计算机房工程电气设计的探讨

蒋建军

摘 要 计算机房工程的电气设计既要满足自身的要求，又要满足应用的要求。针对机房工程的配电系统、接地系统做了可靠设计，对实际的机房工程提供理论依据。

关键词 机房工程 配电柜系统 UPS电源系统 防雷和接地

中图分类号：TM727.4 文献标识码：A

0 引言

随着科学技术的发展，计算机机房将越来越广泛地应用于各个领域，计算机设备的稳定、可靠运行要依靠电子计算机房的严格的环境条件，即机房温度、湿度、洁净度、洁噪声、电磁屏蔽、防静电、不间断供配电、防雷、防火、防漏水等条件及其控制精度，因此计算机机房工程的设计与施工也日益被人们所重视。计算机机房工程划分成机房装修工程、供配电系统、空调系统、消防系统及弱电系统。

1 计算机机房供配电系统概述

计算机工程机房供配电系统是一个独立的系统，也是电力系统的重要组成部分，通常机房的供电系统按照用途可分为主设备电源、辅助设备电源、照明电源和备用电源这四个部分组成，这些辅助系统是为了维护整个机房的正常安全的运行。

机房动力配电设计中一般采用市电+不间断电源，以保障设备对电源可靠性的要求。合理的选择供电设备，构成符合计算机设备要求的供电系统，以保证系统的正常运行。机房供配电系统的组成主要由以下几部分组成：（1）主设备电源。主设备电源主要功能是给整个网络系统的主要设备（路由器、交换机、防火墙和网络服务器等）提供电源。主设备电源的提供可靠和低干扰，并且能独立的供应满足相应的功率要求，通常使用不間断电源提供供电方式。（2）辅助设备电源。为了维护机房供配电系统的正常运行通常需要有一些辅助系统，这些辅助的系统维护了整个机房的正常安全的运行，如机房监控系统、消防系统、远程报警系统和门禁系统等，这些辅助系统设备的供配电系统统称为辅助设备系统。（3）照明配电系统。机房照明是指整个机房或者场所为了正常工作的照明，它是一种照度均匀的照明，通常为机房、办公室、会议室和休息室提供照明。（4）备用电源。备用电源主要由三个部分组成，一是主设备备用电源；二是潜在设备电源；三是可扩充设备电源。备用电源能够提供满足功率要求的电源。

2 基本要求

根据计算机房工程在各种系统和范围有不同的供配电需求，如根据《电子计算机场地通用规范》、《低压配电设计规范》中的规定，根据计算机机房供电系统计算机的性能和用途以及运行方式（是否联网）等情况，可以划定为A、B、C三级见表1所示。

2.1不同等级负荷和负荷等级对电源的要求

2.1.1 负荷等级

跟据供电可靠性的要求和中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度可以将电力负荷主要划分为三个等级：（1）一级负荷。中断供电造成人身伤亡的负荷或政治、经济上造成重大的损失者，如在国民经济中重点企业的连续生产过程中被长时间的打扰才能够恢复的负荷等，在一级负荷中，工业生产中正常电源中断的事故防止扩大，要求应急照明、通信系统、保证安全生产自动控制系统正常的运行。（2）二级负荷。中断供电可能会对人身安全以及经济上造成比较严重的损失的负荷，如中断供电导致主要设备损失，并且在连续生产过程中被中断需要相当长的时间才能够恢复的重点企业大量减产等负荷。（3）三级负荷。不属于一、二级负荷的都称之为三级负荷。

2.1.2 不同等级负荷对电源的要求

在一级负荷中对电源的要求是利用双重电源来供电，可以是一个电源用另外一个作为备用。也可以两个电源同时工作，各自供一部分负荷，也可以两个电源同时备用。二级负荷对电源的要求是由两回线路来进行供电。在二级负荷中，因为停电造成而造成的重大损失，二级负荷包括的范围相对于一级负荷要广，必须根据供电费用和供配电系统停电概率所带来的停电损失等进行综合比较才能确定。三级负荷对电源的要求，三级负荷对电源没有特殊的要求，一般的可以采用单电源供电来实现。

2.2 供电的可靠性

供配电系统的供电质量主要是由电能质量和供电可靠性两大指标来衡量。一般用供电企业的实际供电小时数与全年时间内实际总小时数的百分比来衡量，也可以这样衡量全年的停电数和停电持续时间。

2.3照明

2.3.1照明的选择

作为机房建设的重要组成部分，计算机房照明其实是电气和建筑装修艺术相结合的技术，如表2所示。

（1）主机房的平均照度可以按照2001x、3001x、5001x取值。（2）第一类辅助房间或基本工作间的平均照度可以按照1001x、1501x、2001x取值。（3）对于第二、第三类辅助房间可以按照现行照明设计标准来规定取值。并对机房的运行环境和照度取值的关系进行明确的规定。

2.3.2 眩光限制等级

眩光是指在照明设施产生的具有极高的亮度或强烈的对比，在视场中会造成视觉降低和不舒适感的情况。解决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机房可以采取如下措施：（1）采取措施是视觉作业避开与远离照明光源和人眼形成一个镜面反射区域；（2）采用具有发光表面面积大、亮度低且有一定上射光通量的灯具；（3）作业房间内的表面和视觉作业形成一个无光泽的表面；（4）采用在视线方向发光强度小的特殊灯具。

2.3.3 计算机房工程光源的选择

在对计算机机房中照明度、眩目限制等级进行分级之后，通过对比参照表4来选择点光源。

3计算机房工程供电系统电气设计

3.1 供配电系统电气设计概述

机房工程供配电系统设计一般包括供配电线路、变配电所、电力、防雷与接地、电气二次回路及自动控制项目。

（1）变配电线路设计。供配电电线设计一般包括供电电源线路设计和室内外高低压配电线路设计。具体的内容为线路路径及线路结构形式的确定，导线截面、架空线路杆位确定及标准电杆与绝缘子等的选择。

（2）变配电所设计。变配电所的设计包括变配电所的负荷计算及无功率的补偿计算，变配电所所址的选择，变压器台数和容量、形式的确定，主线方案的选择，短路计算和开关设备的选择，二次回路方案的确实继电器的保护，防雷保护与接地装置的设计、电气照明等设计。

（3）电力设计。电力设计一般是指室内外动力配电设计。确定供配电系统接线形式，配电设备、导线选择及线路的敷设方式，并防止触电的安全措施等。

（4）防雷与接地设计。依据当地的雷电日数等基础资料，确定防雷等级和采取防雷措施，确定允许接地电阻值和接地装置的形式等。

（5）电气二次及自动控制系统设计。根据工程制造所需要的设计要求，选择电气系统的控制、保护、测量、信号和自动装置的形式，以及各二次设备选择校验等。

3.2计算机房供配电系统供电方式

计算机房供配电系统供电方式分为三类：

一类供电：需建立连续不间断供电系统。

二类供电：建立必要应急电源的供电系统。

三类供电：考虑普通用户的供电要求。

3.3動力供配电系统

动力供配电系统是机房工程的重点，按负荷等级计为一级负荷，一定要保证万无一失，供电可靠不间断，稳定无干扰。机房工程因电脑设备的负荷较大，对于大型机房均将高压系统直接送入机房，在机房配电系统中设置高压变配电，为保证市电的可靠性，一般采取引入两路独立电源互为备用；低压配电系统设置大容量的冗余UPS系统，UPS的备用时间为15-30分钟。UPS的输入分别送给不同的计算机设备，每个设备最好保证有独立的UPS输出配电，便于设备调试和提高可靠性。机房动力供配电系统的组成原理框图如图1所示。

3.4 UPS 供配电系统

UPS（Uninterruptible Power Supply）不间断电源供电系统，它能为IT用电设备提供，持续、稳定、高质量、高可靠性的供电形式。UPS供电系统可以保证计算机系统在停电之后继续工作一段时间以达到用户可以紧急存盘，不会因为停电而影响正常工作或丢失大量数据，满足机房供电要求。

参考文献

[1] 电子计算机机房设计规范（GB50174-2008）.

[2] 电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ32-82）.

[3] 供配电系统设计规范（GB50050-95）.

[4] 建筑物防雷设计规范[S].GB50057-94，中华人民共和国建设部.

[5] 方刚.计算机机房管理[M].北京：清华大学出版社.2004.