計算機中心機房配電系統(tǒng)設(shè)計探討

趙 暉 / 新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司

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計算機中心機房配電系統(tǒng)設(shè)計探討

趙 暉 / 新疆有色冶金設(shè)計研究院有限公司

【摘 要】計算機中心是一些企業(yè)、政府機關(guān)等大型機構(gòu)的信息數(shù)據(jù)設(shè)備的管理核心，其硬件設(shè)備的安全直接關(guān)系到整個機構(gòu)的數(shù)據(jù)安全與信息安全。同時，計算機中心配電系統(tǒng)比其他用電設(shè)備的配電系統(tǒng)要求更加精細，需要加強對配電系統(tǒng)的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】計算機中心；機房；配電系統(tǒng)

計算機中心的地位隨著信息化技術(shù)、智能化辦公的普及變得越來越重要。尤其是其軟硬件的安全方面，不僅決定了數(shù)據(jù)的安全使用，也關(guān)系到國家、企業(yè)機密，公司、個人檔案的安全。其中配電系統(tǒng)在計算機中心機房的安全管理地位十分重要。據(jù)統(tǒng)計，在造成企業(yè)計算機機房運行事故的原因中，有近60%是由于配電系統(tǒng)故障而形成的，配電系統(tǒng)的故障的表現(xiàn)有很多方面，如中心機房配電設(shè)備運行時間過長、運行不穩(wěn)、丟失數(shù)據(jù)等等。另外，隨著機房中設(shè)備的升級，其基礎(chǔ)環(huán)境的要求也會越來越高，設(shè)備的更新改造也是計算機中心機房建設(shè)的一項重要內(nèi)容，機房配電系統(tǒng)改造應(yīng)跟得上機房設(shè)備更新的步伐，以確保設(shè)備的正常、安全使用。本文將對企業(yè)計算機中心機房的配電系統(tǒng)設(shè)計普遍存在的問題進行討論，分析和探討計算機中心機房配電系統(tǒng)改造的方法。

一、計算機中心機房配電系統(tǒng)設(shè)計的對象

計算機中心機房供配電系統(tǒng)通常由計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電、機房輔助設(shè)備供電和其它供電設(shè)備三部分組成。計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)主干通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)備、計算機終端設(shè)備和計算機外部設(shè)備供電；機房輔助設(shè)備供電負(fù)責(zé)向機房空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、機房照明系統(tǒng)和機房維修電源系統(tǒng)供電；其它供電包括辦公室供電等。這三部分都統(tǒng)一通過安裝在機房配電間的動力配電柜進行配電，外部供電電纜先進入機房總配電柜然后分送各個部分。

中心機房中主要計算機和網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備對交流電源的質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，包括對交流電的電壓和頻率對電源波形的正弦性，對三相電源的對稱性，對供電的連續(xù)性、可靠性、穩(wěn)定性。尤其要做抗干擾與防斷電的準(zhǔn)備，這兩項工作要確保設(shè)備運行的穩(wěn)定。

中心機房的負(fù)荷等級應(yīng)該設(shè)為一級負(fù)荷，供配電系統(tǒng)應(yīng)該按照一類供電方式設(shè)計即為提高機房設(shè)備的供配電系統(tǒng)可靠性，在配電設(shè)備前端增加交流不間斷電源系統(tǒng)UPS，達到供電可靠不間斷，質(zhì)量穩(wěn)定無干擾。

另外，中心機房動力輔助設(shè)備的設(shè)計也很關(guān)鍵。動力輔助設(shè)備包括計算機專用精密空調(diào)系統(tǒng)、計算機機房照明配電系統(tǒng)、計算機機房新風(fēng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心通信系統(tǒng)以及各項插座等設(shè)備。機房輔助動力設(shè)備直接關(guān)系到計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備以及機房其它確保安全的設(shè)備等等。

備用設(shè)備的設(shè)計。隨著辦公系統(tǒng)對于計算機的依賴，計算機成為了主要的辦公工具，計算機中心在安全管理上，配電備用設(shè)備較為關(guān)鍵，由于計算機內(nèi)存儲設(shè)備在突發(fā)情況下數(shù)據(jù)丟失率太高，且不容易找回，因此，計算機配電系統(tǒng)也應(yīng)該有一套備用系統(tǒng)。例如在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，當(dāng)一路供電發(fā)生故障時能夠自動轉(zhuǎn)換到另一路。

二、計算機中心機房配電系統(tǒng)應(yīng)注意的幾個問題

1.布線問題。

在機房供配電系統(tǒng)布線方面機房電源進線應(yīng)當(dāng)按照確保安全的原則，對較大的負(fù)載采取過電壓保護措施。專用配電箱電源應(yīng)采用電纜進線，在不得不采用架空進線時在低壓架空電源進線處或?qū)Ｓ秒娏ψ儔浩鞯蛪号潆娔妇€處要安裝低壓避雷器。

機房低壓配電線路應(yīng)采用銅芯屏蔽導(dǎo)線或銅芯屏蔽電纜。機房活動地板下的電源線應(yīng)盡可能地遠離網(wǎng)絡(luò)信號線，避免并排敷設(shè)并采取相應(yīng)的屏蔽措施。機房內(nèi)的電線電纜除了應(yīng)該具備相應(yīng)的流量負(fù)載承擔(dān)能力外還必須考慮線纜的阻燃要求。

2.防止負(fù)荷干擾的問題。

中心機房供配電系統(tǒng)的可靠要求較高，為防止其它負(fù)荷對計算機系統(tǒng)的干擾以及維護運行管理上的方便，可采用專用低壓饋電線路供電。這樣可有效地防止用電設(shè)備對計算機系統(tǒng)的干擾。

3.防止其他電器開關(guān)時的干擾。

例如防止照明電路開啟和關(guān)閉時產(chǎn)生的沖擊對計算機的干擾，也為了避免由于照明電路供電電壓的波動影響照明的穩(wěn)定性，機房內(nèi)的一般照明和應(yīng)急照明應(yīng)與計算機電源系統(tǒng)分開，最好與輔助設(shè)備電源系統(tǒng)的線路分開，以單獨的低壓照明線路供電。

4.防止過電壓的損害。

防止雷擊等過電壓對設(shè)備造成的危害，中心機房電源進線宜采用地下直接埋設(shè)電纜。當(dāng)有架空進出線時，在低壓架空電源進線處或?qū)Ｓ米儔浩鞯蛪号潆娔妇€處均應(yīng)裝設(shè)低壓避雷器。主機房專用動力配電箱內(nèi)低壓配電母線上可裝設(shè)浪涌吸收裝置，以消除線路上產(chǎn)生的瞬時高壓尖峰脈沖。

5.設(shè)計備用插座。

主機房內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置測試與維修插座，目的是為了避免維修用的手動工具誤插入測試插座內(nèi)影響計算機正常運行，兩種用途的插座應(yīng)有明顯的區(qū)別標(biāo)志。使用電源插座應(yīng)由計算機主機電源系統(tǒng)供電，維修電源插座應(yīng)用輔助設(shè)備電源系統(tǒng)供電。

三、計算機中心機房配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化方法

1.做好配電系統(tǒng)改造前的整體規(guī)劃與設(shè)計。

規(guī)劃和設(shè)計方案要有一定的前瞻性。從技術(shù)和管理的角度講，在實施配電改造前的規(guī)劃和設(shè)計應(yīng)充分考慮到這些問題以降低未來機房的運維成本，延長機房的使用壽命；規(guī)劃和設(shè)計方案要嚴(yán)格保證機房設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性，制定規(guī)劃和設(shè)計方案時要把現(xiàn)有機房的安全性和穩(wěn)定性放在首位，以期最大程度上減小配電系統(tǒng)改造對機房安全運行的影響；規(guī)劃和設(shè)計方案要充分適應(yīng)未來機房設(shè)備的擴充性，在電源布局、線纜規(guī)格、空開和UPS電源等方面要盡可能的考慮到未來機房負(fù)載的變化。

2.做好配電系統(tǒng)接地制式的選擇。

供配電系統(tǒng)的接地制式一直是電氣工作者十分關(guān)注的問題。但它又是經(jīng)常被信息中心管理者和非電氣技術(shù)人員忽略和輕視的問題。供配電系統(tǒng)的接地制式涉及機房供電的安全可靠，繼電保護等諸多因素，而且對通訊以及電子設(shè)備地正常運行和電磁干擾、人身安全等方面有重要地影響。配電系統(tǒng)接制式地選擇在不同地區(qū)、不同電網(wǎng)、不同對象所考慮的側(cè)重點不同。

3.電源配電柜及空開的選型與配置。

在機房配電系統(tǒng)改造時，應(yīng)注意以下兩個方面：一是配電柜內(nèi)應(yīng)預(yù)留用于機房用電設(shè)備擴充時使用的備用支路；二是配電柜內(nèi)所使用的自動空氣開關(guān)、接觸器、熔斷器、隔離開關(guān)、斷路器等部件，要求性能可靠，技術(shù)指標(biāo)達到設(shè)計要求，能滿足各類計算機設(shè)備工作要求，同時，上下級斷路器動作時間須符合下級保護上級的原則。

4.負(fù)載端設(shè)備的電源改造與測試。

機房配電系統(tǒng)改造的主要目的是增強機房計算機負(fù)載設(shè)備供電的可靠性和安全性。為提高供電的可靠性和安全等級，設(shè)備的供電最好是從UPS前端市電輸入開始一直到設(shè)備電源模塊的整個供配電環(huán)節(jié)都留有冗余。由于各種原因，并不是每一臺服務(wù)器、小型機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計算機設(shè)備在購買時都配備有雙電源模塊。同時，部分設(shè)備如工控加密機、機架式服務(wù)器等因產(chǎn)品的設(shè)計原因無法擴充雙電源模塊，對于此類設(shè)備可以通過在機房雙母線供電系統(tǒng)中使用 STS 設(shè)備來解決其電源的冗余性問題。

綜上所述，計算機中心機房的配電系統(tǒng)的優(yōu)化是一個需要考慮全面細致的系統(tǒng)工程，優(yōu)化的目的是改變風(fēng)險大、不穩(wěn)定的問題，需要管理者、技術(shù)人員以及施工方的高度重視，特別在方案制訂、風(fēng)險評估、人員調(diào)度、應(yīng)急預(yù)案等方面須做好充分的準(zhǔn)備。同時，在改造工作結(jié)束后，如何從管理和技術(shù)的角度加強對機房基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施的維護、進一步提高機房設(shè)備安全運行的穩(wěn)定性與可靠性，是每一個信息技術(shù)工作者，特別是機房管理維護人員必須思考的問題。

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