淺析配電系統(tǒng)在某銀行數(shù)據(jù)中心機(jī)房改造項(xiàng)目中的應(yīng)用

                                                                         淮亞利
                                                      安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要：隨著各行各業(yè)信息化的普及和提高，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的地位和作用也越來(lái)越重要。作為信息集中、處理、管理中心的數(shù)據(jù)中心機(jī)房如何才能更可靠地工作呢？可靠的供配電系統(tǒng)是*的因素。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心機(jī)房；不間斷電源（UPS）；電源列頭柜
1數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)的內(nèi)容、負(fù)荷分類(lèi)及供電可靠性的實(shí)現(xiàn)
1.1供配電系統(tǒng)的內(nèi)容、負(fù)荷分類(lèi)
        本工程為省級(jí)銀行的信息中心機(jī)房，供配電系統(tǒng)的內(nèi)容有照明用電、空調(diào)用電、計(jì)
算機(jī)系統(tǒng)用電及防范系統(tǒng)用電等。其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和安防系統(tǒng)用電屬一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷，所以機(jī)房的空調(diào)用電屬一級(jí)負(fù)荷；機(jī)房照明由于其重要性也屬一類(lèi)負(fù)荷的照明（并設(shè)備用照明）。 
1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供電可靠性的實(shí)現(xiàn)，如下圖。

                                                                            圖 1 機(jī)房配電工房系統(tǒng)

                                                                                   圖 2 機(jī)房配電工房系統(tǒng)
       作為機(jī)房重要的配電系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和安防系統(tǒng)采用 UPS 配電系統(tǒng)來(lái)完成傳統(tǒng)的配電功能。機(jī)房的機(jī)柜較多，供電容量較大，再根據(jù)甲方對(duì)供電可靠性的高要求，采用兩套UPS 配電系統(tǒng)來(lái)供電。如圖 1，平時(shí)的工作電源采用市電，備用電源引自發(fā)電機(jī)房供電回路，經(jīng)過(guò)雙電源切換裝置（ATSE1）后進(jìn)入U(xiǎn)PS的輸入配電柜，再經(jīng)過(guò) UPS(包括主機(jī)和電池)，至輸出配電柜輸出配電柜采用放射式供電為電源列頭柜（指放在計(jì)算機(jī)柜頭部的用于分配電能的機(jī)柜，俗稱(chēng)列頭柜，起到配電、監(jiān)控、測(cè)量、保護(hù)、告警等功能）、安防用電和計(jì)算機(jī)維修電源等供電。為防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受雷電流的破壞，在 ATSE 后接入浪涌保護(hù)器；為進(jìn)行 UPS 的維護(hù)檢修時(shí)不影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常供電，ATSE1(2)應(yīng)為具有旁路功能的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。
       需要指出的是，為加強(qiáng)供電的可靠性，我們把四臺(tái)電源列頭柜、維修電源、安防用電的工作和備用電源平均分配到兩套 UPS 的配電回路，即采用“N+1”型冗余并機(jī)方案。這樣，如果一臺(tái) UPS 配電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，在并機(jī)信號(hào)的調(diào)控下，此臺(tái) UPS 將會(huì)“自動(dòng)脫機(jī)”，由另 N 套 UPS 系統(tǒng)能給所有的負(fù)載供電。
      采用“N+1”型冗余并機(jī)方案，供電可靠性已經(jīng)很高，可實(shí)際使用中仍存在從 UPS 輸出端到用電設(shè)備輸入端的線路故障，如斷路器跳閘或不慎短路等。有效的方法是配置 UPS“雙總線輸出系統(tǒng)”。如圖 1、圖 2，每臺(tái) UPS 的負(fù)載，如電源列頭柜、維修用電等均會(huì)在另一臺(tái)UPS 有備用回路。當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，電源列頭柜會(huì)通過(guò)負(fù)載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)（LTS）、維修用電設(shè)備會(huì)通過(guò)靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)（STS）來(lái)切換到備用回路以繼續(xù)正常工作。
1.3空調(diào)用電和照明用電
       機(jī)房空調(diào)用電和機(jī)房照明用電作為一級(jí)負(fù)荷，取自另一個(gè)市電和發(fā)電機(jī)雙電源切換箱的出線回路。機(jī)房的一般區(qū)域照度值不小于 500lx,輔助機(jī)房區(qū)照度值不小于 300lx,顯色指數(shù) Ra 值不小于 80。機(jī)房照明燈具自帶蓄電池，市電斷電后持續(xù)供電時(shí)間 180min，這樣就可以滿足發(fā)生火災(zāi)時(shí)的備用照明的要求。
2 UPS配電系統(tǒng)功率的確定
2.1 UPS 配電系統(tǒng)功率計(jì)算
      UPS 配電系統(tǒng)的主要負(fù)荷為電源列頭柜，故列頭柜的功率決定著 UPS 主機(jī)的供電容量，如圖 3。

                                                      圖 3
       本工程以服務(wù)器機(jī)柜居多，故平均每個(gè)機(jī)柜取值約 4kW 左右。一列機(jī)柜 15 個(gè)，共有 4 列。安防系統(tǒng)用電和維修電源功率均為 10kW 左右，UPS 的功率因數(shù)取 COS¢=0.8 需用系數(shù) Kx=0.9。于是有每套 UPS 主機(jī)的總功率：Kx*（4kW*15*2+10kW）=117kW，117/ COS¢=146.3kVA。這樣，每套 UPS 配電系統(tǒng)我們可以選用容量為 80 kVA 的兩臺(tái) UPS 主機(jī)并機(jī)供電（內(nèi)置同步功能）。兩套 UPS 配電系統(tǒng)共有4臺(tái) 80kVA 的主機(jī)。每臺(tái)主機(jī)需要電池柜若干，所以對(duì)于輸入/輸出配電柜、UPS 主機(jī)、電池柜的放置需要占用機(jī)房的不少面積。這個(gè)在此暫不詳細(xì)討論。
2.2 UPS 配電容量的擴(kuò)充
        因本工程為機(jī)房改造，供電負(fù)荷均比較明確。對(duì)于一般新建機(jī)房工程，考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的快速發(fā)展，運(yùn)算速度越來(lái)越快，單位體積的耗電量越來(lái)越大，以及其他弱電設(shè)備的用電，為滿足 3~5 年的發(fā)展需要，應(yīng)充分考慮到機(jī)房的擴(kuò)容問(wèn)題，即UPS的配電容量應(yīng)有一定的擴(kuò)充。
3機(jī)房的防雷接地系統(tǒng)
3.1機(jī)房的等電位連接
        現(xiàn)行國(guó)標(biāo)計(jì)算機(jī)房采用聯(lián)合接地方式，接地電阻<=1 歐。機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)等電位聯(lián)結(jié)板，機(jī)房?jī)?nèi)各弱電設(shè)備機(jī)殼、弱電線路橋架、保護(hù)套管及線纜金屬外皮等均與等電位端子聯(lián)結(jié)板就近連接。具體做法如下：采用 30mm*3mm 的銅帶（等電位連接帶）沿機(jī)房四邊墻線敷設(shè)，并將活動(dòng)地板金屬支撐管腳做多點(diǎn)重復(fù)接地焊接，金屬門(mén)窗、天花龍骨、各弱電設(shè)備機(jī)殼、弱電線路橋架、保護(hù)套管及線纜金屬外皮等等也與機(jī)房的等電位連接帶采用 M 型等電位連接。此網(wǎng)格型等電位連接帶與每個(gè)機(jī)柜至少有兩處焊接，且兩條連接帶長(zhǎng)度不同。機(jī)房的等電位連接帶多點(diǎn)連接至等電位聯(lián)結(jié)板，聯(lián)結(jié)板再與樓層電氣豎井的等電位端子聯(lián)結(jié)板用 BV-1×32mm2穿 SC20 管連接。
3.2機(jī)房的防雷
         低壓配電系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)容易受到雷電流的干擾影響甚至損壞設(shè)備。所以在建筑物的變配電房低壓進(jìn)線柜處設(shè)浪涌保護(hù)器，在機(jī)房配電柜進(jìn)線處設(shè)二級(jí)浪涌保護(hù)器，在電源列頭柜內(nèi)采用帶防雷功能的電源插座，作為第三級(jí)保護(hù)。
4安科瑞ANDPF列頭柜介紹
4.1產(chǎn)品介紹
        隨著數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題也越來(lái)越突出，可靠的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗的有效方式。AMC系列數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房末端設(shè)計(jì)的，能夠綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)，為交直流電源配電柜提供準(zhǔn)確的電參量信息，并可通過(guò)通訊將數(shù)據(jù)上傳到動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效管理，為實(shí)現(xiàn)綠色I(xiàn)DC提供可靠保證。
4.2安科瑞配電產(chǎn)品解決方案
1）交流系統(tǒng)
功能要求
遙測(cè)：輸入分路的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、有功電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，缺相，過(guò)流，頻率過(guò)高/過(guò)低，輸入分路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、頻率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
配置方案如圖4，

                                                                        圖4 交流系統(tǒng)配置方案
2）直流系統(tǒng)
功能要求
遙測(cè)：輸入分路的電壓、電流、功率、電度；
遙信：輸入分路的過(guò)壓/欠壓，輸入分路的熔絲狀態(tài)，具備電流、功率需用量分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的越限報(bào)警功能。
配置方案如圖5，

                                                                              圖5 直流系統(tǒng)配置方案



4.3產(chǎn)品選型

                                                         表1 列頭柜產(chǎn)品選型表
5安科瑞智能小母線監(jiān)控系統(tǒng)介紹
5.1產(chǎn)品介紹
          針對(duì)數(shù)據(jù)中心智能小母線的監(jiān)控要求,安科瑞推出了AMB系列小母線監(jiān)控解決方案，該方案包括采集模塊、配套附件、監(jiān)控系統(tǒng),能對(duì)母線運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)生故障則進(jìn)行告警，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
AMB檢測(cè)單元是針對(duì)數(shù)據(jù)中心智能小母線插接箱/始端箱的監(jiān)控要求新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，該檢測(cè)單元安裝固定在插接箱/始端箱內(nèi)部，插接箱/始端箱采用特別的方式與母線連通，它集成全部電力參數(shù)的測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù))以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控母線接口溫度，配合2路Rs45通訊接口（1進(jìn)1出）或LORA無(wú)線通訊，采用MODBUS-RTU協(xié)議可以方便可靠的將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至主控箱和后臺(tái)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
5.2產(chǎn)品選型
安科瑞智能母線測(cè)控儀表選型如表2，

                                                               表2 安科瑞智能母線測(cè)控儀表選型表
注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系統(tǒng)、D-直流系統(tǒng)可選配AMB10顯示器，顯示器只循環(huán)顯示電壓、電流參數(shù)。
6結(jié)束語(yǔ)
          隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)房信息處理量日益變大，的容量和要求也比以前有了很大的提高。這樣，就需要我們更關(guān)注計(jì)算機(jī)的動(dòng)力來(lái)源-配電系統(tǒng)。要想它能較好的運(yùn)行，管理人員定期對(duì)它的保養(yǎng)、維護(hù)以及檢修也是*的。

【參考文獻(xiàn)】
[1]張成泉.《機(jī)房工程》[M].北京：電力出版社，2007.
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.