机房智能供配电系统

2019-12-02屠民伟陈江明韩幼华

电子技术与软件工程 2019年6期

关键词：配电箱供配电机房

文/屠民伟陈江明韩幼华

近年来，机房的供电质量要求逐渐提高，机房智能供配电已越来越普遍，但是由于供电系统是一个交叉的系统，各个系统相互影响，在设计过程中必须考虑诸多方面的因素，以免影响机房智能供配电系统的稳定性，本文先从机房智能供配电系统设计角度进行探讨。

1 机房智能供配电系统总体设计

本系统是微模块智能供配电一体化，支持N+1或2N系统配电，配电支路具备功耗、电压、电流、温度等检测功能，同时配置iBattery，能够精确检测电池状态，兼具起火自动关断功能。

系统设计过程中，在考虑功能性的前提下，需要满足如下功能：

（1）若机房容量较大，则设置专用的电力变压器，反之，则可设置低压馈电线路供电。

（2）电源设备应靠近主机房；

（3）主机电源和UPS 供电不得输向机房其他电力负责，应设置专用动力配电箱分别配电；

（4）在三相中均匀分布单向负荷，平衡度应高于20%；

（5）限制接入非线性负荷，确保电池的正弦性。

2 UPS智能供配电系统

UPS 智能供配电系统应包括实时监测功能、人机交互功能、故障诊断脑功能、远程监控功能等，从而实现供配电智能化。可以说，UPS 供配电系统不尽能够实现单机供电，更可实现冗余配电，在冗余配电中，即便存在设备故障，仍可以继续为机房供电，这是单机供电无法实现的功能。就冗余配置来看，主要分为双总线冗余供电、直接并机冗余UPS 供电以及“热备份”UPS 供电，具体如下：

2.1 双总线冗余供电

即通过两条总线实现后端设备供电，在任意一条总线上均有先沟通呢的UPS供电形式，从而消除和最终用户负载端的“单点瓶颈”故障，继而提高供配电系统的容错率。

2.2 “热备份”UPS供电

“热备份”UPS 供电是通过主机负载、备机空载的形式支持供电的，该方式的布置较为灵活，无需增加成本。但是由于不同UPS的老化程度存在差异，备机的电池长期处于浮冲状态，那么若主UPS 发生故障，则另一个承担全部负载，这就要求在短时间内将供电负荷0%增加到100%，该供电方式的缺点在于UPS 空载状态会降低电池寿命和容量，因阶跃性负载承载能力，丧失扩容机会。因使用者难以有效区分UPS 故障，所以在启用备用机时，将有一定的几率无法正常工作。

2.3 直接并机冗余UPS供电

直接并机冗余UPS 供电方式可解决“热备式”UPS 供电的缺陷，使具备相同额定输出功率的UPS 直接并机冗余供电系统，为了提高供电系统质量，要求各电源不惜女确保频、相相同。直接并机冗余UPS 供电的瞬间过载能力较高，可以对功率进行平均分配，值得注意的是该方式存在一定的环流，继而提高无功损耗，对系统可靠性有不利影响。故而，应加设辅助电路，但是成本也会相应提高。

3 末端供电（PDU）

PDU 具备电源附加管理与分配功能，其中，电源的分配即接口、电压、电流的分配，电源管理即电涌防护、空间管理、线缆管理、电源插口匹配安装、承载限制、线路切换、参数监视以及开关控制。因机房中的所有IT 设备均放置在标准机柜中，为此PDU 作为机柜的必备附件也十分重要。与普通电源插排相比，PDU 的优势还在于安装灵活方便、热升温小、不易于损坏、过电过载保护、安全无故障时间长、品质严格以及设计安排合理等，从根本上规避了普通电源插排的隐患问题，如火灾、烧毁、频繁断电等。

4 安装配电设备和线路敷设

4.1 设备安装

落地安装UPS 电源柜、机房配电柜，在1.4m 墙上暗装照明配电箱与动力配电箱，牢靠固定电气装置的底座与配电柜底座，并对其进行接地。对于吊顶内电气装置的安装，应布置于容易维修的区域，距离1.8m 安装分体空调插座，分别设置测试用插座与维修插座，并标明二者的区别标志。

4.2 线路敷设

出于供电安全性考虑，供电距离不可过长，并尽可能的将电源间靠近机房设备，分别铺设机房的通信线、信号线以及电源线，不可共用一个沟槽。从活动地板下穿活动线缆，连接到配线架、机柜、其他设备中，并通过金属线槽从设备背面活动地板引入设备，二者的活动地板不可共用，且距离应大于0.1m。信号线缆不可以沿机房墙边敷设，防止强电线管交叉。强电槽道与弱点布线槽道需要分开，且间距要大于0.3m，线槽接头接地。电源线应尽可能的远离信号线，并排敷设，若缺乏并排敷设的现实条件，可对其施加屏蔽方案。

4.3 可靠接地

配电箱与配电柜的基础型刚与金属框架务必接地，采用裸编铜线编制框架与门的接地端子间。要求漏电保护器动作电流低于30mmA，时间不多于0.1s，接地支线必须单独和接地干线相连，严禁串联。UPS 电源柜输出端中性线和接地干线相连，且接地电阻不得大于4，进行重复接地。若灯具距地距离不高于2.4m，则可接近裸露导体应该接地，并设置专用接地螺栓。机房电源管理间进入外电源线时，需要引入屏蔽信号线，并注意安装信号避雷线，防止受到高频电磁或雷击。同轴电缆屏蔽层需要和机壳共同接地，从而抑制线缆电磁干扰信号，提高信号传输质量。输出信号线路需要沿金属线槽于吊顶内敷设，防止紧贴电气管路，并尽可能的远离空调、给排水、暖气管道等。