发布时间：2023-05-31 15:00:29
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关键词：机房供配电；系统需求；结构配置；UPS选择
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 19-0000-02
1 机房供配电系统设计的基本需求
机房在系统中是控制核心，其主要的技术特征是：系统重要的负载比例高，因为机房的用电特征分析可以将机房的用电负载分为两个大类，一种是保障性的负载，即主机、小型机、服务器、交换机等等，此类负载必须有不间断的电源为其供电，即UPS的性能必须保证；另一种是机房辅助的负载，即空调、照明、消防、监控等系统，这些系统的用电特征是供电时间短，且可以中断。在机房的设计中总结发现，机房的这两类需求中占比是各有不同的，其第一种负载的占比通常可以达到70%以上，这也是机房供配电系统需要可靠运行的基本需求。
机房的供电等级较高，因为机房的负载特征，使其不能出现中断，因此必须利用UPS实现持续供电，这就要求其他系统必须与之相配合，增加了系统设计的难度。同时其非线性的负载较多，机房内除了空调和照明等系统可以直接接入到外部电网中，其余设备都必须有UPS来过渡。非线性的负载所产生的谐波还会影响功率因数，这些因素都应被考虑到设计中。
为此，在机房设计中应考虑到以下原则：首先是机房的供配电系统必须按照国家标准，达到相应的技术等级，在保障人身安全的基础上，满足可靠供配电的需求，同时尽量利用先进的技术以避免更新过快；然后是机房的供配电系统应配合整个系统的需求，即针对不同的管理需求与环境限制来统筹设计，按照载荷形式、电容量、技术特征、区域供电特征等进行合理设计与配置；最后，供配电系统必须考虑节能的需求，即选择先进的技术与设备对配线系统进行合理的优化，并使之达到节能的目标，在满足性能的基础上做到经济节能是系统设计的另一个根本标准。
2 供配电系统的结构选择
不同的机房有不同的特征与需求，这也决定了其供配电系统的结构特征。主要表现在供配电结构、断路器层级选择、UPS选择等问题上，而首先解决的是以下几个问题：
2.1 所在建筑的供电情况分析
任何机房都不能独立存在，其都会建设在一个相对固定的建筑内，因此该建筑的供电与用电情况对其影响较大。因此在机房总用电量确定后，应向建筑的管理部门提出申请，与之协商确定能否达到供电标准，并解决存在的问题，这是机房设计的基础。申请的内容将说明：总体用电量；负载性质；供电类别；机房内各种电气设备的参数特征，如变压器容量、线路组成、发电机容量等等；机房升级的规划等；这样才能让建筑方为机房的建设提供必要的条件。
按照机房建设中对电源的规范，应按照一类市电进行设计。一类市电就是一类不间断的供电系统，即从两个可靠的供电线路中取得电源引入同一个线路中，两路电源不会出现同时检修或者故障的情况，且每条线路每月停电的次数不大于1次，平均的故障时间应小于0.5小时，即供电可靠性达到99%以上，两路供电线路都应有自动切换设置。
2.2 机房的总体结构设计
按照机房的规划方案，应提前在配电间安装必须的动力电源柜和空调配电柜、综合配电柜等设备，以此为供配电的基础。交流配电柜的输入应直接从建筑内的配电室引出，与之相连接，避免中间环节，以此降低供电的故障点。同时做好建筑配电室到机房之间的线路布置，保证安全可靠。具体的配电机构如下：一类负载，按照前面的分析，从市电的两条线路接线，分别布置到建筑配电室的投切隔离开关，为K1和K2，经由两条线路A和B进入，并分别接有UPS，设计为A路UPS系统和B路UPS，其设计可以分别采用不同的UPS系统，也可利用N+1台冗余并联UPS进行设计。A、B线路UPS输出柜分别为两条线路，每条分别引入到静态开关的两侧，通过单相电源负载配电柜构成单电源负载供电；另一路则引入到A和B线路的配电柜上，构成双电源负载供电。
二类负载的配电。此类负载也有两条市电线路引出，分别从建筑的配电室引入投切隔离开关K1与K2，分别进过空调配电和综合配电柜连接到系统中的照明、空调、门禁、监控等系统中，为其提供电源，而市电2号线路可以与发电机进行并网，当市电1、2线路同时出现故障的时候，建筑的配电室可以进行切换，利用发电机替代2号线路进行持续供电。也可选择1、2号线路与发电机分别建立电源的方式，应视具体情况而选择。
3 断路器选择与应用
供配电系统中为了保证安全有效的运行，因此必须在设计时考虑到故障问题，即尽量在最短时间和范围内切除故障线路，保证总体系的安全，避免溢出而导致大面积瘫痪。为了实现此目标就必须选择配置必要的保护电器，使得上下级的保护相配合，做到安全有效的运行。
根据供配电断路器的基本性能，其在规定的时间内可以按照自身的参数设置来对配电线路和电动机设备、其他用电设备进行通断操作，以此起到保护的效果，即电路中出现过载、短路、电压过高等情况，断路器就会按照需求进行逐级断路。因此对上下级断路器的配合与可靠性应作出准确的选择，主要依靠断路器本身的基本性来确定，即电流与时间的选择性。目前在配电室出现的故障多为电流选择性，即上下级之间的电流脱扣整定为上级大于下级的1.2倍，如果上下级选择容量相同的断路器则应按照时限来进行调整。上级应选择脱扣时间稍长的设备，而下级则需与之配合。在机房设计中，应该选择上下级相配合的开关，因为目前要利用时间作为相互配合的标准十分困难，所以在设计中应利用电流作为上下级断路器配置的标准，即上级断路器额定电流应大于下级断路器额定电流的1.2倍。
4 UPS的选择
系统中因为一类负载的比例较大，因此UPS是系统中安全有效的重点设备，在选择上应注意：性价比的合理确定，UPS的投入在机房中较为重要，因此性价比必须考虑，同时应考虑其功率选择应保证机房升级的需求；如无特殊要求则按照一类负载进行选择，但应与设计进行配合；首选在线UPS，可以提高系统的安全与有效。在使用中还应注意：UPS的功率应配合一定的余量，即保证其功率因数，所有的用电设备的功率之和不能超过单条线路UPS系统功率的80%；同时UPS必须具备适应频繁开关机的性能，尤其是长时间处在开机状态的工况，且设计负载开机方式时为逐一进行，不要同时启动；如购置备用的UPS需要长时间的存放而不能及时应用时，进行定期充电，对长时间不能应用的UPS应进行放电处理。
5 结束语
机房供配电设计是保证机房稳定安全运行的基础，在设计中应保证线路的合理配置与设备的合理选择，做到简单可靠、配置合理，只有这样才能保证机房设备的安全与有效的运行，以此达到机房服务系统的稳定性需求。
参考文献：
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[2]袁辉.计算机机房设计[J].科协论坛（下半月），2009，（06）.
[3]贾晓飞，陈显亭.浅谈校园网络中心机房设计[J].科技创新导报，2009，（15）.
