計算機房工程電氣設計的探討

蔣建軍

摘 要 計算機房工程的電氣設計既要滿足自身的要求，又要滿足應用的要求。針對機房工程的配電系統、接地系統做了可靠設計，對實際的機房工程提供理論依據。

關鍵詞 機房工程 配電柜系統 UPS電源系統 防雷和接地

中圖分類號：TM727.4 文獻標識碼：A

0 引言

隨著科學技術的發展，計算機機房將越來越廣泛地應用于各個領域，計算機設備的穩定、可靠運行要依靠電子計算機房的嚴格的環境條件，即機房溫度、濕度、潔凈度、潔噪聲、電磁屏蔽、防靜電、不間斷供配電、防雷、防火、防漏水等條件及其控制精度，因此計算機機房工程的設計與施工也日益被人們所重視。計算機機房工程劃分成機房裝修工程、供配電系統、空調系統、消防系統及弱電系統。

1 計算機機房供配電系統概述

計算機工程機房供配電系統是一個獨立的系統，也是電力系統的重要組成部分，通常機房的供電系統按照用途可分為主設備電源、輔助設備電源、照明電源和備用電源這四個部分組成，這些輔助系統是為了維護整個機房的正常安全的運行。

機房動力配電設計中一般采用市電+不間斷電源，以保障設備對電源可靠性的要求。合理的選擇供電設備，構成符合計算機設備要求的供電系統，以保證系統的正常運行。機房供配電系統的組成主要由以下幾部分組成：（1）主設備電源。主設備電源主要功能是給整個網絡系統的主要設備（路由器、交換機、防火墻和網絡服務器等）提供電源。主設備電源的提供可靠和低干擾，并且能獨立的供應滿足相應的功率要求，通常使用不間斷電源提供供電方式。（2）輔助設備電源。為了維護機房供配電系統的正常運行通常需要有一些輔助系統，這些輔助的系統維護了整個機房的正常安全的運行，如機房監控系統、消防系統、遠程報警系統和門禁系統等，這些輔助系統設備的供配電系統統稱為輔助設備系統。（3）照明配電系統。機房照明是指整個機房或者場所為了正常工作的照明，它是一種照度均勻的照明，通常為機房、辦公室、會議室和休息室提供照明。（4）備用電源。備用電源主要由三個部分組成，一是主設備備用電源；二是潛在設備電源；三是可擴充設備電源。備用電源能夠提供滿足功率要求的電源。

2 基本要求

根據計算機房工程在各種系統和范圍有不同的供配電需求，如根據《電子計算機場地通用規范》、《低壓配電設計規范》中的規定，根據計算機機房供電系統計算機的性能和用途以及運行方式（是否聯網）等情況，可以劃定為A、B、C三級見表1所示。

2.1不同等級負荷和負荷等級對電源的要求

2.1.1 負荷等級

跟據供電可靠性的要求和中斷供電在對人身安全、經濟損失上所造成的影響程度可以將電力負荷主要劃分為三個等級：（1）一級負荷。中斷供電造成人身傷亡的負荷或政治、經濟上造成重大的損失者，如在國民經濟中重點企業的連續生產過程中被長時間的打擾才能夠恢復的負荷等，在一級負荷中，工業生產中正常電源中斷的事故防止擴大，要求應急照明、通信系統、保證安全生產自動控制系統正常的運行。（2）二級負荷。中斷供電可能會對人身安全以及經濟上造成比較嚴重的損失的負荷，如中斷供電導致主要設備損失，并且在連續生產過程中被中斷需要相當長的時間才能夠恢復的重點企業大量減產等負荷。（3）三級負荷。不屬于一、二級負荷的都稱之為三級負荷。

2.1.2 不同等級負荷對電源的要求

在一級負荷中對電源的要求是利用雙重電源來供電，可以是一個電源用另外一個作為備用。也可以兩個電源同時工作，各自供一部分負荷，也可以兩個電源同時備用。二級負荷對電源的要求是由兩回線路來進行供電。在二級負荷中，因為停電造成而造成的重大損失，二級負荷包括的范圍相對于一級負荷要廣，必須根據供電費用和供配電系統停電概率所帶來的停電損失等進行綜合比較才能確定。三級負荷對電源的要求，三級負荷對電源沒有特殊的要求，一般的可以采用單電源供電來實現。

2.2 供電的可靠性

供配電系統的供電質量主要是由電能質量和供電可靠性兩大指標來衡量。一般用供電企業的實際供電小時數與全年時間內實際總小時數的百分比來衡量，也可以這樣衡量全年的停電數和停電持續時間。

2.3照明

2.3.1照明的選擇

作為機房建設的重要組成部分，計算機房照明其實是電氣和建筑裝修藝術相結合的技術，如表2所示。

（1）主機房的平均照度可以按照2001x、3001x、5001x取值。（2）第一類輔助房間或基本工作間的平均照度可以按照1001x、1501x、2001x取值。（3）對于第二、第三類輔助房間可以按照現行照明設計標準來規定取值。并對機房的運行環境和照度取值的關系進行明確的規定。

2.3.2 眩光限制等級

眩光是指在照明設施產生的具有極高的亮度或強烈的對比，在視場中會造成視覺降低和不舒適感的情況。解決的方法是有效的限制工作面上的光幕反射和在反射眩光的機房可以采取如下措施：（1）采取措施是視覺作業避開與遠離照明光源和人眼形成一個鏡面反射區域；（2）采用具有發光表面面積大、亮度低且有一定上射光通量的燈具；（3）作業房間內的表面和視覺作業形成一個無光澤的表面；（4）采用在視線方向發光強度小的特殊燈具。

2.3.3 計算機房工程光源的選擇

在對計算機機房中照明度、眩目限制等級進行分級之后，通過對比參照表4來選擇點光源。

3計算機房工程供電系統電氣設計

3.1 供配電系統電氣設計概述

機房工程供配電系統設計一般包括供配電線路、變配電所、電力、防雷與接地、電氣二次回路及自動控制項目。

（1）變配電線路設計。供配電電線設計一般包括供電電源線路設計和室內外高低壓配電線路設計。具體的內容為線路路徑及線路結構形式的確定，導線截面、架空線路桿位確定及標準電桿與絕緣子等的選擇。

（2）變配電所設計。變配電所的設計包括變配電所的負荷計算及無功率的補償計算，變配電所所址的選擇，變壓器臺數和容量、形式的確定，主線方案的選擇，短路計算和開關設備的選擇，二次回路方案的確實繼電器的保護，防雷保護與接地裝置的設計、電氣照明等設計。

（3）電力設計。電力設計一般是指室內外動力配電設計。確定供配電系統接線形式，配電設備、導線選擇及線路的敷設方式，并防止觸電的安全措施等。

（4）防雷與接地設計。依據當地的雷電日數等基礎資料，確定防雷等級和采取防雷措施，確定允許接地電阻值和接地裝置的形式等。

（5）電氣二次及自動控制系統設計。根據工程制造所需要的設計要求，選擇電氣系統的控制、保護、測量、信號和自動裝置的形式，以及各二次設備選擇校驗等。

3.2計算機房供配電系統供電方式

計算機房供配電系統供電方式分為三類：

一類供電：需建立連續不間斷供電系統。

二類供電：建立必要應急電源的供電系統。

三類供電：考慮普通用戶的供電要求。

3.3動力供配電系統

動力供配電系統是機房工程的重點，按負荷等級計為一級負荷，一定要保證萬無一失，供電可靠不間斷，穩定無干擾。機房工程因電腦設備的負荷較大，對于大型機房均將高壓系統直接送入機房，在機房配電系統中設置高壓變配電，為保證市電的可靠性，一般采取引入兩路獨立電源互為備用；低壓配電系統設置大容量的冗余UPS系統，UPS的備用時間為15-30分鐘。UPS的輸入分別送給不同的計算機設備，每個設備最好保證有獨立的UPS輸出配電，便于設備調試和提高可靠性。機房動力供配電系統的組成原理框圖如圖1所示。

3.4 UPS 供配電系統

UPS（Uninterruptible Power Supply）不間斷電源供電系統，它能為IT用電設備提供，持續、穩定、高質量、高可靠性的供電形式。UPS供電系統可以保證計算機系統在停電之后繼續工作一段時間以達到用戶可以緊急存盤，不會因為停電而影響正常工作或丟失大量數據，滿足機房供電要求。

參考文獻

[1] 電子計算機機房設計規范（GB50174-2008）.

[2] 電氣裝置安裝工程施工及驗收規范（GBJ32-82）.

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[5] 方剛.計算機機房管理[M].北京：清華大學出版社.2004.