机房UPS与配电系统.docx

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机房UPS与配电系统

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

Ø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；

Ø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；

Ø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；

Ø机房内安装UPS电源，电池容量配备满载120分钟后备电池；

Ø机房内提供市电和UPS电，机柜均单独回路供电；

Ø消防系统由UPS供电；

1.1.2设计要点

Ø配电柜充分考虑市电及UPS的用电负载,及20%-25%的冗余。

Ø配电柜主电缆由楼层配电柜引入，动力开关与消防联动。

Ø计算机插座回路采用ZR-BVR3*2.5电源线。

Ø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。

Ø电源插座全部采用专业PDU。

Ø配电柜内开关均选用施奈德断路器。

ØUPS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。

Ø机房内考虑空调电源、门禁电源和及其它设备电源。

Ø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。

Ø配电柜配备专业的电量仪，带电流、电压指示。

Ø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性地配合，配电以树干式、放射式向用电设备供电；

配电系统所用线缆均为阻燃铜芯绝缘护套电力电缆及阻燃铜芯线，敷设镀锌铁线槽、镀锌钢管及金属软管；

1.1.4配电系统设计

配电间设两路电源进线的总配电柜一台，通过提供UPS的电源和UPS输出电源的再分配至电信网络机房和安保机房。

同时对机房的配电柜提供市电电源。

机房内线缆由配电柜至各工作点线缆，全部布放在静电地板的金属桥架内，分支电线由桥架引出，外套金属软管，直接上到机房机柜上等用电设备上。

机房外通过桥架、镀锌钢管铺设至各工作点预设位置，电线由此引出，外套金属软管接到用电设备上。

1.1.5电力线缆的电磁辐射防护

1、天花板采用微孔铝合金天花板；铺设防静电地板,并在地板下作静电接地；机房内地板支撑脚、金属天花、墙面板均做有效的电气连接并分别连接的大厦联合接地汇流排,形成法拉第效应,有效的防止电磁干扰。

2、为了防止机房内电力配线产生电磁干扰，在机房施工中所有路由均穿金属管且保证一定的壁厚，金属管接头采用螺丝接头连接，并拧8个以上丝扣；使用金属软管作为过渡连接时，尽量减少接头（不多于两个），并使接头深度嵌入，这样能够保证所有接头部位形成低阻位，有效减少非连续接头部位产生的漏磁通。

3、机房内所有电缆、电线、信号线全部采用地板下敷设。

4、机房内配线采用辐射放散式配线方式，严禁采用环形配线。

5、交流工作地、安全保护地采用大厦等电位联合接地体，形成良好电气接地网。

6、直流工作地采用机房地坪网格装均压带，保证有效接地电阻小于1欧姆，解决设备外壳静电荷有效泄漏的问题。

7、对动力配电柜（盘、箱）的母线输入端加装防浪涌、防过电压、防细小雷电流避雷器。

1.1.6配电柜及开关的选择

配电柜柜体采用国产产品，配电柜所有元器件均采用施奈德系列产品，符合IEC947-2IEC898标准，主开关采用NS系列空气断路器。

分支开关采用Multi9系列断路器，操作寿命均在5万次以上，性能可靠、安全、免维护。

Multi9系列开关采用道轨式安装法，因此分配负载数量多，增容相当方便。

根据要求可提供多种附件紧急停电掣各开关辅助触头（报警、故障、分合指示等）主开关操作方式任选（直接手柄操作，旋转手柄操作，）。

柜体采用全封式结构，玻璃门或普通门防护、防尘、120度倾角防水。

最高保护等级可为IP45符合IEC529BS5420标准。

操作安全、方便，所有开关都安装在带有开口的防护板后，只有操作手柄及按钮可见。

1.1.7UPS电源的选择

根据设备需求分析,我们为世博村E地块的配电系统选用柏克80KVAUPS电源，，后备电池按30分钟考虑。

柏克UPS技术特点:

1、逆变器

电源装置中逆变器采用原装进口产品，并满足下列要求：

✧逆变器采用进口品牌主模块和高可靠性的数字集成电路双CPUSPWM多闭环逆变技术作为功率输出单元和控制单元；

✧逆变器要求用一体化隔离式变压器输出纯正弦波、能100%三相不平衡运行；

✧逆变器能向任何感性或容性负荷供电；

✧逆变器设有滤波器，把总谐波畸变率限制在5%以下；

✧逆变器的每逆变桥的桥臂设有保护电路，以防止因过流等损坏逆变桥桥臂固态板；

✧逆变器的输入回路和输出回路设有熔断器和断路器等过流保护装置，熔断器须设有熔断指示，以便维修人员进行维修和维护；

✧在旁路模式中，它保证为用户提供可靠的电源，具有持久性、可靠性，并且能够完全避免危险的运行状态；

✧逆变器具有抗短路能力，集成静态旁路开关和绝缘隔离变压器；

✧逆变器参数的选择要根据输出波型来设定。

2、整流器/充电装置

电源装置中负责对电池充电的充电器须采用高频程控大功率充电器，并采用一体化设计电流1-100A可设定，同时并满足如下要求：

✧整流模块为原装进口产品，可靠性高，所有器件及导线采用无自爆、耐火和阻燃产品。

✧控制电路采用高速CPU控制，数字化程度高，安全可靠。

✧充电器具有对电池充电全智能化自动管理功能，并防止对蓄电池过充的功能；

✧充电器具有自诊断功能，能准确判断其故障位置，便于维修。

✧充电装置须有短路、过流等保护功能。

✧所有组成部分均做在同一机柜中，体积小，维护简单。

✧有电池均充和浮充电自动转换功能，电池保护功能好。

✧有电池测试功能，可以测试电池状态，供电情况等。

3、显示装置

带有背光大屏幕中文液晶触摸显示屏，人机界面友好，可显示如下内容：

单路交流进线三相电源电压、充电电压、充电电流、电池组电压、电池组充放电电流、单个充电模块电压、单个充电模块电流、逆变器输出电压、频率等。

以上测量精度不小于1.0级，电源装置取消常规的测量表，全部通过监控系统液晶显示屏显示。

4、UPS技术参数

基本技术参数

标称容量（KVA）

10-800KVA

工作方式

双变换纯在线式，带隔离变压器输出工频机

相数

单相+N+G

输入功率因数

＞0.95（加滤波器或12脉冲整流器）

多种工作模式

具有UPS、EPS、ECO节能模式整机效率＞0.98

整

流

器

输入标称电压

220/380V/230/400VAC、240/415VAC

范围

380/220±25%

输入标称频率

50Hz±10%，60Hz±10%

输出纹波

＜2％

软启动

0～100%5sec

充

电

充电模式

先恒流后恒压，带温度补偿充电和自动均浮充转换

温度补偿电压

3mV/℃（单体）

充电电流

0.1C（根据电池容量设置自动调节）

电池

电池类型

免维护铅酸蓄电池

电池容量

7～999AH可设定（根据不同功率容量范围不同）

逆

变

器

相数

单相+N

额定功率

额定容量×0.8

标称电压

380VAC

输出电压稳定度

±1%（稳态负载），±5%（负载波动）

频率稳定度

50Hz，50Hz＜±0.5%（不同步时）

波峰因数

＞3：

1

输出波形失真度

正弦波，线性负载＜3%；非线性负载＜5%

动态特性

瞬变电压＜±5%（由0到100%跃变），瞬间恢复时间＜10ms

不平衡负载电压

＜±5%

过载保护

120%正常工作125%60分钟；150%10分钟；200％1S

逆变器效率

＞93％（满载）

旁路

相数

三相+N

标称电压

380VAC、400VAC、415VAC

转换时间

＜0ms（静态开关零切换）

保护功能

输入保护

电压、频率超限；错相、缺相

输出保护

过流、短路、功因过低

电池保护

过充保护、过放保护

温度保护

环境过温保护、逆变器过温保护

硬件故障保护

辅助电源异常、断路器跳闸、熔断器断开及功率器件过流过压保护

报警

具有语音报警功能

系

统

参

数

工作环境

环境温度：

-20～55℃，相对深度30%～90%海拔高度＜1000米（每增加100米功率下降1%，最高4000米）

冷却方式

强制通风

通讯接口

RS232、RS485。

可选干接点接口、SNMP卡（网络远程监控）真人语音报警功能

冗余功能

串联热备份或并联

抗浪涌能力

10/700μS，5KV；8/20μS，20KA

防护等级

IP20

安全性能

输入输出对地的抗电3000VAC，漏电流小于3.5mA；绝缘电阻大于2MΩ（500VDC）

噪声dB

55～60

显示装置

带有背光大屏幕中文彩色液晶触摸显示屏，人机界面友好，可显示如下内容：

单路交流进线三相电源电压、充电电压、充电电流、电池组电压、电池组充放电电流、单个充电模块电压、单个充电模块电流、逆变器输出电压、频率等并储存256条故障信息。

电池管理软件

智能电池充电：

根据用户的电池配置自动调整电池的充电参数，并会根据供电环境对电池进行均充浮充转换、温度补偿充电，放电管理。

延长电池的使用寿命，减少管理员的负担；

5、蓄电池选择：

蓄电池采用柏克高品质全密封阀控式免维护铅酸胶体蓄电池，。

浮充使用寿命≥10年长寿命系列电池，核对性充放电次数大于600次，并满足事故负荷供电所需时间。

1.2机房空调系统

机房中的电子设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小，散热量的95%是显热，热湿比极大。

在这种情况下，空气处理可近似作为一个等湿降温过程。

根据热的传播方式—传导、辐射、对流分析，疏散显热的最有效方式是对流，这就需要大量的冷风将热量带走。

中央空调主要考虑人体对环境的要求，不具备大风量。

因此，中央空调方式就会出现虽然冷量够，但设备热量却散不出去的问题。

集中空调是用风管送风，而非静压风库，送风均匀度较差，所以中央空调不适合在机房使用，一定要考虑机房专用吸顶式的空调机组。

机房精密空调充分考虑了电子设备的特点，在相同制冷量的基础上，加大了风量。

加之下送风利用四面送风的方式，使得送、回风均匀，能够较为迅速、有效地带走机器热量，同时具备分开摆放，按负载量不同摆放，按照冷热气流流动方向摆放。

家用、商用空调、中央空调都没办法保证2℃的温差，而电子设备在温度不稳定的状态下工作，寿命会大大降低。

此外，机房对洁净度亦有严格的要求，这个要求远远高于办公用房。

由于中央空调送风方式的特点决定其不能满足此要求。

而机房专用空调中有中效过滤系统，可随时更换过滤网，方便、省时、经济。

普通舒适性空调机的温、湿度控制精度低、过滤性能较差。

根据各机房的功能需求配置相应的空调及新风系统。

其中计算机网络机房配置机房专用精密空调、采用地板下送风方式，新风机组与消防系统联动

1.2.1机房冷负荷计算及选型

机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。

因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。

但在暂不确定设备数量等情况时，机房热负荷没有条件精确计算，根据以往经验，可根据机房的面积进行测算。

中心机房总面积近850平方米:

在此项目的设计中，采用面积计算法，按实际的机房面积计算。

每个平方按照350W进行估算，所以热负荷为：

350×850=154700W。

因此若考虑主机房空调系统采用2台60KW和2台40KW柏克精密空调，有20％的余量。

主机房设计为一个独立的新风区，在下送风区的机房内安装一台吸顶式新风处理机。

经现场实地勘察，以上所有空调的室外机均需放置在大楼3楼裙房室外平台的位置。

1.2.2产品功能及主要特点

⏹机房专用空调机组的机械性能

Ø机柜表面喷涂均匀、无破损，机柜颜色要求为灰色；信号灯、开关、测量显示装置布局合理。

Ø40KW制冷量的空调室内机的尺寸应不大于：

1740mm（长）*850mm（宽）*1950mm（高）。

操作及维修安全、方便。

Ø60KW制冷量的空调室内机的尺寸应不大于：

1900mm（长）*850mm（宽）*1950mm（高）。

操作及维修安全、方便。

Ø结构工艺：

部件排列合理、整齐；导线颜色和截面合理，布放平整；接插件牢固；进出线符合工程需要；具备抗震措施。

Ø标牌、标记：

应平整清晰。

⏹机房专用空调机组的适应环境

Ø温度：

室内-10℃+30℃

室外-30℃+46℃

Ø湿度：

≤95%RH

⏹机房专用空调机组的温度、湿度控制性能

Ø机房专用空调应能按要求，自动调节室内温、湿度，具有制冷、加热、加湿、除湿等功能。

Ø温度调节范围：

+17℃+28℃

Ø温度调节精度：

2℃温度变化率<5℃/小时

Ø湿度调节范围：

40%60%RH

Ø湿度调节精度：

5%RH

⏹机房专用空调机组的机组性能

Ø机房专用空调机组应选用直接膨胀风冷冷却方式，送回风方式为下送风上回风。

Ø机房专用空调应具备制冷、加热、加湿、除湿及温、湿度传感器和控制器。

Ø制冷压缩机要求：

采用美国COMPLAND涡旋式高效压缩机，节能。

机房专用空调的加热性能：

使用PTC陶瓷模块式加热系统。

Ø机房专用空调的加湿性能：

Ø应采用电极式加湿器。

精密空调的加湿量不小于10KG/H。

Ø机房专用空调的空气洁净度：

高效过滤器，波浪形设计，三层过滤完全满足计算机房洁净度要求，材质选用合成纤维，可清洗。

Ø使用大风量直接驱动离心风机。

Ø具有双重外壳（DoubleSkin）箱体结构，使机组静音运行；内部不会滋生、存留细菌；防火等级为A0级（ISO1182.2）。

Ø机房专用空调的控制系统：

✧应具有先进的控制系统

✧应具有256条大容量故障信息记录；48小时温湿度历史曲线，曲线精度可调。

✧内容及参数掉电保护设计。

✧机组应具有过压、欠压等报警及故、障诊断，告警记录功能，自动保护，自动恢复，自动重启动等功能。

✧控制系统应具有多级密码保护功能。

⏹机房专用空调机组主要技术参数要求

直接膨胀风冷式机房专用空调

40KW

60KW

总冷量（24℃-50%）

≥40kw

≥60kw

显冷量（24℃-50%）

≥38kw

≥55kw

压缩机数量

2

2

风量

≥12300m3/H

≥17000m3/H

电加热量

≥12kw

≥12kw

加湿量

≥10kg/h

≥10kg/h

噪音等级dB（A）

≤58

≤60

尺寸（长*宽*高）MM

≤1740*850*1950

≤1900*850*1950