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机房配电系统设计
一、引言
随着计算机事业的发展和计算机技术的广泛应用，怎样确保计算机设备的正常运行这个问题越来越被人们所重视。机房的供配电系统设计既要满足设备自身运转的要求，又要满足网络应用的要求，必须做到保证网络系统运行的可靠性，保证设备的设计寿命，保证信息安全，保证机房人员的工作环境。
二、配电系统、接地系统、防雷系统模式
（一）配电系统
计算机和网络主干设备对交流电源的质量要求十分严格，对交流电的电压和频率，对电源波形的正弦性，对三相电源的对称性，对供电的连续性、可靠性、稳定性和抗干扰性等各项指标都要求保持在允许偏差范围内。机房的供配电应满足《电子计算机场地通用规范》GB／T2778-2000的规定，其供配电系统的电源频率为50 Hz，电压为220 V或380 V，需要提供的电源相数为三相五线或三相四线制，单相为单相三线制。供配电系统容量应该按照机房所配备设备情况确定，同时考虑系统扩展、升级的可能，预留 备用容量。
计算机网络机房的负荷等级应该设为一级负荷，供配电系统应该按照一类供电方式设计，即为提高机房设备的供配电系统可靠性，在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，达到供电可靠不间断，质量稳定无干扰。
机房计算机设备包括计算机主机、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最高，属于一级负荷。电源进线采用电缆或封闭母线、双路切换柜、UPS输入输出配电柜并排安装于机房配电室。所以，在设计选取不间断供电电源（UPS）时，（1）应使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1.3～1.5倍,额定放电时间应不小于4小时。（2）应满足抗电压波动指标，否则应在UPS电源前设置电源稳压器。（3）用电设备中整流器负荷较大时，在UPS电源前配电回路上设置谐波吸收器来吸收高次谐波，使输出电压总波形的失真度不超过5%（单相输出允许10%），电网质量较差的地区应在UPS电源装置前设置频率偏差保护器。（4）根据用电设备对供电可靠性和连续性的要求，选取UPS电源工作方式：单一式、并联式、冗余式和并联冗余式。其旁路电源应满足负荷容量和特性要求。
计算机网络机房供配电系统应该是一个独立的系统，通常由计算机网络设备供电、机房辅助设备供电和其他供电三部分组成。计算机网络设备供电部分负责向网络主干通信设备、网络服务器设备、计算机终端设备和计算机外部设备供电；机房辅助设备供电部分负责向机房空调新风系统、机房照明系统和机房维修电源系统(活动地板下或墙面专用电源插座系统)供电；办公室属于其他部分供电。这些部分都统一通过安装在机房配电间的动力配电柜进行配电。外部供电电缆先进入机房总配电柜，然后分送各个部分。
机房动力配电柜应该选用自动的空气开关，并且与消防系统联动。当机房出现严重事故或者火警时，管理人员能够立即切断所有电源。
机房辅助动力设备包括计算机专用精密空调系统、计算机机房照明配电系统、计算机机房新风系统及市电辅助系统（市电插座等）。由于机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备、通讯设备以及机房其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，所以要求配电系统安全可靠，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行设计。
在与公共电网的配接方面，有条件的机构最好采用双路电源供电，即接入计算机网络机房的总进线有两路，且来自不同的供电单位。两路供电在总配电系统中可以自动进行切换。当一路供电发生故障时，能够自动转换到另一路。必要时配置防浪涌抑制器。电网中过高或过频的高能瞬态浪涌的侵入，轻者会造成计算机设备的误码率增大，重者会造成设备损坏。因此，根据情况可以在电源输入端配置防浪涌抑制器。
机房对电网供电质量要求较高，内容主要包括稳态电压偏移范围、稳态频率偏移范围、电压波形畸变率、允许断电持续时间和三相电压不平衡度等几个主要因素。
机房供配电设备选型应注意：专用配电箱内保护和控制电器的选型应满足国家规范要求；专用配电箱应有充足的备用回路，以满足计算机网络系统设备的扩容；专用配电箱应该设置电流、电压表供管理人员监测三相不平衡情况；专用配电箱要设置足够的中线和接地端子。
在机房供配电系统布线方面，机房电源进线应遵照《建筑物防雷设计规范》要求，采取过电压保护措施。专用配电箱电源应采用电缆进线。在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，要安装低压避雷器。机房低压配电线路应采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。机房活动地板下的电源线应尽可能地远离网络信号线，避免并排敷设，并采取相应的屏蔽措施。机房内的电线电缆除了应该具备相应的流量负载承担能力外，还必须考虑线缆阻燃要求。机房内所有电缆的镀锌金属走线槽或镀锌走线钢管都应该布设在地板下面或吊顶内。每路电缆两端都应该进行标记，并且绘制详细的布线图存档。
（二）接地系统
机房的接地系统包括交直流接地、防雷接地、安全保护接地和静电排放接地等多个方面。通常与机房供配电系统或整个建筑物接地系统一同实施，完成后对机房布线提供连接点。机房接地主要有系统接地和屏蔽接地两类。系统接地包括4种接地类型。①交流工作接地，也称为中性线接地，接地电阻不应大于4 Ω。②安全保护接地，接地电阻不应大于4 Ω。③直流工作接地，也称为逻辑接地，通常要求接地电阻不大于1 Ω。④防雷接地，按照现行的《建筑物防雷设计规范》GB50057—94设计。交流工作地和安全保护地分别取自电源供电线上的N线和PE线。这种统一接地体的电阻一般都应小于1Ω，如达不到要求应增加接地体数量或采取人工降阻措施（宜选用高效率且对接地体无较大腐蚀的降阻剂）来满足实测要求。这里略作强调的是，引进计算机机房UPS电源管理间的两路电源时，主电源采用三相五芯（3L+N+PE）绝缘防火电缆，备用电源采用
三相四芯（3L+N）绝缘防火电缆。用主电源电缆PE线在电源管理间互投切换箱内作辅助等电位接地端子排。需要做直流地的计算机机房（如一些计算机网络设备机房等）应单独从配电房总等电位接地母排引上两根截面积不小于16mm2的绝缘防火电缆（如：单芯16mm2、三芯6mm2和四芯4mm2等），在机房内设专用金属接线箱汇接它们，做直流接地端子排供直流地设备端接使用。计算机机房内防静电活动地板距地面0.3m高。分别沿机房四边墙线用20mm?mm扁钢或Φ6mm钢筋将活动地板金属支撑管脚做多点重复接地焊接，在近电源管理间一侧6mm2以上的铜芯绝缘线穿钢管或PVC管接入电源管理间内的辅助等电位接地母排，使计算机机房地板面即成为安全可靠的等电位平面，又屏蔽保护地板下各种信号线路免受电磁干扰，还隔离了地板上下不同电压和频率信号线路间的相互干扰。
屏蔽接地是指对机房辅助设施的静电屏蔽保护层接地，这些静电屏蔽层有线路屏蔽罩、设备外壳、专用供电变压器的静电屏蔽层，局部空间屏蔽罩等。机房接地系统最好采用单点接地，并采取多个设备接地系统经铜排网最后接至同一接地干线的
等电位措施。另外，在接线施工中应该尽可能降低中性线对地线的电位.
（三）防雷系统
1、雷害的成因及分类。雷电是一部分带电云层与另一部分带异种电荷的云层或者是带电云层与大地之间迅猛的放电，其瞬间功率可高达100—1000瓦特。强大雷电流将产生极高的热的、机械的、电磁的作用，造成地面建筑及设备的严重破坏，时至今日，随着科学技术的发展，计算机网络及通信系统等电子设备广泛应用，雷电造成电子设备的损害事例成倍增长，并造成重大损失。
2、雷电损害电子设备的途径。直击雷：闪电直接击中架空在野外或山上的电源线、电话线或天线上，雷电能量非常大，严重时会导致线缆融化，设备的元器件烧焦、炸裂，雷电高压沿线路直接入侵设备，造成设备损坏；感应雷：在雷电放电过程中，无论是云对云、云对地之间放电都将产生强大的静电感应和磁场感应。在临近的架空线路、接地线路和导体上产生感应过电流和过电压，当耦合到电子设备上时，可直接击毁设备。感应雷一般没有直击雷那么猛烈，但因其是通过静电感应和磁感应产生作用，故可在较大范围内多个局部同时发生雷灾。感应雷发生的概率大大多于直击雷，尤其是计算机网络、通讯系统等常因动力线，网络通讯线感应过压或过流而损坏，故对计算机类设备而言，感应雷的危害往往大于直击雷；雷电反击：当前建筑接闪器（避雷针、网，带）接闪雷电时，在强大雷电流通过引下线入地网泄放大地的瞬间，引起建筑物附近地电位急剧变化，通过各分立接地及接地线引入高电位，对设备造成反击而损坏。这种情况相对于前两种雷击发生较少，但对设备损坏最为严重。
3、防雷工程措施。根据有关统计资料记载，感应雷电过压幅值在无屏蔽架空线上最高标准达20KV，所以在建设计算机房时应做好防雷工程，以防患于未然。机房防雷工程一般要做以下几步：（1）做好机房接地。根据国际GB50174—93《电子计算机房设计规范》，交流工作地、直流工作地、保护地、防雷地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值要求确定。如果计算机系统直流地与其他地线分开接地，则两地极间应间隔25米。（2）做好线路防雷。首先，在动力室电源线总配电盘上安装并联式专用避雷器构成第一级衰减。其次，在机房配电柜进线处，安装并联式电源避雷器构成第二级衰减。再此，机房布线不能延墙敷设，以防止雷击时墙内钢筋瞬间传导墙雷电流时，瞬间变化的磁场在机房内的线路上感应出瞬间的高脉冲浪涌电压把设备击坏。
三、结论
随着智能大厦的迅速发展，弱电系统多元化及集成技术均给现有的电气系统和技术模式带来了许多新的问题和课题。本文根据当前智能建筑设计和施工安装中存在的一问题提出计算机机房综合化配电模式。力求解决电源配置、交直流配置、接地和信号线防扰等问题，从而优化计算机机房的布置和配线。保障供电可靠、用电安全、各种信号线敷设安全、相互隔离度好、整齐、美观和方便维护管理。
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