機房供配電系統(tǒng)可靠性優(yōu)化策略的思考

王加慧

摘要：本文針對機房供配電系統(tǒng)的可靠性進行分析，分析影響供電系統(tǒng)可靠性運行的主要因素，并提供有效的策略，為實現(xiàn)低壓供配電系統(tǒng)可靠性提供重要參考。可靠性是判斷供電系統(tǒng)運行質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，在數(shù)據(jù)中心機房中供電系統(tǒng)的可靠性運行會直接影響機房的運行效率。高度重視對配電系統(tǒng)可靠性優(yōu)化策略，制定完善管理方案，為相關(guān)領(lǐng)域研究提供有效參考建議。

關(guān)鍵詞：機房供配電;供配電系統(tǒng);可靠性優(yōu)化;優(yōu)化策略

一、機房供配電系統(tǒng)的主要特點

機房供配電系統(tǒng)能夠為計算機機房內(nèi)部的各種設(shè)備提供充足穩(wěn)定的供電電源。在供配電系統(tǒng)設(shè)計中需要從設(shè)備本身和配套設(shè)備兩個方面同時開展，在明確設(shè)備的種類和用途之后建立科學(xué)高效的機房供配電系統(tǒng)，為機房設(shè)備的穩(wěn)定運行提供可靠的電力供應(yīng)。如果機房設(shè)備沒有穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)，就會造成設(shè)備故障頻發(fā)，出現(xiàn)頻繁停電、跳閘等問題，輕則造成數(shù)據(jù)丟失，重則導(dǎo)致設(shè)備癱瘓。機房內(nèi)部設(shè)備供電要求等級比較高，其負(fù)載占據(jù)總負(fù)載的60%～80%以上，如果負(fù)載發(fā)生斷電問題，必然會造成整個機房設(shè)備出現(xiàn)運行癱瘓，需要采用UPS進行穩(wěn)定供電。在機房供配電系統(tǒng)設(shè)計中由于非線性負(fù)載過多，相關(guān)非線性負(fù)載產(chǎn)生大量的諧波電流，會影響油機和變壓器的輸出功率，無法穩(wěn)定工作。由于機房內(nèi)部用電的重要負(fù)載占比非常高，包括空調(diào)門禁、消防設(shè)備、視頻監(jiān)控等，還有各種小型機交換機服務(wù)器，都需要穩(wěn)定供電，所以機房供配電系統(tǒng)的可靠性十分關(guān)鍵。如果電網(wǎng)長期處于振動狀態(tài)，很有可能引起設(shè)備出現(xiàn)自動停機等風(fēng)險，盡管計算機系統(tǒng)磁盤已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是磁盤中的主軸感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速也受到供應(yīng)電源頻率變化的影響，如果出現(xiàn)異常會造成信息丟失，所以必須要建立起可靠的供配電系統(tǒng)，保證計算機機房穩(wěn)定運行。

二、影響機房低壓供配電系統(tǒng)可靠性分析

在機房供配電系統(tǒng)設(shè)計中需要結(jié)合機房的實際需求，維護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在負(fù)荷設(shè)計中要對設(shè)備數(shù)量進行妥善規(guī)劃與處理，設(shè)置自動空氣開關(guān)。由電力變壓器、各種開關(guān)電器、母線、電力電纜、電容器等電氣設(shè)備依照一定次序相連接的接受和分配電能的電路。“干線配電方式”：變、配電所（房）中配電柜→配電箱（柜）之間、配電箱（柜）→配電箱之間的連接線路。如圖1所示：

三、機房供配電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計思路

（一）對機房供配電系統(tǒng)進行深入分析

在供配電系統(tǒng)設(shè)計中，可靠性設(shè)計只是判斷系統(tǒng)質(zhì)量的指標(biāo)之一，其目的在于盡可能提高機房供配電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，在最短時間內(nèi)切除故障線路，有效減少機房設(shè)備大規(guī)模癱瘓的問題。根據(jù)機房低壓供配電系統(tǒng)可靠性設(shè)計要求，電壓應(yīng)該采用220v或者380v，利用三相四線或三相五線制通過TN-S或者TN-C-S進行連接。基本供電方式同上，除市電正常一路供電外，另一路電由柴油發(fā)電機組提供。要求柴油發(fā)電機組在lOmin內(nèi)能正常開機發(fā)電，UPS電源的蓄電源能保證10-l5min的供電，如圖2所示：

（二）供電回路設(shè)計和UPS保護

在供電回路設(shè)計中要想提高供配電系統(tǒng)的可靠性，就必須要確保UPS設(shè)備的質(zhì)量達到預(yù)期要求，因此在采購時要盡量選擇高品質(zhì)的UPS設(shè)備。敷設(shè)電纜要利用金屬線槽或者金屬管套，提供科學(xué)保護UPS相應(yīng)的輸出配電回路，要結(jié)合機房內(nèi)部的實際要求進行設(shè)計，整個系統(tǒng)內(nèi)的計算機設(shè)備要采用一個回路帶3～4個插座在地板上固定。還要保證UPS供電系統(tǒng)采用雙電源末端互投，提高實用性和可操作性，將兩路相應(yīng)的UPS分別輸入至主機房的配電柜，應(yīng)根據(jù)機房設(shè)備的具體數(shù)量對安全插座的型號、位置、數(shù)量進行妥善分析。

UPS是隨著計算機發(fā)展而不斷發(fā)展的，在正常工作狀態(tài)下能夠通過市政供電對電能存儲，而如果市政供電發(fā)生異常，可以通過逆變器輸出恒定持續(xù)的穩(wěn)定電源，避免出現(xiàn)長時間停電而導(dǎo)致計算機設(shè)備受損，有效幫助用戶保存數(shù)據(jù)信息，避免因為突然停電異常事故而導(dǎo)致計算機設(shè)備損壞和數(shù)據(jù)丟失的問題。UPS供電是目前機房配電可靠性最重要的設(shè)計方案。在UPS發(fā)電機供應(yīng)設(shè)計中要確保設(shè)置一級防雷，在UPS輸出端設(shè)置配電柜二級防雷，機房內(nèi)部排風(fēng)扇、照明、維修插座、空調(diào)設(shè)備等需要由市政配套，所以UPS配電柜必須采用雙回路使用不同的UPS電源進行供電。

（三）線路敷設(shè)

對于照明設(shè)備輔助電源設(shè)備應(yīng)該利用金屬走線或者電線管敷設(shè)等方法，確保對電線進行妥善保護。其他各類管線的敷設(shè)都要及時通過金屬管槽進行屏蔽保護，各種電器開關(guān)以及連接線路要做好及時劃分，為每一個線路編號保證準(zhǔn)確連接，電纜性能設(shè)計必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，通過ervv22阻燃是鎧裝電纜。

（四）防靜電措施

在機房系統(tǒng)設(shè)備運行中很容易受到靜電的干擾，而產(chǎn)生電壓瞬變、電壓跌落、電壓中斷等各種故障。要想有效提高計算機系統(tǒng)的運行質(zhì)量，利用UPS可以共同形成穩(wěn)定穩(wěn)頻濾波抗電磁干擾的保護系統(tǒng)，維護供電設(shè)備的穩(wěn)定運行效率。

（五）改進配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于目前機房配電系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還存在許多缺陷，加強配電網(wǎng)的科學(xué)合理規(guī)劃，盡量采用多回路負(fù)荷或者環(huán)網(wǎng)接線、負(fù)荷供電，確保電源布局合理優(yōu)化。利用不同的連接方式，配電系統(tǒng)的可靠性能夠產(chǎn)生明顯偏差，加強對機房供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行全面改進，有效減少故障問題。由于信息設(shè)備的功能越來越強大，功率密度越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機柜的電氣負(fù)載由原來的2 kVA/單位增加到3 kVA/單位、4 kVA/單位，仍然呈緩慢上升趨勢，但計算機房單位面積平均電力負(fù)荷也從初期的1 kVA/m2/m2，使得數(shù)據(jù)中心的正常生產(chǎn)運行變得困難，不能充分保證運行的安全穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，該階段數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴大，對總供電容量的要求從數(shù)千度提高到數(shù)萬度。當(dāng)今社會的運作越來越依賴于信息和數(shù)據(jù)，對信息系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性提出了更高的要求。在今后的開發(fā)過程中，相關(guān)設(shè)計人員需要將各個目的或?qū)哟谓Y(jié)合起來，對電源與配電系統(tǒng)的可靠性有多種要求。一般情況下，對電源與配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的要求一般是99.00%，甚至99.90%和99.99%。如果數(shù)據(jù)中心具有特定特性，相關(guān)要求會更高。

（六）提高防災(zāi)能力

由于各種自然災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，給配電網(wǎng)的供電可靠性造成巨大干擾，機房維護人員需要針對容易發(fā)生自然災(zāi)害的類型進行全面及時分析并做好有效的應(yīng)對方案，提高配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。很多自然災(zāi)害都有一定的發(fā)生規(guī)律或者顯著特征，因此供電部門要積極與氣象部門進行溝通和交流，根據(jù)氣象部門的天氣預(yù)報進行準(zhǔn)確預(yù)警，采取科學(xué)高效的防災(zāi)減災(zāi)措施，提前做好災(zāi)害應(yīng)對工作，盡量減少因為自然災(zāi)害而導(dǎo)致的突然停電事故，維護機房設(shè)備穩(wěn)定運行質(zhì)量。

（七）加強線路巡視力度

機房設(shè)備數(shù)量不斷增多，運行負(fù)荷顯著提高，機房規(guī)模逐漸擴大，設(shè)備故障問題自然比較多，因此加強對線路設(shè)備的巡查十分重要。通過維修人員定期對供配電的可靠性和穩(wěn)定性進行分析，對發(fā)生故障缺陷的線路及時進行處理，能夠有效發(fā)現(xiàn)異常問題，確保對整個供電系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，保證了供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行質(zhì)量。

結(jié)束語：

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下對于機房供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提出了更高要求，要嚴(yán)格按照用電量、容量、負(fù)荷性質(zhì)等影響因素進行科學(xué)合理的設(shè)計，將配電系統(tǒng)安全可靠性設(shè)計放在首位，有效減少配電結(jié)構(gòu)不合理等問題。加強對配電結(jié)構(gòu)的故障預(yù)防及時檢測，提高防災(zāi)減災(zāi)能力，提高供配電系統(tǒng)的運行可靠性，避免故障的頻繁發(fā)生。

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