機(jī)房高低壓配電改造

甘肅省新聞出版廣電局無(wú)線傳輸中心535臺(tái) 白玉峰

0.前言

目前我國(guó)廣播電臺(tái)中的電子信息機(jī)房被分為三個(gè)等級(jí)，三個(gè)等級(jí)分別為A，B，C。對(duì)于機(jī)房等級(jí)的評(píng)定要對(duì)多方面進(jìn)行綜合考慮，主要包括以下幾個(gè)方面，首先是機(jī)房的使用性質(zhì)；其次是機(jī)房的管理要求和社會(huì)的重要性還有就是機(jī)房的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；最后是機(jī)房的建設(shè)成本。

自2005年4月，全球第一個(gè)綜合性的數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，此標(biāo)準(zhǔn)是TIA/EIA-942，該標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)為數(shù)據(jù)中心的建造提供了指導(dǎo)，為其指明了方向。TIA/EIA-942技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)收集了其他標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)處為己所用，它的獨(dú)到之處是彌補(bǔ)從前數(shù)據(jù)中心改造階段出現(xiàn)的信息隔閡問(wèn)題。該標(biāo)準(zhǔn)包羅萬(wàn)象，不僅僅考慮了電氣系統(tǒng)，采暖通風(fēng)與空調(diào)，火災(zāi)探測(cè)與撲滅，它還考慮了多種電子信息基礎(chǔ)設(shè)施在一個(gè)空間內(nèi)共存可能帶來(lái)的安全隱患等問(wèn)題。目前該標(biāo)準(zhǔn)由大于50%的內(nèi)容描述了電力、管道、房門等建筑規(guī)范。

《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》是一個(gè)國(guó)標(biāo)，它通過(guò)多方面的考慮將機(jī)房分為三個(gè)等級(jí)，分別為A，B，C。對(duì)于等級(jí)的評(píng)定主要考慮了機(jī)房的使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)的重要性和數(shù)據(jù)丟失對(duì)社會(huì)造成影響程度以及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失等幾個(gè)方面。該標(biāo)準(zhǔn)為GB50714-2008。對(duì)于電子信息機(jī)房的三個(gè)等級(jí)評(píng)定具體信息如表1所示。

表1 等級(jí)評(píng)定具體信息

對(duì)于機(jī)房使用性質(zhì)的評(píng)定主要是根據(jù)機(jī)房所處領(lǐng)域以及行業(yè)的社會(huì)重要程度；對(duì)于管理要求是領(lǐng)導(dǎo)對(duì)機(jī)房的重視程度，以及維護(hù)、保養(yǎng)能力。其實(shí)最主要的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)機(jī)房出現(xiàn)意外事故對(duì)社會(huì)造成的影響以及經(jīng)濟(jì)損失還有就是數(shù)據(jù)是否能夠通過(guò)技術(shù)恢復(fù)。各個(gè)單位的機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，它要根據(jù)等級(jí)評(píng)估對(duì)機(jī)房進(jìn)行建設(shè)，等級(jí)的評(píng)估由建設(shè)單位出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失對(duì)社會(huì)造成的危害和網(wǎng)絡(luò)中斷為人民造成的經(jīng)濟(jì)損失以及對(duì)社會(huì)造成的影響進(jìn)行評(píng)定，同時(shí)也要考慮到機(jī)房改造成本。對(duì)于等級(jí)越高的機(jī)房，因?yàn)槠渲匾潭容^高，可以適當(dāng)?shù)慕o與多一些的資金。

對(duì)于A等級(jí)的機(jī)房，其電子信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的場(chǎng)地設(shè)備最為安全可靠，其設(shè)備應(yīng)該按照容錯(cuò)要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，此種配置方法的優(yōu)勢(shì)是在電子信息系統(tǒng)運(yùn)行期間，即使出現(xiàn)不當(dāng)操作、設(shè)備故障、外供電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題等原因也不會(huì)導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。

對(duì)于B等級(jí)的機(jī)房，其電子信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的場(chǎng)地設(shè)備較為安全可靠，其設(shè)備應(yīng)該按照冗余要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，在冗余范圍內(nèi)出現(xiàn)設(shè)備故障等問(wèn)題也不會(huì)導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)出現(xiàn)中斷運(yùn)行的現(xiàn)象。

對(duì)于C等級(jí)的機(jī)房，其電子信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的場(chǎng)地設(shè)備基本安全可靠，其設(shè)備應(yīng)該按照基本要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，對(duì)于該機(jī)房的要求是在場(chǎng)地設(shè)備運(yùn)行時(shí)，應(yīng)確保電子信息系統(tǒng)正常運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。

1.目前存在的問(wèn)題

根據(jù)GB50714-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，為保證機(jī)房的供電系統(tǒng)的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)要求機(jī)房必須配備獨(dú)立并且互為冗余的高壓配電，為機(jī)房提供雙電源供電，進(jìn)而保障了機(jī)房供電系統(tǒng)的可靠性以及安全性。

目前機(jī)房的絕大部分的供電電源與整棟樓的供電電源來(lái)自同一個(gè)變壓器，并且屬于同一個(gè)物業(yè)，換句話說(shuō)機(jī)房的供電電源和其他單位共同應(yīng)用一個(gè)電力變壓器，這樣也就造成了高壓配電沒(méi)有形成互為冗余，不能為機(jī)房供電提供保障，這樣也會(huì)造成機(jī)房供電的電能質(zhì)量不高且不穩(wěn)定，極容易受到輸電線路上諧波的影響，由于輸電線路諧波的存在有可能會(huì)對(duì)機(jī)房電子信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，進(jìn)而有可能會(huì)造成機(jī)房數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備的損毀以及業(yè)務(wù)的中斷等現(xiàn)象的出現(xiàn)。并且大部分機(jī)房沒(méi)有配備專用的應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，而是與大樓共同使用一個(gè)應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，這樣大樓里的應(yīng)急發(fā)電設(shè)備極不容易控制發(fā)電機(jī)組對(duì)負(fù)荷的分配，這樣就有可能出現(xiàn)大樓配電負(fù)荷劇增，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組輸出功率不足，不能為機(jī)房提供電能。

另外一種常見(jiàn)的供電模式是機(jī)房有兩路供電電源，一路是市電，另一路是應(yīng)急發(fā)電機(jī)組提供電能。當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組能夠?yàn)闄C(jī)房提供可靠的電能，進(jìn)而保證了機(jī)房的正常運(yùn)行，不受市電故障的影響。此種供電模式雖然在電能的可靠性上提供了一定的保障，但是該模式還存在一個(gè)弊端，市電不是雙路供電系統(tǒng)，當(dāng)市電出現(xiàn)故障時(shí)不能為機(jī)房提供電力需求，這就要求發(fā)電機(jī)組提供更多的電能來(lái)滿足機(jī)房的需求，但是應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不是冗余模型，這樣就造成了發(fā)電機(jī)組的可靠性不足，這就造成了一旦出現(xiàn)市電故障，專用發(fā)電機(jī)組不能為機(jī)房的電子設(shè)備提供電能。

電子信息機(jī)房最佳的供電系統(tǒng)是雙路市電，并且配備兩個(gè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，一個(gè)主發(fā)電機(jī)組，一個(gè)備用發(fā)電機(jī)組。高壓設(shè)備互為冗余，并且應(yīng)急發(fā)電機(jī)組也互為冗余，這是等級(jí)A的配置需求，但是這樣的配置會(huì)造成成本的增加，不是一般的單位能夠承受的。

2.改造設(shè)計(jì)

電臺(tái)用電總?cè)萘窟_(dá) 210k W，導(dǎo)致三相負(fù)荷不平衡（零線上流過(guò)的不平衡電流不能超過(guò)相線額電流的 25%）現(xiàn)象突出，零線電流達(dá)30A，在零線上的某一點(diǎn)，就會(huì)承受其值等于不平衡電流與中性線阻抗乘積的電壓，因而可能導(dǎo)致觸電。對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行改造勢(shì)在必行，具體改造采用TN-C-S接地形式，對(duì)電源線路采用TN-C系統(tǒng)，進(jìn)入建筑物內(nèi)改為 TN-S系統(tǒng)，接地保護(hù)線 PE 與中性線（工作接地）嚴(yán)格分開(kāi)。首先要了解大樓和機(jī)房近年來(lái)負(fù)荷情況，以及近五年來(lái)可能發(fā)生的改變，進(jìn)而判斷出現(xiàn)負(fù)荷增加量的多少，有效的選取變壓器型號(hào)以及柴油發(fā)電機(jī)的容量。

TN-C-S 系統(tǒng)即供電線路進(jìn)入建筑物前采用三相四線制即TN-C系統(tǒng)，進(jìn)入建筑物內(nèi)采用三相四線加 PE 線制式，中性線N與保護(hù)接地線PE分開(kāi)，分開(kāi)后，N線應(yīng)對(duì)地絕緣。N-C-S 系統(tǒng)加強(qiáng)了供電的安全性和可靠性。雖然 TN-C-S 系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)一樣都能使各信息技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備取得比較均等的參考電位而減小干擾，適用于信息技術(shù)系統(tǒng)和精密電子儀器設(shè)備的供電。

（1）低壓配電系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)改造采用了如下措施，TN-C-S系統(tǒng)如圖1所示：①低壓配電系統(tǒng)TN-C-S的中性點(diǎn)必須良好接地，該臺(tái)實(shí)際測(cè)為3Ω（工作接地要求電阻值≤4Ω）。②電源線路進(jìn)線中性線重復(fù)接地，建筑物的進(jìn)戶處，零線重復(fù)接電阻實(shí)測(cè)為3.6Ω（要求電阻值為<10Ω）。進(jìn)入總配電柜開(kāi)始將工作零線和保護(hù)零線PE嚴(yán)格分開(kāi)，嚴(yán)禁混用亂用。③低壓配電系統(tǒng)分級(jí)安裝“電流動(dòng)作型”漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。④配電支干線裝設(shè)短路和過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置，用戶支線用空開(kāi)、熔斷器或漏電開(kāi)關(guān)保護(hù)短路或過(guò)載。用電設(shè)備用三相四極或單相三極插座，其中保護(hù)接地極接到保護(hù)零線上。⑤系統(tǒng)的工作零線和保護(hù)零線不得裝設(shè)開(kāi)關(guān)或熔斷器單相設(shè)備宜設(shè)單極開(kāi)關(guān)。⑥系統(tǒng)的工作零線和保護(hù)零線均應(yīng)重復(fù)接地。⑦所有發(fā)射設(shè)備的保護(hù)接地，應(yīng)以“并聯(lián)”方式連接到接地保護(hù)線上。

圖1 TN-C-S系統(tǒng)

（2）接地線的截面規(guī)定及安裝方面采用措施有：①配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)的接地支線要采用裸銅絞線，其截面應(yīng)大于35mm2。②低壓配電系統(tǒng)中，用于設(shè)備金屬外殼保護(hù)接地的接地線滿足接地線的載流量大于容量最大線路的相線允許載流量的1/2；支線載流量大于分支相線允許載流量的1/3。③配電變壓器的接地干線與接地體的連接。連接方法與③同，連接點(diǎn)一般埋入地下100-200mm。在接地干線引出地面處2-2.5m的地方斷開(kāi)，再用螺釘壓接重新接牢，以便于測(cè)量接地電阻。④接地支線與接地干線及設(shè)備連接點(diǎn)的連接，采用螺釘壓接，接地支線的線頭要用接線耳。

通過(guò)對(duì)機(jī)房低壓配電系統(tǒng)改造，電源質(zhì)量得到提升，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行考驗(yàn)，我臺(tái)各種設(shè)備的抗浪涌和電磁波干擾能力得到提高，五年來(lái)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、安全。同時(shí)我臺(tái)還建立嚴(yán)格的接地裝置維護(hù)檢查制度，根據(jù)接地裝置情況，在電氣系統(tǒng)中的重要性及季節(jié)變化等因素，每年對(duì)接地裝置進(jìn)行 1～ 2 次全面性維護(hù)檢查，保障人身及設(shè)備的安全，確保安全播出。

3.改造說(shuō)明

在開(kāi)閉所專柜引出兩條高壓輸電線路，兩條高壓輸電線路通過(guò)一個(gè)共同高壓開(kāi)關(guān)后分別送到500KVA變壓器，此變壓器為變壓器專用和2000KVA變壓器，主要用于大樓。

在市電正常供能的情況下，500KVA變壓器主要為機(jī)房提供電能，2000KVA變壓器為大樓提供電能，同時(shí)作為機(jī)房的備用電源。500KVA和2000KVA變壓器市電通過(guò)各自的ATS開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)切換，有效的確保兩路市電不會(huì)同時(shí)為機(jī)房送電。當(dāng)500KVA市電出現(xiàn)故障后，ATS開(kāi)關(guān)自動(dòng)或者手動(dòng)切換到2000KVA市電，這樣就滿足了高壓配電互為冗余的要求了。

當(dāng)市電出現(xiàn)故障不能提供正常電能的時(shí)候，400KVA變壓器為機(jī)房提供應(yīng)急電源，900KVA柴油機(jī)將會(huì)為大樓提供應(yīng)急電能。平時(shí)400KVA和900KVA柴油機(jī)輸電線路上也配備ATS開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)或者自動(dòng)對(duì)ATS開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)400KVA輸電線路出現(xiàn)故障后能夠通過(guò)ATS開(kāi)關(guān)切換到900KVA輸電線路上，進(jìn)而有效的為機(jī)房提供電能，這樣就符合了雙電源供電的要求。

4.總結(jié)

本文對(duì)目前機(jī)房現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并對(duì)機(jī)房供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)此提出了有效的改造方法，本文所提出的改造方案既滿足了高壓配電的獨(dú)立性又能高滿足冗余要求，不僅符合機(jī)房的雙電源供電要求，并且能夠節(jié)省大量改造資金，經(jīng)濟(jì)可靠，是一種切實(shí)可行的機(jī)房高低壓配電改造方法。

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