机房配电系统.ppt

,讲述人：唐武东 电话：,电子信息系统机房,电子信息系统机房规范,电子信息系统机房设计规范 GB50174-2008,电子信息系统机房施工验收规范 GB50462-2008,中国农业发展银行计算机机房建设技术规范 2009年修订,电子信息系统机房规划,机房建设系统组成,1、机房装饰装修系统,2、机房电气系统,3、机房精密空调系统,4、机房新风、排风系统,5、机房综合布线系统,6、机房环境监控系统,7、机房视频监控系统,8、机房门禁系统,9、机房测漏水系统,10、机房消防报警系统,11、机房消防灭火系统,12、机房集中控制系统（KVM）,选址,远离强电磁场干扰；粉尘；水灾和火灾隐患区域；强振源和强噪声源,机房规划,承重,UPS、电池区域1600/平方米；其他区域600 /平方米,层高,梁下高度3.2米,电力,数据中心的设备对电量的需求巨大，因此，大楼需有足够的供电容量,空间,设备放置空间及机房专用空调室外机安装空间,项目,装饰装修工程、供配电系统、UPS电源系统、暖通工程、综合布线工程、安防工程、消防灭火系统、KVM系统、场地监控系统,机房布局,主机房：主要用于电子信息处理、存储、交换和传输设备的安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。,辅助区：用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所，包括进线间、测试机房、监控中心、备件库、打印室、维修室等。,支持区：支持并保障完成信息处理过程和必要的技术作业场所，包括变配电室、柴油发电机房、不间断电源系统室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、消防和安防控制室。,行政管理区：用于日常行政管理及客户对托管设备进行管理的场所，包括工作人员办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作室等。,机房分级标准,容错系统是具有两套或两套以上相同配置的系统，在同一时刻，至少有两套系统在工作，每套系统是(N+M,M=ON)结构。按容错系统配置的场地设备，至少能经受住一次严重的突发设备故障或人为操作失误事件而不影响系统的运行。,电子信息系统机房设计规范GB50174-2008规定：电子信息系统机房应根据使用性质、管理要求及由于场地设备故障导致网络运行中断在经济和社会上造成的损失或影响程度，将电子信息系统机房划分为A 、B 、C三级。,满足下列情况之一的电子信息系统机房应为A级。 A级为容错型，在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。 1 电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失; 2 电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。,满足下列情况之一的电子信息系统机房应为B级。B级为冗余型，在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致网络系统运行中断。 1 网络运行中断将造成较大经济损失; 2 网络运行中断将造成公共场所秩序混乱。,不属于A级或B级的电子信息系统机房为C级。C级为基本型，在场地设备正常运行情况下，应保证网络系统运行不中断。,供配电系统,1、供配电系统应为电子信息系统的可扩展性预留备用容量。 2、户外供电线路不宜采用架空方式敷设。当户外供电线路采用具有金属外护套的电缆时，在电缆进出建筑物处应将金属外护套接地。 3、电子信息系统机房应由专用配电变压器或专用回路供电，变压器宜采用干式变压器。 4、电子信息系统机房内的低压配电系统不应采用TNC系统，而应采用TNS系统。 5、电子信息设备应由不间断电源系统供电。不间断电源系统应有自动和手动旁路装置。确定不间断电源系统的基本容量时应留有余量。不间断电源系统的基本容量可按下式计算：E1.2P E不间断电源系统的基本容量，不包括备份不间断电源系统设备 P电子信息设备的计算负荷 6、用于电子信息系统机房内的动力设备与电子信息设备的不间断电源系统应由不同回路配电。 7、电子信息设备的配电应采用专用配电箱（柜），专用配电箱（柜）应靠近用电设备安装。,机房配电系统标准,机房配电系统标准,8、电子信息设备专用配电箱（柜）宜配备浪涌保护器、电源监测和报警装置，并应提供远程通信接口。当输出端中性线与PE线之间的电位差不能满足电子信息设备使用要求时，宜配备隔离变压器。 9、A级电子信息系统机房应配置后备柴油发电机系统，当市电发生故障时，后备柴油发电机应能承担全部负荷的需要。 10、后备柴油发电机的容量应包括不间断电源系统、空调和制冷设备的基本容量及应急照明和关系到生命安全的需要的负荷容量。 11、市电与柴油发电机的切换应采用具有旁路功能的自动转换开关。自动转换开关检修时，不应影响电源的切换。 12、敷设在隐蔽通风空间的低压配电线路应采用阻燃铜芯电缆，电缆应沿线槽、桥架或局部穿管敷设；当配电电缆线槽（桥架）与通信缆线线槽（桥架）并列或交叉敷设时，配电电缆线槽（桥架）应敷设在通信缆线线槽（桥架）的下方。活动地板下作为空调静压箱时，电缆线槽（桥架）的布置不应阻断气流通路。 13、配电线路的中性线截面积不应小于相线截面积；单相负荷应均匀分配在三相线路上。 上。,机房配电系统框图,供电设备：精密空调、新风机、市电照明等市电设备,机房配电系统框图,ATS开关和STS开关的区别,ATS开关和STS开关用于在两个独立的AC电源之间转换供电，第一路出现故障后自动切换到第二路给负载供电。 STS静态切换开关主要由智能控制板，高速可控硅，断路器构成。其标准切换时间为8ms，不会造成IT类负载断电。既对负载可靠供电，同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。STS的基本应用包括电力工业的自动化系统，石化工业的电源系统，计算机和远程通讯中心，大楼的自动化和安全系统，以及其他对电源中断敏感的设备。 ATS为机械结构，以接触器为切换执行部件，切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，缺点是主回路接触器工作需要二次回路长期通电，容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障。同时如果是大负载情况下，转换时间相对比较长，为100毫秒以上，会造成负载断电。,ATS开关,ATS组成,ATS一般由两部分组成：开关本体+控制器。而开关本体又有PC级(整体式)与CB级(断路器)之分。,PC级,能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATS,CB级,配备过电流脱扣器的ATS，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。 如果过电流故障引起开关断开，ATSE将不会转换。,PC级与CB比较,CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为己任，要求机构快速脱扣一般采用四连杆机构。四连杆机构易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC级机构不存在该方面问题。因而PC级产品的可靠性远高于CB级产品。 CB级ATS的电动操作机构一般是通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。众所周知，微电机堵转工作后，其寿命会大大降低。因而，CB级ATSE电动操作机构可靠性较低。 而PC级ATS的电动操作机构一般为短时工作电磁铁由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以PC级ATSE电动操作机构的可靠性较高。,STS开关,STS组成,静态切换开关主要由智能控制板，高速可控硅，断路器构成。两路交流电源的幅度、频率和相位差应控制在一定的范围内。其标准切换时间为8ms，不会造成IT类负载断电。,原理框图,STS开关,STS外观,控制面板,机房接地系统,接地系统分类,根据系统和设备接地方法的各种不同的组合, 低压电源系统的接地形式分为TN、TT、IT 等几种。 a) TN 系统是电源系统中性点直接接地, 负载电气设备的外露可导电部分通过导线连接到中性点的系统。 b) TT 系统是电源系统中性点直接接地, 负载电气设备的外露可导电部分独立接地(与电源系统的接地无电气连接)的系统。 c) IT 系统是电源系统的带电部分不接地或经阻抗接地, 负载电气设备的外露可导电部分接地的系统。,机房接地系统,TN接地系统分类,根据中性线和保护线是否合并的情况,TN 系统又分为TN-S、TN-C-S 和TN-C 系统。 TN-S 系统在整个系统中,中性线和保护线都是分开的。所有负载电气设备的外露可导电部分均接保护线。TN-S 系统有时称为三相五线系统。在有三相不对称负载和非线性负载时,中性线N 中有电流流过,但保护线在正常时不通过负载电流,保护线上没有电压。 TN-C 系统在整个系统中,中性线和保护线的功能合并为一根PEN线。TN-C 系统有时称为三相四线系统。 TN-C-S 系统中,有一部分电路(A 点以前)的中性线和保护线的功能合并为一根PEN 线,是TN-C 系统。另一部分电路(A 点以后) 分成中性线和保护线,是TN-S 系统。需要指出的是,分成保护线和中性线后不能再合并,否则将失去TN-S 的特点。,UPS选型,UPS的功能与作用,在UPS出现之初，它仅被视为一种备用电源,早期UPS的运用,国内目前供电质量,我国目前电网的线路及供电质量并不很高，抗干扰、抗二次污染的技术措施远远落后于世界先进国家。如电压涌浪、电压尖锋、电压瞬变、电压跌落、持续过压或欠压甚至电源中断等，从而导致计算机系统经常受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲等严重后果,现阶段UPS的运用,UPS的保护作用首先表现在对市电电源进行稳压， UPS的输入电压范围比较宽，一般情况下从170V到250V的交流电均可输入。,UPS选型,UPS分类,后备式UPS电源在市电正常时负载由市电经转换开关供电，当市电系统出现问题时才会由UPS的电池经逆变器转换向负载供电。后备式UPS输出电压稳定在58，输出频率稳定在1Hz。后备式UPS电源其主要优点是价格便宜。目前大部分的后备式UPS都是一些低功率UPS，一般不到1kVA。,后备式,在线式,在线式UPS电源当市电正常时，供电途径是市电整流器逆变器负载。市电中断时的供电途径是电池逆变器负载。在线式UPS输出电压稳定在3以内，输出频率稳定在0.5Hz。因此不论外部电网状况如何，总能够提供稳定的电压。这种UPS价格比后备式UPS贵些，容量从1kVAl00kVA以上。,UPS选型,1、用户在规划或者设计机房时，遇到的最普遍的问题是服务器负载的计算问 题。 2、计算机设备的总功耗由CPU、内存、主板、存储设备、风扇等部件的功耗组成，当CPU处于高使用率的时候，计算机的功耗主要来自CPU和内存，此时功耗较大；当CPU处于空载或低使用率的时候，计算机的功耗主要来风扇等辅助设备，此时功耗较小。计算机的实际使用功耗取决于CPU的使用率。 3、一般计算机厂商在设计计算机电源时，从电源可靠性考虑，均增加了30%以上的余量，也就是说，即使当计算机满负荷运行时，其实际功耗也只有电源铭牌功率的70%左右。 4、根据实测经验数值，计算机设备的实际运行功耗一般在电源铭牌功率的35%65%之间。以上数据是确定负荷计算中的需用系数Kx的依据。,UPS选型,机房所需UPS容量计算,机房设备计算容量Pjs=Pe*Kx,说明,机房所需UPS容量P=Pjs/Cos/0.8,Pe=数据中心机房的机柜数量平均每机柜服务器数量 每台服务器功率,Kx：根据不同行业的用户或不同类型的应用对计算机系统的使用要求，Kx的取值略有不同，一般典型的Kx取值为0.4，适用于IDC运营机房、政府机关、金融行业以及各类数据机房。对于集群应用的用户Kx取值为0.450.5。对于大量采用刀片式服务器的集群应用系统，其Kx取值按照0.6计取，但Pe需要按照实际刀片数来计算。每个刀片的典型装机容量Pe为201W。,Cos：20多年前，根据当时计算机电源技术，得出一个经验值，Cos=0.8 。根据最近几年对用户机房内计算机设备功率因数的实际测量，平均值大约在0.90.93之间。,UPS选型,计算机设备负荷计算,例如：机房内有服务器机柜32台，每台服务器机柜内安装6台服务器，每台服务器600W， Kx取值为0.4 , Cos取值为0.9。,Pjs=Pe*Kx=600*6*32*0.4/1000=46.08KW,P=Pjs/Cos/0.8=46.08/0.9/0.8=64KVA,E1.2P=1.2*64=76.8KVA,蓄电池容量选型,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、恒功率法,2、估算法,恒功率法(查表法),Pnc =P（W）/（N*n） P（W）=P（VA）*Pf/,P（W） 电池组提供的总功率 P（VA） UPS标称容量（VA） Pf UPS功率因子 逆变器转换效率 Pnc 每cell需要提供的功率 n 机器配置的电池数量 N 单体电池cell数 Vmin 电池单体终止电压,蓄电池容量选型,蓄电池容量选型,恒功率法举例,1台80KVA UPS 后备时间30min,选用DCF126-12系列电池.计算电池容量? 台达NT80KVA UPS直流终止电压为300V及U临界=300V,直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6, U终压=1.75v UPS的功率因子Pf =0.8,逆变器转换效率=0.95。 P（W）=P（VA）*Pf/=80*1000*0.8/0.95=67368.4（W） Pnc=P（W）/（N*n）=67368.4 /（29*6）=387.2(W),查DCF126-12系列电池恒功率表可知： DCF126-12/120电池终止电压为1.75v时放电30min电池提供功率为217W。 电池组数量=387.2217=1.78 即:选用2组120ah,计58节120ah电池。,蓄电池容量选型,估算法,C10= Imax/KCh Imax= P（VA）*Pf/（*Umin）,C10 蓄电池10小时率容量 P（VA） UPS标称容量（VA） Pf UPS功率因子 逆变器转换效率 KCh 容量换算系数（1/h） Imax 电池组提供最大电流 Umin 电池组最底工作电压,蓄电池容量选型,估算法举例,1台80KVA UPS 后备时间30min,选用DCF126-12系列电池.计算电池容量? 台达NT80KVA UPS直流终止电压为300V及U临界=300V,直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6, U终压=1.75v UPS的功率因子Pf =0.8,逆变器转换效率=0.95。 Imax= P（VA）*Pf/（* Umin）=(80*1000*0.8)/(0.95*300)=224.6(A) 查中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表（25）可知KCh=0.9. C10=I/KCh=224.6A/0.9=249(Ah),即:选用2组120ah,计58节120ah电池。,综合布线系统,数据中心布线设计的参考标准,为了让数据中心结构化布线的规划与设计规范化，建议使用者和设计者重点参考以下几个标准以及书籍： GB50174-2008 电子信息系统机房设计规范 ANSI/TIA-942-2005 数据中心电信设施标准 ISO/I