关于计算机房工程电气设计的探讨.doc

.关于计算机房工程电气设计的探讨赵瑛华北石油勘察设计研究院【摘要】 计算机房工程电气设计是电力工程设计中的重要组成部分，伴随着人类生产自动化水平的逐渐提高以及计算机在工程中的广泛应用， 对计算机房工程电气设计的要求也就越来越高。本文从计算机房工程电气设计“特性”入手，对计算机房工程的配电系统、接地系统做了比较详尽的探讨，对今后计算机房工程以及类似工程电气设计提供了有利的理论依据。【关键词】 机房工程 供配电系统 接地系统 防静电 电气设计1 引言众所周知，计算机房工程是为计算机服务的，而计算机又是为某一应用目的而工作的，因此，计算机机房工程电气设计既要满足计算机设备自身的要求，又要满足计算机应用目的的要求。概括起来，其基本要求可以归结为以下四个方面：1.1保证计算机系统运行的可靠性计算机系统是由许多复杂的高密度组装的电子器件组成的中央处理机（CPU）以及高精密的外部设备组成的。由于其系统的复杂性决定了计算机系统的某一环节很难避免发生故障。因此计算机系统的可靠性问题成为影响计算机发展与应用的核心问题。而计算机房工程的可靠性与机房环境、供配电、接地等因素是密不可分的，对供配电系统和接地系统而言，如果处理不得当，诸如电网过渡引发直流电源振荡将会使计算机在运行过程中，该为“0”的变成“1”，使软件出现“奇偶位错误”，影响计算机系统的可靠运行，象这样的例子不胜枚举。1.2保证计算机系统的设计寿命对计算机房内静电的影响而言，静电可以通过人体、导体触及计算机可导电外壳时，有可能击穿其电子器件而使计算机出现偶然性故障及器件损坏。1.3保证信息安全的要求据有关资料介绍，大部分计算机运行时频率介于0.16MHz400MHz之间，辐射强度大致为40dbV。如果供电电源质量没有保证，供电频率超出计算机要求的稳态频率偏移范围，将降低计算机抗干扰能力，辐射到空间的信息将面临有可能被干扰，被篡改，甚至被窃取的危险。1.4保证计算机操作人员的工作环境例如：计算机房照明，如果处理得当，将会大大提高操作人员的工作效率，减缓操作人员的视疲劳程度，减少操作上的误动作。以上是从计算机系统正常运行为出发点对计算机机房工程电气部分提出的基本要求，做为电气设计人员，应该满足这些基本的要求。在做计算机机房电气设计的同时，应该严格执行国家的有关规范和标准，如电子计算机房设计规范GB5017493等。下面将从供配电系统、接地系统、防静电几个方面对计算机房工程电气设计做进一步探讨。2 供配电系统21 系统方案电子计算机房的用电负荷等级和供电要求应满足供配电系统设计规范GB5005295，其供配电系统应采用电压等级220V/380V，频率工频50HZ或中频400HZ1000HZ的TNS或TNCS系统，电子计算机的主机电源系统按设备的要求确定。电子计算机房供配电系统应考虑系统扩展、升级的可能，并应预留备用容量。为提高计算机设备的供配电系统可靠性，最理想的技术措施是在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS(1015Min)，在下列各种情况中，该措施应是必不可少的。图21为设置UPS的供电系统图。（1） 对供电可靠性要求较高，采用备用电源自动投入方式或柴油发电机组应急自启动方式仍不能满足要求时。（2） 一般稳压、稳频设备不能满足要求时。（3） 需要保证顺序断电安全停机时。（4） 电子计算机系统实时控制时。（5） 电子计算机系统联网运行时。22 供电质量通过前言，我们已经知道电网质量对计算机的正常运行具有十分重要的意义，而供电质量主要包括以下几个方面的要素，这些要素根据电子计算机的性能、用途和运行方式（是否联网）等情况可以划分为A、B、C三级，如下表1所示： 表1项目等级ABC稳态电压偏移范围（%）25+7 -13稳态频率偏移范围（Hz）0.20.51电压波形畸变率（%）3558810允许断电持续时间（ms）0442002001500三相电压不平衡度（%）0.511.5为了提高电网的供电质量，计算机房的供配电系统设计应该注意以下事项： （1） 机房容量较大时，宜设置专用电力变压器，容量较小时，可采用专用低压馈电线路供电。（1） 电子计算机电源设备应靠近主机房设置。 （1） 机房内其它电力电力负荷不得由计算机主机电源和UPS供电。主机房内为计算机设备宜设置专用动力配电箱，与其它负荷应分别供电。（1） 单相负荷应均匀地分配在三相上，三相负荷不平衡度应小于20。（1） 计算机电源系统应限制接入非线性负荷，以保持电源的正弦性。23 设备选型及综合布线计算机房内设备选型以及综合布线从形式上虽然没有具体要求，但根据低压配电设计规范GB5005495，并结合上述计算机设备的供配电特性，应注意以下几点：231 设备选型（1） 专用配电箱内保护和控制电器的选型应满足规范和设备的要求。（2） 专用配电箱应有充足的备用回路，用以计算机系统的扩容。（3） 专用配电箱进线断路器应设置分励脱扣器，以保证紧急情况下，切断所有用电设备电源。（1） 专用配电箱设置电流、电压表以监测三相不平衡度。（1） 专用配电箱设置足够的中线和接地端子。232 综合布线（1） 电子计算机房的电源进线应按照建筑物防雷设计规范采取过电压保护措施，专用配电箱电源应采用电缆进线，不得不采用架空进线时，在低压架空电源进线处或专用电力变压器低压配电母线处装设低压避雷器。 （2） 主机房活动地板下部的低压配电线路宜采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。（3） 主机房活动地板下部的电源线应尽可能地远离计算机信号线，避免并排敷设，应采取相应的屏蔽措施。24 照明241照度选择照度是计算机房电气设计中十分重要的环节，也是保证计算机操作人员工作环境的重要指标，照度的选择应符合下表2规定：表2 平均照度（lx）机房类型200(100)300(150)500(200)间歇运行持续运行连续运行无窗建筑注：（）内的照度为第一类辅助房间照度取值。其它照度为主机房照度取值。第二、三类辅助房间按照现行照明设计标准的规定取值。工作区内一般照度的均匀度（最低照度与平均照度之比）不宜小于0.7，非工作区内一般照度的均匀度不宜小于0.2。电子计算机房故障照明照度为一般照明的1/10，安全出口标志灯照度不低于0.5lx。242眩光限制众所周知，电子计算机房眩光是操作人员产生视觉疲劳的重要原因，对眩光的限制可以分为以下三级：主机房、基本工作间宜采用下列措施限制工作面上的反射眩光和作业面上的光幕反射。（1） 使视觉作业不处在照明光源与眼睛形成的镜面反射角上。（1） 采用发光表面积较大，亮度低，光扩散性好的灯具。（2） 视觉作业处家具和工作房间内应采用无光泽表面。243光源选择如果计算机房照度等级以及眩光限制等级确定以后，参照下表可以进行电光源的选择： 表3眩光限制等级眩光程度 适用场所无眩光主机房、基本工作间有轻微眩光第一类辅助房间有眩光感觉第二、三类辅助房间光源种类光源平均亮度1（10cd/m）眩光限制等级遮光角管状荧光灯12020、10透明玻璃白炽灯1500、20244照明布线：照明配线宜穿镀锌薄壁钢管保护。3 接地系统和等电位措施 计算机机房的接地系统不仅对计算机运行的可靠性，而且对计算机系统的电气安全性都具有极大的影响。对计算机接地系统的论述主要包括以下几个方面：3.1 接地方式电子计算机房接地方式概括来讲，可以分成两类，一类是系统接地，还有一类是屏蔽接地。系统接地又可以细化成下面四种接地方式：（1） 交流工作接地（中性线），接地电阻不应大于4。（2） 安全保护接地，接地电阻不应大于4。（3) 直流工作接地（逻辑接地），接地电阻按照计算机系统具体要求确定，如IBM计算机要求接地电阻R2，而DEC公司、太极系列机则要求接地电阻R1，HP公司则只要求接地电阻R3就行。（4） 防雷接地，应按照现行的建筑物防雷设计规范GB5005794设计。计算机辅助设备中有许多静电屏蔽，如专用供电变压器的静电屏蔽层，局部空间或线路的屏蔽罩（设备外壳）。这些静电屏蔽的导体只有良好接地才能充分发挥作用。这就是所描述的屏蔽接地。系统接地和屏蔽接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按照其中最小值确定。当单独设置防雷接地时，应采取建筑物防雷设计规范中规定的防止反击措施。电子计算机接地系统应采用单点接地并宜采取多个计算机接地系统经铜排网和PE线接至同一接地干线的等电位措施。如图31所示：作者认为如果再采用图32所示的干线接地装置，对降低机房接地系统电阻将是十分有利的，这一点仅做参考，因为推导过程烦琐，恕不在本篇赘述。4 防静电防静电接地是电气设计中容易但又不允许被忽视的组成部分，在生产和生活中有许多静电导致设备故障的事例，主机房内所有导静电地板、活动地板、工作台面和座椅垫套必须进行静电接地，不得有对地绝缘的孤立导体。导静电活动地板接地方法如图41所示。静电接地可以经限流电阻及自己的连接线与接地装置相联，在有爆炸和火灾隐患的危险环境，为防止静电能量泄放造成静电火花引发爆炸和火灾，限流电阻值宜为1M。5 结束语计算机房工程的电气设计是随着人类生产自动化水平的逐渐提高以及计算机在工程中的广泛应用而诞生的，虽然设计工艺复杂，但是，通过上述探讨，我们可以得知，只要能够透彻领会国家相关设计规范的要点，并结合计算机不断发展的要求，一定会产生一大批优秀的机房工程电气设计，尤其在智能化建筑越来越形成特色产业，中国的高新电子行业也逐渐步入世界先进行列的今天，计算机房工程电气设计的意义又是何等重要。愿每一名电气工程设计人员都能意识到这一点，为中国的智能化走向世界作出应有的贡献。编写本文的时候，参考了许多专家的论著，在此向各位专家表示诚挚的谢意并敬请批评指正。参考文献1 朱志杰主编建筑高级装饰施工与报价北京 中国建筑工业出版社 19922 徐永根主编工业与民用配电设计手册北京 水利电力出版社 19943 章长东编著工业与民用电气安全 北京 中国电力出版社 19961.