信息化数据中心机房配电设计

1 需求分析

本次配电系统设计进线路由、市电配电柜和UPS配电柜、线缆等设施。

配电柜要求：配电柜作为供配电系统的核心，是保证各设备安全、可靠运行的前提。机房配电柜及柜内主要元器件（电流表、电压表、指示灯、转换开关等）均选用国际知名品牌施耐德产品，以保证供电的可靠性和稳定性。

各配电柜设有N、G或PE汇流排。所有空气开关连接均用铜排。配电柜内各供电回路均预留备用供电回路，以便增容和维护使用。配电柜输入端均安装进口电源防雷装置。考虑今后的扩展要求，配电柜需留出一定的备用容量。

配电柜的每个输出端在面板上均需标明各自供电对象。供电系统配电柜及供电布线规范、安全、整齐、屏蔽，不形成对数据信号线路的干扰。

u 机房供配电总电源系统

机房供配电总电源系统为：一路市电+UPS后备电源供电方式。

u UPS电源配电系统

1. UPS总容量为40KVA；

2. UPS系统电池后备时间120分钟；

u 强电布线设计和施工要求

1. 强电管道设计：机房内所有强电管道采用金属网格式桥架，配以金属软管、金属管道、86型接线、分线盒。并采用地板下走线方式。

2. 走线设计：不同回路的导线严禁在同一根管内敷设；严禁管内只穿一根相线或零线，杜绝涡流现象。

3. 机房内各设备电源线缆应采用金属桥架敷设，强弱电分开，避免长距离平行走线，交叉时，应尽量以接近于垂直的角度交叉。

4. 线缆要求：电线电缆除具有相应的载流量外，还要充分考虑阻燃特性要求。机房所有电线电缆截面积的选择应考虑负荷大小、电压损失、工作升温引起的机械强度变化等因素，载流量应留有30％的余量，考虑今后机房升级，还必须留足增设设备所需的电缆。所有电线电缆严禁有接头、断头、焊点。为方便查线，每个电缆两端均加以套环标记。

5. 机柜内电源PDU通过地板下走线桥架直接连接到UPS输出配电柜对应的空开。

1.2 系统方案设计说明

1.1.1 总体设计思路

本方案设计引入电源总负荷为115KW，分别分配给网络机房55KW、沙盘实验室20KW、电脑教学实验室40KW，市电引入电源由甲方负责引入网络机房配电室。共设计配电柜2台，分为市电配电柜和UPS配电柜。

u 市电配电柜：

负责网络机房内市电供电设备如空调、照明等；

负责沙盘实验室市电供电设备如空调、沙盘桌电源插座、照明等；

负责电脑教学实验室市电供电设备如空调、学生电脑等。

附市电配电柜初步设计图纸如下：

u UPS配电柜：

负责网络机房内UPS供电设备如各网络机柜和服务器存储等核心IT信息应用设备、监控系统设备、门禁系统设备、环境检测设备、消防设备等；

负责沙盘实验室UPS供电设备如教师桌设备、助教桌设备等；

负责电脑教学实验室UPS供电设备如多媒体教室桌；

附UPS配电柜初步设计图纸如下：

一个完善的计算机供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助用电设备可靠运行的基本条件。要求建立高质量的、高度安全可靠的供配电系统。一个高品质的机房供电系统体现在:

无单点故障、高容错；

在不影响负载运行的情况下可进行在线维护；

有防雷、防火、防水、抗电网浪涌等功能；

主要分为以下几个部分：

机房供电电源系统；

机房UPS电源配电系统；

机房动力配电系统；

机房照明系统；

1.1.2 机房总供电电源系统

u 计算机配电要求

计算机机房电源

频率：50HZ

电压：380V/220V

相数：三相五线制/单相三线制

依据计算机的性能，允许供电电源变动的范围如下表

计算机机房供电等级

依据计算机的性能、用途和运行方式（是否联网）等情况，供电电源质量等级分为3级（A、B、C）,见下表：

u 总供电电源系统

机房的配电系统设计为“一路市电+一台UPS不间断电源”的供电方式。

市电总容量为115KW，由甲方负责提供。

在市电断电时，由UPS后备电池组给设备供电。

UPS电源系统由1台输入容量为40KVA的艾默生UPS供电， 配备120分钟电池组，提供120分钟的电池后备时间。

1.1.3 UPS电源配电系统

由于计算机网络和数据通信网络的有机结合，极大地促进了以互联网为代表的信息产业的迅猛发展，网络的开发性、互动性和信息资源共享性给我们带来了巨大的优势和经济效益，一旦网络因故障在顷刻之间瘫痪时，就会使得我们造成巨大的损失，因此，UPS不间断电源系统是机房工程中的重要配套设备，主要承担的任务不仅是确保不间断地向用户负载供电，更重要的是要确保在网络中所运行的数据流得以安全、高速、可靠和连续地被处理、存储和转送。

u UPS配置方案说明

UPS电源设备采用艾默生NXR系列UPS产品。系统由1台40 KVA UPS供电;

UPS配备120分钟电池组，输出总容量40KVA UPS系统提供120分钟的电池后备时间。

u 设备选型

本方案设计我方选用艾默生NXR系列40KVA UPS ，艾默生Liebert 系列NXR UPS是采用*新DSP数字控制技术的在线式双变换UPS产品，具有优异的性能和突出的可靠性。

艾默生Liebert NXR UPS特点如下：

系统效率高

NXR系统负载率在50%-75%的时候，效率高达96%。系统负载率25%的时候效率大于95%。

优越的整流器性能

无论线性负载或非线性负载整流器都有非常小的输入电流谐波（＜3%）和非常高的输入功率因数（＞0.99），可以减少前端的配电装置和电缆的成本，同时使得前端发电机的容量大为降低。

输出带载能力强：

NXR系列UPS输出功率因数为0.9。以40KVA容量为例，NXR可以带36KW有功负载，而传统输出功率因数为0.8的UPS只能带32KW的有功负载。

紧凑的结构设计，占地面积小

紧凑的结构设计极大的减小了对安装空间和地板承重的要求，使用户节省了空间和投资。40KVA底座安装面积约为0.5㎡。

基于DSP的全数字控制技术

在Liebert NXR UPS中，所有的功率变换器（诸如整流器、逆变器和DC/DC变换器等）和系统元件（诸如旁路和逆变器的静态开关）都是由2个DSP（数字信号处理器）控制。DSP的高速和**控制性能使UPS可由先进的柔性的逻辑算法实现极高的性能和可靠性。

先进的并联功能

并联功能在增加UPS系统容量的同时更进一步提高了电源的可靠性。例如N+1系统中，假设1台UPS因偶然故障而退出，剩余的系统仍然能够向精密的负载提高稳定的电力供应。

Liebert NXR 系列UPS可实现多达4台并联而无需增加任何功能卡或其他选件，扩容或冗余时，并联系统的设置仅仅通过增加并机电缆就可完成。

并联功能通过并机电缆、实时的负载均分调节和灵活的智能化控制实现。精密负载在各种运行模式和条件下都受到*大可靠性和可用性的保护。

极宽的输入电压范围

整流器输入电压范围是相电压从 228V 到 476V (低于-25% 时降额)，频率范围从 40Hz 到 70Hz 。这是一个全球性宽的UPS输电压范围，*大可能阻止电池的不必要的放电，这样保证电池的更长的寿命和可用性。

配置图形LCD显示器的多功能面板

Liebert NXR UPS的多功能面板配有大尺寸图形显示LCD、模拟LED显示和功能键、菜单键。通过图形的 LCD 显示和界面友好的菜单操作系统,用户能容易非浏览输入、输出、负载和电池参数。并且当前的 ups 状态和告警是可自动地快速通知。另外,为提示的警告和故障， 蜂鸣器会发出哔哔声，故障指示LED将被点亮。超过500条历史记录可作为故障分析的参考。

大功率电池充电器

支持采用大容量电池进行长延时备电的用法，在配置一小时后备时间的电池时，可以保证在10小时内恢复电池容量; 在配置一小时以上后备时间的电池时，可以保证在10小时内充到90%的满容量。

一个高效能的内部充电器可以在又一次停电之前缩短电池的恢复时间，同时无需增加长延时所必须的外配充电器。

电池冷启动功能

Liebert NXR UPS能够在没有市电的情况下直接从电池启动。这样就允许仅使用电池供电或用于特殊的高可靠性环境。

的外观设计

的外观设计使UPS能够非常协调的和IT机房其他现代化设备融为一体。

全面前维护设计

UPS的结构布局满足前面维护、检修的要求，减少了后部和侧面所需的安装空间。主要的部件和器件可以在前面更换。

先进的智能化监控功能

UPS可通过UPS监控软件接入先进的网络环境，如：基于Windows的UPS监控、HiroLink + HiroVisor, SiteNet , ModBus / Jbus, SiteScan, SiteScan 2, SNMP等协议。可进行UPS本身的监控和安全自动的关闭服务器和PC机。

UPS在选择并定义告警条件后可发声或短信告警。

自诊断和自检测功能

1. 系统部件的快速、完全的自检；

2. LED指示，快速了解UPS状态；

3. 内部记录芯片记录UPS故障状态和参数；

4. 可记录500个系统参数，便于故障追溯与分析；

5. LCD显示当前和历史故障报警，并可通过通信端口（RS232、LAN）上传；

6. 故障前后的UPS状态参数记录，便于分析故障原因；

7. LCD可显示整流器、逆变器与监控软件版本信息。

内置的双总线功能

双总线同步装置使独立的 ups 系统(或并联系统)输出同步，甚至当时 2 个系统正处于不同的操作模式(旁路/逆变)或在电池状态。

可以使UPS非常方便的组成双总线系统，以满足双电源输入的负载供电要求。

具有短路保护的逆变器

逆变器可以承受负载短路的冲击，在短路消除后可重新启动。

瞬态恢复功能

输出在负载****变化时，可在20ms内恢复至标准输出。

全面电池管理功能（TBM）

1. TBM 支持UPS使用多种类型的电池，如铅酸蓄电池、镍镉电池等.

2. TBM 可通过检测判定对电池浮充、均充或终止充电.

3. TBM 允许用户通过放电检测电池的良好状态.

4. TBM 可以自动进行均浮充和温度补偿.

5. TBM 可以设置定期电池自动检测.

6. TBM 可以**的预测出当前电池容量.

7. TBM 确保电池避免过放电的损害.

8. TBM 可以对电池故障进行提前预警

9. TBM 提供选件可进行电池模块的故障检测.

TBM始终保持电池处于**状态，确保UPS使用健康的电池组。由此延长电池的使用寿命和UPS系统的可用性。

双路输入

Liebert NXR UPS支持双路输入，即整流器输入和旁路输入可以分别连接，但要求输入的电源中线相同。在此状态下，相同可靠性会有所提供，因为两路输入同时故障的机会较小。

方便的进出线方式

NXR标配系统兼容上下进线方式，对于上出线需求场合，不需要另外增加上出线选件，既方便接线又节省空间。

艾默生Liebert NXR UPS技术性能如下：

1.1.4 机房动力配电系统

供配电系统采用放射式专用回路供电，做到简单、安全、可靠。负责对UPS不间断电源、服务器、网络设备、办公插座、照明、关键附属设备如精密空调供电。

u 配电柜

动力配电柜有一个指示电源的开断的指示灯，一个电压表，用三相转换开关可检查三相电压的平衡情况；每相连接一个电流表，共三个电流表，可检查设备工作时各相的电流及平衡状态。

在配电柜加装防雷器、等电位连接器、N线汇流排。

u 配电型断路器

断路器选用施耐德性能优良的断路器，对馈电线路和用电设备起到**保护。断路器的额定电流大于回路的计算电流，断路器具有短路保护和过负荷保护功能。对电子设备的线路的保护选用对限制浪涌电流要求较高的保护。

在消防联动的配电柜的相应断路器要配置分励脱扣器，以便与消防联动提供接口。

u 电线电缆选择及敷设

全部电缆选用阻燃型电力电缆，以满足机房防火的要求，其中为减少电磁干扰，UPS不间断电源至计算机设备电缆选用阻燃屏蔽电力电缆。

u 金属管、槽敷设

地板下由于设备电缆数量多且较集中，因此适用于镀锌金属线槽内敷设，考虑对空调送风的影响，设计金属线槽高度≤100mm；地板下所有金属线槽、电线管均通过支架离地至少≧50mm安装。

u 电线管、金属线槽两端均可靠接地

同一回路的所有相线和中性线敷设在同一金属线槽内。强电与弱电应分槽敷设，同一线槽内强电电线或电缆和总截面不大于槽内截面积的20%。金属线槽布线不得在穿越楼板或墙壁处进行连接。在穿越楼板或墙壁处进行防火处理。