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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切换最好在机房配电系统附近,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,当其中有一个故障时,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=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,一般可按照UPS与空调容量总和的150%配置,就是600*1.5=900KW,另外再加上新风机4KW、照明等的用电算8KW,则机房总的配电容量应为912KW,其中由应急柜供电的为UPS和精密空调。
4.作为国家A类标准的计算机机房都要求具备双路市电电源接入供电,但双路电源的切换开关(ATS0最好要安装在UPS输入的附近,这样接法相比在远端的配电柜切换,可以消除从配电间到UPS之间动力线路,开关等引起的故障)。机房供配电的安全可靠性牵涉的问题很多,从市电输入到UPS,从UPS输出到各级ATS、各级开关然后到输出端的各个接线盒及插座,每一个环节都十分重要,特别是处于供配电上游的UPS输入总开关和输出总开关以及ATS。其中任何一个一旦出现问题,都会引发严重的停电事故,后果将不堪设想,因此其配置问题必须慎之又慎,另外对于动力电缆的配置问题也很值得研究,由于机房内大量非线性负载的存在,使得谐波电流很大,所以一般机房刚建好时零地电压都很低,而设备装满时零地电压都会大大增加,我们的有效办法之一就是降低零线的电阻,以前我们的零线、地线的线径一般都比相线要,小很多,但实践中三相配电线路内,相线上的整数倍谐波在中性线上会叠加,使中性线的电流值可能超过相线上的电流。但是从降低谐波电流和零地电压的目标出发,我们应该将零线和地线的线径选得与相线相同甚至更粗一点。

(二)负荷等级