应具有良好的自诊断 用户界面 通信功能 UPS 机内静态旁路电路以及备份 UPS 均应能够可靠自动切换 UPS 应具备市电停电告警功能 当市电中断或超出规定的范围 10 15 时 能自动发出告警信号 市电停电后 UPS 应至少可继续工作一定的时间 依系统需要而定 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 6 2 1 2 计算机机房供配电系统的主要特征计算机机房供配电系统的主要特征 2 1 2 1 计算机机房的供电等级计算机机房的供电等级 计算机机房的供电等级是根据计算机的工作性质及其所起的重要性来划分 为了便于管 理和满足计算机工作的要求 一般将计算机机房供电的等级划分为 3 级 1 一级负载计算机机房一级负载计算机机房 这类计算机机房在正常用电时 如果突然中断供电 计算机不能工作将影响到国计民生 的大事 将会导致重大的人身伤亡和恶性事故的发生 例如国防建设 生产 交通运输 电 信 财政 金融 航空管理等部门 他们的计算机因供电突然中断将会造成难以弥补的重大 损失 对于一级负载的计算机机房应采取一类供电 即建立不停电电源系统 2 二级负载计算机机房二级负载计算机机房 这类计算机机房在用电时 如果突然中断 计算机不能正常运行 将在一定的程度上造 成一定的损失 例如一些科研单位和计算机过程控制的生产单位等 对于二级负载的计算机机房采用二类供电 即需要建立具有备用电源的供电系统 3 三级负载计算机机房三级负载计算机机房 这类负载计算机机房因突然中断供电不会引起过大的损失 例如一些单位使用的个人计 算机 只做一般统计 计算 情报检索等工作 对于三级负载计算机机房可以采用三类供电 即按照一般用户供电考虑 现在 计算机机房里一般都配备 UPS 电源 可利用 UPS 电源特有的一段备用时间及时 处理完机上的工作 等下次有电时再开机 还应指出 计算机机房一类供电方式和一级负载的供电方式还是有些区别 即计算机机 房供电中还有供电质量的问题 综上所述 金融 邮电 证券行业计算机机房供电应属于一级负载 采用一类供电方 式 2 1 2 2 计算机机房供配电系统的划分计算机机房供配电系统的划分 计算机机房的供配电系统一般应由三部分组成 即计算机设备供配系统 机房辅助设备 供配电系统 备用供电系统 参见图 2 1 第 2 章 计算机机房供配电技术 2 7 1 计算机设备供配电系统计算机设备供配电系统 这个系统主要根据计算机设备的要求 合理地选择配电设备 构成符合计算机设备要求 的供配电系统 以保证计算机设备的可靠运行 这部分供配电系统主要提供计算机设备各部 分的用电 主机用电 外设用电 外围设备包括 磁盘机 磁带机 行打印机 激光打印机等 终端用电 2 机房辅助设备供配电系统机房辅助设备供配电系统 这个系统的作用主要是保证为计算机系统服务的其它设备的用电 这就是由空调设备 维修用设备 新风设备 照明设备 测试设备 自动消防设备等组成的辅助设备群的供配电 系统 3 备用供电系统备用供电系统 备用供电系统是在计算机机房正常供电中断或者发生故障时 由备用的发电机组供电 或者双路供电中的备用一路供电 以保证计算机机房正常工作 备用电源及其与正常供电 电源之间的转换装置都应在备用供电系统中 图 2 1