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摘要：在一個企業,尤其是在大型的企業中,信息系統的正常運行是企業穩定、高效運作的必不可少的條件之一。而為了保證信息系統的穩定運行,電力——作為所有系統的基礎設施也應該適應通信系統的特殊需求而進行單獨的設計。本文嘗試從系統的需求的角度上簡單分析大型企業信息化機房所需的電源設計方案。

1概述

電源系統,作為通信機房的基礎保障設備,電源系統在整個通信系統的設計中是十分重要的一個環節。通信系統的供電系統應包括市電供電系統、UPS電源供電系統、應急供電系統和接地四大部分構成。如何將這四大部分有效地連接為一個整體,為系統提供穩定、高效的電力環境是每個設計人員都需要面對的問題。

2系統建設位置選擇

電源系統一般由于其線纜長度會影響系統整體的成本以及電力的損失,因此一般其建設位置不會距離上級低壓配電系統太遠。出于對一般電力設備的自重,尤其是UPS電池組重量較大的考慮,系統應放置在一樓或者地下室為宜。系統的房間應保持清潔,盡量選擇防塵性較好的房間,有條件的可在房間內加裝新風系統和空調系統以維持一個良好的工作環境。

3系統設計

3.1接地系統

接地系統是每一個電力系統中必不可少的子系統之一,其重要性是不言而喻的。就現在筆者的接觸而言,一般使用的接地方法有聯合接地和單獨接地兩種。所謂的聯合接地是指的直流地、交流地和保護地使用同一個接地銅排進行接地;單獨接地是直流地、保護地和交流地以及其他有特殊要求的設備使用不同的接地系統進行接地。從效果來看,單獨接地的效果明顯優于聯合接地的效果。但是,在工程成本上來看,聯合接地的成本遠小于單獨接地的成本。

一般來說,在建設核心機房時都是使用的單獨接地。單獨接地中有一點要注意的是特殊設備或核心設備電源的單獨接地。這一點在雷電多發區尤為重要,在2007年山東省中部經歷過一場較大的雷雨性天氣,在這一段時間過去后,朗訊——程控交換機生產供應及服務商——曾一度要求將其所有程控交換設備的接地改為獨立接地。原因就在于其設備在與其他設備共地時受到影響,引發了交換機的故障。在制作接地系統的過程中,應注意根據接地系統所處區域的地形以及土地狀況選擇接地所需的材料和制作方法。傳統方法制作的接地棒適合于周圍土壤狀況較好的環境狀況,在周邊地形及土壤狀況較復雜的情況下,傳統接地效果并不是很好,而且使用時間越長,其效果由于使用鐵棒表面被氧化的緣故變得越差。針對這種狀況,現在有一種新型的粒子接地棒可以有效的解決這一問題。這種接地棒在埋入地下后本身會向周圍的土壤中擴散導電的粒子,因此,隨著其使用時間的增加,其接地效果是越來越好的。只是這種接地棒成本較傳統接地極較高,如果不是周圍接地環境很差的情況下或在工程成本被控制很低的狀況下,一般不使用這種接地極。

3.2市電供電

通信機房的市電供應最好是雙路市電通過ATS或STS等自動切換裝置組成互為熱備的市電系統。這里提到的雙路市電不應當是來自同一個變壓器或低壓配電室的市電,應當是來自不同干路,最好是兩個完全無關聯電力干線的市電。這兩路電力干線的關聯性越小,機房在范圍性停電事故中所受到的影響也就越小。選擇的市電應當是較為穩定的電源,機房中大部分使用市電的設備一般能夠承受的電壓波動范圍為380V±10%左右。應當接入市電的設備應包括UPS設備、機房空調、新風系統、機房照明系統、各類維護用插座(排)及其他非核心類設備。這類設備一般功耗較大,因此,在敷設電纜時應選用質量較好的電力電纜,且由于這類電纜一般是一次性敷設到位,因此,在選擇電纜規格時應適當為未來擴容負荷做出考慮。電力電纜敷設入機房時,如配電設備在通信類設備附近時,應有一定防護措施,有條件的應在電纜外包裹屏蔽層,以減少其對設備的干擾。市電接入ATS或其他自動切換裝置后最好加裝進電的監控單元,避免市電缺相、斷相、相位不平衡等其他非斷電類因素給機房設備帶來不必要的損失。當某一路市電不穩定時,應將自動切換功能關掉,改為手動控制電源切換,以避免設備頻繁進行電源切換引發機房供電不穩和設備機械故障。

3.3UPS供電

UPS電源即不間斷電源,它的作用就是在外來電源(一般為市電)被切斷時,保障其接入設備使用其儲存電力繼續進行工作。現在的UPS除了保障應急供電外,也負擔了一部分市電逆變整流的功能,使得其接入設備得到更加穩定的電力供應。在為機房選擇UPS時,一要注意選擇的UPS的容量,二要注意選擇UPS主機的入網方式。UPS的容量決定了它為機房持續供電的能力,一般其容量越大供電持續能力越強,但出于對成本、電池占地以及功耗幾方面的考慮,UPS的容量并不是越大就越好。過度輕載運行雖有利于降低逆變器的損壞概率,但可能造成市電停電時,電池放電電流過小而放電時間偏長,在電池保護裝置故障時,電池組被深度放電,而遭永久性損壞。UPS容量不宜過小,使其長期處于重載運行狀態。這樣雖可節省一部分投資,但由于逆變器處于重載運行,其輸出波形將發生畸變,輸出電壓幅值抖動過大。這樣既不能為負載提供優質電源,還極易造成UPS逆變器的本級驅動元件損壞,即使從經濟角度講也是得不償失。根據目前一些UPS廠家推薦,UPS負載量不宜長期超過其額定容量的80%。UPS接入供電系統的方式對接入的設備有著直接的影響。UPS除了保證電力的供應能力之外,對精密設備來說也有著電流穩壓、整流的功能,一次,在對UPS進行選擇時應當結合實際的機房設備狀況來進行。一般來說,電網中經常存在差模噪擾和共模噪擾,這些噪擾對計算機正常運行存在著不同程度干擾。另外,零線電位的偏移也會對計算機運行造成影響。所以在考慮UPS供電方案時應采取措施把這些影響減少到最小。傳統的UPS通過內部的工頻輸入及輸出變壓器來實現負載和電網間的電隔離和電壓匹配,抑制來自電網的共模及差模噪擾電壓,使其不致耦會到計算機電源。此類UPS的輸出零點是取自隔離變壓器次級Y型繞組的中性點。為保證輸出零點電壓不偏移,應從通信機房的交流工作接地排上單獨引線至該輸出點。為了解決通信機房面積窄小及樓板荷載能力不足問題,近年來,出現了采用高頻鏈結構的不含輸出隔離變壓器的UPS。由于采用了高頻變壓器代替工頻變壓器,其體積重量明顯減小,但因為其輸出直接通過變換元件輸出,一定程度上存在直流高壓過人負載的危險,而且在三相負載不平衡情況下,還存在電壓零點偏移問題。中性線與地線間的電壓可達十幾伏甚至更高,大大超出一些計算機廠家的要求。所以對于大型計算機網絡等比較重要的負載,應盡量采用帶工頻隔離變壓器的UPS系統。擺放UPS系統的地方最好有一個較大的空間,使得UPS主機、電池柜(架)、配電機柜及墻面之間保持一定距離,使得系統能夠得到良好的散熱空間并保證設備在維護時人員的作業空間。UPS主機應當維持清潔,避免灰塵進入主機內部和附著于散熱風扇出氣口處。

3.4應急供電

這里提到的應急供電系統并不是指的UPS類的不間斷電源系統,而是指的具有獨立發電能力的供電系統。這類系統通常狀況下并不會被使用到,但是遇到自然災害、戰爭或其他原因造成的供電長時間內無法回復的狀態時,卻是系統最后的保障,一般常用的設備為柴(汽)油發電機。由于其在應用上的特殊性,因此,這一系統應單獨放置于安全性高的地方,并且定期維護。由于其工作時有大量廢氣排出,所以,應為其選擇通風性較好的工作場地。

4結束語

電力系統是真個通信系統的心臟,是為整個通信系統提供動力支持的關鍵所在。通信機房一般來說都有在建設好一段時間后就有設備擴容的需求這一客觀規律存在,因此系統在設計時一定要在考慮現有設備及客觀環境的情況下,兼顧未來發展的需求。為整個信息機房的負責提供穩定、有效的保障。