機房智能供配電系統

文/屠民偉 陳江明 韓幼華

近年來，機房的供電質量要求逐漸提高，機房智能供配電已越來越普遍，但是由于供電系統是一個交叉的系統，各個系統相互影響，在設計過程中必須考慮諸多方面的因素，以免影響機房智能供配電系統的穩定性，本文先從機房智能供配電系統設計角度進行探討。

1 機房智能供配電系統總體設計

本系統是微模塊智能供配電一體化，支持N+1或2N系統配電，配電支路具備功耗、電壓、電流、溫度等檢測功能，同時配置iBattery，能夠精確檢測電池狀態，兼具起火自動關斷功能。

系統設計過程中，在考慮功能性的前提下，需要滿足如下功能：

（1）若機房容量較大，則設置專用的電力變壓器，反之，則可設置低壓饋電線路供電。

（2）電源設備應靠近主機房；

（3）主機電源和UPS 供電不得輸向機房其他電力負責，應設置專用動力配電箱分別配電；

（4）在三相中均勻分布單向負荷，平衡度應高于20%；

（5）限制接入非線性負荷，確保電池的正弦性。

2 UPS智能供配電系統

UPS 智能供配電系統應包括實時監測功能、人機交互功能、故障診斷腦功能、遠程監控功能等，從而實現供配電智能化。可以說，UPS 供配電系統不盡能夠實現單機供電，更可實現冗余配電，在冗余配電中，即便存在設備故障，仍可以繼續為機房供電，這是單機供電無法實現的功能。就冗余配置來看，主要分為雙總線冗余供電、直接并機冗余UPS 供電以及“熱備份”UPS 供電，具體如下：

2.1 雙總線冗余供電

即通過兩條總線實現后端設備供電，在任意一條總線上均有先溝通呢的UPS供電形式，從而消除和最終用戶負載端的“單點瓶頸”故障，繼而提高供配電系統的容錯率。

2.2 “熱備份”UPS供電

“熱備份”UPS 供電是通過主機負載、備機空載的形式支持供電的，該方式的布置較為靈活，無需增加成本。但是由于不同UPS的老化程度存在差異，備機的電池長期處于浮沖狀態，那么若主UPS 發生故障，則另一個承擔全部負載，這就要求在短時間內將供電負荷0%增加到100%，該供電方式的缺點在于UPS 空載狀態會降低電池壽命和容量，因階躍性負載承載能力，喪失擴容機會。因使用者難以有效區分UPS 故障，所以在啟用備用機時，將有一定的幾率無法正常工作。

2.3 直接并機冗余UPS供電

直接并機冗余UPS 供電方式可解決“熱備式”UPS 供電的缺陷，使具備相同額定輸出功率的UPS 直接并機冗余供電系統，為了提高供電系統質量，要求各電源不惜女確保頻、相相同。直接并機冗余UPS 供電的瞬間過載能力較高，可以對功率進行平均分配，值得注意的是該方式存在一定的環流，繼而提高無功損耗，對系統可靠性有不利影響。故而，應加設輔助電路，但是成本也會相應提高。

3 末端供電（PDU）

PDU 具備電源附加管理與分配功能，其中，電源的分配即接口、電壓、電流的分配，電源管理即電涌防護、空間管理、線纜管理、電源插口匹配安裝、承載限制、線路切換、參數監視以及開關控制。因機房中的所有IT 設備均放置在標準機柜中，為此PDU 作為機柜的必備附件也十分重要。與普通電源插排相比，PDU 的優勢還在于安裝靈活方便、熱升溫小、不易于損壞、過電過載保護、安全無故障時間長、品質嚴格以及設計安排合理等，從根本上規避了普通電源插排的隱患問題，如火災、燒毀、頻繁斷電等。

4 安裝配電設備和線路敷設

4.1 設備安裝

落地安裝UPS 電源柜、機房配電柜，在1.4m 墻上暗裝照明配電箱與動力配電箱，牢靠固定電氣裝置的底座與配電柜底座，并對其進行接地。對于吊頂內電氣裝置的安裝，應布置于容易維修的區域，距離1.8m 安裝分體空調插座，分別設置測試用插座與維修插座，并標明二者的區別標志。

4.2 線路敷設

出于供電安全性考慮，供電距離不可過長，并盡可能的將電源間靠近機房設備，分別鋪設機房的通信線、信號線以及電源線，不可共用一個溝槽。從活動地板下穿活動線纜，連接到配線架、機柜、其他設備中，并通過金屬線槽從設備背面活動地板引入設備，二者的活動地板不可共用，且距離應大于0.1m。信號線纜不可以沿機房墻邊敷設，防止強電線管交叉。強電槽道與弱點布線槽道需要分開，且間距要大于0.3m，線槽接頭接地。電源線應盡可能的遠離信號線，并排敷設，若缺乏并排敷設的現實條件，可對其施加屏蔽方案。

4.3 可靠接地

配電箱與配電柜的基礎型剛與金屬框架務必接地，采用裸編銅線編制框架與門的接地端子間。要求漏電保護器動作電流低于30mmA，時間不多于0.1s，接地支線必須單獨和接地干線相連，嚴禁串聯。UPS 電源柜輸出端中性線和接地干線相連，且接地電阻不得大于4，進行重復接地。若燈具距地距離不高于2.4m，則可接近裸露導體應該接地，并設置專用接地螺栓。機房電源管理間進入外電源線時，需要引入屏蔽信號線，并注意安裝信號避雷線，防止受到高頻電磁或雷擊。同軸電纜屏蔽層需要和機殼共同接地，從而抑制線纜電磁干擾信號，提高信號傳輸質量。輸出信號線路需要沿金屬線槽于吊頂內敷設，防止緊貼電氣管路，并盡可能的遠離空調、給排水、暖氣管道等。

5 總結

綜上所述，機房供配電系統的好壞，將直接決定了機房的運行質量，為此，在進行機房智能供配電系統設計時，可選用UPS供電系統，盡可能的在降低支出成本的前提下，充分考慮到系統的靈活性與可靠性，為計算機負載、設備提供有力的保障。