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信息中心机房建信息中心机房建设介介绍供配供配电系系统 浙江省邮电工程建设有限公司 2013年6月03目目 录 第二章第二章 供配供配电系系统介介绍第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS选型型机房建设工程是随着信息化系统对环境的要求越来越高而出现的新兴行业，涉及到电子工艺、建筑结构、空气调节、给水排水、电器技术和消防安全等多种专业，它是为解决诸如温湿度、洁净度、电磁场强度、防静电、供配供配电、接地与防雷、消防安全等综合技术问题，为电子计算机系统稳定可靠运行和工作人员提供良好的工作环境。机房工程概述机房工程概述1 1 电子信息系子信息系统运行中断将造成重大的运行中断将造成重大的经济损失失；2 2 电子信息系子信息系统运行中断将造成公共运行中断将造成公共场所秩序所秩序严重混乱。重混乱。1 1 网网络运行中断将造成运行中断将造成较大大经济损失失；2 2 网网络运行中断将造成公共运行中断将造成公共场所秩序混乱。所秩序混乱。不属于不属于A A级或或B B级的的电子信息系子信息系统机房机房为C C级。A级（容容错型型）C级（基本型）（基本型）B级（冗余型）（冗余型）机房工程概述机房工程概述-电源分源分级标准准1.1.电子子计算机算机场地通用地通用规范范（GB/T2887-2011GB/T2887-2011）2.2.电子信息系子信息系统机房机房设计规范范（GB50174GB5017420082008）3.3.电子信息系子信息系统机房施工与机房施工与验收收规范范（GB 50462-2008GB 50462-2008）4.Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers(TIA/EIA942)5.计算机场地安全要求（GB/T9361-2011）6.建筑设计防火规范（GB50016-2006）7.高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95(2005年版)）8.建筑内部装修设计防火规范（GB50222-95(2001年版)）9.民用建筑工程室内环境污染控制规范（GB50325-2010）10.10.供配供配电系系统设计规范范（GB50052-2009GB50052-2009）11.11.低低压配配电系系统设计规范范（GB50054-2011GB50054-2011）12.12.建筑建筑电气工程施工气工程施工质量量验收收规范范（GB50303-2011GB50303-2011）13.13.建筑照明建筑照明设计标准准（GB50034-2004GB50034-2004）14.14.电力工程力工程电缆设计规范范（GB50217-2002GB50217-2002）15.建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）机房工程概述机房工程概述-建建设标准准16.建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB503432012）17.通信机房静电防护通则（YD/T 754-1995）18.通用用电设备配电设计规范（GB50055-2011）19.建筑给排水设计规范（GB50015-2003（2009版）20.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）21.通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243-2002）22.智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）23.智能建筑工程质量验收规范GB50339-2003)24.综合布线系统工程设计规范（GB5031-2007）25.安全防范工程技术规范（GB50348-2004）26.民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198-2011）27.气体灭火系统设计规范（GB503702005）28.气体灭火系统施工及验收规范（GB50263-2007）29.火灾自动报警系统设计规范(GB50116-2008)30.火灾自动报警系统施工及验收规范(GB50166-2007)31.电信专用房屋设计规范（YD/T5003-2005）机房工程概述机房工程概述-建建设标准准3目目 录 第二章第二章 供配供配电系系统介介绍第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS选型型 机房的供配电系统是机房工程中的关键项目，是一个综合性供配电系统，在这个系统中不仅要解决计算机设备的用电问题，还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属设备的供配电问题，如计算机机房专用恒温恒湿器（空调器），机房照明系统用电，安全消防系统用电等。下表为机房供配电的指标，分为三级。项目目指指标A级B级C级稳态电压偏移范偏移范围（%）-5+5-10+10-15+10稳态频率偏移范率偏移范围（Hz）-0.2+0.2-0.5+0.5-1+1电压波形畸波形畸变率率（%）5710允允许断断电持持续时间（ms）0442002001500供配供配电系系统-指指标 设计一个符合计算机运行要求的供配电系统，首先应确定供电等级。计算机机房的供电等级是根据计算机的工作性工作性质及其重要性重要性来划分，分为三级 A A级负荷荷计算机房。算机房。此类机房是指如国防建设、生产、交通运输、金融财政、航空管理等部门的机房。这些部门的机房如遇突然断电使计算机中断工作的话，将导致严重的人身伤亡等恶性事故，造成无法弥造成无法弥补的重大的重大损失失。所以这类机房应采用一类供电不不间断供断供电系系统。B B级负荷荷计算机房。算机房。此类机房是指如科研单位和一些应用计算机控制系统的生产单位的机房，这些单位的机房一旦突然中断供电将使生产、运输、通信等受到一定程度的影响，给国民经济造成一定的造成一定的损失失。这类机房一般采用二类供电需建立带备用的供用的供电系系统。C C级负荷荷计算机房。算机房。此类计算机房是指应用计算机做些一般的统计、查询、情报检索工作单位的机房。这些机方如突然中断供电虽会使工作受一定影响，但一般不会引起太大的一般不会引起太大的损失失。这类机房一般采用三类供电常常规供供电系系统。供配供配电系系统-供供电等等级确定供电等级后，需选择一个切合实际的供电方式。对供电方式的选择应在了解各种供电方式的特点基础上，根据设备、场合、环境和供电条件等实际情况进行设计与施工。机房供配机房供配电系系统需要向以下需要向以下设备提供提供电源源不间断电源（UPS）空调、新风（包括机房专用精密空调、普通空调、新风）照明维修电源插座及办公等其他电源负载供配供配电系系统-市市电负载而不不间断断电源系源系统（UPSUPS）又需要向以下）又需要向以下设备提供提供电源源小型机（甚至更高级别的计算机）服务器存储设备核心信息设备（交换机、路由器、防火墙等）应急照明消防系统动环监控系统机房门禁、安防监控等系统供配供配电系系统-UPS-UPS负载供配供配电系系统-A-A级机房机房A A级机房配机房配电系系统框框图变压器1ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜UPS4发电机1变压器2ATS切换柜发电机2双回路负载单回路负载供电设备：精密空调、新风机、市电照明等市电设备在设计时需要做出配电图，再根据需要配置配电柜、电力电缆、电源插座、走线路由等。以下是一个B级机房的基本配电图，大型机房还要复杂的多。供配供配电系系统-B-B级机房机房变压器1变压器2ATS配电总柜市电配电柜UPS输入配电柜UPS2UPS1UPS3UPS输出配电柜列头配电柜STS配电柜ATS切换柜发电机供电设备：精密空调、新风机、市电照明等市电设备 末端精密配电示意图精密配电柜机架式PDU（同一网络机柜内）防溅防尘工业接插件（安装于机柜下方）双路电源双电源电子设备机架式机架式STS方案方案单电源电子设备供配供配电系系统-机柜末端配机柜末端配电供配供配电系系统-案例照片案例照片n 市市电配配电柜、柜、UPSUPS配配电柜柜目目 录 第二章第二章 供配供配电系系统介介绍第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理 第四章第四章 UPSUPS选型型市电负载逆变器电池组充电器175264V220410V功率等级0.25-3KVA左右后后备式式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）-市市电正常正常时，它向，它向负载提供的是抽提供的是抽头变压器稍器稍 加加稳压处理的理的“低低质量量”交流交流电，逆逆变器不工器不工 作作，蓄，蓄电池由独立的充池由独立的充电器充器充电。-当市当市电超出超出规定范定范围时，负载由由继电器器转为电 池逆池逆变供供电。后后备式式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）市电负载低通滤波器逆变器/充电器降压绕组升压绕组电池组175264V150175V264276V功率等级0.7-20KVA左右互互动式式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）互互动式式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）在在线互互动UPSUPS与后与后备式比，主要区式比，主要区别在于：逆在于：逆变器与器与充充电器合二器合二为一，一，输出通出通过变压器的抽器的抽头跳跳变，实现分分段段稳压。功率等级10-480KVA左右市电负载主变换器电池组Delta变换器175264V220410V补偿变压器DaltaDalta变换式式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）DaltaDalta变换式式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）市市电正常正常时，8585能量有市能量有市电直接提供，直接提供，1515能能 量有一个逆量有一个逆变器提供器提供，当市当市电异常异常时，100100能量有能量有电池提供。池提供。无法解决市无法解决市电上的上的谐波波污染，比如：染，比如：频率率 异常、浪涌、噪声等，将直接异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要入到重要负载。ACDCACDCACACACAC3 phaseinput3 phaseoutputMain inverterDelta inverterNeutralNeutralBatteryBattery整流逆变充电器电池组输入EMI输出EMI负载市电维修开关旁路输入空开市电输入空开切换开关1234功率等级0.7-1500KVA左右在在线式式UPSUPS基本原理（一）基本原理（一）在在线式式UPSUPS基本原理（二）基本原理（二）不管不管电网网电压是否正常，是否正常，输出交流出交流电压都要都要经过逆逆变器，即逆器，即逆变器始器始终处于工作状于工作状态。四种架构四种架构UPSUPS性能性能对比比 在主路市在主路市电正常正常时，UPSUPS一方面通一方面通过整流器、逆整流器、逆变器器给负载在在线提供高品提供高品质交流交流电源；另一方面通源；另一方面通过整流器整流器为电池充池充电，将，将能量能量储存在存在电池中池中 ，如，如图：在在线式式UPSUPS市市电逆逆变工作模式工作模式 在在线式式UPSUPS电池逆池逆变工作模式工作模式 当主路市当主路市电掉掉电或不正常或不正常时，系，系统自自动无无间断地切断地切换到到电池池工作模式，由工作模式，由电池逆池逆变出用出用户所需的三相四所需的三相四线交流交流电源向源向负载供供电。市。市电恢复后系恢复后系统自自动无无间断地恢复到正常工作模式断地恢复到正常工作模式 ，如，如图：在在线式式UPSUPS静静态旁路工作模式旁路工作模式 旁旁路路工工作作方方式式有有两两种种，一一种种能能自自动恢恢复复到到正正常常工工作作模模式式；另另一种需人工干一种需人工干预才能回到正常工作模式。才能回到正常工作模式。在在逆逆变器器过载延延时时间到到、逆逆变器器受受大大负载冲冲击等等情情况况下下，系系统自自动无无间断断切切换到到静静态旁旁路路电源源向向负载供供电。在在逆逆变器器恢恢复复正正常常后后，系系统自自动恢复正常供恢复正常供电方式。方式。当用当用户关机，或主路市关机，或主路市电掉掉电（或不正常）且（或不正常）且电池池储能耗尽，能耗尽，或或发生生严重故障等情况下，逆重故障等情况下，逆变器关器关闭，系，系统会停留在旁路工作模会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式，式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用需要用户重新开机，重新开机，如如图：在在线式式UPSUPS维修工作模式修工作模式 需要需要对UPSUPS电源及源及电池等池等进行全面行全面检修修或或设备故障需故障需维修修时，可以通可以通过闭合合维护开关开关Q3BPQ3BP，将将负载转向向维修旁路直接供修旁路直接供电，以，以实现对UPSUPS不停不停电维护。维修需要断开修需要断开UPSUPS内部的内部的主路、旁路主路、旁路输入入电源源和和电池池输入开关以及入开关以及输出开关，出开关，实现UPSUPS内部不内部不带电而而对负载仍然仍然维持供持供电的的维修工作模式，修工作模式，如如图：UPSUPS高可靠性供高可靠性供电方案方案方案一：方案一：方案一：方案一：主从机串主从机串联“热备份份”方案方案适用范适用范围：中小功率机型：中小功率机型优点：点：价格便宜，安装方式价格便宜，安装方式简单可靠。可靠。缺点：缺点：从机从机电池寿命池寿命缩短。短。对单机抗机抗阶跃负载能力要求高。能力要求高。没有没有扩容能力。容能力。市电负载AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主路从机 旁路从机输出 UPSUPS高可靠性供高可靠性供电方案方案方案二：直接方案二：直接方案二：直接方案二：直接并机型冗余供并机型冗余供电适用范适用范围：大功率机型：大功率机型优点：点：多台多台UPSUPS平均分平均分摊负载、可靠性高。、可靠性高。缺点：缺点：控制控制电路复路复杂。成本高。成本高。形式形式较多：直接并机（多：直接并机（N+1)N+1)、并机柜方式并机柜方式(并机旁路柜）并机旁路柜）、导航型方式、航型方式、热同步方式同步方式。市电负载AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主机从机从机输出并机逻辑控制 UPSUPS高可靠性供高可靠性供电方案方案方案二：直接方案二：直接方案二：直接方案二：直接并机型冗余供并机型冗余供电并并联的目的的目的1 1、可以、可以组成很大容量的交流成很大容量的交流电源系源系统；2 2、可以、可以组成冗余系成冗余系统以提高系以提高系统的可靠性；的可靠性；3 3、可以灵活配置系、可以灵活配置系统的容量，便于的容量，便于扩容，并降低用容，并降低用户的初始投的初始投资；4 4、系、系统具有很好的可具有很好的可维护性性并并联的基本条件：的基本条件：除并机系除并机系统各各单机必机必须满足机型和容量相同，足机型和容量相同，软件件 和硬件版本需一致外，和硬件版本需一致外，还需需满足以下条件：足以下条件：电压幅幅值相等相等 输出出滤波器参数一致波器参数一致电压频率一致率一致 控制系控制系统稳定定电压相位一致相位一致均流一致均流一致 UPSUPS高可靠性供高可靠性供电方案方案方案三方案三方案三方案三：双母双母线供供电电池池UPSAC PPCSTS电池池UPSAC PPC双双电源源 负载单电源源 负载LBSTVSSTVSS母母线一一母母线二二3目目 录 第二章第二章 供配供配电系系统介介绍 第三章第三章 UPSUPS工作原理工作原理第四章第四章 UPSUPS选型型 UPSUPS国内外主要品牌国内外主要品牌 UPS品牌主要有：品牌主要有：台达（中达）；梅兰日兰；艾默生；APC爱克赛山特（中小功率）科士达UPSUPS配置配置UPS容量的确定容量的确定统计本期负载的功耗；结合发展规划，确定中远期的总功耗；考虑一些安全余量；确定扩容方案1.首先获得负载的总功耗,并统一单位到KW可通过查询设备铭牌或规格书获得其功耗信息额定电流I：W=I*220*0.8;额定功率W：直接使用;视在功率VA：W=VA*0.8；2.将需要供电的所有负载功耗相加，获得总功耗P3.服务器等属电容性负载，功率系数取0.8，S=P/0.84.根据GB50174规范要求：UPS基本容量（E）1.2x设备计算负荷（S）5.根据E寻找最靠近，且额定容量大于E的UPS型号UPSUPS配置配置UPSUPS容量容量计算算例如：机房内有服例如：机房内有服务器机柜器机柜20架，每架服架，每架服务器机柜内安装器机柜内安装5台服台服务器，器，每台服每台服务器器400W,Cos取取值为0.9。P=400*5*20/1000=40KWS=P/Cos=40/0.9=44.4KVAE1.2S=1.2*44.4=53.3KVAUPSUPS配置配置-示例示例 蓄蓄电池国内外主要品牌池国内外主要品牌 蓄蓄电池品牌主要有：池品牌主要有：哈尔滨光宇；广东汤浅；江苏双登；绍兴灯塔杭州南都德国阳光沈阳松下电池后池后备时间主要取决于市主要取决于市电供供应情况情况油机油机发电机机组的配置的配置维护响响应时间电池池组配置配置电池池组配置配置蓄电池容量(AH)的定义 蓄电池容量(AH)是指在标准环境温度下（25），电池在给定时间指点终止电压时（1.80v），可提供的恒定电流A与持续放电时间H的乘积（I*T）蓄电池容量(AH)的计算方式1、恒流法2、电源法电池池组配置配置恒流法恒流法C=PT/（VfK）C蓄电池容量，AhEUPS容量PFUPS输出功率因数P负载功率，P=EPFVfUPS额定直流电压UPS逆变效率K电池放电系数T放电小时数 当电池备用时间为30分钟，K=0.45，当电池备用时间为1小时，K=0.55；当电池备用时间为2小时，K=0.64，池备用时间为3小时，K=0.75；当电池备用时间为4小时，K=0.79,当电池备用时间为5小时，K=0.83;当电池备用时间为6小时，K=0.88,当电池备用时间为8小时，K=0.94电池池组配置配置-示例示例恒流法恒流法-蓄蓄电池容量池容量计算算1台80KVAUPS后备时间30min,选用DCF126-12系列电池.计算电池容量?台达NT80KVAUPS,直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6,UPS的功率因数Pf=0.8,逆变器转换效率=0.95。C=PT/（VfK）=（80*1000*0.8*0.5）/（348*0.95*0.45）=215AH即即选择12v120ah电池池2组，即可，即可满足使用足使用电池池组配置配置电源法源法(通信行通信行业标准准YD/T5040YD/T5040）I=EPF/（U）I 电池放池放电电流，流，A E UPS容量容量PF UPS输出功率因数出功率因数 U 电池池组工作工作电压UPS逆逆变效率效率第一步第一步计算出算出电池放池放电电流流电池池组配置配置第二步将放第二步将放电电流代入容量公式流代入容量公式标准规范通信电源设备安装工程设计规范（YD/T 5040-2005）p蓄电池容量计算公式电池放电小时数(h)0.51234681020放电终止电压(V)1.651.71.751.71.751.81.81.81.81.81.81.81.85阀控电池放电容量系数0.480.450.40.580.550.450.610.750.790.880.9411电池池组配置配置-示例示例电源法源法-蓄蓄电池容量池容量计算算1台80KVAUPS后备时间30min,选用DCF126-12系列电池.计算电池容量?台达NT80KVAUPS,直流直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6,UPS的功率因数功率因数Pf=0.8,逆变器转换效率效率=0.95。I=EPF/（U）=（80*1000*0.8）/（0.95*348）=193.6A即选择12v120ah电池3组，即可满足使用C=KIT/1+(t-25)=（1.25*193.6*0.5）/0.451+0.01(5-25)=336AH 谢 谢!