淺談計算機(jī)機(jī)房工程電氣設(shè)計

董賢鋒

中國輕工業(yè)武漢設(shè)計工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430060

引言

隨IT行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心和機(jī)房建設(shè)數(shù)量不斷攀升，相對應(yīng)的機(jī)房配電也成為重要的問題。尤其是計算機(jī)機(jī)房配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，如交流動力﹑UPS﹑空調(diào)﹑機(jī)柜﹑機(jī)房環(huán)境等，確保這些基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行和安全性，進(jìn)而保證了機(jī)房配電系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，人類社會的生產(chǎn)自動化水平大幅度提升，計算機(jī)在工程中的應(yīng)用也變得極其普遍，社會的發(fā)展導(dǎo)致對計算機(jī)提出了更高的要求。而機(jī)依賴于計算機(jī)機(jī)房工程，因此對計算機(jī)機(jī)房電氣設(shè)計的需求增多﹑要求增高，計算機(jī)機(jī)房電氣設(shè)計的升級既是為了滿足自身的設(shè)備要求，也是為了滿足人類的使用需求，為了滿足社會發(fā)展的需要。計算機(jī)機(jī)房供配電系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在建設(shè)的初期需要行全方位的規(guī)劃設(shè)計，同時還需根據(jù)國家要求進(jìn)行設(shè)計和配置，保證計算機(jī)機(jī)房供電系統(tǒng)的牢靠性等。

1 計算機(jī)機(jī)房配電的設(shè)計原則

①要有獨(dú)立的電源，專門為計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備供電，防止突然斷電。機(jī)房對供電安全要求高，如果機(jī)房供電系統(tǒng)突然斷電會給設(shè)備帶來嚴(yán)重的后果，因此必須保證機(jī)房的不間斷供電，最低要求也應(yīng)做到突然停電時有足夠的時間對機(jī)上工作做出適當(dāng)處理，將影響與損失降到最低程度。②必須在配電柜上安裝避雷器，它可以防止閃電和電網(wǎng)開關(guān)切換對計算機(jī)機(jī)房設(shè)備造成的影響。③重視電源頻率﹑電壓波動及市電負(fù)荷能力。④動力﹑照明電線﹑電纜盡量采取沿天棚經(jīng)線槽﹑鍍鋅鋼管敷設(shè)。UPS電纜最好采用防干擾屏蔽電纜，沿地板下敷設(shè)，敷設(shè)時仍要采取防干擾措施。⑤本系統(tǒng)要采用保護(hù)地線，與所有設(shè)備的金屬外殼﹑電纜橋架﹑穿線保護(hù)管﹑金屬鋁塑板﹑金屬支架作可靠電氣連接，并引至原系統(tǒng)接地極，接地可靠，符合規(guī)范要求。⑥對墻身插座安裝高度也有要求：下底距室內(nèi)地坪300mm。開關(guān)安裝高度：下底距室內(nèi)地坪1400mm。⑦直流接地在機(jī)房內(nèi)應(yīng)與交流保護(hù)接地分開：直流接地網(wǎng)在適當(dāng)位置與大樓直流接地極相連，連接應(yīng)符合電氣要求。⑧照明﹑空調(diào)﹑維修的電線﹑電纜采用阻燃（ZR）雙層絕緣電線﹑電纜。UPS電纜采用RVVP級電纜。安裝時采用防干擾措施。⑨照明采用無眩光反射格柵燈盤。⑩主機(jī)房照度≥400LX設(shè)計，輔助機(jī)房≥200LX設(shè)計，事故照明≥50LX。?防止電網(wǎng)突然掉電和加電。?電源的穩(wěn)定度偏差不得超過額定值的±5%。?供電電壓必須要雜波少﹑干擾小﹑防止外部電磁干擾竄入系統(tǒng)。?供電系統(tǒng)不要與大容量感性負(fù)載并聯(lián)，以免產(chǎn)生高壓涌流。?防止電網(wǎng)的頻率漂移。?維持低阻抗的地線系統(tǒng)[1]。

2 計算機(jī)機(jī)房配電的設(shè)計要求

2.1 保證供電系統(tǒng)的可靠性

計算機(jī)是由許多高密度的電子器件組成的，而計算機(jī)系統(tǒng)則是由這些高密度電子器件組建成的中央處理器和高精密的外部設(shè)備組成的。計算機(jī)的電源相當(dāng)于整個系統(tǒng)的核心，計算機(jī)機(jī)房的電源就是該房內(nèi)所有計算系統(tǒng)的中心骨干和強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐。另外，計算機(jī)電源的可靠性對電源的正常工作也起到?jīng)Q定性的作用。因此，計算機(jī)電源的可靠性直接影響到計算機(jī)的運(yùn)行和使用。計算機(jī)機(jī)房工程的可靠性與機(jī)房環(huán)境﹑電力供應(yīng)﹑接地等因素密切相關(guān)，如果對配電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)處理不當(dāng)，就會導(dǎo)致直流電網(wǎng)過渡，從而引發(fā)直流電源的振動，進(jìn)而使計算機(jī)在運(yùn)行時，將原本該為“0”的變?yōu)椤?”，造成軟件“奇偶校驗(yàn)錯誤”問題的產(chǎn)生，這將會影響計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性，類似的例子有很多。因此，計算機(jī)機(jī)房電氣設(shè)計的可靠性直接會影響計算機(jī)系統(tǒng)的正常和可靠運(yùn)行[2]。

2.2 保證機(jī)房配電的防雷電性

考慮到雷電對計算機(jī)供電系統(tǒng)的干擾和損害，必須在配電柜上安裝避雷器，它可以防止閃電和電網(wǎng)開關(guān)切換對計算機(jī)機(jī)房設(shè)備造成的影響。不應(yīng)該將計算機(jī)機(jī)房設(shè)置在樓層的頂層或者靠墻的一面，如果將計算機(jī)機(jī)房放置在了頂層或者是靠墻的一面，那就必須在樓頂安裝避雷針，有效防止雷電對計算機(jī)供電系統(tǒng)的干擾和損害，進(jìn)而保證計算機(jī)設(shè)備的完好，從而使計算機(jī)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行和使用，也在一定程度上避免了對設(shè)備和系統(tǒng)維修的開支。UPS是計算機(jī)機(jī)房供電系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，它屬于電力電子產(chǎn)品，在雷雨天的時候，打雷也會對UPS電源造成損害，所以需要對UPS電源做好防護(hù)。根據(jù)《電子計算機(jī)房設(shè)計規(guī)范》提出，在機(jī)房的接地的過程中交流﹑直流工作地﹑保護(hù)地﹑防雷接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，如必須分設(shè)接地，則必須于兩地之間加裝等電位共地聯(lián)結(jié)器。UPS電源的防雷工作：①在動力室電源進(jìn)線總配電盤上安裝并聯(lián)式電源專用高能量避雷器，構(gòu)成第一級衰減。②在機(jī)房配電柜空氣開關(guān)后，安裝適當(dāng)容量的并聯(lián)式低壓電源避雷器，或在UPS專用配電盤上，安裝適當(dāng)容量的串聯(lián)式低壓電源避雷器，構(gòu)成第二級衰減。③對于有信號或通信接口的UPS，為防止雷電波從信號或通信線引入，必須在信號或通信線接口處加裝相應(yīng)的信號避雷器。機(jī)房布線要求不能沿外墻敷設(shè)，以防止雷擊時墻內(nèi)鋼筋瞬間傳導(dǎo)強(qiáng)雷電流時，磁場感應(yīng)機(jī)房內(nèi)線路，把設(shè)備擊壞。為了更好確保計算機(jī)房不受雷電的干擾和損害，應(yīng)該要給計算機(jī)機(jī)房設(shè)立獨(dú)立的屏蔽室，為計算機(jī)機(jī)房的安全提供了更好的保障[3]。

2.3 保證供電系統(tǒng)的安全性

機(jī)房的供電系統(tǒng)的主要設(shè)備有：UPS﹑電池﹑配電柜和柴油機(jī)等。這些設(shè)備有共同點(diǎn)就是單位占地面積大。而對于這些設(shè)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(jī)房應(yīng)單獨(dú)設(shè)計電源間，用符合防火要求的隔墻與弱電設(shè)備隔離，避免電源間噪聲﹑蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故擴(kuò)散到計算機(jī)設(shè)備機(jī)房內(nèi)。UPS是供電系統(tǒng)的心臟，UPS需要擺放在盡可能距離機(jī)房近的位置，能夠保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能的??；還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)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[4]。

3 計算機(jī)機(jī)房配電系統(tǒng)的組成分析

3.1 照明系統(tǒng)

照明采用與吊頂配套的燈具，照明燈具采用格珊燈具，要求照度高無眩光。燈管采用低色溫日光型光管。計算機(jī)房內(nèi)的照明系統(tǒng)必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)房的照度要求為不低于500Lx，應(yīng)急照明采用格柵燈盤，照度要求為不低于50Lx，格柵燈要求采用優(yōu)質(zhì)電子鎮(zhèn)流器器件，應(yīng)做到節(jié)能﹑啟動性能好﹑功力因數(shù)高﹑無音頻噪聲﹑無頻閃現(xiàn)象，對計算機(jī)電源無干擾。燈具安裝要合理美觀，避免眩光。采用與市電聯(lián)鎖自動控制的方式。事故照明由市電和 UPS 電源供電，當(dāng)市電斷電時可自動切換由機(jī)房內(nèi)的UPS供給。主入口安裝疏散指示燈，照度不低于0.5Lx[5]。

3.2 UPS不間斷電源系統(tǒng)

UPS采用IGBT功率器件及多重保護(hù)技術(shù)，先進(jìn)的分布式直接并聯(lián)技術(shù)保證了在線擴(kuò)容和系統(tǒng)冗余；輸出采用隔離變壓器有效抑制3次諧波，具有很強(qiáng)的過載和抗沖擊能力。定期自動自檢電池，精確預(yù)測電池的后備時間，智能化電池管理；支持R232﹑RS485﹑SNMP﹑MODEM多種后臺通信方式；考慮到今后的擴(kuò)容，采用的UPS不會因今后擴(kuò)容的UPS功率不同而影響它們之間的并機(jī)[6]。

3.3 輔助供配電系統(tǒng)

為防止機(jī)房內(nèi)輔助用電設(shè)備在運(yùn)行時可能對計算機(jī)系統(tǒng)造成的干擾，一般將計算機(jī)系統(tǒng)中的輔助設(shè)備用電自成系統(tǒng)，稱為輔助供配電系統(tǒng)，是為保證計算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)的其他設(shè)備的用電，包含空調(diào)設(shè)備﹑維修用設(shè)備﹑新風(fēng)設(shè)備﹑照明設(shè)備﹑測試設(shè)備﹑自動消防設(shè)備以及輔助插座等組成的輔助設(shè)備的供配電系統(tǒng)[7]。

3.4 配電柜的配置

選購配電柜時要檢查其是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量等是否達(dá)標(biāo)。計算機(jī)機(jī)房配電柜要根據(jù)用途設(shè)計各路供電，要做到供電的準(zhǔn)確性﹑可靠性?？梢耘渲脙膳_配電柜（市電配電柜和UPS分配柜），不同性質(zhì)的供電對象不放在一個柜內(nèi)控制。實(shí)現(xiàn)各配電功能采用模塊化結(jié)構(gòu)，配電柜要留有備用電路，作機(jī)房設(shè)備擴(kuò)充時用電。配電柜內(nèi)選用的自動空氣開關(guān)﹑接觸器﹑熔斷器﹑隔離開關(guān)等部件，要性能可靠，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求，能滿足計算機(jī)設(shè)備及其輔助設(shè)備工作的要求。配電柜內(nèi)應(yīng)有應(yīng)急開關(guān)。當(dāng)整體機(jī)房內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重事故或者意外火災(zāi)時，應(yīng)能立刻切斷計算機(jī)電源﹑空調(diào)電源﹑新風(fēng)電源。配電柜內(nèi)各分路供電應(yīng)設(shè)置指示燈，表示各路電氣通斷情況。配電柜內(nèi)應(yīng)根據(jù)計算機(jī)設(shè)備及其輔助設(shè)備的不同要求，設(shè)置中線和接地線的連接裝置。中線與地線及配電柜外殼絕緣。配電柜內(nèi)采用的母線﹑接地排及各種電纜﹑導(dǎo)線﹑中性線﹑接地線等都必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并按國家規(guī)定的顏色標(biāo)志編號。小型機(jī)﹑網(wǎng)絡(luò)設(shè)備﹑PC 服務(wù)器應(yīng)由配電柜內(nèi)不同的獨(dú)立配電線路分別供電[8]。

3.5 配電系統(tǒng)設(shè)計方案

機(jī)房的電氣設(shè)備﹑計算機(jī)設(shè)備和輔助設(shè)備對電源的要求都不相同，所以對的用途也不同，分為UPS不間斷電源和普通電源。不間斷的電源是為計算機(jī)的主要設(shè)備供電的，普通電源是為計算機(jī)輔助設(shè)備供電的。各個電源都有維護(hù)和報警裝置，可進(jìn)行供電檢查﹑防雷檢查等，應(yīng)將電氣設(shè)備均勻合理地分散分布，可以分散負(fù)荷，并留有擴(kuò)展空間。計算機(jī)機(jī)房供電線路計劃應(yīng)考慮各種設(shè)備電源進(jìn)行供電。電纜數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足設(shè)備要求和容量分配，保證計算機(jī)和UPS設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)房的每個機(jī)柜必須具有至少兩個UPS電路，并由不同的UPS配電柜供電。在機(jī)房內(nèi)的對應(yīng)區(qū)域應(yīng)設(shè)置一個城市電源插座，方便設(shè)備維護(hù)和調(diào)試[9]。

4 結(jié)束語

計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備投入服務(wù)后如果沒有一個長期穩(wěn)定的供電系統(tǒng)來保證計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和有關(guān)外圍設(shè)備正常運(yùn)行，勢必造成嚴(yán)重的政治和經(jīng)濟(jì)后果。一般供電系統(tǒng)為單路供電加發(fā)電機(jī)組，無法得到可靠的供電保證。一個優(yōu)質(zhì)高效的配電環(huán)境在機(jī)房中起著非常重要的作用。所以說機(jī)房配電是整個機(jī)房的心臟，也是機(jī)房工程中的重點(diǎn)。