机房供配电系统可靠性优化策略的思考

王加慧

摘要：本文针对机房供配电系统的可靠性进行分析，分析影响供电系统可靠性运行的主要因素，并提供有效的策略，为实现低压供配电系统可靠性提供重要参考。可靠性是判断供电系统运行质量的关键指标，在数据中心机房中供电系统的可靠性运行会直接影响机房的运行效率。高度重视对配电系统可靠性优化策略，制定完善管理方案，为相关领域研究提供有效参考建议。

关键词：机房供配电;供配电系统;可靠性优化;优化策略

一、机房供配电系统的主要特点

机房供配电系统能够为计算机机房内部的各种设备提供充足稳定的供电电源。在供配电系统设计中需要从设备本身和配套设备两个方面同时开展，在明确设备的种类和用途之后建立科学高效的机房供配电系统，为机房设备的稳定运行提供可靠的电力供应。如果机房设备没有稳定的供配电系统，就会造成设备故障频发，出现频繁停电、跳闸等问题，轻则造成数据丢失，重则导致设备瘫痪。机房内部设备供电要求等级比较高，其负载占据总负载的60%～80%以上，如果负载发生断电问题，必然会造成整个机房设备出现运行瘫痪，需要采用UPS进行稳定供电。在机房供配电系统设计中由于非线性负载过多，相关非线性负载产生大量的谐波电流，会影响油机和变压器的输出功率，无法稳定工作。由于机房内部用电的重要负载占比非常高，包括空调门禁、消防设备、视频监控等，还有各种小型机交换机服务器，都需要稳定供电，所以機房供配电系统的可靠性十分关键。如果电网长期处于振动状态，很有可能引起设备出现自动停机等风险，尽管计算机系统磁盘已经广泛应用，但是磁盘中的主轴感应电机转速也受到供应电源频率变化的影响，如果出现异常会造成信息丢失，所以必须要建立起可靠的供配电系统，保证计算机机房稳定运行。

二、影响机房低压供配电系统可靠性分析

在机房供配电系统设计中需要结合机房的实际需求，维护系统的安全稳定运行。在负荷设计中要对设备数量进行妥善规划与处理，设置自动空气开关。由电力变压器、各种开关电器、母线、电力电缆、电容器等电气设备依照一定次序相连接的接受和分配电能的电路。“干线配电方式”：变、配电所（房）中配电柜→配电箱（柜）之间、配电箱（柜）→配电箱之间的连接线路。如图1所示：

三、机房供配电系统的可靠性设计思路

（一）对机房供配电系统进行深入分析

在供配电系统设计中，可靠性设计只是判断系统质量的指标之一，其目的在于尽可能提高机房供配电系统运行稳定性，在最短时间内切除故障线路，有效减少机房设备大规模瘫痪的问题。根据机房低压供配电系统可靠性设计要求，电压应该采用220v或者380v，利用三相四线或三相五线制通过TN-S或者TN-C-S进行连接。基本供电方式同上，除市电正常一路供电外，另一路电由柴油发电机组提供。要求柴油发电机组在lOmin内能正常开机发电，UPS电源的蓄电源能保证10-l5min的供电，如图2所示：

（二）供电回路设计和UPS保护

在供电回路设计中要想提高供配电系统的可靠性，就必须要确保UPS设备的质量达到预期要求，因此在采购时要尽量选择高品质的UPS设备。敷设电缆要利用金属线槽或者金属管套，提供科学保护UPS相应的输出配电回路，要结合机房内部的实际要求进行设计，整个系统内的计算机设备要采用一个回路带3～4个插座在地板上固定。还要保证UPS供电系统采用双电源末端互投，提高实用性和可操作性，将两路相应的UPS分别输入至主机房的配电柜，应根据机房设备的具体数量对安全插座的型号、位置、数量进行妥善分析。

UPS是随着计算机发展而不断发展的，在正常工作状态下能够通过市政供电对电能存储，而如果市政供电发生异常，可以通过逆变器输出恒定持续的稳定电源，避免出现长时间停电而导致计算机设备受损，有效帮助用户保存数据信息，避免因为突然停电异常事故而导致计算机设备损坏和数据丢失的问题。UPS供电是目前机房配电可靠性最重要的设计方案。在UPS发电机供应设计中要确保设置一级防雷，在UPS输出端设置配电柜二级防雷，机房内部排风扇、照明、维修插座、空调设备等需要由市政配套，所以UPS配电柜必须采用双回路使用不同的UPS电源进行供电。

（三）线路敷设

对于照明设备辅助电源设备应该利用金属走线或者电线管敷设等方法，确保对电线进行妥善保护。其他各类管线的敷设都要及时通过金属管槽进行屏蔽保护，各种电器开关以及连接线路要做好及时划分，为每一个线路编号保证准确连接，电缆性能设计必须符合国家标准，通过ervv22阻燃是铠装电缆。

（四）防静电措施

在机房系统设备运行中很容易受到静电的干扰，而产生电压瞬变、电压跌落、电压中断等各种故障。要想有效提高计算机系统的运行质量，利用UPS可以共同形成稳定稳频滤波抗电磁干扰的保护系统，维护供电设备的稳定运行效率。

（五）改进配电网络结构

由于目前机房配电系统基础设施建设还存在许多缺陷，加强配电网的科学合理规划，尽量采用多回路负荷或者环网接线、负荷供电，确保电源布局合理优化。利用不同的连接方式，配电系统的可靠性能够产生明显偏差，加强对机房供配电系统的网络结构进行全面改进，有效减少故障问题。由于信息设备的功能越来越强大，功率密度越来越高。数据中心设备机柜的电气负载由原来的2 kVA/单位增加到3 kVA/单位、4 kVA/单位，仍然呈缓慢上升趋势，但计算机房单位面积平均电力负荷也从初期的1 kVA/m2/m2，使得数据中心的正常生产运行变得困难，不能充分保证运行的安全稳定。随着科学技术和社会经济的快速发展，该阶段数据中心规模不断扩大，对总供电容量的要求从数千度提高到数万度。当今社会的运作越来越依赖于信息和数据，对信息系统的可靠性和连续性提出了更高的要求。在今后的开发过程中，相关设计人员需要将各个目的或层次结合起来，对电源与配电系统的可靠性有多种要求。一般情况下，对电源与配电系统数据中心的要求一般是99.00%，甚至99.90%和99.99%。如果数据中心具有特定特性，相关要求会更高。

（六）提高防灾能力

由于各种自然灾害事件频繁发生，给配电网的供电可靠性造成巨大干扰，机房维护人员需要针对容易发生自然灾害的类型进行全面及时分析并做好有效的应对方案，提高配电网的稳定性。很多自然灾害都有一定的发生规律或者显著特征，因此供电部门要积极与气象部门进行沟通和交流，根据气象部门的天气预报进行准确预警，采取科学高效的防灾减灾措施，提前做好灾害应对工作，尽量减少因为自然灾害而导致的突然停电事故，维护机房设备稳定运行质量。

（七）加强线路巡视力度

机房设备数量不断增多，运行负荷显著提高，机房规模逐渐扩大，设备故障问题自然比较多，因此加强对线路设备的巡查十分重要。通过维修人员定期对供配电的可靠性和稳定性进行分析，对发生故障缺陷的线路及时进行处理，能够有效发现异常问题，确保对整个供电系统进行实时监控，保证了供配电系统的稳定运行质量。

结束语：

在我国社会经济快速发展的背景下对于机房供配电系统的稳定运行提出了更高要求，要严格按照用电量、容量、负荷性质等影响因素进行科学合理的设计，将配电系统安全可靠性设计放在首位，有效减少配电结构不合理等问题。加强对配电结构的故障预防及时检测，提高防灾减灾能力，提高供配电系统的运行可靠性，避免故障的频繁发生。

参考文献：

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