信息网络机房用超大型UPS供电系统的技术发展的新动向

信息网络机房用超大型UPS供电系统的技术发展的新动向

0、引言

为了确保位于IDC机房中的各种网络设备均能处于7×24小时不间断的、高效的、可靠的和安全的运行状态之中，近年来，网络能源设备供应商及其相关的设计院采用了9种新技术和措施来不断地完善其端到端的一体化UPS供电系统的设计方案。在此基础上，为IDC机房建立起一套具有世界领先技术水平的、最大供电能力高达6000kVA的超大型的UPS供电系统，它采用的是双总线输入＋负载同步控制器＋负载自动切换开关＋能提供计算机级的局部净化接地系统的UPS双总线输出供配电系统的设计方案。这种端到端的一体化UPS供电系统不仅可以消除各种可能出现的单点瓶颈故障隐患，确保馈送到各IT设备的输入电源的零线对地线的电位<1V。而且，还具有向位于IDC机房中的各种IT设备连续不间断地提供高品质的UPS逆变器电源的能力，允许机房维护人员在逆变器电源连续供电的条件下、执行不带电的安全维护/维修操作，允许值班人员通过智能化的楼宇监控系统随时远程监控其运行状态及调阅各种运行参数和相关的报警信息等诸多优点。这样一来，就能消除因UPS供电系统进入交流旁路供电状态(包括交流静态旁路和维修旁路供电状态)而导致的网络瘫痪故障隐患发生，从而达到确保用户的重要的信息始终处于高度安全和可靠的保护状态之中的目的。

1、信息网络机房用UPS供电系统所应有的基本特性

互联网/电信网控中心用的IDC机房承担着向各类网站、企业和用户连续地提供能处理、存储和传送突发性大的数据吞吐量的，高数据传输率的，高速宽带的互联网增值服务任务，从而使得各类用户均能在信息网络上顺利地执行各种信息资源（数据，语音和图形等）的处理、存储、交换操作，并成为完成各种网管功能的网络枢纽调控中心。鉴于当今被安装于信息网络机房内的绝大多数IT设备(服务器、小型机、交换机、光端机、网关、磁盘阵列机和通信设备)所允许的瞬间供电中断时间仅为15～20ms左右。这就意味着：对于在关键性的IDC 机房中所用的UPS供电系统而言，在它的运行中、如果出现超过0.02s以上瞬间供电中断的故障时，就会造成网络瘫痪事故发生。大量的统计资料表明：一旦发生网络瘫痪，要想让整个网络重新恢复正常工作往往需耗时几十min～几h。众所周知：当今的社会生活对信息网络的依赖程度越深，由网络瘫痪所造成的危害性也越大。对于关键的信息网络而言，即使只有一个重要的关键性的服务器发生瘫痪故障，就可能带来巨大的经济损失和对公司信誉度的严重损伤。例如：对于电信行业所用的IDC机房来说，由于它们的话费收费系统和电话号码等信息资源的查询系统均是由UPS供电系统来负责供电的。因此，一旦其UPS供电系统因故发生输出停电事故，就有可能造成上述网管系统出现长达几十min的瘫痪。由此就可能给企业带来数百万元的直接经济损失和大量的用户投诉。显然，后者必然会导致公司因用户对它的信誉度的下降而带来难以估量的间接经济损失。基于上述原因：对于负责向信息网络机房供电的UPS供电系统而言，应满足如下基本要求。

1.1 输出隔离

采用带输出隔离变压器的双变换、在线式UPS来逆变器电源，如图1所示。

图1 带输出隔离变压器的双变换、在线式UPS的控制框图大量的运行实践表明：只有带输出隔离变压器的双变换、在线式UPS电源才有可能向IT 机房提供同时具有稳压的、连续供电的、无频率突变的、无干扰的、无波形失真的、零线对地线电位低的正弦波电源(熟悉IDC机房运行的人士都知道，为确保服务器、小型机等能高效运行的前提之一是：供电系统的零线对地线电位<1V)。其中稳压和连续供电的两种特性是确保IT硬件安全运行的前提条件，而后4种特性则是确保IT设备在数据处理、存储和传送操作的全过程中实现高速宽带、可靠操作的必要条件（降低误码率及逻辑操作错)。有鉴于此，在IT机房中不宜选用价格便宜的非在线式UPS或不带输出隔离变压器的UPS（它的零线对地线电位偏高）。

1.2 稳重性

为确保信息网络所运行的数据安全、对于设计优良的UPS供电系统而言，是不允许它进入交流旁路供电的工作状态的。这是因为：一旦UPS进入交流旁路供电的工作状态时(包括交流静态旁路和维修旁路)，此时用户的所有关键性负载都是由毫无安全保障的低质量的普通的市电电源来供电的。这样一来，就会对信息网络的安全运行带来以下的严重故障隐患。

（1）当输入电源出现闪断型的停电故障（瞬时停电>20ms)或者输入电源的电压波动范围超过±10％时，信息网络设备关机或者莫明其妙地开机自检误动作，从而导致网络瘫痪发生。这种危险性易于发生在公用电网上因故发生停电/短路故障时，重者就会因长时间的停电而造成信息网络设备关机，轻者就会因信息网络设备执行莫明其妙地开机自检误动作而造成网络瘫痪。此外，对于未采用双总线输出设计方案的UPS供电系统来说，一旦在UPS的输出端因故出现严重过载或者短路故障时，就会因断路器开关的跳闸时间或者熔断器的熔断时间(长达几十～几百ms左右)超过IT设备所容许的20ms时限、从而导致网络瘫痪故障发生)。

（2）串入的各种电源干扰，使得IT设备的误码率增大、逻辑操作错，从而导致信息网络的有效运行速率急剧下降或者信息网络设备莫明其妙地死机(网络瘫痪)。

1.3 运行条件

对于IDC机房用的供电系统来说，当它工作在恶劣的运行条件时（例：在它的输入电源端上出现高能浪涌或者频率突变时；在其UPS输入端出现短路故障时；在UPS电源的输出端有很大的非线性负载投入等恶劣工作环境时），能否确保UPS供电系统继续稳定可靠地工作在逆变器供电状态，也是能否消除网络瘫痪故障隐患的重要条件之一。

为确保某公司的IDC机房能长期安全、可靠地运行，艾默生公司在充分地总结国内外IDC 机房运行的成功经验及事故教训的基础上，提出一整套性能优越、设计功能完善的端到端的一体化UPS供电系统的设计方案(它包括从高压变压器的低压侧起，直到最终IT设备端所需的全套供电设备)。这样的一体化UPS供电系统可向用户的枢纽、核心的IDC机房长期地提供可利用率高达99.99999996％的高品质的UPS逆变器电源(年平均的停电时间小于14ms左右）。

2、适应信息网络时代需求的UPS电源的技术发展新动向

为了确保在信息网络上所处理、存储、传输的数据的连续性、完整性、准确性，有必要研究信息网络(IT)设备与UPS电源之间的相互影响问题，以便能有针对性地改进UPS供电系统的特性来适应当代IT设备的技术需求。有关IT设备对UPS的要求可大致归纳如下。

2.1 输出过载能力

IT设备所允许的瞬间供电中断时间约为15～20ms左右，为防止出现网络瘫痪故障隐患，UPS的逆变器应具有极强的抗输出过载能力。

大型UPS典型的抗输出过载能力为：110％，1h；125％，10min；150％，1min。在实际工作中，为确保UPS能长期安全可靠地运行，所推荐的最大负载量一般为60％～80％UPS额定输出功率。因此，当UPS进入稳态工作状态后，它是不会出现过载现象的。造成UPS输出过载的重要原因之一是，在UPS输出端有大负载的整流滤波型负载投入时所形成的开机启动浪涌电流。例如：PC机和服务器的启动浪涌电流是它们的稳态电流的1.8～4倍。如图2所示，普通的UPS电源在带整流滤波型非线性负载(例：服务器、小型机、磁盘阵列机等)时，虽然从UPS的逆变器所输出的电压波是正弦波，然而，对于普通PC机而言，出现在UPS输出端的电流波却是脉宽为6ms左右的钟形波，对于带输出隔离变压器的UPS来说，当它在带PC型负载时的输出电流的峰值比(电流峰值同电流有效值之比)=2.6－2.8；当它在带具有输入功率校正功能的服务器、小型机、磁盘阵列等高档IT设备时的输出电流的峰值比=1.8－2.2左右。这就意味着，UPS在带相同功率的负载的条件下，同带电阻性负载(峰值比=1.4)相比，它的负载电流的峰值偏大，从而致使UPS的逆变器发生输出过载的几率将会有所增大。显而易见，由此必然会导致UPS转向交流旁路工作状态的几率增大。为确保当整流滤波型非线性负载在开机启动时，UPS既能提供足够大的瞬态过载输出电流，又能确保它不会进入交流旁路工作状态，目前有两种技术手段。

(a) PC机，网关、家电用品和通信电源 (b) 带PFC的服务器、小型机和通信电源

图2 单相的整流滤波型非线性负载的典型工作波形

1）过去为解决此问题，常采用提高UPS电源的输出过流阈值的办法来增强其抗输出过载能力。也就是说：通过提高输出电流的有效值的办法来提高其抗输出过载能力。例如：从150％，30s提高到200％，5s或300％，200ms等。为此，就必须增大UPS逆变器的IGBT功率放大管的功率裕量和增如它的输出隔离变压器的输出功率，增大风扇的冷却功率等技术措施。前者会造成UPS产品的生产成本的增高，降低产品的市场竞争力；后者会造成UPS的噪音增大。 2）艾默生公司所采用的技术措施是在确保UPS获得相同的瞬态输出功率和基本不提高其输出电流的有效值的前提下，采用扩宽输出电流脉冲的宽度，降低UPS的输出电流的峰值的办法来提高UPS的抗输出过载能力(采用瞬态峰值电流限流技术设计方案的UPS，如图3所示)。由此所带来的明显优点是，将可能出现在UPS输出端的负载电流的峰值同UPS的输出过流阀值之间的差值大大地增宽、将负载电流的峰值限制在155％的额定输出电流左右，从而达到在

低成本、低噪音的条件下、实现提高UPS输出过载能力的目的。从测试UPS在PC机型的整流滤波型非线性负载时的输出电压和电流的工作波形图上，我们可以从中得到如下三点重要启示：

● 当UPS在带整流滤波型非线性负载时所可能形成的开机启动浪涌电流的实?持续时间小于200ms(典型值：140ms)。有鉴于此，为了能更有效地比较各种UPS品牌的抗输出过载能力的高低，宜采用它们在过载期为200ms时的输出过载电流的有效值的大小来作为其判断标准(例如：220％，200ms的UPS优于150％，1s的UPS)。

● 同UPS的稳态输出电流相比，在整流滤波型非线性负载被刚投入的初期，如果能采用必要的技术、将出现在UPS输出端的启动浪涌电流的波形调控为脉宽被大大展宽，但幅值被大大降低的限流型的电流波形的话，必将有利于大大降低UPS转交流旁路的几率。显而易见，在输出瞬态启动功率相同的条件下，这必将能极大地增强UPS的有效抗输出过载能力。

● UPS在带PC型非线性负载时，所形成的负载电流是一种脉宽为6ms左右的钟形的，不连续的非正弦形的电流波。然而，当它在带具有PFC功能的服务器型负载时，其负载电流则会变成是一种三角形的、连续的非正弦形的电流波。所测试到的这些非正弦形的电流波均呈现滞后特性(PF=－0.8～－0.97)。

图3 非线性负载的开机启动浪涌电流波形

2.2 谐波制理

目前用于IT机房内的多数IT设备都属于单相整流滤波型非线性负载。对于不带输入功率因数校正功能的单相IT设备来说，由它们所产生的电流谐波分量高达80％以上。对于带输入功率因数校正功能的单相IT设备来说，由它们所产生的电流谐波分量也在17％～28％。相关的测试数据表明：其最大的电流谐波分量为3次谐波分量。众所周知，由于这种3次电流谐波分量及其奇数倍谐波分量的出现，就会导致它们在三相电源的零线上进行矢量和相加。由此所带来的恶果是：造成UPS的输出零线电流增大，零对地电位增高，UPS输出变压器的温升增高、UPS中的IGBT功放管的失效率增大。为了能有效地抑制由IT设备反射到UPS输出端的的谐波电流所可能造成的负面影响，可采用的技术措施有：

1）将UPS的输出变压器置于降额使用状态

例如，原设计为带线性负载（电流谐波失真度THD<5％的变压器），如果被用于带可能产生THD=75％电流失真度的非线性负载时，为确保变压器的工作温度被限制在它的绕组的绝缘材料所允许的安全温度范围之内，则需将该变压器置于降额50％的工作状态下使用。这是因为：一旦变压器的工作温度超过其所允许的温升上限的话，温度每上升10℃，就会造成变压器的使用寿命被缩短一半。

2）采用专用的高效冷却风道

配置N＋X型的冗余风扇，随UPS的负载百分比变化而自动调节其风扇转速的变速风扇来强制冷却变压器的设计方案。

3）配制带Z－Z绕组的隔离变压器或专用的K型隔离变压器

为用户的IT设备提供一个局部净化接地系统，在这里，配置Z－Z绕组的隔离变压器的重要目的之一是：消除由单相IT设备所产生的3次电流谐波及其奇数倍电流谐波分量，从而达到大幅度地降低IT设备的输入电源的零线对地线的电位的目的。这样一来，就可以向用户提供出计算机级的接地系统。

此外，我们也可采用配置K型变压器的办法来削弱由整流滤波型非线性负载所反馈回到UPS输出端的高次谐波电流所产生的热损耗所可能带来的负面影响（变压器的异常温升），从而达到有效地保证UPS始终处于安全的工作状态之下。按照UL1561标准，K型变压器的K值定义为：

K=（∑In2×n2）/（∑In2）

式中：In为n次谐波电流的幅值。

在这里，K型变压器的K值越高，则表明它处理谐波电流的能力越强，如表1所列。

表1 K值同它所能处理的由非线性负载所产生的谐波电流的关系

K型变压器的典型技术参数有：采用220℃的H级绝缘（允许的最高工作温度150℃）；短路阻抗：4％～5.5％；为降低趋肤效应，采用的是多股扁平铜导线绕组窗双层屏蔽设计方案，并采用1.5～2倍相线截面积的零线系统设计方案等的高品质的制备工艺。

2.3 零线对地线的电位

由于高档的IT设备(例：小型机、服务器等)的输入电源所允许的零线对地线的电位很低(典型值<1V)，只能设计/选用零线对地线的电位低的UPS电源。

对于关健性的信息网络机房而言，不宜选用不带输出隔离变压器的UPS电源来供电。虽然这种UPS具有输入功率因数高、体积小、重量轻和价格便宜等优点。然而由于它所具有的自身的缺点，将会对信息网络所运行的数据的安全造成严重的威胁。所以，一般说来，这种UPS只宜被用于非关键性的信息网络的供电系统中(在这里，万一发生网络瘫痪故障时，它只会给用户带来工作效率的下降或者工作时间的浪费，而不会造成重大的经济损失或者公司信誉度的下降或损伤)。

一台典型的不带输出隔离变压器的UPS的工作原理图被示于图4中，由三相全波整流电路、升压储能电感L＋和L－、IBGT管S1和S2、二极管D1和D2、滤波电容C3和C4共同构成它的高频IGBT脉宽调制型整流器。由它分别向后级的三相半桥式电SPWM型的逆变器(注：为简化计，在图中仅画出三相半桥式逆变器电路中的A相逆变器回制电路)提供它所需的正、负直流总线电压Vdc＋和Vdc－。由正、负直流总线电压Vdc＋和Vdc－，IGBT管S3和S4，高频滤波器(由L1和C1组成)所组成的A相逆变器在SPWM型调制脉冲的控制下，就能直接向外送出50Hz的逆变器电源。对于采用这样的三相高频脉宽调制型IGBT整流器和三相半桥式SPWM调控型逆变器设计方案所制备的频UPS来说，可能会对IDC机房中的信息网络设备带来如下网络瘫痪故障隐患：

图4 不带输出隔离变压器的UPS（高频机型UPS）

1）UPS输出电源的零线对地线电位偏高，如图4所示，在＋SPWM调制脉冲的调控下，调制频率为15～20kHz的正SPWM交变电流将会沿着电解电容C3正极→S3功率管→高频滤波电感L1→高频滤波电容C1→UPS的内部零线→电解电容C3负极形成正向高频交变电流通道。类似地，在－SPWM调制脉冲的调制下，频率为15～20kHz的负PWM交变电流将沿C4正极→UPS 的内部零线→S4管→C1→L1→C4负极形成负向高频交变电流通道。正是在这种高频交变电流的作用下，就会在这种UPS的输出端上形成带高频尖峰干扰型的幅度偏大的零线对地线电位输出波形。它同带输出隔离变压器的UPS相比，由此所带来的零线对地线电位输出特性的恶化程度(见表2)表现为：

表2 不同类型的UPS的零线对地线电位的输出特性

（1）零地对地线电压的频率从50Hz上升到15～20kHz，众所周知，干扰源的工作频率越高，它对信息网络设备安全运行的危害程度也越大，从而导致网络所运行的数据的误码率增大或者IT设备的发生误操作的几率增高；

（2）零地对地线电压的幅值的有效值从带输出隔离变压器的UPS的零点几伏上升到不带输出隔离变压器的UPS的几伏，显然，高频干扰源的幅值越高，它对信息网络设备安全运行的危害程度也会越大。

为确保由信息网络所运行的数据的安全，由于在目前新建的IDC机房中，对于已大量使用高档服务器和小型计算机等IT设备而言，它们均要求其输入电源后零线对地线的电位小于1V。显然，在此条件下，再选用不带输出隔离变压器的UPS是难于满足上述要求的。此时，有的用户厂家试图采取将这种UPS的输出端的零线同地线直接短接起来的办法来降低零线对地线的电位。然而，相关的电源安全操作规程及大量运行实践表明：这不仅会导致加大流过逆变器IBGT管的工作电流和失效率。而且，它也无法完全消除可能出现在UPS输出端的零线对地线电压波中的高频尖峰干扰。因此，宜优选带输出隔离变压器的UPS电源来为关键核心的信息网络设备供电。

2）由于在不带输出隔离变压器的UPS所输出的逆变器交流电源中，常包含直流偏置分量，从而对N＋1型UPS冗余并机系统的安全运行带来严重威胁。这是因为在这种UPS的长期运行中，很难保证由它的三相高频脉宽调制型IGBT整流器所输出的正、负直流总线电压和由三相半桥式逆变器所输出的交流电源的正、负半波的幅度始终处于完全相等的理想状态之中，从而为N＋1型UPS并机系统的均流和环流的调控操作带来更大的难度。

3）在不带输出隔离变压器UPS电源中，由于没有输出隔离变压器对来自非线性负载端的尖峰干扰和浪涌电流的缓冲隔离作用，从而导致UPS的故障率增大。此外，在带相同的整流滤波型非线性负载的条件下，同带输出隔离变压器UPS电源相比，其负载电流的峰值比也会有所增大。

4）对于不带输出隔离变压器的UPS来说，当因故致使UPS中的逆变器的IGBT管被短路击穿时，来自它的直流总线的±400V高压就可能会被直接送到用户的负载上，从而对IT设备硬件的安全运行带来严重的威胁。

2.4 电磁兼容（EMC）

在当今的高档IT设备中的CPU芯片所采用的直流辅助电源的电压有逐年下降趋势

(5V→3.3→1.7V)。这意味着，必须采取必要的技术措施来降低可能串入到UPS的各种干扰的幅值。为此，应从UPS的设计和制备工艺入手、解决UPS的抗空间电磁辐射干扰及抗传导性干扰问题，以便提高其电磁兼容性。对于那些可能使用对电磁干扰特别敏感的设备的用户而言，应该选用符合EN50091-2 ClassB级的UPS产品，不宜选用普通的ClassA级的产品。

近年来，艾默生公司在其它所生产的Hipulse系列UPS中采用下述措施来提高UPS的抗干扰能力。

1）对所有的关键性控制板（整流器，逆变器，静态开关板）均采用双层金属电磁屏蔽罩的保护措施，从而大大提高UPS的抗电磁干扰能力及抗灰尘侵入的能力。显然，后者对确保UPS能长期地、安全地运行创造出一种极为有利的工作条件。长期的运行实践表明：大量的灰尘在UPS的各种控制板上的堆积，必然会导致UPS的使用寿命的缩短。

2）在UPS的输入端，交流旁路端和输出端都配置有高功率的滤波器，从而大大提高UPS 的抗传导干扰的能力和电磁兼容性能。

此外，接地系统必须设计合理，以确保位于同一网络中的各IT设备的地线尽可能地具有等电位的运行特性。

2.5 输出功率因数

UPS的输出功率因数有从0.8逐渐上升到0.95以上的发展趋势。

众所周知，在IDC机房中所使用的服务器中，需要利用一种AC/DC变换型的开关电源来为它的CPU和各种控制器提供各种低压直流辅助电源。在过去的多数计算机和服务器的开关电源的设计中，它们的输入功率因数都比较偏低(0.7～0.8)。然而，近年来，已有越来越多的服务器生产厂商，在他们所制备的产品的设计和生产中，普遍地采用输入功率因数校正技术。在此背景下，使得目前的新型服务器的输入功率因数从0.8左右被逐渐地提高到趋于1。为适应这种变化趋势及能有效地利用UPS的输出功率，艾默生公司新推出一种X-Treme型UPS 输出功率因数的调控选件。当用户在为传统的UPS(输出功率因数0.8)选配上这种部件后，就可以将UPS的输出功率因数细调到完全同服务器或其它的IT设备的输入功率因数相匹配的最佳运行状态。目前可提供两种产品：一种为PF的调节范围为：－0.8～1；另一种为PF的调节范围为：＋0.9～1。

2.6 输出特性

为了能更有效地利用输入电源的能量，尽可能地降低UPS的输入电流谐波分量。目前，最常用的办法是，在中、小型UPS中、配置IGBT脉宽调制功能的整流滤波器(输入功率因数>0.95～0.99，输入电流谐波分量THD<3％～5％)；在大、中UPS中配置带11次谐波输入滤波器＋12脉冲调控的整流滤波器(输入功率因数>0.95，输入电流谐波分量THD<4.5％)。对于这些UPS来说，它们都能满足输入电流谐波分量THD<5％及输入功率因数PF=0.95～0.99的优异输入性能的要求。

2.7 双总线输出系统

宜选用UPS双总线输出系统的设计方案，来尽可能地适应高档IT设备所具有的多路交流输入电源的技术需求。

由于在目前的IDC机房中，越来越多的关键服务器和通信设备的产品设计中，采用双路甚至多路交流输入电源的工作体制，以便确保这些网络设备能获得尽可能高的可利用率。因此，在为信息网络机房配置供电系统时，宜选用双总线输出型的UPS供电系统设计方案，以便达到同后级的IT设备相匹配和确保在信息网络所存储、处理和传送的数据的安全和可靠的运行的目的。

2.8 热插拔功能

在承担向末级IT设备供电的末级输出配电柜中，配置具有热插拔功能的小型断路器开关。

对于关键性的信息网络来说，UPS一旦被开启后，希望就能永远不停地运行下去。为此，在目前的新建IDC机房中，有越来越多的用户在他们的末级配电柜中，选用不仅具有热插拔功能的小型断路器开关，而且，还能通过用户的集中监控系统对这些开关的通断状态或是否处于过流工作状态进行检测。由此所带来的明显优点是，用户不仅可以随时了解为各台网络设备供电的小型断路器开关的实时工作状态。而且，在万一遇到某个小型断路器开关因故损坏时，只需要通过对这个开关执行热插拔的操作，就能进行相关的更换操作，而无需关掉末级配电柜中的总开关，从而达到尽可能地降低因执行开关的更换操作所可能带来的负面影响

2.9 研发和生产基地

说在几年前，还仅以台资企业为主的UPS厂家在中国设厂、采用自己生产销售或以OME

的方式为其它的UPS公司提供中、小型UPS产品(<20kVA)而出现在中国市场上的话，那么随着近年来，中国国家经济实力迅猛增长及其兴旺的市场购买力的具有巨大的吸引力。为提高市场竞争力，目前已有越来越多的欧美的著名UPS公司将它们的研发和生产基地设置在中国大陆。例如：艾默生网络能源公司(美)就不仅在中国配置有数百人的UPS研发人员，而且，还建立起一条设备先进的、自动化检测手段齐全的生产线。由它所生产的输出功率从1kVA到几百kVA的多品种的、多系列的、品质优良的UPS产品不仅内销中国，还被成批地出口到美国、欧洲、东南亚、西亚、独联体等国家。

3、信息网络机房用的智能化UPS供电系统

某公司的IDC机房用的UPS供电系统是由两套800kVA的"2＋1"型UPS冗余并机系统为核心所组成的超大型UPS供电系统。正常工作时，它的冗余式供电能力为3800kVA，其最大供电能力高达6000kVA。该UPS供电系统主要由如下两部份组成：（1）2套800kVA"2＋1"型UPS 冗余并机系统；（2）1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并机系统（注：迄今为止，这是一套在我国已投入实际运行的IDC机房用的容量最大的UPS供电系统）。

为该机房提供的UPS供电系统，采用的是由两套"N＋1"UPS冗余并机所组成的具有双总线输入，双总线输出调控特性的供电设计方案，其技术优势为：它具有连续提供365天×24小时的纯净UPS逆变器电源的供电能力。这是由于它采用了如下的设计周全的、端到端的一体化供电系统的配置方案。

1）选用技术先进、稳定可靠的Hipulse系列UPS(带输出隔离变压器的80～800kVA的双变换、在线式UPS)；

2）在"N＋1"型冗余并机系统中，选用智能化的矢量并机调控技术及闭环式冗余并机通信技术，从而大大提高UPS供电系统的容错功能和供电质量。在运行中，即使遇到某台UPS出故障时，UPS能通过执行选择性脱机操作而将出故障的UPS单机从UPS并机系统出脱离出来，以便确保IT设备仍然由UPS来供电，从而达到避免IT设备进入可能导致网络瘫痪故障隐患出现的静态交流旁路/维修旁路供电状态；

3）采用具有双总线输入、双总线输出特性的UPS供配电系统设计方案，确保从输入变压器的380V低压侧开始直到各IT设备的输入端为止的整个供电系统中，不存在单点瓶颈故障隐患；

4）由于在UPS输出配电柜与各IT设备功能分区之间配置有第2级输出隔离变压器，有利于在IDC机房中建立起计算机级的局部净化接地系统及确保这些IT设备的输入电源的零地电位<1V；

5）允许操作人员在UPS连续供电的条件下，执行安全的不带电的UPS的日常维护、故障的诊断和检修操作；

6）由于在具有双路输入电源的两套"N＋1"UPS并机供电系统中，采用负载同步控制器(LBS)＋负载切换开关(STS)设计方案，即使在并机系统所供电的某个用户负载端上出现短路故障时，它也能将由此所造成的输出短路故障所可能造成的负面影响的范围限制在最小的区间之内的同时，还能将位于同一套"N＋1"UPS并机供电系统中的未发生短路故障的其它正常负载迅速地切换到另一套正常工作的"N＋1"UPS并机系统上(切换时间<5ms，远低于IT设备所能容许的瞬间供电中断时间<20ms的技术要求)，从而确保用户的IT设备能获得尽可能高的电源可利用率；

7）由于在N台UPS单机中，均采用11次谐波输入滤波器＋12脉冲整流器的设计方案，其输入电流谐波分量THD<4.5％，输入功率因数>0.95。这样一来，它不仅能确保UPS的输入电网始终处于绿色电源工作状态。而且，还有利于延长电池组及UPS内部的整流滤波电容的使用寿命。

3.1 双总线输入式冗余供电系统

来自两台10kV/380V、输出功率为3150kVA的输入变压器A和B的两路输入电源市电1和市电2，经由3个6300A的K1A、K1B和K1C开关所组成的冗余式自动切换开关组分别送到两套处于互补工作状态的800kVA UPS冗余并机系统的输入配电柜A和B上。正常供电时，市电1和市电2分别承担着向互补式的"2＋1"型UPS冗余并机系统的优先供电电源的任务。此外，还可以利用位于两台输入配电柜之间自动互投开关K1C来让市电1和市电2再分别承担着向两套"2＋1"型UPS冗余并机系统的备用供电电源的任务。在运行中，如果因故致使其优先供电电源停电时，在上述的自动切换开关组的调控下，自动切换开关K1C就会按先断、后通的工作方式将备用电源送到其优先供电电源己消失的那套UPS冗余并机系统的输入开关柜上。显而易见，通过这样的双总线输入式调控方式，就能确保后接的"2＋1"型UPS冗余并机系统不会出现因它的输入电源出现长时间的停电而致使UPS电源因电池电压过低而自动关机。

为消除从电源输入端串入的高能瞬态浪涌对UPS的安全运行所可能造成的危害，在UPS

的输入配电柜A和B上，各配置1个抗浪涌抑制能力为400kA的防雷击、抗浪涌抑制器(TVSS)，这种具有专利保护的TVSS具有响应时间短（0.5ns）、残压低（Vpp<800V）、寿命长(在承受5000～10000次浪涌冲击后，其性能不会恶化)等诸多优点。

3.2 两套处于互补工作状态的800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统

系统A和系统B(每台UPS单机都配置有后备供电时间为10min的电池组)。在智能化的并机控制板的调控下，从每台UPS所输出的电源始终是处于输出电压的幅值相同、输出波形的波形失真度相同、频率相同和相位相同的工作状态之中。此时，来自每套"2＋1"型UPS冗余并机系统中的800kVA的UPS的输出电源分别经位于第1级输出配电柜中的各自的1200A的开关而并联输出。在实际运行中，用户的后接总负载量小于1600kVA。当正常工作时，它不但可确保由UPS单机来平均分担其负载电流，而且，该UPS冗余并机系统的环流几乎为零。在它的运行中，万一某台UPS因故出故障时，UPS的冗余并机控制系统会自动地执行选择性脱机操作，将有故障的那台UPS电源从并机输出的总线中自动脱离出来，由剩下的正常工作的UPS

继续提供高质量的逆变器电源，从而为UPS并机供电系统获得必要的容错功能奠定下坚实的技术基础。由于在Hipulse系列UPS的并机系统中采用独特的瞬时值均流并机技术，从而使得艾默生公司的UPS冗余并机系统具有如下优异特性。

1）UPS并机系统的负载均流的不平衡度很小(小于2％额定输出电流)；

2）存在于各台UPS之间的环流趋于零；

3）当UPS并机系统在执行选择性脱机操作时，可能出现的瞬间供电中断时间很短(3～

4ms)。

此外，由于在这样的UPS冗余并机系统中，采用闭环式双并机通信电缆的冗余设计方案，它的平均无故障工作时间(MTBF)高达230多万小时左右。

为了消除可能出现在UPS输出端的高能瞬态浪涌对IT设备的安全运行所可能造成的危害，还在两套UPS冗余并机系统的第一级输出配电柜A和配电柜B上，各配置1个抗浪涌抑制能力为100kA的抗浪涌抑制器。

为进一步提高整套UPS冗余并机系统的可维护性，尽管在每套"2＋1"型UPS冗余并机系统中，已内置有维修旁路装置，还在每套800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统上，各配置1个外置维修旁路开关(K2A、K2B)。由于在每个外置维修旁路开关与位于每套"2＋1"型UPS冗余并机系统中的3台UPS逆变器之间，均配置有1套可对各台UPS逆变器和外置维修旁路开关同时执行机-电互锁型切换操作的三匙二锁式的Castell Key切换装置，就可以彻底消除值班人员犯人为操作错误的可能性。从而可大大提高UPS供电系统运行的可维护性和操作人员执行不带电维修操作的安全性。

3.3 冗余式双总线输出型供电系统

采用冗余式双总线输出供电系统的目的是，消除可能出现的从UPS冗余并机供电系统的输出端到最终的信息网络设备输入端之间的各种供配电线路系统中的单点瓶颈故障隐患，提高供电系统的可维护性、现场增容性，并降低供电系统的零线对地线的电压，确保信息网络获得100％的高可利用率。

大量的运行实践表明：在IDC机房中，配置"1＋1"或者"2＋1"型UPS冗余并机系统后，可将UPS并机供电系统的平均无故障工作时间提高5～6倍以上(达几百万小时)。然而，它仍不能百分之百地确保在用户的最终负载(服务器、小型机、磁盘阵列机、磁带库、网关和交换机等关键的IT设备)的输入电源端不出现供电中断故障，并进而导致严重的网络瘫痪的故障发生。其原因是：

1）在UPS供电系统的输出端，出现严重的过载或者短路故障而致使位于UPS的输出配电线路中的保险烧毁或断路器开关跳闸等故障；在UPS运行后的日常维修操作或者机房供电线路的改建施工中，因人为误操作所造成的开路故障等。相关统计资料表明：上述故障约占总故障率的80％左右。

2）因故致使在UPS并机供电系统的输出端所出现的持续期为秒级的瞬间供电中断或长时间的供电中断故障。当输入电压停电时，遇到因电池组出故障而产生的UPS的输出停电故障等，它约占总故障率的10％左右。

为增强UPS输出供配电系统的容错功能，在该IDC机房中，配置有由18套负载自动切换开关(STS)＋负载同步控制器(LBS)＋为建立局部净化接地系统所配置的多台输出隔离变压器为核心所组成的冗余式双总线输出型供电系统。

3.3.1 负载自动切换开关(STS)

为消除可能出现在UPS输出供电系统中的单点瓶颈故障隐患，确保对关键IT设备的供电的连续性。针对不同的负载，可以分别采用如下不同的UPS输出供电线路的配置设计方案。 1）对于带双路交流输入电缆的关键性负载(例如服务器、小型机、磁盘阵列机、磁带库机、通信设备等)而言，从两套"2＋1"型UPS冗余并机系统A和B的输出配电柜所输出的两路UPS逆变器电源被分别送到这些IT设备的两个输入端上，从而形成它们的双电源输入冗余供电系统如图5所示。

图5 由2套"2＋1"型UPS（800kVA）并机系统＋18套负载自动切换开关＋同步控制器所组成的双总线输入、双总线输出型UPS冗余供电系统

2）对于带单路交流输入电缆的关键性负载而言，从两套"2＋1"UPS冗余并机系统的输出配电柜A和B送出的两路UPS逆变器电源，首先被分别送到18套负载自动切换开关

(STS1...STS18)的各自的两个输入端上。在使用STS开关时，用户应该根据负载平衡的设计原则，将从UPS并机供电系统A和B所输出的两路逆变器电源分别为每个STS开关指定出它们各自的优先供电电源和备用电源。当UPS正常工作时，被用户指定为优先供电的那路UPS 电源经STS开关向负载供电。当这路优先供电电源出故障时，STS开关将会以超快速方式，在首先切断"优先供电电源"的供电通道的同时，将正处于正常工作状态的另一路备用UPS电源送到用户负载的输入端上。STS开关的典型切换时间小于5ms。这样一来，就能确保网络设备能源源不断地获得高质量的逆变器电源的供应。

3）对于带3路交流输入电缆的关键性负载而言，可采用如图6所示的输出配电设计方案来提供它们所需的3路输入电源。近年来，对于某些特别重要的IT设备而言，它们甚至带有4路交流输入电缆。

图6 ASCO型ATS开关＋两套UPS并机系统＋LBS＋STS开关所组成的双总输出供电系统配置图在这里需特别说明的是，艾默生公司的负载自动切换开关(STS)具有如下优异的特性。

1）配置有独特的选择性自动切换调控功能

当后接负载发生严重过载或短路故障时，STS开关不仅能将未发生短路故障的负载迅速地切换到备用逆变器电源上，而且，还能将己发生短路故障的负载同其它的处于正常工作状态的负载之间执行电隔离操作，从而达到将输出短路故障所可能造成的损失或者负面影响限制在最小的范围之内；

2）采用超快速的先断后通方式来执行切换操作

切换时间短(4～5ms)，在此需说明的是，用户是不能选用切换时间为零的STS开关的。否则，它会留下短路故障扩大或者因切换突变浪涌电流过大，而导致断路器开关误动作的故障隐患；

3）具有高达65kA/100kA的抗短路分断能力它可确保STS开关本身运行的高可靠性； 4）内置抗瞬态浪涌抑制器它能有效抑制STS开关在切换操作时，所可能产生的尖峰干扰对IT设备的危害；

5）优异的人-机对话式的操作显示屏提供模拟流程显示图形和提供大屏幕彩色LCD显示屏。通过LCD显示屏可以观察它的运行状态、实时运行参数和历史记录数据（电压、电流、频率、kVA、kW、切换次数等）；

6）提供RS232通讯接口 7个继电器连接通讯接口；

7）内置维修旁路万一负载自动切换开关因故需维修时，可在旁路供电条件下，进行热更换操作，从而达到既可提高STS的可维护性，又能确保用户的负载始终获得高质量的UPS

逆变器电源供应的目的。

3.3.2 负载同步控制器(LBS)

因为在该IDC机房中所配置的两套互为冗余输出供电关系的800kVA的"2＋1"型UPS冗余并机系统A和B的输入电源，是分别来源于两个相互独立的输入变压器，为确保分别位于这两套UPS冗余并机供电系统的输出端之间的各个负载自动切换开关（STS开关）都能安全和可靠地执行切换操作，必须要求从这两套UPS冗余并机系统所输出的两路UPS电源必须时刻处于同频率和同相位的同步跟踪状态之中。在此条件下，只需将来自UPS电源A和UPS电源B

的两路输出电源分别送到STS开关的两路输入端上。然后，再将配电柜/列头柜（负责向带有

单交流输入电缆的IT设备供电）的输入端连接到相应的STS开关的输出端上，就可确保用户的关键负载获得100％的高可利用率的电源供应。在这里需说明的是：由于在艾默生公司所生产的负载同步控制器(LBS)的设计中，采用了独特的冗余式的多同步信号输入源调控的设计方案，在LBS的动态调控下，就能确保在各种不同的UPS的运行条件下，从两套"2＋1"型UPS 冗余并机系统所输出的两路电源始终处于高精度的锁相同步跟踪的工作状态之中。在安装这种LBS之后，就可确保从两套UPS并机系统所输出的两路UPS电源之间的相位差<3°。这样一来，就能为负载自动切换开关的安全运行创造出极为有利的运行条件。

此外，艾默生公司所生产的负载同步控制器(LBS)不仅可以应用于需要在本公司所生产的各种系列UPS产品之间的锁相同步跟踪调控的场合，而且，还可以应用于需要在本公司的UPS 产品与其它公司的UPS产品之间实施锁相同步跟踪调控操作的场合。

3.4 UPS供电系统的集中监控系统及网管功能

在该IDC机房中是利用ModbusRS485网络通信方式来实现对两套800kVA"2＋1"型冗余UPS 并机系统和1套600kVA"1＋1"型冗余UPS并机系统运行状态的集中监控的。利用Modbus系统就能对整个UPS供电系统实行远程监控操作，并将其纳入用户统一的IDC机房的智能化楼宇集中监控系统中去。按Modbus软件设计方案，它可同时监控32台UPS电源。在此配置下，我们就可对UPS供电系统执行如下远程监控操作：

?观察UPS的各种实时运行参数；

?调阅UPS的历史事件记录数据，检查值班人员对UPS执行过什么操作，UPS发生过什么样的故障或者报警信息；

?调阅电池测试记录及其电池的实时后备供电时间数据；

?根据用户的不同需求和配置,可通过远程的声光报警,手机发短信息,发E-mail,网络广播等方式来完成各种远程报警信息,以便通知值班人员能及时地采取必要的应对措施。

4、为3电源输入的服务器提供UPS冗余电源的设计方案

在当今的IDC机房中，为了确保承担着关键性的网管调控功能的服务器或者小型机等IT 设备能绝对安全、可靠地运行，还在这些服务器中配置带有两条交流输入电缆的"1＋1"式的直流辅助电源冗余供电系统和3条交流输入电缆的"2＋1"式的直流辅助电源冗余供电系统。对于这样的服务器而言，正常工作时，由它的3路AC/DC变换型的开关电源所产生的3路低压直流辅助电源来共同分担服务器所需的负载电流。为确保服务器能正常工作的基本条件之一是，必须至少有1路交流输入是处于正常的工作状态的。也就是说，在它的运行中，如果仅在它的1路交流电源的输入端上因故发生停电故障时，服务器仍会正常工作。然而，如果在它的2路的交流电源的输入端上同时出现停电故障时，就会出现因服务器停止工作而导致网络瘫痪的故障发生。因此，在此条件下，如果仍然采用如图5所示的UPS双总线输出供电系统来供电的话，则只能采取将服务器的两条输入电缆连接到UPS A供电系统上，将另一条输入电缆连接到UPS B供电系统上。显然，这样会给信息网络的安全运行带来严重的威胁。为了能消除这种网络瘫痪故障隐患的出现，可采用如图6所示的UPS冗余供电系统。

在这里，由市电1、市电2、备用发电机、UPS并机系统1、UPS并机系统2、中小功率的负载自动切换开关和LBS（负载同步控制器）共同组成，能输出两路相互处于同步互锁状态UPS逆变器电源。从它们的输出配电柜A和B所输出的两路交流电源按以下3种方式向各种网络设备供电。

1）经双电源供电列头柜A和B分别向带双电源输入端的网络设备供电(注：在当今的新建的IDC机房中，这种设备约占70％～90％)；

2）经STS开关和单电源列头柜所组成的供配电系统向带单电源输入端的网络设备供电；

3）分别来自UPS输出柜A、UPS输出柜B和STS开关输出端的3路交流电源被送到3电源输入列头柜上。然后，再利用这种列头柜来向带3电源输入端的网络设备供电。在这里，由于从STS开关柜所输出的电源是一路具有由UPS并机系统1或UPS并机系统2电源供电的，带或门输出特性的第3路UPS电源。因此，它完全能确保按"2＋1"式冗余交流电源供电方式运行的高端IT设备的供电需求。

5、IDC机房的动力设备和环境集中监控系统

以动力设备和环境集中监控系统（PSMS）为管理平台的IDC机房的新型管理和维护模式，已经广泛地被金融和电信行业的运营商所认可和采用。这种监控系统能对各种动力设备(例如：输入/输出配电柜、ATS开关、UPS电源、负载自动切换开关STS、备用发电机组、电池组等)，空调机组及其它的机房环境监控设备进行实时监控，统一管理。在此条件下，IDC机房的维护人员可以随时随地对各种电源设备的实时运行情况，历史记录数据及各种故障和报警信息等重要运行参数及时地进行观察和了解(例如：UPS的输入/输出电压和电流、频率、功率因数、零线电流，备用发油机启动电池电压、油箱液位、开关电源的系统参数、电池组总电压等)，从而就可免除维护人员去执行各种繁杂的、低效的人工实测操作，极大地减少了他们的日常工作量。与此同时，利用从监控系统上所采集到的各种动力设备的实时的、准确的运行数据和故障报警信息(注：它们还被保存在服务器的数据库中备份)，再通过监控软件对统计数据的分析和处理，就可准确地确定重点维护目标和维护项目，从而有助于提高对设备的潜在故障的发生率的预知能力。此外，监控系统根据自动上传的实时故障告警提示及声光告警信息，自动生成检测报表和时间变化曲线图等多种手段，实时地向用户提供被监控设备的异常情况，从而可确保维护人员能够及时地发现各种故障隐患，避免发生电源供电中断等不幸事故。这样一来，就可大大地提高了值班人员对发生故障的设备维修的及时性，从而有助于提高了企业管理的工作效率。如果企业管理人员还能充分地利用该系统所提供的大量的历史数据、报表等所形成的详细的统计资料的话，它还可为将来的IDC机房的管理和筹建工作提供坚实的、可靠的技术基础和决策依据。

艾默生公司所提供的典型动力设备和机房环境监控系统被示于图7中。

图7 动力设备及机房环境等集中监控系统的典型配置

如图7所示，可将被监测的设备分为3类：

1）带RS232，RS485或RS422通信接口的智能化设备，例如，带RS232接口/RS485/RS422接口的输入/输出配电柜、UPS、－48V通信电源、ATS开关、精密配电中心（PPC）、负载自动切换开关(STS开关)、备用发电机组、空调机组、门禁系统等。由于不同厂家所生产的上述智能设备可能使用着不同的通信协议，为此，有必要在监控系统中配置专用的智能协议处理器（OCE）。这种OCE处理器的主要调控功能有以下两种。

（1）将各种智能设备所配置的RS232/RS485/RS422通信接口统一转换成标准RS422通信接口，以便在归一化的RS422通信总线上传送数据；

（2）将在各种智能设备中所可能用到的各种不同通信协议(大约有500多种通信协议)转换成归一化的通信协议。

2）不带RS232，RS485或RS422通信接口的非智能化设备，例如，不带RS232接口/RS485接口的输入/输出配电柜、浪涌抑制器、非智能化的空调机、蓄电池、温度、湿度、漏水报警、桥架报警系统等。为此，有必要在监控系统中配置一体化采集器（IDA）。利用这种IDA数据采集器将来自上述各种的非智能化设备的模拟量（例：电压变送器、电流互感器、频率变送器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、红外线传感器、早期烟雾信号等)和各种开关量转换成可提供RS422通信接口，并具有归一化的通信协议的数据传送通道，从而为被监测的设备提供标准化的软件运行环境。

3）远程图像监控系统，它采用先进的数字图像压缩、编码解码技术将来自摄像头和录像机的视频信号经录像机、视频切换矩阵、协议转换器、画面分割器、远端处理器等处理后，向用户提供一个集图像、语音、数据于一体的多媒体监控平台。

为节省互联网的传输资源，常推荐采用2M抽时隙式的组网方式，它是利用时隙复用设备（例如DCM2000）从2M的传输线上抽取1个时隙(64K)实现组网传输工作，采用此设计方案的好处是：每个监控过程只需分别占用一个数据传输通道就能实现同监控中心的联网操作，节省网络的传输资源，数据的传输速率选择灵活等。采用2M抽时隙（1：30收敛）式的组网方式，则可将来自30个监控端局的数据传输量所占用的时隙(30×64K)首先经交换机进行半永久性的连接处理，将它们转变为1个收敛为2M的传送通道后，它再经数据上网器（DCU）就能同监控中心的局域网进行数据通信了。

6、结语

近年来，为了确保位于IDC机房中的各种网络设备均能实现365×24小时的高效、可靠和安全的运行，网络能源设备供应商及其相关的设计院采用了多种新技术和措施来不断地完善其端到端的一体化UPS供电系统的设计方案。在此基础上，所建设的某IDC机房用智能化UPS供电系统是由以两套800kVA"2＋1"型UPS冗余并机系统和1套600kVA"1＋1"型UPS冗余并机系统为核心的，采用双总线输入和双总线输出式的供配电体系的，带局部净化接地系统的设计方案所构成的，具有世界先进技术水平的超大型的，具有高可利用率的UPS供电系统。正常工作时，它的冗余式供电能力为3800kVA，其最大供电能力可高达6000kVA。在这种端到端的一体化UPS供电系统中，它不仅可消除在整套UPS供电系统中所可能出现的各种单点瓶颈故障隐患，确保馈送到各IT设备的输入电源的零线对地线的电位<1V。而且，还具有向位于IDC机房内的各种IT设备提供365×24小时不间断的、高品质的UPS逆变器电源的能力，允许机房维护人员在逆变器电源连续供电的条件下执行不带电的安全维护和维修操作，允许机房值班人员通过智能化的楼宇监控系统随时远程监控其运行状态及调阅各种运行参数和相关的报警信息。此外，它还能确保用户的输入电源始终处于绿色电源运行状态之中，以便最大限度地降低UPS供电系统的运行维护成本。

机房UPS供电系统设计方案

机房UPS供电系统设计方案 .txt年轻的时候拍下许多照片，摆在客厅给别人看;等到老了，才明白照片事拍给自己看的。当大部分的人都在关注你飞得高不高时，只有少部分人关心你飞得累不累，这就是友情！机房UPS供电系统设计方案探讨 1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立～个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这～问题进行探讨。 2对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： (1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15%。电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15%，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 (2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电

机房供电概述及系统设计

（一）机房供电概述 1.供配电系统 供配电是数据中心机房的生命线，这句话一点也不夸张，因为离开了电我们的机房是连一分钟也运行不了的，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的或隔离的冗余配置。设计时应该考虑到开关装置、总线或断路器维护的方便性。瞬时电压浪涌抑制(TVSS)应该被安装在电力分配系统的每一级上，并且采用适当的规格，以便能够抑制可能发生的瞬时的能量。 不同类别机房对电源的要求： A类机房：停电后会产生重大损失和社会影响，要求建立不停电电源系统。 B类机房：停电后会产生一定损失和社会影响，要求建立备用电源系统。 C类机房：停电后不会产生大的陨失和社会影响，可按一般用户配置。 2.市电输变电系统 对于一级负荷机房应该有从不同变电站供给的双路供电，加上柴油发电机，通过应急电源柜切换后供给机房内的UPS和精密空调机组，ATS切换最好做在机房配电系统就近，切换后以最短距离输送给机房设备。备用发电机系统是至关重要的一个因素。即便其中有一个故障时，也能够直接地向计算机和其它设备提供一个理想质量和容量的电力供应。发电机的设计应能够处理UPS系统或电脑设备负荷的谐波电流。备用发电机应该提供备用电源给所有的冷却设备，避免负载设备温度上升以及停止运行。如果发电机不支持这些系统，它们所带来的益处就显得很有限。在自动控制发生故障时，发电机应该能够采用手动控制。应该给每一个发电机输出提供瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置。 发电机燃料应该是柴油，这样启动比较快。考虑现场储藏量的要求，通常需要保证4 小时到60天。并且需要给所有燃料储藏系统提供一个远程的燃料监控和警报系统。由于微生物增长是柴油燃料最常见的故障，应设计有便携的或安装固定的清洁系统。在寒冷的季节，需要考虑给燃料系统加热或循环，避免柴油燃料胶凝。当确定好现场燃料储藏系统的容量时，同时需要考虑燃料供货商在紧急情况时的反应时间。 在发电机周围提供UPS照明电源或单独的电池，在发电机和装置同时发生故障时提供照明。同样，在发电机周围也应该提供UPS供电插座。

机房配电系统设计方案(DOC)

机房建设机房照明配电系统设计方案 1、机房照明设计标准 机房照明设计标准主要指标为照度。 照度E：光通量投射到物体表面时，即可把物体表面照亮，照度就是光通量的表面密度，即射到物体表面的光通量φ与该物体表面的面积S的比值，即E=φ/S（其中照度的单位为勒克斯Lx）。 在考虑机房的照明时，还须同时将照明的均匀度、照明的稳定性、光源的显色性、眩光和阴影等要求提到日程中来，这些因素也将对操作人员和维护人员产生不可低估的影响。由于中心机房里各功能区的分工不同，对照明中的照度要求也不相同，机房区的平均照度可距地1400的直立工作面照度大于500LUX 2、供配电系统设计依据与概况 计算机设备供配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。GB50174-93《电子计算机机房设计规范》和GB2887-89《计算站场地技术要求》中对计算机供电方式可分为三类： 一类供电：需建立不间断供电系统。 二类供电：需建立带备用的供电系统。 三类供电：按一般用户供电考虑。 在本方案中，机房按一类供电方式设计施工。 在GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率分级如下表： 级 A 级 B 级 C 级

别 项目 电压波动范 围±5% ±7% －15%～ +10% 频率波动范围≤±0.2 Hz ≤±0.5 Hz ≤±1 Hz 波形失真率3~5% 5~8% 8~10% 在本方案中，对计算机主机设备供电选用A级标准。为达到A级标准，须有相应的UPS设备来保障。 3、供配电系统设计内容 （1）、机房交流供配电设计 计算机机房的供电应380/220V电压、50HZ频率和三相五线制(即TN-S系统)的配线方式供电，供给机房用电。 计算机机房的设备供电应按设备总用电量的20%进行预留（按实际运行负载为20%）。 机房内的重要设备均采用UPS不间断电源和市电双回路供电。为防止闪电雷击及操作过电压对设备造成的危害，机房专用动力配电柜进线处装设过压保护装置，以消除线路上产生的瞬时高压尖峰脉冲。保证计算机设备稳定运行，不受损坏。 计算机机房内设备电源的电压变化应在220V±5%之内，频率变化在50H±0.2Hz之内。

机房UPS及配电系统

1.1机房UPS及配电系统 本方案依据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）要求，把机房设备用电作为重点考虑。供配电系统包括线路分配、开关柜、UPS电源、普通插座和专用插座的布设，以及空调、门禁、视频监控照明等辅助设备的配电系统。所有设备采用双回路供电，每个机柜均设计两路独立回路。 1.1.1功能要求 考虑到E地块供电的可靠性，机房供配电系统采用市电供电和UPS相结合的供电方式； 按照机房工程的求的设备量计算整个机房的市电用电量，由电气施工方提供2路独立回路至机房配电柜，我方负责机房配电柜配出部分，所有 机房内设备用电经过机房市电和UPS配电柜之后由机房内部独立控制； 市电配电柜动力用电（机房空调、照明、新风等需与消防联动的用电设备）总开关安装分励脱扣装置，接收消防控制器的低压信号，在消防报 警之后切断动力用电总开关，达到消防的要求； 机房内安装UPS电源，电池容量配备满载120分钟后备电池； 机房内提供市电和UPS电，机柜均单独回路供电； 消防系统由UPS供电； 1.1.2设计要点 配电柜充分考虑市电及UPS的用电负载,及20%-25%的冗余。 配电柜主电缆由楼层配电柜引入，动力开关与消防联动。

计算机插座回路采用ZR-BVR3*2.5电源线。 机房内采用两路市电提供UPS电源，经ATS全自动切换开关，可以做到不断电的情况下自动切换，UPS提供两路16A的电源至机柜下方的接线 箱，再连接至机柜内的PDU电源模块。 电源插座全部采用专业PDU。 配电柜内开关均选用施奈德断路器。 UPS输出电源和市电做旁通备份，在UPS全部发生故障的情况下，可通过专业的手动切换开关来完成电源的切换，这种专业切换开关通过机械 联动机构，避免市电和UPS电源同时合闸，因频率不同步而造成的险情。 机房内考虑空调电源、门禁电源和及其它设备电源。 在适当区域布置适量的市电电源点，提供维修及保洁等使用。 配电柜配备专业的电量仪，带电流、电压指示。 强弱电桥架分开无交叉，桥架管线的通道进出口做到密封、防水、防鼠要求。 1.1.3电源设计分类 机房计算机设备包括小型机、PC服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求极高，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行设计。 用电设备供电电源均为三相五线制或单相三线制,采用双回路供电，总供电量满足UPS、空调、照明等设备的用电量要求。 用电设备、配电线路装设过流过载两段保护，同时配电系统各级之间有选择

机房数据中心供配电系统解决方案

商业银行数据中心供配电系统解决方案 商行数据中心的基础设施系统主要分电源、环境控制和机房监控管理系统。由于数据中心承载商行的核心业务，重要性高，不允许业务中断。因而数据中心一般根据TIA942标准的Tier4标准建设，可靠性要求99.99999％以上，以保证异常故障和正常维护情况下，数据中心正常工作，核心业务不受影响。 1、电源系统： 选用两路市电源互为备份，并且机房设有专用柴油发电机系统作为备用电源系统，市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS（自动切换开关）进行切换，为数据中心内UPS电源、机房空调、照明等设备供电。由于数据中心业务的重要性，系统采用双母线的供电方式供电，满足数据中心服务器等IT设备高可靠性用电要求。双母线供电系统，有两套独立UPS供电系统（包含UPS配电系统），在任一套供电母线（供电系统）需要维护或故障等无法正常供电的情况下，另一套供电母线仍能承担所有负载，保证机房业务供电，确保数据中心业务不受影响。在UPS输出到服务器等IT设备输入间，选用PDM（电源列头柜）进行电源分配和供电管理，实现对每台机柜用电监控管理，提高供电系统的可靠性和易管理性。 对于双路电源的服务器等IT设备，通过PDM直接从双母线供电系统的两套母线引人电源，即可保证其用电高可靠性。对于单路电源的服务器等IT设备，选用STS（静态切换开关）为其选择切换一套供电母线供电。在供电母线无法正常供电时，STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电，确保服务器等IT设备的可靠用电。 供配电系统拓扑图

ATS ATS 柴油机发电 第一路市电 第二路市电动力配电柜 第二级配电UPS 配电柜 UPS1 UPS2 PDM1 PDM2 列头柜 STS 机柜P D U 1机柜P D U 2 机柜P D U 1机柜P D U 2 机柜机柜P D U 1 机柜P D U 2 机柜机柜P D U 1机柜P D U 2 机柜P D U 2 机柜P D U 1机柜机柜 第一级配电机柜 第三级配电 空调新风 双母线供电方案 机柜内走线 图示双母线供电系统可确保供电可靠性高达99.99999％以上 2、机房智能配电系统三级结构 数据中心三级配电系统是对机房配电的创新，机房三级配电系统有利于配电系统的设计和运维管理 第一级：机房配电接入层。主要包括大楼地下配电室到机房输入端电缆的部分及机房市电配电部分。 第二级：机房配电管理层。主要包括机房UPS 配电部分。通过使用模块化配电柜，实现机房的模块化配电，并将设备用电和辅助设备用电分开； 第三级：机柜排及机柜配电层。主要包括列头柜PDM 配电、STS 配电到负载部分； 3、 供配电系统的智能化管理 供配电系统的智能化管理：列头柜的智能监控系统可对配电系统开关状态与负载情况进行监测、告警、统计。 监控的输入部分电气参数有：电量、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压、电流、频率等。 监控的输出支路电气参数有：额定电流，实际电流、负载百分比、负载电流谐波百分比、负载电量、功率因数等。 这些监测信息能让值班人员掌握各设备的运行情况，及时调整负载分布，清楚了解每一个机柜的耗电量，对设备电源部分的潜在故障、对能效管理、降低能耗提供可靠依据。 模块化设计智能管理：本方案配电系统遵循以可靠性设计为核心，专

机房配电系统技术要求

机房配电系统技术要求 机房供配电系统提供电源的质量好坏直接影响着网络前端系统的稳定性和可靠性。在GB5014-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变化、频率变化、波形失真率分级如下表： 本前端机房按A级供电标准进行设计，机房内主要用电设备有：数字电视前端设备、光传输设备、计算机设备（含计算机、网络交换机、路由器、服务器等）和外围设备（含空调、照明、新排风机等）。UPS配电系统供电范围包括：数字电视前端设备、光传输设备、计算机设备、消防设备和应急照明等。市电配电系统供电范围包括：空调设备、新排风设备、普通照明、维修插座、一般动力等。 1.电源负载情况 本次设计市电总负载如下： 24台设备机柜 50KW 6台专用空调 30KW 新风换气机1台 1KW 照明、维修插座系统 4KW 合计：85KW 两台120KVA UPS主机分A、B两路互为备份，负载机房、设备机柜、监控系统、门禁、消防、应急照明等。 2.配电系统 本工程供电系统采用三相五线制，采用电缆线槽上、下走线方式。UPS输出配电柜所输出的两路交流电源按以下方式向各种机房设备供电：经双电源供电列头柜分别向带双电源输入端的网络设备供电，经双电源转换控制器和单电源列头柜所组成的供配电系统向带单电源输入端的网络设备供电。采用双总线输出供电系统的目的是，消除可能出现的从UPS输出端到最终的信息网络设备输入端之间的各种供配电线路系统中的单点瓶颈故障隐患，提高供电

系统的可维护性、现场增容性。 改造明细如下： 由于已配备量2台120KVA UPS，本次机房工程不采购UPS，利用原有的2台UPS为机柜供电，组成双母线供电，为每个机柜提供A、B两路电源，实现高可靠性供电方式。 (1)机房市电负荷为空调、新风机、照明和市电插座等；其余UPS负荷为网络前端设备，同时还为应急照明灯具供电； (2)机房的设备供电、空调供电与照明供电互为独立，其中插座等小容量设备采用树干式供电，大容量设备则专线供电。设备供电按设备总用量的1.5倍预留； (3)在二楼配电室新增一个挂墙式市电配电箱（内装1个塑壳160A/3P开关），从配电室原有的配电柜引1条市电主干电缆（ZC-YJV-4x35+1x16）至挂墙式市电配电箱；经过挂墙式配电箱后，引至机房配电列头柜市电负载开关； (4)从一楼UPS房UPS输出柜（A、B电源）引2条主干电缆（ZC-YJV-4x35+1x16）引至一期数据机房配电列头柜，每个机柜分别引2条电源线至配电列头柜，分别接A、B UPS，组成双母线供电方式。 (5)机柜内有单电源设备的，安装STS静态切换开关，为单电源设备供电，保证单电源设备也由A、B 电源供电，从而建立一个安全、稳定的不间断电源供电系统。 (6)机房采用三级防雷设计，在市电总配电柜设置B级防雷器、在UPS总配电柜每台UPS输出设置C级防雷器，机柜PDU采用防浪涌设计； (7)从机房配电列头柜敷设六组三相市电（ZR-VV-4*10MM2+1*6MM2）负载机房空调； (8)从机房配电列头柜敷设两组电缆（ZR-BVV3*4MM2）到1至24号设备机柜，两组电缆分别为UPS1、UPS2输出。 (9)数字前端机房按照附图要求分别安装8个10A的市电插座； (10)从电源列头柜或配电箱到设备采用阻燃铜芯的电线，阻燃电线走镀锌线槽保护。活动地板下部的电源线尽可能地远离信号线，避免并排敷设； (11)墙柱面安装疏散指示灯的位置安装二三孔市电插座； (12)留有扩充预留备用部分，用清晰的标志区别开来，方便今后使用； (13)铺设联通数据机房、模拟机房和数字电视机房的弱电线槽。 3.照明系统 机房主要照明灯具采用原有600*600MM格栅灯盘，选用优质灯管。 1)前端机房按300L x/M2布置灯具，其他功能间照明照度也按300L x/M2布置灯具。

机房UPS供电系统设计方案

机房UPS供电系统设计方案.txt年轻的时候拍下许多照片，摆在客厅给别人看;等到老了，才明白照片事拍给自己看的。当大部分的人都在关注你飞得高不高时，只有少部分人关心你飞得累不累，这就是友情！机房UPS供电系统设计方案探讨 1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立～个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这～问题进行探讨。 2对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： (1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15%。电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15%，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 (2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。所以在条件许可下，宜将UPS电源尽可耀于电网输入的前端。 (3)前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5-2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。 3 UPS容量的确定 根据负载容量及性质，选择适当的UPS，既可保证UPS的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时，也要考虑几个因素：

大酒店供配电系统设计方案

课程设计说明书课程设计题目实验楼电气设计 学院专业班级 学生姓名学号 指导教师黄骏 成绩

设计日期 2011.12.5～2011.12.16 目录 第一章工程概述 2 第二章供配电系统设计 4 第一节供配电系统设计任务、内容及要求 (4) 第二节负荷计算 (6) 第三节无功功率补偿 (13) 第四节高低压配电系统设计 (16) 第五节短路电流计算 (19) 第六节设备选择 (25) 第三章照明系统设计26 第一节酒店照明设计的特点 (27) 第二节照度计算 (35) 第三节照明配电系统 (37) 第四节灯具选择 (39) 第五节房间插座布置 (40) 第六节标志照明 (40) 第四章防雷系统设计错误!未定义书签。 第五章消防系统设计 (44) 第一节系统设计 (45) 第二节本工程消防系统 (48) 参考文献错误!未定义书签。 第一章工程概述 本次设计的对象——“红藤大酒店”，它是集住宿、餐饮、娱乐、为一

体的大型建筑物，建筑面积约为17000平方米，地上13层、地下1层。其中一层有酒店大厅、服务台、休息厅、舞厅、美发厅、商场、KTV包房、健身房、商务中心、快餐厅、厨房、消防中心等设施；二层是各类餐厅酒吧、厨房等设施；三层有多功能厅、各种会议室、休息厅等；四到十一层为客房其中有套房、标准间；十二层是机房；地下一层有配电室、洗衣房、热交换间、水泵房、消防水池、风机房；另外还有一个游泳馆。屋顶有卫星接收室、风机房、水箱间、电梯机房等。 本次设计的主要任务是有关酒店的供配电系统、电气照明系统、消防系统及防雷接地系统的设计。 作为一个现代化的大酒店在电气部分中至少应该达到以下要求：

数据中心机房环境及供配电系统解决方案

数据中心机房环境及供配电系统解决方案 一、机房环境 1、以通信行业标准规定的通信设备（交换设备、传输设备、数据网络设备）的正常使用环境要求为基础，确定数据中心机房的环境要求。 2、机房环境温湿度要求 AA级、A级机房温度为21～25℃，B级、C级机房温度为18～28℃，相对湿度40～70%，温度变化率小于5℃/h，且不结露。 3、机房洁净度要求 机房内灰尘粒子应为非导电、非导磁及无腐蚀的粒子。灰尘粒子浓度应满足：（1）直径大于0.5μm的灰尘粒子浓度≤18000粒/升。（2）直径大于5μm 的灰尘粒子浓度≤300粒/升。 3.1.4 楼层净空高度要求 （1）数据中心机房的有效净空高度是指设备机柜底部至横梁底部之间高度，不宜小于3200mm。 （2）当机房上方需要安装风管时，有效净空高度应相应增加；采用高度大于2200mm机柜时，有效净空高度也应相应增加。 4、数据中心一般机房的楼面均布活荷载应为6～10kN/m2；电源电池室机房的楼面均布活荷载应符合相关标准要求。 5、机房走线架应选择敞开式线架，走线架不设底板和侧板，宽度应不小于400mm，且与机柜顶端间距应不小于300mm。 二、机房供电系统 1、电源系统： 选用两路市电源互为备份，并且机房设有专用柴油发电机系统作为备用电源系统，市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS（自动切换开关）进行切换，为数据中心内UPS电源、机房空调、照明等设备供电。由于数据中心业务的重要性，系统采用双母线的供电方式供电，满足数据中心服务器等IT设备高可靠性用电要求。双母线供电系统，有两套独立UPS供电系统（包含UPS配电系统），在任一套供电母线（供电系统）需要维护或故障等无法正常供电的情况下，另一套供电母线仍能承担所有负载，保证机房业务供电，确保数据中心业务不受影响。在UPS输出到服务器等IT设备输入间，选用PDM（电源列头柜）进行电源分配和供电管理，实现对每台机柜用电监控管理，提高供电系统的可靠性和易管理性。对于双路电源的服务器等IT设备，通过PDM直接从双母线供电系统的两套母线引人电源，即可保证其用电高可靠性。对于单路电源的服务器等IT设备，选用STS（静态切换开关）为其选择切换一套供电母线供电。在供电母线无法正常供电时，STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电，确保服务器等IT设备的可靠用电。

机房方案设计

数据中心设计方案 1.1配电系统 1.1.1电气系统概述 随着计算机技术的蓬勃发展，以及精密电子设备的广泛使用，供电质量的好坏越来越影起人们的重视，对于电子信息系统机房，要充分考虑到服务器、网络设备的功率和数量，电源系统部份要有充分的冗余，并需要采用模块化设计，可根据需要进行方便的扩充。一个良好的方案设计及先进、可靠的电气线路才能满足中心机房电源系统的质量需求。 一个完善的计算机供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助用电可靠运行的基本条件。要求建立高质量、高度安全性、高可靠性、并具有灵活扩展的供配电系统。一个高品质的机房供电系统体现在： 1.高可靠、无单点故障、高容错； 2.具有灵活扩展的模块化结构； 3.在不影响负载运行的情况下可进行在线维护和切换； 4.有防雷、防火、防水、抗电网浪涌等功能； 1.1.2设计目标 项目建设配电系统预期实现以下目标： 1、设计出结构合理、功能完善、安全可靠的机房供电系统； 2、实现机房双回路供电，达到国家B级机房标准，符合GB50174-2008、 TIA942的相关规定； 3、清晰的配电系统层级管理； 4、高容错的供电系统，实现不停机情况下在线维护； 5、供电系统要将设备用电（服务器、网络交换设备等）和辅助设备用电（空 调等）分开；

6、配电柜具有模块化和单元体配电结构，并采用自动空气开关控制，设过 负荷、短路保护； 7、配电系统具有高可靠性，灵活扩展的能力； 8、智能监控报警系统，实现机房配电的高可管理和安全性； 9、配电柜总开关具有火警联动功能装置。电源主进断路器带有分离脱扣线 圈，可与消防联动；并带辅助触点，一旦发生火情，自动切断电源，使精密空调，新风机组立即停止工作，以利及时消除灾情。 1.1.3机房供电系统等级及供电方式确定 根据机房对供电系统的要求，模块化机房设计为B级机房，按照机房B级标准，具体参数如下： 机房除了按照B级标准为机房提供电力供应外，为提高机房设备的供电系统可靠性，采用如下方式： ◆采用频率50HZ、电压220V/380V供电系统，采用一级供电； ◆机房供电双路输入，供电系统可靠性达到99.9%以上； ◆机房供电分为设备（服务器、交换机、存储等）供电和辅助设备（空调 等）供电；

大型数据中心供配电系统设计

大型数据中心供配电系统设计 如今，随着我国经济的飞速发展，信息化建设不仅成为国家发展战略，也日益受到各部门、院校和企业等单位的高度重视。作为信息数据交流、处理的数据中心，其地位和作用也日益突显。随着计算机技术、网络技术、信息技术等的广泛应用，信息化建设也起得了长足的进步，集大数据运算、存储、处理等功能为一体的大型数据中心，已经成为信息化建设的重中之重。大型数据中心不仅数据处理能力更强，对数据安全的要求也更高。供配电系统是大型数据中心安全运行的基础和前提，直接影响到数据中心功能的有效发挥。因此，研究供配电系统设计，对于充分发挥大型数据中心效能有着重要的现实意义。 标签：大型数据中心;供配电系统;设计 引言 随着现代社会的快速发展以及大量信息、数据的交互往来，数据中心的建设、使用已经成为必然趋势，目前，几乎所有大型企业、机构都建立了自己的数据中心。因此，对数据中心用电负荷准确分级，提供合理、安全、可靠的供电方案成为使IT设备稳定运行，信息数据安全交互的重要前提和保障。对此，笔者将结合实际项目中数据中心的设计以及目前一些针对数据中心的主流设计思路及做法，对数据中心在用电设备负荷分级、供电方案选择等问题进行详细阐述。若见解有误之处，望同行们批评指正。 1数据中心供配电系统设计的基本原则 数据中心供配电系统设计应执行或参照执行国家和行业相关标准、规范，并可参考国外相关标准、规范，结合考虑数据中心用电负荷密度高、供电可靠性要求高等特性，采取适当的技术措施。同时，应满足项目建设单位的企業标准、规范的要求。数据中心供配电系统设计应遵循分区、分级的原则，同一功能区域内的各类设备的供电可靠性，应能保证所有设备按照该区域标准的要求运行，并将供配电系统局部故障的影响面控制在尽可能小的范围。数据中心用电负荷密度高、总量大，其供配电系统设计应充分运用成熟有效的节能措施，降低供配电系统的损耗。 2大型数据中心供配电系统概述 数据中心在某种程度上可以说是信息化条件下的计算机机房，是信息化建设的基础工程，为各种业务提供安全、稳定的信息支撑。大型数据中心机房中设置有大量的计算机、交换机、路由器等设备，要求供电系统必须做到全程、全时、稳定、持续和安全保障。供配电系统本身又是大型数据中心必不可少的基础性工程，为核心业务和其它系统的正常运行提供稳定的电力保障。大型数据中心供配电系统不是孤立存在的，而是一个交叉的系统，涉及到市电、开关电源、不间断供电、发电机、防雷、防静电等诸多设备和环节，既相互联系又互相影响，这就

浅谈数据中心供配电系统设计

浅谈数据中心机房供配电系统设计 丁国余 上海**系统工程有限公司 摘要：现代的数据中心中都包括大量的计算机，对于这种场所的电力供应，都要求供电系统必须在所有的时间都有效，这就不同于一般建筑的供配电系统，它是一个交叉的系统，涉及到市电供电、防雷接地、防静电、UPS不间断供电、柴油发电机等，每个系统互相交叉，互有影响，这就使我们在设计时必须考虑多方面的因素。 关键词：数据中心、UPS不间断供电、冗余、接地、防静电 一、系统概述 现代的数据中心机房中都包括大量的计算机，对于这种场所的电力供应，都要求供电系统必须在所有的时间都有效，扩容容易，维护简便，容错力强，最重要的是性价比高。数据中心机房是现代信息化建设的基础工程，为各个业务提供稳定、安全的工作环境，而机房的供配电系统就是这基础工程的心脏和大动脉，供配电系统的稳定，能够保障其它系统发挥作用和核心业务正常运行。系统不同于一般建筑的供配电系统，它是一个交叉的系统，涉及到市电供电、防雷接地、防静电、UPS不间断供电、柴油发电机等，各个系统互相交叉，互有影响，这就使我们在设计时必须考虑多方面的因素。 二、设计标准 数据中心有专门的设计标准，全球第一个综合性的数据中心电信基础标准TIA-942 《数据中心电信基础设施标准》，是2005年4月由美国电信产业协会(TIA)、TIA技术工程委员会(TR42)和美国国家标准学会(ANSI)批准的。国内的相关规范和标准也是综合国外标准以及国内数据中心建设发展情况做出的，数据中心设计规范GB 50174—2008《电子信息系统机房设计规范》也于2008年l1月12日发布，2009年6月1日开始实施。 设计一个数据中心首先需要根据用户重要性和业主对数据中心可靠性、安全性等的具体需求，确定机房等级．再按照相应等级确定适合的供配电系统。国内的数据中心首先需要满足国内规范的要求。GB 50174—2008中关于数据中心

机房供电概述

机房供电概述及系统设计 （一）机房供电概述 1.供配电系统 供配电是数据中心机房的生命线，这句话一点也不夸张，因为离开了电我们的机房是连一分钟也运行不了的，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的或隔离的冗余配置。设计时应该考虑到开关装置、总线或断路器维护的方便性。瞬时电压浪涌抑制(TVSS)应该被安装在电力分配系统的每一级上，并且采用适当的规格，以便能够抑制可能发生的瞬时的能量。 不同类别机房对电源的要求： A类机房：停电后会产生重大损失和社会影响，要求建立不停电电源系统。 B类机房：停电后会产生一定损失和社会影响，要求建立备用电源系统。 C类机房：停电后不会产生大的陨失和社会影响，可按一般用户配置。 2.市电输变电系统 对于一级负荷机房应该有从不同变电站供给的双路供电，加上柴油发电机，通过应急电源柜切换后供给机房内的UPS和精密空调机组，ATS切换最好做在机房配电系统就近，切换后以最短距离输送给机房设备。备用发电机系统是至关重要的一个因素。即便其中有一个故障时，也能够直接地向计算机和其它设备提供一个理想质量和容量的电力供应。发电机的设计应能够处理UPS系统或电脑设备负荷的谐波电流。备用发电机应该提供备用电源给所有的冷却设备，避免负载设备温度上升以及停止运行。如果发电机不支持这些系统，它们所带来的益处就显得很有限。在自动控制发生故障时，发电机应该能够采用手动控制。应该给每一个发电机输出提供瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置。 发电机燃料应该是柴油，这样启动比较快。考虑现场储藏量的要求，通常需要保证4 小时到60天。并且需要给所有燃料储藏系统提供一个远程的燃料监控和警报系统。由于 微生物增长是柴油燃料最常见的故障，应设计有便携的或安装固定的清洁系统。在寒冷的 季节，需要考虑给燃料系统加热或循环，避免柴油燃料胶凝。当确定好现场燃料储藏系统 的容量时，同时需要考虑燃料供货商在紧急情况时的反应时间。 在发电机周围提供UPS照明电源或单独的电池，在发电机和装置同时发生故障时提 供照明。同样，在发电机周围也应该提供UPS供电插座。 在组件的分别测试之外，备用发电机系统、UPS系统和自动转换开关应该作为一个系 统一起测试。在冗余系统测试单个组件的故障时，冗余系统是为在一个组件发生故障时能 够继续起作用而设计的。此外，一旦数据中心开始运行，应该定期测试系统，确保各个组 件能够继续正常地发挥作用。 3.机房用电的配置 配电必须充分考虑到今后的发展余量。如lBMP550A服务器，每台高配功率为lKW， 一个机柜若装6台就是6KW，假如预期机房在今后会装到最多四十个机柜那就是240KW；UPS一般可按照设备容量的1.3倍计算，就是312KVA，再加上适当的余量，选用3台 200KVAUPS冗余供电是一种较为理想的方案。 UPS的供电总容量2台200KVA冗余UPS可少算一台400KVA，精密空调单台的实 际耗电功率为20KW，假如配置10台精密空调的话，总功率为10*20引200KW，机房UPS、空调总功率为：400+200=600KW，机房供配电要考虑到日后的发展余量等因素，

机房供电设计

机房供电概述及系统设计 来源：中国绿色数据中心作者：机房360更新时间：2009/5/4 18:51:37 摘要：机房电气工程中机房供配电系统是数据中心机房的生命线，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的或隔离的冗余配置。设计时应该考虑到开关装置、总线或断路器维护的方便性。瞬时电压浪涌抑制(TVSS)应该被安装在电力分配系统的每一级上，并且采用适当的规格，以便能够抑制可能发生的瞬时的能量。 （一）机房供电概述 1.供配电系统 供配电是数据中心机房的生命线，这句话一点也不夸张，因为离开了电我们的机房是连一分钟也运行不了的，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的或隔离的冗余配置。设计时应该考虑到开关装置、总线或断路器维护的方便性。瞬时电压浪涌抑制(TVSS)应该被安装在电力分配系统的每一级上，并且采用适当的规格，以便能够抑制可能发生的瞬时的能量。 不同类别机房对电源的要求： A类机房：停电后会产生重大损失和社会影响，要求建立不停电

电源系统。 B类机房：停电后会产生一定损失和社会影响，要求建立备用电源系统。 C类机房：停电后不会产生大的陨失和社会影响，可按一般用户配置。 2.市电输变电系统 对于一级负荷机房应该有从不同变电站供给的双路供电，加上柴油发电机，通过应急电源柜切换后供给机房内的UPS和精密空调机组，ATS切换最好做在机房配电系统就近，切换后以最短距离输送给机房设备。备用发电机系统是至关重要的一个因素。即便其中有一个故障时，也能够直接地向计算机和其它设备提供一个理想质量和容量的电力供应。发电机的设计应能够处理UPS系统或电脑设备负荷的谐波电流。备用发电机应该提供备用电源给所有的冷却设备，避免负载设备温度上升以及停止运行。如果发电机不支持这些系统，它们所带来的益处就显得很有限。在自动控制发生故障时，发电机应该能够采用手动控制。应该给每一个发电机输出提供瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置。 发电机燃料应该是柴油，这样启动比较快。考虑现场储藏量的要求，通常需要保证4小时到60天。并且需要给所有燃料储藏系统提供一个远程的燃料监控和警报系统。由于微生物增长是柴油燃料最常见的故障，应设计有便携的或安装固定的清洁系统。在寒冷的季节，需要考虑给燃料系统加热或循环，避免柴油燃料胶凝。当确定好现场

最佳机房UPS电源供电系统设计方案

最佳机房UPS电源供电系统设计方案 发布时间:2014年1月20日星期一 在当今计算机广泛应用通信系统，计算机、通讯设备对供电质量要求越来越高，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS电源供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS电源供电系统本身引起的。因此，如何建立一个合理的、安全的UPS电源供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这一问题进行探讨。 一、机房UPS电源供电系统设计方案对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： (1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15%。电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15%，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 (2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。所以在条件许可下，宜将UPS电源尽可耀于电网输入的前端。 (3)前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5-2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。 二、机房UPS供电系统设计方案UPS容量的确定 根据负载容量及性质，选择适当的UPS，既可保证UPS的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时，也要考虑几个因素： (1)负载性质对UPS输出功率的影响。当前大部分UPS生产厂家在产品说明书中所给的输出功率都是指负载功率因数为0.6~0.8(滞后)时的值，而UPS电源实际可带的负载量是与负载功率因数密切相关的，当负载为纯电阻性或电感性时，逆变器在额定机在功率下其有功功率将有所下降。所以在考虑UPS容量时，对不同的负载功率因数要进行功率折算，通常可作这样的估算：假设负载功率因数为0.8(滞后)时UPS额定功率为1KVA，则当功率因数为0.9和1.0时，输出功率分别约为0.9-0.92 KVA 和0.74-0.77 KVA。对于计算机类负载，只要负载的峰

机房配电系统设计实例

机房配电系统设计实例

机房总配电系统 机房总配电从大楼的总配电柜（互投柜）单独引回路进机房。机房系统配电采用TN-C-S系统。机房专用配电柜必须采用专业厂家生产的配电柜，该配电柜必须根据相关标准设计及制造。 配电柜要求: 1) 机房配电柜根据用途设计各路供电要准确、可靠。本次方案采用两台配电柜（市电配电柜和UPS分配柜）不同性质的供电对象不放在一个柜内控制。实现各配电功能采用模块化结构，配电柜要留有备用电路，作机房设备扩充时用电。 2) 配电柜内选用的自动空气开关、接触器、熔断器、隔离开关等部件，要性能可靠，技术指标达到设计要求，能满足计算机设备及其辅助设备工作的要求。 3) 配电柜内应有应急开关。当整体机房内出现严重事故或者意外火灾时，应能立刻切断计算机电源、空调电源、新风电源。 4) 配电柜内各分路供电应设置指示灯，表示各路电气通断情况。 5) 配电柜内应根据计算机设备及其辅助设备的不同要求，设置中线和接地线的连接装置。中线与地线及配电柜外壳绝缘。 6) 配电柜内采用的母线、接地排及各种电缆、导线、中性线、接地线等都必须符合国家标准，并按国家规定的颜色标志编号。 7) 小型机、网络设备、PC服务器应由配电柜内不同的独立配电线路分别供电。 8) 总开关选用“梅兰日兰、ABB”优质断路器。

9) 为使机房的设备尽可能的做到统一，机房配电柜采用带有前后网孔门的机柜式配电柜。柜体要求采用优质冷轧板≥1. 2mm厚，柜体的主体立柱要求≥1.5mm厚； 10) 配电柜的供电回路数，足够设备的使用并考虑到设备的扩充； 11) 配电柜要有详细的图纸，图纸上应有开关的容量和品牌型号。 12) 柜体带有电流电压数字显示，并要求具有过流、过压、缺相保护，且具有自恢复功能。 13) 小型机、网络设备、PC服务器的用电，应由配电柜链路不同相位的供电。 配电柜绝缘性能应符合国家标准GBJ232-82《电气设备交接试验标准篇》中的要求，一般情况下不小于0.5MΩ 3.3 UPS 不间断电源系统 UPS电源推荐采用国内外知名品牌爱默生、科士达、APC三种，输入\输出为380\380 ，选用同品牌配套电池输出延时2小时。要求： 1) 三进三出80KVAUPS 2台； 2) UPS采用IGBT功率器件及多重保护技术，先进的分布式直接并联技术保证了在线扩容和系统冗余； 3) 宽输入电压范围（304V---456V），可适应恶劣电力环境，宽频率输入范围（50HZ±5%）,保证发电机供电给UPS的稳定运行； 4) 先进的IGBT整流技术无需附加设备时输入功率因素达0.9以上。输出波形失真度线性负载﹤3%，非线性负载﹤5%；

机房照明配电系统设计方案

、机房照明设计标准 机房照明设计标准主要指标为照度 照度E:光通量投射到物体表面时，即可把物体表面照亮，照度就是光通量的表面密度，即射到物体表面的光通量?与该物体表面 的面积S的比值，即E=? /S（其中照度的单位为勒克斯Lx）。 在考虑机房的照明时，还须同时将照明的均匀度、照明的稳定性、光源的显色性、眩光和阴影等要求提到日程中来，这些因素也将对操作人员和维护人员产生不可低估的影响。 由于中心机房里各功能区的分工不同，对照明中的照度要求也不相同，机房区的平均照度可距地1400的直立工作面照度大于500LUX 二、供配电系统设计依据与概况 计算机设备供配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。

GB50174-93《电子计算机机房设计规范》和GB2887-89《计算站场 地技术要求》中对计算机供电方式可分为三类：一类供电：需建立不间断供电系统。 二类供电：需建立带备用的供电系统。 三类供电：按一般用户供电考虑。 在本方案中，机房按一类供电方式设计施工 在GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率 变化、波形失真率分级如下表: 在本方案中，对计算机主机设备供电选用A级标准。为达到A级标准，须有相应的UPS设备来保障。

三、供配电系统设计内容 （1）、机房交流供配电设计 计算机机房的供电应380/220V电压、50HZ频率和三相五线制（即TN-S系统）的配线方式供电，供给机房用电。 计算机机房的设备供电应按设备总用电量的20%进行预留（按实际运行负载为20%）。 机房内的重要设备均采用UPS不间断电源和市电双回路供电。为防止闪电雷击及操作过电压对设备造成的危害，机房专用动力配电柜进线处装设过压保护装置，以消除线路上产生的瞬时高压尖峰脉冲。保证计算机设备稳定运行，不受损坏。 计算机机房内设备电源的电压变化应在220V士5%之内，频率变化在50H± 0.2Hz 之内。 保证电源运行时满足三相基本平衡，设计时将单相负荷均匀分配在