引言
隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心機房也得到了迅猛的發(fā)展。數(shù)據(jù)中心機房在保障信息通訊穩(wěn)定方面的地位越來越重要口]。計算機房的配電系統(tǒng)設(shè)計是否合理，施工方案和施工工藝及施工效果是否滿足計算機房的施工和驗收規(guī)范直接影響配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和以后維護及增容擴容的可操作性。
本文對從事機房建設(shè)工作及處理機房運行過程中出現(xiàn)的一些問題，就一般數(shù)據(jù)機房的供配電技術(shù)進行簡單綜述，同時提出數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)建設(shè)需要注意的問題，供廣大電氣設(shè)計及施工人員參考。
1 數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容
從機房供配電的系統(tǒng)來劃分，可以分為以下幾個部分：照明、動力、不間斷電源、接地和防雷。一個完善的機房供配電系統(tǒng)是保證計算機設(shè)備、場地設(shè)備和輔助用電設(shè)備可靠運行的基本條件。高品質(zhì)的機房供電系統(tǒng)主要體現(xiàn)在：無斷電故障、高容錯；在不影響負載運行的情況下可進行在線維護；有防雷、防水、防火功能 。
1．1 機房對照明的要求
一般的機房照明系統(tǒng)主要考慮的是照度、眩光，以及應(yīng)急情況下的照明設(shè)置。
1．1．1 機房照明標準要求
1)照度要求。
照度設(shè)計應(yīng)根據(jù)國家的有關(guān)標準并結(jié)合工程的實際情況，通常機房區(qū)設(shè)計照度大于500lx，輔助機房區(qū)設(shè)計照度大于300lx。考慮到美觀的要求，機房區(qū)燈具的布置應(yīng)盡量布置在兩排機柜的中間。
2)眩光限制標準。
數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)基本工作間無眩光，眩光限制等級為I級；第一類輔助房間眩光限制等級為Ⅱ級，可以有輕微眩光；第二、三類輔助房間眩光限制等級為Ⅲ級，允許有眩光感覺。
3)應(yīng)急照明要求。
機房內(nèi)照明系統(tǒng)電源由市電和不間斷電源(UPS電源、EPS電源、電池燈等)組成，機房內(nèi)的照明燈具按比例分別接入這兩類電源，在市電停電后，機房內(nèi)采用市電的照明燈具關(guān)閉，采用不間斷電源的應(yīng)急照明燈具繼續(xù)工作，以保證上機人員緊急處理存盤以后撤離，同時在樓道的出口處設(shè)置應(yīng)急出口標志燈。
4)對照明配電箱(柜)的要求。
為了同建筑物內(nèi)消防系統(tǒng)聯(lián)動，機房內(nèi)的市電照明箱(柜)通常要設(shè)有脫扣裝置，可以通過接收消防系統(tǒng)聯(lián)動信號而切斷市電電源。
1．1．2 動力系統(tǒng)
動力配電柜采用放射式配電方式直接配至各用電設(shè)備。接地系統(tǒng)采用TN-S方式，零線和地線分開設(shè)置。動力配電柜由自動空氣開關(guān)控制，設(shè)過負荷、短路保護等功能，并設(shè)有電流、電壓顯示。
1．1．3 UPS電源配電部分
UPS 配電系統(tǒng)包括輸入配電柜、UPS(包括主機和電池)和輸出柜，以及各機房內(nèi)再設(shè)的UPS 分配柜或分配箱，為各機房內(nèi)的計算機設(shè)備提供電源。配電柜均采用自動空氣開關(guān)控制，設(shè)過負荷及短路保護，并設(shè)有電壓、電流的檢測指示，同時具有獨立的零、地匯流排。
UPS 電源布線采用放射式配電方式配至各用電設(shè)備。并采用專用屏蔽電力電纜沿線槽敷設(shè)到位，這種布線方式有著良好的屏蔽效果，起到防電磁輻射干擾的作用，且具有防鼠、防蟲害、靈活方便、加線、改線、便于維修等功能，是機房內(nèi)最為理想的一種布線方式。
1．2 機房接地系統(tǒng)
根據(jù)計算機系統(tǒng)的要求，設(shè)計時除考慮交流工作地、安全保護地及防雷保護地之外，還應(yīng)單獨考慮一組計算機專用直流工作地，其接地電阻R<1歐姆。考慮到大部分機房實際情況的限制，以及大樓建設(shè)時對接地電阻要求的提高，可用三相五線制中的地線作為計算機的工作地。利用大樓結(jié)構(gòu)柱中預留的接地扁鋼作為安全保護地和防雷保護地。
考慮到機房的抗靜電要求，根據(jù)機房的設(shè)計規(guī)范，機房的靜電電壓應(yīng)小于1 kV。應(yīng)對機房內(nèi)抗靜電活動地板進行可靠的接地處理，從而保證計算機設(shè)備及人員的安全運行要求。地板的防靜電除了做好地板梁和地板腿的接地外，選擇合格的表面電阻和立體電阻的地板是關(guān)鍵。
機房內(nèi)做網(wǎng)格狀接地網(wǎng)，另外，鍍鋅鋼管、金屬軟管、金屬接線盒外殼，以及裝飾工程的基層金屬龍骨均進行了可靠接地，保證機房內(nèi)的裸露金屬外殼為等電位，避免因電源波動較大而干擾設(shè)備的正常工作。
1．3 機房防雷系統(tǒng)
低壓電源系統(tǒng)最易受到雷電和工業(yè)操作的干擾，產(chǎn)生瞬間過電壓現(xiàn)象，因而影響設(shè)備的正常運行甚至損壞設(shè)備。因此，為了保護設(shè)備的安全，采取措施將可能產(chǎn)生的各種電源擾動限制在設(shè)備能夠承受的范圍之內(nèi)，并將浪涌電流引入接地網(wǎng)絡(luò)，通常在建筑物內(nèi)的高低壓配電室內(nèi)的低壓配電柜內(nèi)設(shè)一級電源避雷器，在機房進線配電柜上設(shè)二級電源避雷器，UPS電源插座采用帶防雷功能的電源插座作為三級防雷裝置。
2 數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)建設(shè)中需要考慮的問題
2．1 機房供電系統(tǒng)容量的整體規(guī)劃問題
隨著對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求越來越高，數(shù)據(jù)中心機房供電系統(tǒng)的重要性在樓宇建設(shè)中體現(xiàn)的越來越明顯，大樓的一級負荷用電常常被納入到機房供電系統(tǒng)中，除了機房內(nèi)的計算機設(shè)備，機房供電系統(tǒng)還為大樓的弱電系統(tǒng)(門禁、閉路電視監(jiān)控、防入侵報警、樓宇自控等系統(tǒng))提供電源，在統(tǒng)計負荷容量時需要充分考慮現(xiàn)有設(shè)備(即計算機設(shè)備和大樓其他一級負荷)容量和機房內(nèi)計算機設(shè)備增加而帶來的系統(tǒng)擴容問題。
另外，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展，服務(wù)器的體積越來越小，運算速度越來越快，單位體積的耗電量越來越大，因此應(yīng)充分考慮機房的擴容問題(滿足近3年～5年的發(fā)展需要)，即UPS的配置容量應(yīng)具備相應(yīng)的擴充。
2．2 機房供電系統(tǒng)設(shè)計須與其他專業(yè)設(shè)計合理配合
機房供電系統(tǒng)正常運行作為數(shù)據(jù)中心機房正常使用必要條件，必須與其他專業(yè)合理配合。以下是機房建設(shè)中常見的問題：
1)機房內(nèi)裝修從空間區(qū)域上劃分為吊頂上、地板下和頂板與地板間三層結(jié)構(gòu)，電氣系統(tǒng)的設(shè)備、器件安裝應(yīng)盡量滿足裝飾效果，如燈具與頂板的搭配、墻面(柱面)上插座、開關(guān)的安裝位置、裝修使用的金屬材料等電位連接。
2)數(shù)據(jù)中心機房吊頂上、地板下管線多，施工中常出現(xiàn)吊頂上新排風管道、消防管道和強弱電線槽交錯，無法確定吊頂標高，從而被迫降低房間標高以及地板下線槽擋住專用空調(diào)送風口，風阻提高，線槽生銹的問題。
3)機房內(nèi)通常要安裝門禁、攝像機、揚聲器等弱電設(shè)備，當機房面積、大弱電設(shè)備多時，既要對弱電系統(tǒng)供電作統(tǒng)一考慮，還要對弱電系統(tǒng)中各自系統(tǒng)分別考慮，如門禁系統(tǒng)需要設(shè)置繼電器以供消防聯(lián)動，各自系統(tǒng)電源獨立，避免一個系統(tǒng)的設(shè)備出現(xiàn)斷路使得其他系統(tǒng)也被切斷電源。
2．3 機房供電系統(tǒng)不同于其他供電系統(tǒng)
機房內(nèi)的UPS電源輸出柜除了安裝符合三相五線制的銅排(L1／L2／ ／N／PE)外，又增加了一根工作地排即G排。G排作為信息中心設(shè)備的工作地(也稱直流地)，為計算機設(shè)備提供了獨立的接地點，避免與保護地PE排上的其他接地線混接(選用屏蔽電纜時，將與配電柜連接端的銅網(wǎng)與保護地PE排相連，而地線與G排相連)。因此，機房內(nèi)通常要設(shè)有兩個獨立的接地點，一個接工作地G排，一個接保護地PE排。
數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)所有插座大致分為兩類：一類接市電作為輔助插座安裝在距地面30 cm左右的墻面上，一類接UPS 電作為計算機設(shè)備和機房內(nèi)弱電設(shè)備的電源安放在地板下面(少數(shù)在頂板內(nèi))。輔助插座接具有漏電保護的斷路器，接UPS 電的插座均不能接具有漏電保護的斷路器。從UPS電源輸出柜至信息中心設(shè)備的電氣連接應(yīng)盡可能減少連接點(例如：插座)，以減小信息中心設(shè)備斷電的幾率。
隨著對機房供電系統(tǒng)要求的逐步提高，在機房內(nèi)配電柜上常常增設(shè)智能電量儀，可以在機房內(nèi)、外實時監(jiān)控配電柜的各項指標(電流、電壓、功率、功率因數(shù)等)。有些場所還要求對每一個設(shè)備回路做監(jiān)控即對每個斷路器都加輔助觸點開關(guān)，由此造成原有配電柜數(shù)量增加，設(shè)備擺放位置(專用空調(diào)、配電柜、弱電機柜等)變動，機房內(nèi)平面布局需要作相應(yīng)調(diào)整。
2．4 工程造價與現(xiàn)有需求的矛盾
在數(shù)據(jù)中心機房建設(shè)項目實施時，用戶常常想要盡善盡美，要求設(shè)計人員反復深化設(shè)計以完善方案，但往往受到工程造價金額的限制難于實現(xiàn)，甚至出現(xiàn)一些必備功能欠缺，而一些高級功能在機房的運行維護過程中幾乎不用的現(xiàn)象。針對此現(xiàn)象，國內(nèi)專家總結(jié)為“一流設(shè)備”“二流設(shè)計”“三流管理”，之所以產(chǎn)生這種結(jié)論主要是國內(nèi)對機房設(shè)施層面的重視不足。
機房供配電系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)根據(jù)建設(shè)資金和用戶實際需求作相應(yīng)規(guī)劃，明確系統(tǒng)的必備功能(現(xiàn)有設(shè)備正常運行)、擴展功能(系統(tǒng)冗余)和亮點功能(系統(tǒng)設(shè)備品質(zhì)、技術(shù)的先進性)，做到因地制宜，合理規(guī)劃。實現(xiàn)這一目標需要用戶和設(shè)計人員深入論證和不斷溝通。
3 結(jié)語
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機機房設(shè)備數(shù)量和信息處理量日益增多，人們對供電系統(tǒng)提出了比以往更高的要求，根據(jù)業(yè)主對系統(tǒng)功能的具體要求和建設(shè)投資金額，設(shè)計安全、可靠、穩(wěn)定、便于管理和維護的數(shù)據(jù)中心機房供配電系統(tǒng)，是設(shè)計人員需要考慮的綜合問題。而建設(shè)一個真正滿足使用需要，同時又符合建設(shè)投資金額的數(shù)據(jù)中心機房是用戶和設(shè)計人員需要共同深入探討的問題。
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