1、機(jī)房供電概述及系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心 作者：機(jī)房360 更新時(shí)間：2009/5/4 18:51:37 摘要：機(jī)房電氣工程中機(jī)房供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的生命線，因此要建一個(gè)好的機(jī)房，首先要將供配電解決好。一般要求主要開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計(jì)成適合增容、維護(hù)和冗余，并提供雙倍的或隔離的冗余配置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮到開(kāi)關(guān)裝置、總線或斷路器維護(hù)的方便性。瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)應(yīng)該被安裝在電力分配系統(tǒng)的每一級(jí)上，并且采用適當(dāng)?shù)囊?guī)格，以便能夠抑制可能發(fā)生的瞬時(shí)的能量。 （一）機(jī)房供電概述1.供配電系統(tǒng)供配電是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的生命線，這句話一點(diǎn)也不夸張，因?yàn)殡x開(kāi)了電我們的機(jī)房是連一分鐘也運(yùn)行不了的，因此

2、要建一個(gè)好的機(jī)房，首先要將供配電解決好。一般要求主要開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計(jì)成適合增容、維護(hù)和冗余，并提供雙倍的或隔離的冗余配置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮到開(kāi)關(guān)裝置、總線或斷路器維護(hù)的方便性。瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)應(yīng)該被安裝在電力分配系統(tǒng)的每一級(jí)上，并且采用適當(dāng)?shù)囊?guī)格，以便能夠抑制可能發(fā)生的瞬時(shí)的能量。不同類別機(jī)房對(duì)電源的要求：A類機(jī)房：停電后會(huì)產(chǎn)生重大損失和社會(huì)影響，要求建立不停電電源系統(tǒng)。B類機(jī)房：停電后會(huì)產(chǎn)生一定損失和社會(huì)影響，要求建立備用電源系統(tǒng)。C類機(jī)房：停電后不會(huì)產(chǎn)生大的隕失和社會(huì)影響，可按一般用戶配置。2.市電輸變電系統(tǒng)對(duì)于一級(jí)負(fù)荷機(jī)房應(yīng)該有從不同變電站供給的雙路供電，加上柴油發(fā)電機(jī)，通過(guò)

3、應(yīng)急電源柜切換后供給機(jī)房?jī)?nèi)的UPS和精密空調(diào)機(jī)組，ATS切換最好做在機(jī)房配電系統(tǒng)就近，切換后以最短距離輸送給機(jī)房設(shè)備。備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是至關(guān)重要的一個(gè)因素。即便其中有一個(gè)故障時(shí)，也能夠直接地向計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備提供一個(gè)理想質(zhì)量和容量的電力供應(yīng)。發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)能夠處理UPS系統(tǒng)或電腦設(shè)備負(fù)荷的諧波電流。備用發(fā)電機(jī)應(yīng)該提供備用電源給所有的冷卻設(shè)備，避免負(fù)載設(shè)備溫度上升以及停止運(yùn)行。如果發(fā)電機(jī)不支持這些系統(tǒng)，它們所帶來(lái)的益處就顯得很有限。在自動(dòng)控制發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)該能夠采用手動(dòng)控制。應(yīng)該給每一個(gè)發(fā)電機(jī)輸出提供瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)裝置。發(fā)電機(jī)燃料應(yīng)該是柴油，這樣啟動(dòng)比較快?？紤]現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)藏量的要求

4、，通常需要保證4小時(shí)到60天。并且需要給所有燃料儲(chǔ)藏系統(tǒng)提供一個(gè)遠(yuǎn)程的燃料監(jiān)控和警報(bào)系統(tǒng)。由于微生物增長(zhǎng)是柴油燃料最常見(jiàn)的故障，應(yīng)設(shè)計(jì)有便攜的或安裝固定的清潔系統(tǒng)。在寒冷的季節(jié)，需要考慮給燃料系統(tǒng)加熱或循環(huán)，避免柴油燃料膠凝。當(dāng)確定好現(xiàn)場(chǎng)燃料儲(chǔ)藏系統(tǒng)的容量時(shí)，同時(shí)需要考慮燃料供貨商在緊急情況時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。在發(fā)電機(jī)周圍提供UPS照明電源或單獨(dú)的電池，在發(fā)電機(jī)和裝置同時(shí)發(fā)生故障時(shí)提供照明。同樣，在發(fā)電機(jī)周圍也應(yīng)該提供UPS供電插座。在組件的分別測(cè)試之外，備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)該作為一個(gè)系統(tǒng)一起測(cè)試。在冗余系統(tǒng)測(cè)試單個(gè)組件的故障時(shí)，冗余系統(tǒng)是為在一個(gè)組件發(fā)生故障時(shí)能夠繼續(xù)起作用而

5、設(shè)計(jì)的。此外，一旦數(shù)據(jù)中心開(kāi)始運(yùn)行，應(yīng)該定期測(cè)試系統(tǒng)，確保各個(gè)組件能夠繼續(xù)正常地發(fā)揮作用。3.機(jī)房用電的配置配電必須充分考慮到今后的發(fā)展余量。如lBMP550A服務(wù)器，每臺(tái)高配功率為lKW，一個(gè)機(jī)柜若裝6臺(tái)就是6KW，假如預(yù)期機(jī)房在今后會(huì)裝到最多四十個(gè)機(jī)柜那就是240KW；UPS一般可按照設(shè)備容量的1.3倍計(jì)算，就是312KVA，再加上適當(dāng)?shù)挠嗔?，選用3臺(tái)200KVAUPS冗余供電是一種較為理想的方案。UPS的供電總?cè)萘?臺(tái)200KVA冗余UPS可少算一臺(tái)400KVA，精密空調(diào)單臺(tái)的實(shí)際耗電功率為20KW，假如配置10臺(tái)精密空調(diào)的話，總功率為10*20引200KW，機(jī)房UPS、空調(diào)總功率為：4

6、00+200=600KW，機(jī)房供配電要考慮到日后的發(fā)展余量等因素，一般可按照UPS與空調(diào)容量總和的150%配置，就是600*1.5=900KW，另外再加上新風(fēng)機(jī)4KW、照明等的用電算8KW，則機(jī)房總的配電容量應(yīng)為912KW其中由應(yīng)急柜供電的為UPS和精密空調(diào)。4.作為國(guó)家A類標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)機(jī)房都要求具備雙路市電電源接入供電，但雙路電源的切換開(kāi)關(guān)（ATS最好要安裝在UPS輸入的附近，這樣接法相比在遠(yuǎn)端的配電柜切換來(lái)，可以消除從配電問(wèn)到UPS之間動(dòng)力線路，開(kāi)關(guān)等引起的故障）。機(jī)房供配電的安全可靠性牽涉的問(wèn)題很多，從市電輸入到UPS，從UPS輸出到各級(jí)ATS、各級(jí)開(kāi)關(guān)然后到輸出端的各個(gè)接線盒及插座，每

7、一個(gè)環(huán)節(jié)都十分重要，特別是處于供配電上游的UPS輸入總開(kāi)關(guān)和輸出總開(kāi)關(guān)以及ATS。其中任何一個(gè)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的停電事故，后果將不堪設(shè)想，因此其配置問(wèn)題必須慎之又慎，另外對(duì)于動(dòng)力電纜的配置問(wèn)題也很值得研究，由于機(jī)房?jī)?nèi)大量非線性負(fù)載的存在，使得諧波電流很大，所以一般機(jī)房剛建好時(shí)零地電壓都很低，而設(shè)備裝滿時(shí)零地電壓都會(huì)大大增加我們的有效辦法之一就是降低零線的電阻，以前我們的零線、地線的線徑一般都比相線要，小很多，但實(shí)踐中三相配電線路內(nèi)，相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會(huì)疊加，使中性線的電流值可能超過(guò)相線上的電流。但是從降低諧波電流和零地電壓的目標(biāo)出發(fā)，我們應(yīng)該將零線和地線的線徑選得與相線

8、相同甚至更粗一點(diǎn)。（二）負(fù)荷等級(jí)和額定容量依據(jù)計(jì)算機(jī)的用途和性質(zhì)以及負(fù)荷分級(jí)的規(guī)定，采取相應(yīng)的供電技術(shù):對(duì)于一級(jí)負(fù)荷采用一類供電，重要機(jī)房供電屬于一級(jí)負(fù)荷，按一級(jí)負(fù)荷的供電要求，必須保證兩個(gè)以上獨(dú)立的電源點(diǎn)供電，采用兩條專用干線引進(jìn)，兩路獨(dú)立電源在末端互投，建立不停電系統(tǒng)，而且要保證供電的質(zhì)量;對(duì)于二級(jí)負(fù)荷采用二類供電，建立帶備用的供電系統(tǒng);對(duì)于三級(jí)負(fù)荷采用三類供電，按一般用戶供電考慮。機(jī)房用電系統(tǒng)要求提供的電源額定容量一般以兩種方式給出:(1)確定機(jī)房用電系統(tǒng)的總功率大小或機(jī)房用電系統(tǒng)的總電流。這是選取電力設(shè)備、總斷路器、供電電纜、機(jī)房的總發(fā)熱量以及精密空調(diào)時(shí)都必需考慮的問(wèn)題。通常供電總功率

9、應(yīng)留有不少于25%的余量。(2)確定各機(jī)柜、分機(jī)、設(shè)備等所要求的工作電流。這對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)房的配電柜、選取合適的傳輸導(dǎo)線和分路開(kāi)關(guān)也是必需的。針對(duì)電氣設(shè)備額定電流，在整定總斷路器和分路開(kāi)關(guān)時(shí)要注意電氣設(shè)備的啟動(dòng)電流值。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，有些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供估算時(shí)參考，如:l)UPS功率:主機(jī)房可按350W400W/計(jì)算;照明用電可按l5W20W/計(jì)算。2)空調(diào)機(jī)電功率要根據(jù)機(jī)房制冷量考慮。主機(jī)房制冷量按400W/計(jì)算，輔助機(jī)房制冷量按300W/m2計(jì)算，然后再根據(jù)電氣設(shè)備不同的效率和換算系數(shù)，確定空調(diào)系統(tǒng)用電負(fù)荷量。（三）防雷和接地接地極的接地電阻，當(dāng)系統(tǒng)采用聯(lián)合接地時(shí)，R10(北京地區(qū)可按0.5考

10、慮);當(dāng)采用單獨(dú)接地時(shí)，R4。在總配電室要做總等電位連接，各樓層的智能化系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房、樓層弱電間、樓層配電間的接地，采用局部等電位聯(lián)接。貫穿弱電豎井的接地干線，應(yīng)當(dāng)是鍍鋅扁鋼，截面尺寸不小于一40mm4mm。機(jī)房的重要設(shè)備和配電柜(箱)，必須按GB50057一1994(2000年版)，并安裝電涌保護(hù)器、做好等電位連接。機(jī)房供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心 作者：機(jī)房360 更新時(shí)間：2009/5/4 18:59:33 摘要：機(jī)房電氣工程中，安全、可靠是機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵出發(fā)點(diǎn)，由于機(jī)房的供配電系統(tǒng)、照明、設(shè)備防雷、機(jī)房接地、UPS不間斷電源等與一般的強(qiáng)電設(shè)計(jì)有所不同，又與弱電專業(yè)的十幾

11、個(gè)子系統(tǒng)密切相關(guān)。因此，它們處于強(qiáng)、弱電專業(yè)設(shè)計(jì)分工的接合部。 機(jī)房在智能建筑中的重要性確定了安全、可靠是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵出發(fā)點(diǎn)。由于機(jī)房的供配電系統(tǒng)、照明、設(shè)備防雷、機(jī)房接地、UPS不間斷電源等與一般的強(qiáng)電設(shè)計(jì)有所不同，又與弱電專業(yè)的十幾個(gè)子系統(tǒng)密切相關(guān)。因此，它們處于強(qiáng)、弱電專業(yè)設(shè)計(jì)分工的接合部。有兩種專業(yè)技術(shù)規(guī)范在這些界面上，有些規(guī)定也不十分明確，帶來(lái)的問(wèn)題是:機(jī)房各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)深度差距較大；主要弱電機(jī)房預(yù)留的位置不合適，面積過(guò)大或偏??；弱電豎井中遺漏接地干線和電源插座；UPS電源容量、支持時(shí)間長(zhǎng)短不一；UPS電源供電方式是采用集中式還是分散式不能確定；各子系統(tǒng)的供電和接地方式不規(guī)范

12、等。一部分設(shè)計(jì)文件中，還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有文字說(shuō)明描述不清楚、系統(tǒng)圖和平面圖五花八門、圖形符號(hào)不按現(xiàn)行制圖，標(biāo)準(zhǔn)繪制等問(wèn)題。機(jī)房常用的供電方式不間斷電源(UPS)供電。由于采用了脈寬調(diào)頻技術(shù)、高效功率器件的成熟、微處理器的發(fā)展等因素，不間斷電源已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)房供電的主要手段。不間斷電源最大的特點(diǎn)，在于不間斷性，而且能最大限度地提供穩(wěn)定電壓，隔離外電網(wǎng)的干擾。外電網(wǎng)一旦停電，UPS能在設(shè)備所允許的極短時(shí)間內(nèi)(微秒至毫秒級(jí))自動(dòng)從備用能源經(jīng)逆變器變換成電壓、頻率和相位都與原供電電源相同的電能繼續(xù)向計(jì)算機(jī)供電。或者平時(shí)由逆變器供電，只在逆變器發(fā)生故障時(shí)，由靜態(tài)電子開(kāi)關(guān)自動(dòng)將計(jì)算機(jī)瞬時(shí)切換到外電網(wǎng)供電或切換到

13、另一臺(tái)與之并聯(lián)的UPS上，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。UPS提供的電源具有較高的電壓和頻率穩(wěn)定性，波形失真也較小，干擾更優(yōu)于外電網(wǎng)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最理想的供電方式。幾乎所有的重要計(jì)算機(jī)設(shè)備都采用UPS供電。(一)電源布置和系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和施工必須充分了解并掌握供電對(duì)象。充分搜集機(jī)房設(shè)備和系統(tǒng)的資料才能做好電源布置和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而合理地滿足機(jī)房用電需要。機(jī)房應(yīng)設(shè)單獨(dú)電源管理間，用符合防火要求的隔墻與弱電設(shè)備隔離，避免電源管理間操聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故傳播到計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)。計(jì)算機(jī)設(shè)備機(jī)房與電源管理間中間設(shè)單扇朝電源管理間方向開(kāi)啟的連通門，還可考慮設(shè)置玻璃觀察視窗。電源管理間應(yīng)做水泥地面，為防潮、防

14、濕可砌高0.30.5m的水泥平臺(tái)擱置配電柜和UPS電源等。UPS主供:主機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、保安監(jiān)控設(shè)備、多媒體、消防、應(yīng)急照明等。市電主供:空調(diào)設(shè)備、普通照明和給排風(fēng)、維修插座、一般動(dòng)力等。(二)動(dòng)力供配電系統(tǒng)由總配電柜饋出的動(dòng)力供配電系統(tǒng)采用50Hz交流電，380/220V三相五線電源，TN-S接地方式，零線和地線分開(kāi)設(shè)置且零地線之間電壓小于lV。動(dòng)力配電柜、照明配電箱采用放射式配電直接配至各用電設(shè)備。機(jī)房?jī)?nèi)所有線纜須設(shè)計(jì)鋼制橋架、線槽或鋼管敷設(shè)。由于精密空調(diào)的供電電流大、負(fù)載動(dòng)態(tài)范圍寬，為防止干擾，應(yīng)考慮另選路徑單獨(dú)敷設(shè)電纜。動(dòng)力配電柜(箱)具有火警聯(lián)動(dòng)保護(hù)功能，出現(xiàn)火警時(shí)可與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

15、及時(shí)切斷電源，關(guān)閉防煙防火閥，并且在值班室安裝手動(dòng)電源切斷裝置。動(dòng)力柜、照明箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)和主要元器件采用進(jìn)口產(chǎn)品，并設(shè)置有效的防雷措施。有條件時(shí)，大型機(jī)房最好采用專用電力變壓器供電。(三)UPS供配電系統(tǒng)UPS供配電系統(tǒng)的供電范圍是計(jì)算機(jī)設(shè)備(主機(jī)和附屬設(shè)備)、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、保安監(jiān)控設(shè)備、消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等。UPS輸出配電回路(每個(gè)配電控制開(kāi)關(guān)為一個(gè)回路)需按機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備要求設(shè)置，小型機(jī)/服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)及重要路由器要由獨(dú)立雙回路供電，其他計(jì)算機(jī)設(shè)備可用一個(gè)回路帶34個(gè)插座，固定于地板下。UPS電源分別送到主機(jī)房配電柜(末端)既可靠，又方便使用。還應(yīng)該考慮為數(shù)據(jù)中心中關(guān)鍵的負(fù)載設(shè)備安

16、裝電源分配單元(PDU)，這些設(shè)施是合并了幾個(gè)組件功能到一起的一個(gè)裝置，通常很小，比分開(kāi)安裝幾個(gè)獨(dú)立的面板和變壓器更有效。如果機(jī)房細(xì)分為不同的房間或空間，每一個(gè)房間或空間是由它們各自獨(dú)立的緊急電源開(kāi)關(guān)(EPO)所支持，那么這些空間應(yīng)該擁有自己獨(dú)立的水平分布區(qū)域。電源分配單元(PDU)集成了獨(dú)立的變壓器、瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)、輸出面板和電源控制的功能，并提供了更多的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)典型的PDU包括以下組件。 離線變壓器雙輸入斷路器應(yīng)被視為允許連接一個(gè)臨時(shí)接駁，允許維護(hù)或資源冉分布時(shí)不用關(guān)閉關(guān)鍵的負(fù)載。 變壓器:盡可能靠近負(fù)載以減少?gòu)牡鼐€到零線之間的共模噪聲，減少電壓源接地和信號(hào)源接地之間的差別

17、。當(dāng)變壓器位于PDU裝置內(nèi)時(shí)，就達(dá)到了最近的位置。 瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS):當(dāng)導(dǎo)線長(zhǎng)度盡可能的短時(shí)，最好低于2OOm皿，瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)裝置的效率將大大地提高了。通過(guò)提供在同一個(gè)裝置中瞬時(shí)電壓浪涌抑制(TVSS)作為分配面板，可以提高效率。 分配面板:可以將面板與變壓器安裝在同一個(gè)機(jī)柜中或在需要更多面板的情況下，可以使用一個(gè)遠(yuǎn)程的電源面板。 計(jì)量、監(jiān)測(cè)、警報(bào)、和遠(yuǎn)程控制當(dāng)提供一個(gè)傳統(tǒng)的面板系統(tǒng)時(shí)，通常意味著大量的空間要求。 緊急電源關(guān)閉(EPO)控制。單點(diǎn)接地總線應(yīng)該用電力分配單元(PDU)將電源分配到關(guān)鍵的負(fù)載上。在需要額外分支電路的地方，面板或PDUsidecars可以是

18、次級(jí)反饋的。應(yīng)該提供兩個(gè)冗余PDU給每個(gè)機(jī)架供電，每一個(gè)PDU最好采用不同的UPS系統(tǒng)供電;提供給單相或三相計(jì)算機(jī)設(shè)備一個(gè)可以安裝在機(jī)架上的快速轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或從每一個(gè)PDU饋給的靜態(tài)開(kāi)關(guān)。選擇性地，可以提供給單線和三線設(shè)備，從分開(kāi)的UPS系統(tǒng)饋給的雙饋給靜態(tài)開(kāi)關(guān)式PDU，盡管這種安排提供稍微少一些的冗余和靈活性。應(yīng)該考慮用彩色的表示牌和饋給電纜來(lái)區(qū)別A和B分布，例如，所有的A側(cè)用白色，所有的B側(cè)用藍(lán)色。一條電路不應(yīng)該服務(wù)多于一個(gè)機(jī)架，防止一條電路對(duì)多個(gè)機(jī)架產(chǎn)生電路故障。為了提供冗余，每一個(gè)機(jī)架和機(jī)柜應(yīng)該各自獨(dú)有的、兩個(gè)專用的、從兩個(gè)不同的電力分配單元(PDU)或供電面板來(lái)的16A、220V的電路。

19、對(duì)于高密度的機(jī)架可能要求更高的安培容量，一些新服務(wù)器可能要求一個(gè)或多個(gè)、單相或三相插座，額定電流要求5OA或更高。每一個(gè)插座應(yīng)該用服務(wù)于它的PDU或電路號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。(四)配電設(shè)備的安裝和線路敷設(shè)問(wèn)題在機(jī)房設(shè)備布局確定的前提下，按照電氣設(shè)備用途和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)備安裝和線路敷設(shè)。(1)設(shè)備安裝。機(jī)房配電柜、UPS電源柜落地安裝;動(dòng)力配電箱、照明配電箱底邊距地1.4m墻上暗裝;根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備負(fù)荷容量和分布情況，機(jī)柜(箱)內(nèi)元器件配置作到排列有序、安裝牢固、理線整齊、接線正確、標(biāo)志明顯、外觀良好，內(nèi)外清潔。分設(shè)單相、三相回路，配用小型真空斷路器，如C65N等線路保護(hù)開(kāi)關(guān)。箱內(nèi)設(shè)置輔助等電位接地母排。電源

20、柜及其他電氣裝置的底座應(yīng)與建筑樓地面牢靠固定。電氣接線盒內(nèi)無(wú)殘留物，蓋板整齊、嚴(yán)密、緊貼墻面。同類電氣設(shè)備安裝高度應(yīng)一致。吊頂內(nèi)電氣裝置應(yīng)安裝在便于維修處。特種電源配電裝置應(yīng)有明顯標(biāo)志，并注明頻率、電壓。暗裝照明箱或開(kāi)關(guān)面板安裝在機(jī)房出入口附近墻面的方便位置。分體空調(diào)插座設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)墻面上距地1.8m處。主機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)分別設(shè)置維修和測(cè)試用電源插座，兩者應(yīng)有明顯的區(qū)別標(biāo)志。測(cè)試用電源插座應(yīng)由計(jì)算機(jī)主機(jī)電源系統(tǒng)供電。其他房間內(nèi)應(yīng)適當(dāng)設(shè)置維修用電源插座。單相檢修電源回路要在電源管理間各墻面距地0.3m設(shè)置檢修電源插座，禁止使用2kW以上大功率電感性電動(dòng)工具。確需使用這類工具以及三相檢修設(shè)備，應(yīng)使用施工移

21、動(dòng)式配電盤從機(jī)房所在樓層附近的動(dòng)力或照明配電箱接取電源。(2)線路敷設(shè)。供電距離盡量短，主要是從供電安全考慮，電子計(jì)算機(jī)電源間應(yīng)靠近主機(jī)房設(shè)備。主機(jī)房?jī)?nèi)活動(dòng)地板下部的低壓配電線路應(yīng)采用銅芯屏蔽導(dǎo)線或銅芯屏蔽電纜。機(jī)房?jī)?nèi)的電源線、信號(hào)線和通信線應(yīng)分別鋪設(shè)，排列整齊，捆扎固定，長(zhǎng)度留有余量。UPS電源配電箱(柜)引出的配電線路，穿薄皮鋼管或阻燃PVC管，沿機(jī)房活動(dòng)地板下敷設(shè)至各排機(jī)柜和配線架的背面，經(jīng)帶穿線孔的活動(dòng)地板引上，穿管保護(hù)進(jìn)入金屬導(dǎo)軌式插座線槽、機(jī)柜或配線架。控制臺(tái)或設(shè)備桌后的敷線，用金屬導(dǎo)軌式插座線槽并用螺栓固定，安裝在設(shè)備桌背面距活動(dòng)地板0.10.3m處。信號(hào)線纜在活動(dòng)地板下從機(jī)柜、

22、配線架至各設(shè)備，應(yīng)采用金屬線槽沿設(shè)備周圍或主機(jī)房從設(shè)備背面的活動(dòng)地板穿線孔引人的設(shè)備(注意不得與電源線路共用活動(dòng)地板穿線孔，且間距大于0.1m)，信號(hào)線纜避免沿機(jī)房墻邊敷設(shè)以防與強(qiáng)電線管交叉?；顒?dòng)地板下部的電源線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)信號(hào)線，并避免并排敷設(shè)。當(dāng)不能避免時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的屏蔽措施。桌上設(shè)備之間的信號(hào)連線是短線的(長(zhǎng)度于3m)應(yīng)沿設(shè)備背部桌面明敷，但不得懸吊在設(shè)備桌背側(cè)空中;是長(zhǎng)線的(長(zhǎng)度大于3m)應(yīng)從活動(dòng)地板穿線孔翻下(上)穿薄皮鋼管在活動(dòng)地板下敷設(shè)。機(jī)房照明負(fù)荷和普通空調(diào)負(fù)荷，由電源管理間分別引出動(dòng)力和照明回路供電。照明和空調(diào)負(fù)荷線路均沿吊頂內(nèi)或墻面敷設(shè)，避免在弱電機(jī)房(3)可靠接地

23、?？偱潆姽瘛PS電源柜、動(dòng)力配電箱、照明配電箱的金屬框架及基礎(chǔ)型鋼必需接地(PE)或接零(PEN)可靠。門和框架的接地端子間用裸編銅線連接。柜、箱內(nèi)配線整齊。照明配電箱內(nèi)的漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流不大于30mmA，動(dòng)作時(shí)間不大于0.ls。接地(PE)或接零(PEN)支線必須單獨(dú)與接地(PE)或接零(PEN)干線相連接，不得串聯(lián)連接。UPS電源柜輸出端的中性線(N極)，必須與由接地裝置直接引來(lái)的接地干線連接，作重復(fù)接地，接地電阻小于4。當(dāng)燈具距地面高度小于2.4m時(shí)，燈具的可接近裸露導(dǎo)體必須接地(PE)或接零(PEN)可靠，并應(yīng)有專用接地螺栓和標(biāo)識(shí)。外電源進(jìn)線至機(jī)房電源管理間時(shí)，應(yīng)將電纜的金屬外皮

24、與接地裝置連接;從樓外引入的皚裝信號(hào)電纜和屏蔽信號(hào)線，進(jìn)入弱電機(jī)房前也應(yīng)注意采取防雷擊措施，避免沿建筑外墻或防雷引線引雷人室，遭受雷擊和高頻電磁干擾。同軸電纜的屏蔽層必須與機(jī)殼一起接地。上述線纜進(jìn)人機(jī)房后，應(yīng)設(shè)金屬接線箱(盒)，并將線纜金屬(屏蔽)外皮連接避雷器或浪涌電壓抑止器(SPD)，然后與機(jī)房等電位接地母排，用截面積不小于16mm2的銅芯絕.緣線連通。這樣可以有效的抑制線纜接收到的電磁干擾信號(hào)，從而保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。從機(jī)房送出的信號(hào)線路應(yīng)采用金屬線槽沿墻并在吊頂內(nèi)敷設(shè)，避免與其他電氣管路平行緊貼。盡量避開(kāi)空調(diào)、消防、暖氣和給排水等管道，與它們的間距按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。金屬電纜橋架及其支架和

25、引入或引出的金屬電纜導(dǎo)管必須接地(PE)或接零(PEN)可靠，且必須符合下列規(guī)定:1)金屬電纜橋架及其支架全長(zhǎng)應(yīng)不少于2處與接地(PE)或接零(PEN)干線相連接。2)電纜橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線，接地線最小允許截面積不小于6mm2。3)接地(PE)或接零(PEN)線在插座間不串聯(lián)連接。工程實(shí)施中按上述做法可以較好地處理機(jī)房供電的可靠和安全，各種不同電壓和頻率的信號(hào)線纜敷設(shè)安全、相互隔離度好、整齊、美觀并方便維護(hù)管理。(4)消防系統(tǒng)的要求。消防系統(tǒng)的設(shè)備動(dòng)力電纜，控制電纜、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(shè)備選擇及線路敷時(shí)，應(yīng)充分考慮電磁

26、兼容問(wèn)題。UPS的概念及UPS供電原理和UPS供電范圍及容量計(jì)算 來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心 作者：機(jī)房360 更新時(shí)間：2009/5/5 12:44:49 摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，在計(jì)算機(jī)故障中，有50一70%的原因是電源故障造成的。這些電源故障包括電網(wǎng)電壓過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)跌落、失壓和故障停電等由于電源環(huán)境、設(shè)備以及傳輸系統(tǒng)，乃至自然環(huán)境造成的各種干擾。在這些故障中，電網(wǎng)完全掉電僅占百分之幾，UPS不再僅僅是為完全掉電提供后備電源的設(shè)備，而應(yīng)為各種電源問(wèn)題提供解決方案。 窗體頂端窗體底端（一）UPS的概念（二）不間斷電源UPS供電原理 （三）UPS電源的技術(shù)性能（四）UPS供電方案設(shè)計(jì)（五）網(wǎng)絡(luò)機(jī)房可選發(fā)

27、電技術(shù)（六）UPS供電范圍和容量估算 （一）UPS的概念 普通定義：UninterruptablePowerSupply 專家認(rèn)為：UPS應(yīng)該為UnintenuptablePowerSystem，即是一個(gè)高可靠、高性能、高度自動(dòng)化的供電中心。 UPS是UninterruptablePowerSupply的簡(jiǎn)稱，也就是不間斷電源。它的出現(xiàn)與最早應(yīng)用，是為某些重要部門電網(wǎng)掉電時(shí)的持續(xù)供電提供保障。但是，電子信息產(chǎn)業(yè)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)供電質(zhì)量不斷提出了更新更高的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在計(jì)算機(jī)故障中，有50一70%的原因是電源故障造成的。這些電源故障包括電網(wǎng)電壓過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)跌落、失壓和故障停電等由于

28、電源環(huán)境、設(shè)備以及傳輸系統(tǒng)，乃至自然環(huán)境造成的各種干擾。在這些故障中，電網(wǎng)完全掉電僅占百分之幾，在大城市以及供電環(huán)境較好的地區(qū)，應(yīng)以幾次/年計(jì)，但是在有代表性的場(chǎng)所，計(jì)算機(jī)遭受的電網(wǎng)和傳輸系統(tǒng)的干擾，幅度在幾十伏的可達(dá)每日數(shù)次之多，所以UPS不再僅僅是為完全掉電提供后備電源的設(shè)備，而應(yīng)為各種電源問(wèn)題提供解決方案。 假設(shè)你是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員或系統(tǒng)管理員，理解網(wǎng)絡(luò)不間斷并不難，然而很多情況下，沒(méi)有意識(shí)到的電源問(wèn)題可能會(huì)使你的系統(tǒng)出現(xiàn)各種無(wú)法解決的困難，甚至于崩潰。系統(tǒng)的可用性至關(guān)重要，而作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行基礎(chǔ)的電源的可靠性自然成為首先考慮的問(wèn)題。同時(shí)，電源的智能監(jiān)控與管理在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代不可或缺。單純的提供

29、不間斷供電已經(jīng)不能滿足要求。 專家認(rèn)為UPS可以改為UnintenuptablePowerSystem的簡(jiǎn)稱，也就是說(shuō)，UPS，特別是大中型UPS，它已經(jīng)不僅僅是一臺(tái)簡(jiǎn)單的不停電供電整機(jī)產(chǎn)品，隨著UPS技術(shù)的發(fā)展和成熟，它將成為一個(gè)中型的或者說(shuō)局部的高可靠、高性能、高度自動(dòng)化的供電申心。它的功能應(yīng)該包括我們傳統(tǒng)概念上的以下環(huán)節(jié)和內(nèi)容: 第一，主機(jī)運(yùn)行高效、高可靠，能在各種復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，輸出能全面地高質(zhì)量地滿足各種負(fù)載的要求。 第二，有很強(qiáng)的可用性和可維護(hù)性，有高度智能化的自析功能狀態(tài)顯示、報(bào)警、狀態(tài)記錄和通訊功能，甚至有環(huán)境監(jiān)測(cè)功能。 第三，有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)功能，也就是說(shuō)，它不僅向直接

30、由它供電的硬件設(shè)備提供可靠的保護(hù)，還應(yīng)該向它們所運(yùn)行的軟件提供保護(hù)，UPS可配置相應(yīng)的電源監(jiān)控軟件，SNMP(網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)管理器，有遠(yuǎn)程管理能力，用戶可執(zhí)行UPS與網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)之間的監(jiān)控。 （二）不間斷電源UPS供電原理 它由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開(kāi)關(guān)和蓄電池組組成。平時(shí)，市電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，?duì)蓄電池浮充電，同時(shí)經(jīng)逆變器輸出高質(zhì)量的交流純凈的電源供重要負(fù)載，使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當(dāng)市電因故停電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到蓄電池組，蓄電池放電，經(jīng)逆變器對(duì)重要設(shè)備供電。 UPS的不間斷特性，體現(xiàn)在其轉(zhuǎn)換時(shí)間工作程序上，當(dāng)市電與逆變器進(jìn)行切換時(shí)，其控制系統(tǒng)會(huì)適時(shí)地檢測(cè)市電的同步范圍，在市電

31、不超限時(shí)，逆變器實(shí)現(xiàn)“先通后斷”的供電，從而保證了供電系統(tǒng)的“不間斷切換”。（三）UPS電源的技術(shù)性能 UPS電源的技術(shù)性能隨使用要求的不同而不同，主要技術(shù)性能包括以下幾個(gè)方面。 1.在線式 特點(diǎn): 雙逆變器 輸出電性能指標(biāo)高 輸入端AC-DC變換器是整流電路，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾公害 兩個(gè)變換器始終在100%負(fù)載功率下工作，整機(jī)效率低，輸出能力有局限，可靠性一般 市電電池轉(zhuǎn)換時(shí)，輸出電壓沒(méi)有切換時(shí)間 功能說(shuō)明 市電正常時(shí)，市電經(jīng)過(guò)AC-DC和DC一AC兩次變換后向負(fù)載供電 DC一AC隨時(shí)在監(jiān)測(cè)并參與對(duì)輸出電壓的調(diào)整，是在線式工作 市電掉電后，電池通過(guò)DC一AC逆變器向負(fù)載繼續(xù)供電 當(dāng)負(fù)載過(guò)載

32、或逆變器故障時(shí)，市電轉(zhuǎn)旁路維持向負(fù)載供電 在線式原理 除了基本供電電路為電池逆變器電路外，基本原理圖與后備式相同。無(wú)論交流輸入電源是否正常，均通過(guò)逆變器電路提供電源輸出。交流輸入電源中斷時(shí)不需要切換，不存在轉(zhuǎn)為電池供電的切換時(shí)間。在電池逆變器出現(xiàn)故障或者逆變器內(nèi)部失靈時(shí)，都需要切換為旁路供電。由于在正常工作情況下，整流器和逆變器都要消耗一定的功率，因此這種類型UPS的效率要比后備式低。無(wú)論是在線還是電池供電，在線式UPS的電源輸出來(lái)自于逆變器，可以提供近乎理想化的電源，頻率和電壓的穩(wěn)定性優(yōu)于其它類型。 圖中電路各環(huán)節(jié)功能如下：整流器：該整流器為AC-DC單向變換，當(dāng)市電存在時(shí);它完成對(duì)電池的充

33、電，并通過(guò)逆變器向負(fù)載供電。逆變器：該逆變器為DC-AC單向逆變，當(dāng)市電存在時(shí)，它從整流器取得功率后再送到輸出端，并保證向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源，當(dāng)市電掉電時(shí)，由電池通過(guò)逆變器向負(fù)載供電旁路開(kāi)關(guān)：平時(shí)處在斷電狀態(tài)，當(dāng)主電路發(fā)生故障，或者當(dāng)負(fù)載有沖擊性（例如啟動(dòng)負(fù)載時(shí))時(shí)，逆變器停止輸出，旁路開(kāi)關(guān)接通，由電網(wǎng)直接向負(fù)載供電，旁路開(kāi)關(guān)多為智能型的功率容量很強(qiáng)的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。雙逆變?cè)诰€式UPS的性能特點(diǎn)如下：因?yàn)椴还苁须娪袩o(wú)，負(fù)載的全部功率都由逆變器輸出，所以可以向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源，例如輸出電壓穩(wěn)定精度、頻率穩(wěn)定度、輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)、波形失真度等指標(biāo)，都是比較高的市電掉電時(shí)，輸出電壓不受任何影響，沒(méi)

34、有轉(zhuǎn)換時(shí)間，因?yàn)闊o(wú)論市電有無(wú)，全部負(fù)載功率都由逆變器供出，UPS的功率余量有限，輸出能力不理想，所以對(duì)負(fù)載提出限制條件，例如輸出電流峰值系數(shù)(一般只達(dá)到3:1)、過(guò)載能力：輸出功率因數(shù)一般為0.8。整流電路對(duì)電網(wǎng)形成電流諧波干擾，輸出功率因數(shù)低，諧波電流成份在30%左右，而輸入功率因數(shù)只有0.8左右，在市電存在時(shí)，由于兩個(gè)逆變器都承擔(dān)100%的負(fù)載功率，所以整機(jī)效率低，80KVA以下的UPS為80%左右，80KVA的可達(dá)8590%，100KVA以下的可達(dá)90-92%。所以在線式能夠確保輸出高可靠性、高質(zhì)量電源。在DSP數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)字并聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)、電池管理技術(shù)、電源保護(hù)技術(shù)等方面技

35、術(shù)先進(jìn)，性能可靠。2.高效數(shù)字功率器件PIGBT技術(shù)采用先進(jìn)的高效數(shù)字功率器件PIGBT作為逆變功率器件，其性能及可靠性高于上一代的功率器件IGBT，提高了逆變器的可靠性和處理速度，其逆變效率高達(dá)98%99%，熱功耗極低。諧波分量小于1.5%，使輸出波形更好，對(duì)負(fù)載或接地系統(tǒng)等不會(huì)造成干擾。3.DSP技術(shù)和SMD電氣集成模塊采用數(shù)字控制技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬控制。DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)的處理速度是傳統(tǒng)微處理器的12倍，并使硬件線路更為簡(jiǎn)化、可靠性更高、瞬態(tài)反映能力更強(qiáng)。電路板采用仿真設(shè)計(jì)和表面安裝焊接技術(shù)，使整機(jī)散熱性好，可靠性更高。4.電池保護(hù)功能安全防護(hù)電池包括2、6、12V的通用型、深放電型、高

36、比能型、快速充電型、循環(huán)耐久型等系列蓄電池產(chǎn)品。電池具有充放電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、過(guò)流及限流保護(hù)功能，可防止用戶因電池過(guò)放電而造成電池永久性損害，防止過(guò)充電而造成電池壽命的減短；欠壓預(yù)警功能可及時(shí)通知用戶進(jìn)行相關(guān)處理，以免造成大的損失；控制系統(tǒng)可通過(guò)設(shè)置定期電池自檢功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障電池，避免系統(tǒng)故障造成的危害，并可實(shí)現(xiàn)在線更換電池。5.靈活可靠的并聯(lián)技術(shù)采用數(shù)字模塊式環(huán)路直接并聯(lián)技術(shù)，能夠有效的抑制并機(jī)中的環(huán)流，可以在UPS不斷電的情況下實(shí)現(xiàn)并機(jī)擴(kuò)容或維修，可以實(shí)現(xiàn)不同功率的UPS直接并聯(lián)。6.通信及監(jiān)控功能較強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能是指UPS可以采用于接點(diǎn)、JBUS或SITEMONITOR軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)

37、控及模擬控制或集中遙測(cè)遙控。可以利用Intranet、Internet來(lái)監(jiān)控UPS，每個(gè)UPS在網(wǎng)絡(luò)中有自己的IP地址，可以通過(guò)WEB測(cè)覽器來(lái)監(jiān)控，采用的協(xié)議可以是TCP/IP、SNMP、HTTP和JAVA。7.高可靠性UPS單機(jī)平均無(wú)故障時(shí)間都在MTBF35萬(wàn)h，并獲得ISO9001國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)證書，干擾標(biāo)準(zhǔn)等證書。8.散熱系統(tǒng)機(jī)房UPS是最大的噪聲源，采用冗余式智能風(fēng)扇調(diào)速散熱系統(tǒng)，則微處理器可以依據(jù)內(nèi)部溫度及輸出功率大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到降低噪聲、延長(zhǎng)風(fēng)扇壽命及節(jié)省能源的目的。9.控制和診斷監(jiān)控系統(tǒng)智能化UPS應(yīng)具有專家系統(tǒng)故障診斷軟件。當(dāng)UPS某一部分出現(xiàn)異常后，該系統(tǒng)能迅速

38、對(duì)故障進(jìn)行診斷、推理，判明故障部位，通過(guò)顯示器給操作者或維修工程師指示，判明故障性質(zhì)，以便快速修復(fù)。同時(shí)還可自動(dòng)記錄信息，生成信息檔案，便于用戶更好使用。10.其他除了上述功能外，還有主/從容錯(cuò)雙處理器并行控制技術(shù)、過(guò)載能力和抗短路保護(hù)功能、UPS的非線性帶載能力、多種啟動(dòng)方式、多種輸入/輸出模式、寬電壓輸入、可靠的旁路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、綠色環(huán)保、正面維修、雷電保護(hù)等，是針對(duì)不同產(chǎn)品所具有的不同功能。此外，大容量的UPS配12脈沖整流器，能夠進(jìn)一步降低輸入諧波分量；內(nèi)置輸出隔離變壓器，采用零線及火線均隔離的隔離技術(shù)，可以進(jìn)一步提高對(duì)負(fù)載的保護(hù)，有效地隔離零線的干擾，提高UPS系統(tǒng)的適應(yīng)性等，都是UPS

39、產(chǎn)品近幾年來(lái)的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)。 四）UPS供電方案設(shè)計(jì)很多設(shè)計(jì)工程師都試圖設(shè)計(jì)出完美無(wú)暇的UPS解決方案為關(guān)鍵負(fù)載提供支持，不過(guò)他們的設(shè)計(jì)方案往往不一定涉及到設(shè)計(jì)方案的可用性范圍。例如，并聯(lián)冗余、串聯(lián)冗余、分布式冗余、熱連接、熱同步、多路并聯(lián)總線、雙系統(tǒng)以及故障預(yù)警系統(tǒng)等，這些都是設(shè)計(jì)工程師或制造商賦予不同配置方案的名稱。這些名稱的問(wèn)題對(duì)于不同的用戶，它們可能具有不同的含義，可以存在很多種解釋方式。雖然目前市場(chǎng)上的UPS配置名目繁多且差別甚大，但最常用的不外乎5種。這5種方案包括:容量；串聯(lián)冗余；并聯(lián)冗余；分布式冗余；雙系統(tǒng)。選擇系統(tǒng)配置方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)載的關(guān)鍵程度而定。此外，還要考慮停機(jī)所帶

40、來(lái)的影響以及公司的風(fēng)險(xiǎn)承受能力，這樣才能更好地找到合適的系統(tǒng)配置方案。下面我們介紹如何為特定應(yīng)用環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)呐渲梅桨傅囊恍┲笇?dǎo)方針。1.可用性、等級(jí)和成本1）可用性數(shù)據(jù)處理中心日益增長(zhǎng)的可用性需求，推動(dòng)著UPS配置的不斷發(fā)展?！翱捎眯浴奔措娫幢３止╇姴⒄＿\(yùn)行以支持關(guān)鍵負(fù)載的時(shí)間百分比估算值，如同其它任何模型一樣，為簡(jiǎn)化分析過(guò)程，必須對(duì)模型做出一些假設(shè)。2）等級(jí)一切UPS系統(tǒng)(以及配電設(shè)備)都需要定期進(jìn)行維護(hù)。系統(tǒng)配置的可用性一方面取決于配置不受設(shè)備故障干擾的水平，另一方面取決于執(zhí)行正常維護(hù)和例行測(cè)試以保證關(guān)鍵負(fù)載供電的能力。3）成本配置的可用性等級(jí)越高，其成本也越高。該成本指的是建造一間新

41、的數(shù)據(jù)機(jī)房所需的成本。因此，其中不僅包括UPS結(jié)構(gòu)的成本，還包括數(shù)據(jù)機(jī)房的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物理基礎(chǔ)設(shè)施(NCPI)的成本。后者包括發(fā)電機(jī)、開(kāi)關(guān)裝置、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、活動(dòng)地板、機(jī)架、照明設(shè)施、物理空間和整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試成本。這些只是前期成本，還不包括運(yùn)營(yíng)成本，如維護(hù)成本等。在計(jì)算上述成本時(shí)，我們假設(shè)每個(gè)機(jī)柜平均占地面積為2.79m2，且功率密度范圍為每機(jī)柜2.3kW至3.8kW。如果分擔(dān)成本的設(shè)備占地面積增大，每機(jī)架的成本也將隨之降低。說(shuō)明:在UPS設(shè)計(jì)配置的計(jì)算過(guò)程中，通常采用字母N來(lái)指代UPS設(shè)計(jì)記置。例如，并聯(lián)冗奈系統(tǒng)也稱作N+1設(shè)計(jì)，而雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以用2N來(lái)表示。N可以簡(jiǎn)單地定義為關(guān)鍵負(fù)載

42、的need(需求)。換而言之，應(yīng)滿足所保護(hù)設(shè)備供電量的電源表亡。我們可以用RAID（獨(dú)立磁盤冗余陣列）系統(tǒng)等IT設(shè)備來(lái)解釋N的用途。例如，如果存儲(chǔ)容量需要4個(gè)磁盤，且RAID系統(tǒng)正好包含4個(gè)磁盤也稱4個(gè)磁盤，則稱這是一個(gè)N設(shè)計(jì)。反之，如果RAID系統(tǒng)統(tǒng)有5個(gè)磁盤，而存儲(chǔ)容量只需要4個(gè)磁盤，則稱為N+1設(shè)計(jì)。一直以來(lái)，在規(guī)劃關(guān)鍵負(fù)載電源時(shí)，必須充分考慮以后的發(fā)展，以使UPS系統(tǒng)可以為負(fù)載提供10或15年的支持。事實(shí)證明，按照這一原則進(jìn)行規(guī)劃是很困難的。20世紀(jì)90年代，為便于提供討論框架并比較各種設(shè)施，曾提出了瓦特。平方面積的概念。但由于人們對(duì)平方面積的含義無(wú)法達(dá)成共識(shí)，這種電源設(shè)計(jì)指標(biāo)造成了很

43、多誤解。近來(lái)，伴隨著技術(shù)精簡(jiǎn)的大趨勢(shì)，人們逐漸采用瓦特/機(jī)柜的概念來(lái)表示系統(tǒng)容量。事實(shí)證明，由于單位空間內(nèi)的機(jī)架數(shù)量很容易統(tǒng)計(jì)，因此這種度量方式的準(zhǔn)確性更高。無(wú)論如何選擇負(fù)載方式，有一點(diǎn)很重要，那就是應(yīng)當(dāng)從一開(kāi)始便選擇好配置方案，使設(shè)計(jì)過(guò)程沿著正確的方向進(jìn)行。如今，涌現(xiàn)出了許多可擴(kuò)展的模塊化UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而可以使UPS容量隨著IT需求的增長(zhǎng)而擴(kuò)大。2.單系統(tǒng)或N系統(tǒng)簡(jiǎn)而言之，單系統(tǒng)(N系統(tǒng))是指由單個(gè)UPS模塊或容量與關(guān)鍵負(fù)載規(guī)劃容量相等的一組并聯(lián)UPS模塊構(gòu)成的系統(tǒng)。迄今為止，這種類型的系統(tǒng)是UPS行業(yè)中使用最為廣泛的配置。辦公桌下的小型UPS也屬于單系統(tǒng)。同樣，對(duì)于規(guī)劃設(shè)計(jì)容量為400

44、kW，面積為450m2的計(jì)算機(jī)房，如果采用單個(gè)400kW的UPS或在公共總線上采用兩個(gè)并聯(lián)的200kW的UPS，那么也屬于單系統(tǒng)。因此，可以將單系統(tǒng)視作關(guān)鍵負(fù)載供電的最低要求。雖然上述兩例均可視為單系統(tǒng)，但其中的UPS模塊設(shè)計(jì)卻有所不同。與小型UPS不同，超出單相容量大約為20kW的系統(tǒng)都設(shè)置有內(nèi)部靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)，以便在UPS模塊出現(xiàn)內(nèi)部問(wèn)題時(shí)，將負(fù)載安全地轉(zhuǎn)換到市電。UPS到靜態(tài)旁路的轉(zhuǎn)換點(diǎn)是經(jīng)過(guò)制造商的仔細(xì)選取，以便為關(guān)鍵負(fù)載提供最妥善的保護(hù)，同時(shí)也保護(hù)UPS模塊本身不會(huì)受到損害。下面舉例說(shuō)明了這些保護(hù)措施中的一種措施:在三相UPS應(yīng)用中，模塊通常都具有額定過(guò)載能力指標(biāo)。該指標(biāo)通常的一種表述

45、形式為模塊將承載125%的額定負(fù)載達(dá)10分鐘。因此，一旦負(fù)載達(dá)到額定值的125%，模塊將啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)程序，其內(nèi)部時(shí)鐘將開(kāi)始倒數(shù)10分鐘。10分鐘后，如果負(fù)載仍未恢復(fù)到正常水平，則模塊會(huì)將負(fù)載安全地轉(zhuǎn)換到靜態(tài)旁路。啟用旁路的情況還有很多種，UPS模塊的規(guī)格說(shuō)明中會(huì)對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)闡述。擴(kuò)充單系統(tǒng)的一種方式是為系統(tǒng)提供維修或外部旁路。若采用維修旁路，那么在需要進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可以將整個(gè)UPS系統(tǒng)(模塊和靜態(tài)旁路)安全地關(guān)閉。維修旁路與UPS共用一個(gè)配電盤，并且與UPS輸出端直接相連。當(dāng)然，正常情況下這條電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，僅當(dāng)UPS模塊轉(zhuǎn)換到靜態(tài)旁路時(shí)才合上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須采取某些措施以防止當(dāng)UPS末轉(zhuǎn)

46、換到靜態(tài)旁路時(shí)，維修旁路電路接通。如果安裝正確，維修旁路可確保UPS模塊安全運(yùn)行而無(wú)需擔(dān)心負(fù)載停機(jī)，因而是系統(tǒng)中一個(gè)極為重要的組件。大多數(shù)單系統(tǒng)配置，尤其是低于100kW的配置，都用于對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)特殊要求的建筑環(huán)境中。建筑物的電力系統(tǒng)一般都采用N配置，因此，單系統(tǒng)配置剛好可滿足這種情況。圖3-1顯示了常用的單模塊UPS系統(tǒng)配置。(1)優(yōu)點(diǎn)如下。設(shè)計(jì)概念簡(jiǎn)單，硬件配置成本低廉。由于UPS工作于滿負(fù)荷條件下，因而其效率最高。具備高于市電的可用性。如果電力需求增長(zhǎng)，可進(jìn)行擴(kuò)展(可以同時(shí)配置多UPS設(shè)備，根據(jù)供應(yīng)商或制造商的不同，可以并聯(lián)多達(dá)8個(gè)額定值相同的UPS模塊)。(2)缺點(diǎn)如下?？捎眯杂邢?/p>

47、，因?yàn)槿绻鸘PS模塊出現(xiàn)故障，負(fù)載將轉(zhuǎn)換到旁路供電，從而處于無(wú)保護(hù)電源下。在UPS、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間，負(fù)載處于無(wú)保護(hù)電源下(通常，這種情況每年至少會(huì)發(fā)生一次，而且往往會(huì)持續(xù)24小時(shí))。缺乏冗余，限制了在UPS發(fā)生故障時(shí)對(duì)負(fù)載的保護(hù)能力。存在多個(gè)單故障點(diǎn)，這意味著系統(tǒng)的可靠性由其最薄弱的環(huán)節(jié)決定。3.串聯(lián)冗余串聯(lián)冗余配置有時(shí)也稱為N+l系統(tǒng)，不過(guò)，它與通常情況下用N+l表示的并聯(lián)冗余配置截然不同。串聯(lián)冗余設(shè)計(jì)概念既不需要并聯(lián)總線，也不要求模塊的容量必須相同，甚至不要求模塊來(lái)自同一個(gè)制造商。在該配置中，正常情況下由一個(gè)主要的或主UPS模塊為負(fù)載供電。同時(shí)，一個(gè)串聯(lián)的或輔助的UPS為主UPS模

48、塊的靜態(tài)旁路供電。該配置要求主UPS模塊的靜態(tài)旁路具有單獨(dú)的輸入電路，這種方式可以在保留現(xiàn)有UPS的情況下，對(duì)之前的無(wú)冗余配置進(jìn)行擴(kuò)充，以獲得一定程度的冗余。圖3-2顯示了串聯(lián)冗余UPS配置。在正常運(yùn)行條件下，主UPS模塊將承擔(dān)起全部關(guān)鍵負(fù)載的供電，串聯(lián)模塊不承擔(dān)任何負(fù)載。一旦主模塊負(fù)載轉(zhuǎn)換到靜態(tài)旁路上，串聯(lián)模塊將即刻接受主模塊的全部負(fù)載。因此，必須仔細(xì)選取串聯(lián)模塊，以確保它能夠迅速承擔(dān)起負(fù)載。如果它不能完成該任務(wù)，它自身或許可以轉(zhuǎn)換到靜態(tài)旁路，但這樣一來(lái)，便便得該配置方案所提供的冗余保護(hù)消失殆盡。對(duì)于這兩個(gè)模塊而言，只需將負(fù)載轉(zhuǎn)換到另一個(gè)模塊，便可輕松提供服務(wù)。由于輸出線路仍存在單故障點(diǎn)，因

49、此，維護(hù)旁路仍然是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)功能。整個(gè)系統(tǒng)每年需要停機(jī)24小時(shí)，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)。雖然該配置方案的可靠性提高了，但往往卻被開(kāi)關(guān)裝置及相關(guān)控件的復(fù)雜性所抵銷。(1)優(yōu)點(diǎn)如下。產(chǎn)品的選擇很靈活，可以混用不同制造商或不同型號(hào)的產(chǎn)品。具備UPS容錯(cuò)功能。對(duì)于雙模塊系統(tǒng)而言，相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)。(2)缺點(diǎn)如下。依賴于主模塊靜態(tài)旁路是否能從冗余模塊正確接收電力。如果電流超出逆變器的容量，則要求兩個(gè)UPS模塊的靜態(tài)旁路都必須能正常運(yùn)行。主UPS模塊轉(zhuǎn)換到旁路時(shí)，輔助UPS模塊必須能夠處理突然出現(xiàn)的負(fù)載變化。(由于輔助UPS往往長(zhǎng)期工作在0%負(fù)載的條件下，并非所有UPS模塊都能執(zhí)行該任務(wù)，因此旁路模塊

50、的選擇至關(guān)重要。開(kāi)關(guān)裝置及相關(guān)組件不僅復(fù)雜，而且昂貴。由于為保持電源不間斷而設(shè)置的輔助UPS長(zhǎng)期工作于0%的負(fù)載情況下，因而運(yùn)營(yíng)成本提高了。這種雙模塊系統(tǒng)(一個(gè)主模塊，一個(gè)輔助模塊)至少需要一個(gè)電路斷電器，以便在市電與作為旁路電源的另一個(gè)UPS之間進(jìn)行選擇。這比只包含一條公共負(fù)載總線的系統(tǒng)要復(fù)雜得多。每個(gè)系統(tǒng)一條負(fù)載總線，因而存在單點(diǎn)故障。（3）并聯(lián)冗余或N+1系統(tǒng)在并聯(lián)冗余配置方案中，當(dāng)單個(gè)UPS模塊出現(xiàn)故障時(shí)，無(wú)需將關(guān)鍵負(fù)載轉(zhuǎn)換到市電，所有UPS的用途都在于保護(hù)關(guān)鍵負(fù)載不受市電變化及斷電的影響。隨著數(shù)據(jù)重要程度的提高以及風(fēng)險(xiǎn)承受能力的降低，轉(zhuǎn)換到靜態(tài)旁路和維護(hù)旁路的觀念已逐漸被淘汰。但N+

51、l系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍需靜態(tài)旁路，而且大多數(shù)N+l系統(tǒng)都具有維護(hù)旁路，因?yàn)樗鼈內(nèi)云鹬e足輕重的作用。在并聯(lián)冗余配置方案中，多個(gè)并聯(lián)的容量相同的UPS模塊共用一條輸出總線。如果備用的供電量至少等于一個(gè)系統(tǒng)模塊的容量，則系統(tǒng)稱為N+l冗余；如果各用的供電量等于兩個(gè)系統(tǒng)模塊的容量，則系統(tǒng)為N+2冗余，以此類推。并聯(lián)冗余系統(tǒng)要求采用同一制造商生產(chǎn)的相同容量的UPS模塊，UPS模塊制造商還可以提供系統(tǒng)并聯(lián)電路板。并聯(lián)電路板可能包含與各個(gè)UPS模塊相通的邏輯電路，且各個(gè)UPS模塊之間也相互連接，以產(chǎn)生完全同步的輸出電壓。并聯(lián)總線應(yīng)具備監(jiān)控功能，以顯示系統(tǒng)負(fù)載以及系統(tǒng)的電壓與電流特征。此外，并聯(lián)總線還必須能顯示并聯(lián)總

52、線上的模塊數(shù)量，以及需要多少模塊才能保證系統(tǒng)冗余。一條公共總線上可以并聯(lián)的UPS模塊的數(shù)量存在一個(gè)邏輯上限，對(duì)于不同的UPS制造商而言，該最大值也不同。在正常運(yùn)行條件下，并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)中的UPS模塊均勻分?jǐn)傟P(guān)鍵負(fù)載容量。如果從并聯(lián)總線上取下一個(gè)模塊進(jìn)行維修(或如果某個(gè)模塊因內(nèi)部故障而停機(jī))，則剩下的UPS模塊必須立即分擔(dān)起發(fā)生故障的UPS模塊的負(fù)載。由于有了此項(xiàng)功能，因此可以從總線中取下任意一個(gè)模塊進(jìn)行修理，而無(wú)需將關(guān)鍵負(fù)載直接連接到市電。單系統(tǒng)示例中面積為450m2的數(shù)據(jù)機(jī)房，如果采用該方案，則需要2個(gè)400kW的UPS模塊，或3個(gè)200kW的UPS模塊并聯(lián)在一條公共輸出總線上以提供冗余。并聯(lián)

53、總線的設(shè)計(jì)容量為系統(tǒng)的非冗余容量，因此，包含2個(gè)400kW模塊的系統(tǒng)，其并聯(lián)總線的額定容量為400kW。在N+l系統(tǒng)配置方案中，UPS容量可以隨負(fù)載的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)設(shè)置容量升級(jí)機(jī)制，以便當(dāng)容量百分比達(dá)到某個(gè)水平時(shí)，就訂購(gòu)新的冗余模塊。因?yàn)槟承︰PS模塊的交貨時(shí)間可能需要幾周甚至幾個(gè)月，且UPS容量越大，安裝新UPS模塊的難度越大。大型的UPS模塊重達(dá)上干千克，需要特殊的傳動(dòng)裝置才能將它們安置就位，UPS房間中通常會(huì)為這種大型模塊預(yù)留位置。由于將大型UPS模塊安放在任何房間中都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，這種部署必須進(jìn)行周密規(guī)劃。在設(shè)計(jì)冗余UPS系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)效率是一個(gè)應(yīng)當(dāng)著重考慮的重要因素。一般而言

54、，負(fù)載較輕的UPS模塊的效率要低于負(fù)載接近于其額定容量的UPS模塊。表中顯示了為240KW負(fù)載供電時(shí)，采用不同容量UPS模塊的系統(tǒng)的負(fù)載分配情況，可以看出，為特定應(yīng)用環(huán)境所選的模塊大小會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)效率。低負(fù)載情況下任何特定UPS的效率因制造商而異，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查。圖3-3顯示了一個(gè)典型的雙模塊并聯(lián)冗余配置?？梢钥闯?，盡管該系統(tǒng)提供了單個(gè)UPS模塊故障保護(hù)功能，但在并聯(lián)總線中仍存在單故障點(diǎn)。與單系統(tǒng)配置方案一樣，為了斷開(kāi)并聯(lián)總線以進(jìn)行定期維護(hù)，在設(shè)計(jì)該方案時(shí)也應(yīng)看重考慮維護(hù)旁路電路。1)優(yōu)點(diǎn)如下。由于在一個(gè)UPS模塊出現(xiàn)故障時(shí)有其它冗余容量可用，因此該方案的可用性要高于單系統(tǒng)

55、配置。可根據(jù)電力需求的增長(zhǎng)進(jìn)行擴(kuò)展，在同一裝置中可以同時(shí)配置多個(gè)單元設(shè)備。硬件的布置不僅設(shè)計(jì)概念簡(jiǎn)單，而且成本相對(duì)低廉。2)缺點(diǎn)如下。兩個(gè)或多個(gè)模塊必須采用相同的設(shè)計(jì)、相同的制造商、相同的額定值以及相同的技術(shù)與配置。UPS系統(tǒng)的上游與下游仍存在單點(diǎn)故障。在UPS、電池或下游設(shè)備維護(hù)期間，負(fù)載處于無(wú)保護(hù)電源下(通常這種情況每年至少會(huì)發(fā)生一次，而且往往會(huì)持續(xù)2一4小時(shí))。由于各個(gè)UPS設(shè)備的利用率均低于l00%，因此運(yùn)營(yíng)效率較低。每個(gè)系統(tǒng)一條負(fù)載總線，因而存在單故障點(diǎn)。大多數(shù)制造商都需要外部靜態(tài)開(kāi)關(guān)，才能在兩個(gè)UPS模塊之間均分負(fù)載。否則負(fù)載將分配不均，波動(dòng)范圍高達(dá)15%。這不僅增加了設(shè)備的成本，

56、還使設(shè)備復(fù)雜化。大多數(shù)制造商都需要一個(gè)公共的外部維修旁路，這不僅增加了設(shè)備的成本，還使設(shè)備復(fù)雜化。圖3-3 并聯(lián)冗余UPS配置4.分布式冗余分布式冗余配置在當(dāng)今市場(chǎng)中很常見(jiàn)。20世紀(jì)90年代末期，一家工程公司為了獲得全方位的冗余，不惜花費(fèi)任何高額成本，因而使開(kāi)發(fā)出了這種設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)以三個(gè)或更多個(gè)UPS模塊及獨(dú)立的輸入和輸出電路為基礎(chǔ)，獨(dú)立的輸出總線通過(guò)多個(gè)PDU和STS與關(guān)鍵負(fù)載相連。從市電服務(wù)入口到UPS，分布式冗余設(shè)計(jì)和雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)幾乎是一樣的。這兩種方案均提供了同步維護(hù)功能，并將單故障點(diǎn)減至最少。二者最主要的區(qū)別在于，為關(guān)鍵負(fù)載提供冗余電源線路所需的UPS模塊的數(shù)量不同，以及從UPS到關(guān)鍵負(fù)載的配電結(jié)構(gòu)不同。隨著負(fù)載要求容量的增加，備用UPS模塊的數(shù)量也在增加。圖3-4和圖3-5分別顯示了同樣為300kW負(fù)載供電的兩種不同的分布式冗余設(shè)計(jì)方案。圖3-4采用3個(gè)UPS模塊，在該配置中，模塊3與每個(gè)STS的輔助輸入電路相連，根據(jù)另外兩個(gè)主UPS模塊的故障情況投入系統(tǒng)并向負(fù)載供電。在該系統(tǒng)中，模塊3通常不承載任何負(fù)載。圖3-4 分布式冗余UPS配置一圖3-5的分布式冗余設(shè)計(jì)采用3個(gè)STS，正常運(yùn)行狀態(tài)下，負(fù)載平均分配在3個(gè)UPS模塊上。如果其中任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障，則將強(qiáng)制STS