1、信息中心機房建設介紹信息中心機房建設介紹供配電系統供配電系統 浙江省郵電工程建設有限公司 2013年6月3目目 錄錄 第二章第二章 供配電系統介紹供配電系統介紹第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS選型選型機房建設工程是隨著信息化系統對環境的要求越來越高而出現的新興行業，涉及到電子工藝、建筑結構、空氣調節、給水排水、電器技術和消防安全等多種專業，它是為解決諸如溫濕度、潔凈度、電磁場強度、防靜電、供配電供配電、接地與防雷、消防安全等綜合技術問題，為電子計算機系統穩定可靠運行和工作人員提供良好的工作環境。 機房工程概述機房工程概述1 1 電子信息系統運行中斷將造成重

2、大的經濟損失電子信息系統運行中斷將造成重大的經濟損失；2 2 電子信息系統運行中斷將造成公共場所秩序嚴重混亂。電子信息系統運行中斷將造成公共場所秩序嚴重混亂。1 1 網絡運行中斷將造成較大經濟損失網絡運行中斷將造成較大經濟損失；2 2 網絡運行中斷將造成公共場所秩序混亂。網絡運行中斷將造成公共場所秩序混亂。不屬于不屬于A A級或級或B B級的電子信息系統機房為級的電子信息系統機房為C C級級。A級（容錯型容錯型）C級（基本型）（基本型）B級（冗余型）（冗余型）機房工程概述機房工程概述- -電源分級標準電源分級標準 1.1.電子計算機場地通用規范電子計算機場地通用規范（GB/T2887-2011

3、GB/T2887-2011） 2.2.電子信息系統機房設計規范電子信息系統機房設計規范（GB50174GB5017420082008） 3.3.電子信息系統機房施工與驗收規范電子信息系統機房施工與驗收規范（GB 50462-2008GB 50462-2008） 4. Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers (TIA/EIA942) 5.計算機場地安全要求（GB/T9361-2011） 6.建筑設計防火規范（GB50016-2006） 7.高層民用建筑設計防火規范 （GB50045-95(2005年版)） 8.建筑內

4、部裝修設計防火規范（GB50222-95(2001年版)） 9.民用建筑工程室內環境污染控制規范（GB50325-2010） 10.10.供配電系統設計規范供配電系統設計規范（GB50052-2009GB50052-2009） 11.11.低壓配電系統設計規范低壓配電系統設計規范（GB50054-2011GB50054-2011） 12.12.建筑電氣工程施工質量驗收規范建筑電氣工程施工質量驗收規范（GB50303-2011GB50303-2011） 13.13.建筑照明設計標準建筑照明設計標準（GB50034-2004GB50034-2004） 14.14.電力工程電纜設計規范電力工程電纜設

5、計規范（GB50217-2002GB50217-2002） 15.建筑物防雷設計規范（GB50057-2010）機房工程概述機房工程概述- -建設標準建設標準 16.建筑物電子信息系統防雷技術規范（GB503432012） 17.通信機房靜電防護通則（YD/T 754-1995） 18.通用用電設備配電設計規范（GB50055-2011） 19.建筑給排水設計規范（GB50015-2003（2009版） 20.采暖通風與空氣調節設計規范（GB50019-2003） 21.通風與空調工程施工質量驗收規范（GB50243-2002） 22.智能建筑設計標準（GB/T50314-2006） 23.智

6、能建筑工程質量驗收規范GB50339-2003) 24.綜合布線系統工程設計規范（GB5031-2007） 25.安全防范工程技術規范（GB50348-2004） 26.民用閉路監視電視系統工程技術規范（GB50198-2011） 27.氣體滅火系統設計規范（GB503702005） 28.氣體滅火系統施工及驗收規范（GB50263-2007） 29.火災自動報警系統設計規范 (GB50116-2008) 30.火災自動報警系統施工及驗收規范( GB50166-2007) 31.電信專用房屋設計規范（YD/T5003-2005） 機房工程概述機房工程概述- -建設標準建設標準3目目 錄錄 第二

7、章第二章 供配電系統介紹供配電系統介紹第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS選型選型 機房的供配電系統是機房工程中的關鍵項目，是一個綜合性供配電系統，在這個系統中不僅要解決計算機設備的用電問題，還要解決保障計算機設備正常運行的其它附屬設備的供配電問題，如計算機機房專用恒溫恒濕器（空調器），機房照明系統用電，安全消防系統用電等。下表為機房供配電的指標，分為三級。 項目項目指標指標A級級B級級C級級穩態電壓偏移范圍穩態電壓偏移范圍（%）-5+5-10+10-15+10穩態頻率偏移范圍穩態頻率偏移范圍（Hz）-0.2+0.2-0.5+0.5-1+1電壓波形畸變率（電壓

8、波形畸變率（%）5710允許斷電持續時間允許斷電持續時間（ms）0442002001500供配電系統供配電系統- -指標指標 設計一個符合計算機運行要求的供配電系統，首先應確定供電等級。計算機機房的供電等級是根據計算機的工作性質工作性質及其重要性重要性來劃分，分為三級 A A級負荷計算機房。級負荷計算機房。此類機房是指如國防建設、生產、交通運輸、金融財政、航空管理等部門的機房。這些部門的機房如遇突然斷電使計算機中斷工作的話，將導致嚴重的人身傷亡等惡性事故，造成無法彌補的重大損失造成無法彌補的重大損失。所以這類機房應采用一類供電不間斷供電系統不間斷供電系統。 B B級負荷計算機房。級負荷計算機房

9、。此類機房是指如科研單位和一些應用計算機控制系統的生產單位的機房，這些單位的機房一旦突然中斷供電將使生產、運輸、通信等受到一定程度的影響，給國民經濟造成一定的損失造成一定的損失。這類機房一般采用二類供電需建立帶備用的供電系統帶備用的供電系統。 C C級負荷計算機房。級負荷計算機房。此類計算機房是指應用計算機做些一般的統計、查詢、情報檢索工作單位的機房。這些機方如突然中斷供電雖會使工作受一定影響，但一般不會引起太大的損失一般不會引起太大的損失。這類機房一般采用三類供電常規供常規供電系統電系統。 供配電系統供配電系統- -供電等級供電等級確定供電等級后，需選擇一個切合實際的供電方式。對供電方式的選

10、擇應在了解各種供電方式的特點基礎上，根據設備、場合、環境和供電條件等實際情況進行設計與施工。 機房供配電系統需要向以下設備提供電源機房供配電系統需要向以下設備提供電源 不間斷電源（UPS） 空調、新風（包括機房專用精密空調、普通空調、新風） 照明維修電源插座及辦公等其他電源負載供配電系統供配電系統- -市電負載市電負載而不間斷電源系統（不間斷電源系統（UPSUPS）又需要向以下設備提供電源）又需要向以下設備提供電源 小型機（甚至更高級別的計算機） 服務器 存儲設備 核心信息設備（交換機、路由器、防火墻等） 應急照明 消防系統 動環監控系統機房門禁、安防監控等系統供配電系統供配電系統-UPS-U

11、PS負載負載供配電系統供配電系統-A-A級機房級機房A A級機房配電系統框圖級機房配電系統框圖變壓器1ATS配電總柜市電配電柜UPS輸入配電柜UPS2UPS1UPS3UPS輸出配電柜列頭配電柜STS配電柜ATS切換柜UPS4發電機1變壓器2ATS切換柜發電機2雙回路負載單回路負載供電設備：精密空調、新風機、市電照明等市電設備在設計時需要做出配電圖，再根據需要配置配電柜、電力電纜、電源插座、走線路由等。以下是一個B級機房的基本配電圖，大型機房還要復雜的多。供配電系統供配電系統-B-B級機房級機房變壓器1變壓器2ATS配電總柜市電配電柜UPS輸入配電柜UPS2UPS1UPS3UPS輸出配電柜列頭配

12、電柜STS配電柜ATS切換柜發電機供電設備：精密空調、新風機、市電照明等市電設備 末端精密配電示意圖精密配電柜機架式PDU（同一網絡機柜內）防濺防塵工業接插件（安裝于機柜下方）雙路電源雙電源電子設備機架式機架式STS方案方案單電源電子設備供配電系統供配電系統- -機柜末端配電機柜末端配電供配電系統供配電系統- -案例照片案例照片n 市電配電柜、市電配電柜、UPSUPS配電柜配電柜目目 錄錄 第二章第二章 供配電系統介紹供配電系統介紹第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS選型選型市電負載逆變器電池組充電器175264V220410V功率等級0.25-3KVA左右后

13、備式后備式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一） - - 市電正常時，它向負載提供的是抽頭變壓器稍市電正常時，它向負載提供的是抽頭變壓器稍 加穩壓處理的加穩壓處理的“低質量低質量”交流電，交流電，逆變器不工逆變器不工 作作，蓄電池由獨立的充電器充電。，蓄電池由獨立的充電器充電。 - - 當市電超出規定范圍時，負載由繼電器轉為當市電超出規定范圍時，負載由繼電器轉為電電 池逆變供電池逆變供電。后備式后備式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）市電負載低通濾波器逆變器/充電器降壓繞組升壓繞組電池組175264V150175V264276V功率等級0.7-20KVA左右互動式互動式UPSUPS基本

14、原理（一）基本原理（一）互動式互動式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二） 在線互動在線互動UPSUPS與后備式比，主要區別在于：逆變器與與后備式比，主要區別在于：逆變器與充電器合二為一，輸出通過變壓器的抽頭跳變，充電器合二為一，輸出通過變壓器的抽頭跳變，實現分實現分段穩壓。段穩壓。功率等級10-480KVA左右市電負載主變換器電池組Delta變換器175264V220410V補償變壓器DaltaDalta變換式變換式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）DaltaDalta變換式變換式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二） 市電正常時，市電正常時，8585能量有市電直接提供，能量有市電

15、直接提供，1515能能 量有一個逆變器提供量有一個逆變器提供， 當市電異常時，當市電異常時，100100能量有電池提供。能量有電池提供。 無法解決市電上的諧波污染，比如：頻率無法解決市電上的諧波污染，比如：頻率 異常、浪涌、噪聲等，將直接輸入到重要負載。異常、浪涌、噪聲等，將直接輸入到重要負載。ACDCACDCACACACAC3 phaseinput3 phaseoutputMain inverterDelta inverterNeutralNeutralBatteryBattery整流逆變充電器電池組輸入EMI輸出EMI負載市電維修開關旁路輸入空開市電輸入空開切換開關1234功率等級0.7-

16、1500KVA左右在線式在線式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）在線式在線式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二） 不管電網電壓是否正常，輸出交流電壓都要經過不管電網電壓是否正常，輸出交流電壓都要經過逆變器，即逆變器始終處于工作狀態。逆變器，即逆變器始終處于工作狀態。-UPS輸出RECINV旁路輸入主路輸入 靜態開關Q3BP Q5 TR2 Q2 Q1 KM 蓄電池 靜態開關較低中等較高高成本1 kVA功率范圍5ms12ms4ms左右零零切換時間低（僅近似不停電功能）中等（不停電、近似穩壓功能）較高，無法解決電網諧波污染等問題最高（不停電、穩壓、凈化功能）輸出電源質量不工作熱備85能量直

17、接市電提供，工作市電模式下逆變器狀態后后備備式式互互動動式式Dalta變變換換在在線線式式四種架構四種架構UPSUPS性能對比性能對比 在主路市電正常時，在主路市電正常時，UPSUPS一方面通過整流器、逆變器給負載一方面通過整流器、逆變器給負載在線提供高品質交流電源；另一方面通過整流器為電池充電，將在線提供高品質交流電源；另一方面通過整流器為電池充電，將能量儲存在電池中能量儲存在電池中 ，如圖：，如圖：-MainsoutputBypass 在線式在線式UPSUPS市電逆變工作模式市電逆變工作模式 在線式在線式UPSUPS電池逆變工作模式電池逆變工作模式 當主路市電掉電或不正常時，系統自動無間斷

18、地切換到電池當主路市電掉電或不正常時，系統自動無間斷地切換到電池工作模式，由電池逆變出用戶所需的三相四線交流電源向負載供工作模式，由電池逆變出用戶所需的三相四線交流電源向負載供電。市電恢復后系統自動無間斷地恢復到正常工作模式電。市電恢復后系統自動無間斷地恢復到正常工作模式 ，如圖：，如圖：-outputBypassMains 在線式在線式UPSUPS靜態旁路工作模式靜態旁路工作模式 旁路工作方式有兩種，一種能自動恢復到正常工作模式；另旁路工作方式有兩種，一種能自動恢復到正常工作模式；另一種需人工干預才能回到正常工作模式。一種需人工干預才能回到正常工作模式。在在逆變器過載逆變器過載延時時間到、逆

19、變器受大負載沖擊等情況下，系統延時時間到、逆變器受大負載沖擊等情況下，系統自動無間斷切換到靜態旁路電源向負載供電。自動無間斷切換到靜態旁路電源向負載供電。 在逆變器恢復正常在逆變器恢復正常后，系統自動恢復正常供電方式。后，系統自動恢復正常供電方式。 當用戶關機，或主路市電掉電（或不正常）且電池儲能耗盡，當用戶關機，或主路市電掉電（或不正常）且電池儲能耗盡，或發生嚴重故障等情況下，逆變器關閉，系統會停留在旁路工作或發生嚴重故障等情況下，逆變器關閉，系統會停留在旁路工作模式。此后若需恢復到正常工作模式，則需要用戶重新開機模式。此后若需恢復到正常工作模式，則需要用戶重新開機，如，如圖：圖：-Bypa

20、ssMainsoutput 在線式在線式UPSUPS維修工作模式維修工作模式 需要對需要對UPSUPS電源及電池等進行全面電源及電池等進行全面檢修檢修或設備故障需或設備故障需維修維修時，時，可以通過閉合維護開關可以通過閉合維護開關Q3BPQ3BP，將負載轉向維修旁路直接供電，以將負載轉向維修旁路直接供電，以實現對實現對UPSUPS不停電維護。維修需要斷開不停電維護。維修需要斷開UPSUPS內部的內部的主路、旁路主路、旁路輸入輸入電源和電源和電池電池輸入開關以及輸出開關，實現輸入開關以及輸出開關，實現UPSUPS內部不帶電而對負載內部不帶電而對負載仍然維持供電的維修工作模式仍然維持供電的維修工作

21、模式，如圖：，如圖：-output-BypassMains UPSUPS高可靠性供電方案高可靠性供電方案主從機串聯主從機串聯“熱備份熱備份”方案方案適用范圍：中小功率機型適用范圍：中小功率機型優點：優點： 價格便宜，安裝方式簡單可靠。價格便宜，安裝方式簡單可靠。缺點：缺點： 從機電池壽命縮短。從機電池壽命縮短。 對單機抗階躍負載能力要求高。對單機抗階躍負載能力要求高。 沒有擴容能力。沒有擴容能力。市電負載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主路從機 旁路從機輸出 UPSUPS高可靠性供電方案高可靠性供電方案并機型冗余供電并機型冗余供電適用范圍：大功率機型適用范圍：大功率機型優點：優點：

22、 多臺多臺UPSUPS平均分攤負載、可靠性高。平均分攤負載、可靠性高。缺點：缺點： 控制電路復雜。成本高。控制電路復雜。成本高。形式較多：直接并機（形式較多：直接并機（N+1)N+1)、并機柜方式并機柜方式( (并機旁路柜）并機旁路柜） 、導航型方式、熱同步方式導航型方式、熱同步方式。市電負載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主機從機從機輸出并機邏輯控制 UPSUPS高可靠性供電方案高可靠性供電方案并機型冗余供電并機型冗余供電并聯的目的并聯的目的1 1、可以組成很大容量的交流電源系統；、可以組成很大容量的交流電源系統；2 2、可以組成冗余系統以提高系統的可靠性；、可以組成冗余系統以提

23、高系統的可靠性；3 3、可以靈活配置系統的容量，便于擴容，并降低用戶的初始投資；、可以靈活配置系統的容量，便于擴容，并降低用戶的初始投資；4 4、系統具有很好的可維護性、系統具有很好的可維護性并聯的基本條件：并聯的基本條件：除并機系統各單機必須滿足機型和容量相同，軟件除并機系統各單機必須滿足機型和容量相同，軟件 和硬件版本需一致外，還需滿足以下條件：和硬件版本需一致外，還需滿足以下條件：電壓幅值相等電壓幅值相等 輸出濾波器參數一致輸出濾波器參數一致電壓頻率一致電壓頻率一致 控制系統穩定控制系統穩定電壓相位一致電壓相位一致均流一致均流一致 UPSUPS高可靠性供電方案高可靠性供電方案雙母線供電雙

24、母線供電電池電池UPSAC PPCSTS電池電池UPSAC PPC雙電源雙電源 負載負載單電源單電源 負載負載LBSTVSSTVSS母線一母線一母線二母線二3目目 錄錄 第二章第二章 供配電系統介紹供配電系統介紹 第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理第四章第四章 UPSUPS選型選型 UPSUPS國內外主要品牌國內外主要品牌 UPS品牌主要有：品牌主要有： 臺達（中達）； 梅蘭日蘭； 艾默生； APC 愛克賽 山特（中小功率） 科士達UPSUPS配置配置 UPS容量的確定容量的確定 統計本期負載的功耗； 結合發展規劃，確定中遠期的總功耗； 考慮一些安全余量； 確定擴容方案1.首先獲得負載

25、的總功耗,并統一單位到KW 可通過查詢設備銘牌或規格書獲得其功耗信息 額定電流I： W=I*220*0.8; 額定功率W：直接使用; 視在功率VA：W=VA*0.8；2. 將需要供電的所有負載功耗相加，獲得總功耗P3. 服務器等屬電容性負載，功率系數取0.8，S=P/0.84. 根據GB50174規范要求： UPS基本容量（E）1.2x設備計算負荷（S）5 .根據E尋找最靠近，且額定容量大于E的UPS型號UPSUPS配置配置UPSUPS容量計算容量計算例如：機房內有服務器機柜例如：機房內有服務器機柜20架，每架服務器機柜內安裝架，每架服務器機柜內安裝5臺服務器，臺服務器，每臺服務器每臺服務器4

26、00W, Cos取值為取值為0.9。P=400*5*20/1000=40KWS=P/Cos=40/0.9=44.4KVAE1.2S=1.2*44.4=53.3KVAUPSUPS配置配置- -示例示例 蓄電池國內外主要品牌蓄電池國內外主要品牌 蓄電池品牌主要有：蓄電池品牌主要有： 哈爾濱光宇； 廣東湯淺； 江蘇雙登； 紹興燈塔 杭州南都 德國陽光 沈陽松下 電池后備時間電池后備時間 主要取決于市電供應情況主要取決于市電供應情況 油機發電機組的配置油機發電機組的配置 維護響應時間維護響應時間電池組配置電池組配置電池組配置電池組配置蓄電池容量(AH) 的定義 蓄電池容量(AH)是指在標準環境溫度下（

27、25），電池在給定時間指點終止電壓時（1.80v），可提供的恒定電流A與持續放電時間H的乘積（I*T） 蓄電池容量(AH) 的計算方式1、恒流法2、電源法電池組配置電池組配置恒流法恒流法C=PT/（VfK）C 蓄電池容量，Ah E UPS容量PF UPS輸出功率因數 P 負載功率，P=EPFVf UPS額定直流電壓 UPS逆變效率K電池放電系數 T放電小時數 當電池備用時間為30分鐘， K=0.45，當電池備用時間為1小時，K=0.55；當電池備用時間為2小時，K=0.64，池備用時間為3小時，K=0.75；當電池備用時間為4小時，K=0.79 ,當電池備用時間為5小時，K=0.83;當電池備用時間為6小時，K=0.88 ,當電池備用時間為8小時，K=0.94電池組配置電池組配置- -示例示例恒流法恒流法- -蓄電池容量計算蓄電池容量計算1臺80KVA UPS 后備時間30min,選用DCF126-12系列電池.計算電池容量? 臺達NT80KVA UPS,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池,故N=29,n=6, UPS的功率因數Pf =0.8,逆變器轉換效率=0.95。C=PT/（VfK）=（80*1000