弱電機(jī)房A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)三種等級(jí)的供電方案

強(qiáng)電保障系統(tǒng)   

隨著智能化和全球信息網(wǎng)絡(luò)化的迅猛發(fā)展，對(duì)高質(zhì)量供電系統(tǒng)的要求也不斷提高。目前，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、郵電通信、銀行證券、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)控制、機(jī)關(guān)企事業(yè)單位等行業(yè)和領(lǐng)域，智能化系統(tǒng)保障和支撐著相應(yīng)的專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這就要求供電系統(tǒng)在能夠提供持續(xù)可靠供電的同時(shí)，還要在穩(wěn)壓、穩(wěn)頻等方面滿足要求，甚至于要求提供波形失真度小的高質(zhì)量正弦波電源。

         

持續(xù)可靠是智能化系統(tǒng)對(duì)供電系統(tǒng)的首要要求，幾乎所有的弱電系統(tǒng)都靠供電系統(tǒng)提供能源保障。各個(gè)智能化系統(tǒng)對(duì)供電可靠性以及持續(xù)供電能力有著很高要求。本次智能化設(shè)計(jì)，所有智能化系統(tǒng)供電全部采用UPS集中供電。具體強(qiáng)電保障重點(diǎn)說明如下：

在各個(gè)智能化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心作為各智能化系統(tǒng)運(yùn)行核心保障區(qū)，對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和指標(biāo)要求是比較明晰的，現(xiàn)予以代表性說明?！稊?shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)于機(jī)房分級(jí)及供電等級(jí)劃分為A、B. C三級(jí)。如下:

(1) A級(jí)機(jī)房

一級(jí)負(fù)荷，系統(tǒng)需由兩個(gè)電源供電，兩個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。機(jī)房應(yīng)設(shè)置備用電源，應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷考慮。

(2) B級(jí)機(jī)房

一級(jí)負(fù)荷，系統(tǒng)需由兩個(gè)電源供電，兩個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。B級(jí)機(jī)房應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷考慮。（本次方案采用B級(jí)機(jī)房建設(shè)）

(3) C級(jí)機(jī)房

二級(jí)負(fù)荷，兩回線路供電。在國際標(biāo)準(zhǔn)TIA 942-2005 《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》中，數(shù)據(jù)中心分為T1~T4四個(gè)等級(jí)，級(jí)別逐漸提高，T1基本對(duì)應(yīng)國標(biāo)C級(jí)機(jī)房，T2對(duì)應(yīng)國標(biāo)B級(jí)機(jī)房，國標(biāo)A級(jí)機(jī)房在T3至T4標(biāo)準(zhǔn)之間。

T3數(shù)據(jù)中心:全冗余系統(tǒng)允許支撐系統(tǒng)設(shè)備任何計(jì)劃性的動(dòng)作而不會(huì)導(dǎo)致機(jī)房設(shè)備的任何服務(wù)中斷。具備在線維護(hù)能力。

這要求電氣設(shè)備需要提供N+1冗余，空調(diào)末端雙電源供電，電纜和配電柜的維護(hù)或單點(diǎn)故障不影響設(shè)備運(yùn)行。變壓器N+1或2N冗余，配置柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，市電失電時(shí)通過ATS自動(dòng)將油機(jī)系統(tǒng)切換入主系統(tǒng)。

T4數(shù)據(jù)中心:容錯(cuò)系統(tǒng)(可用級(jí)別為999.995%。折算一年可中斷26分鐘)T4級(jí)別的數(shù)據(jù)中心要求支撐系統(tǒng)有足夠的容量和能力規(guī)避任何計(jì)劃性動(dòng)作導(dǎo)致的重要負(fù)荷停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)容錯(cuò)功能要求支撐系統(tǒng)有能力避免至少一次非計(jì)劃性故障或者事件導(dǎo)致的重要負(fù)荷停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，具備客災(zāi)能力。

這至少要求兩個(gè)供電路由，N+N是典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對(duì)于電氣系統(tǒng)需要2(N+1)以上系統(tǒng)。要求所有的機(jī)房設(shè)備雙路容錯(cuò)供電。機(jī)房設(shè)備維修通道必須與其他重要設(shè)備維修通道隔離，建筑物至少有兩路電力或其他動(dòng)力進(jìn)線路由互為備用。

電子信息系統(tǒng)機(jī)房還可根據(jù)各區(qū)域重要程度的不同分成不同的等級(jí)別。根據(jù)相關(guān)規(guī)范調(diào)整相關(guān)機(jī)房供電系統(tǒng)的要求，但不完全等同于機(jī)房定級(jí)。應(yīng)根據(jù)機(jī)房的性質(zhì)確定機(jī)房的等級(jí)和供電系統(tǒng)配置。

供電系統(tǒng)的另一個(gè)考核指標(biāo)是供電的質(zhì)量,現(xiàn)代信息化系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)，不僅要求穩(wěn)定可靠地供電，對(duì)供電品質(zhì)也有相應(yīng)的要求，并且現(xiàn)實(shí)情況下電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電網(wǎng)污染嚴(yán)重，改善供電質(zhì)量對(duì)智能化系統(tǒng)有著重大的影響。

為了改善供電的質(zhì)量，要在抗干擾和電磁兼容方面采取適當(dāng)?shù)拇胧?。我們可以根?jù)干擾的類型與來源采取相應(yīng)的措施。供電系統(tǒng)中的干擾，包括各種外部和內(nèi)部的干擾源產(chǎn)生的各種瞬變電信號(hào)通過一定的途徑傳入到系統(tǒng)中，或者內(nèi)部的互相干擾對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定程度的影響。

最主要的干擾是來自電網(wǎng)的干擾，現(xiàn)代電網(wǎng)中存在大量的諧波源，如各種整流設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明負(fù)載等；其次是交變磁場的干擾，在大功率變壓器及大電流通過的電線的周圍都有較強(qiáng)的交變磁場。還有系統(tǒng)中的各點(diǎn)存在電位差造成不等電位產(chǎn)生的干擾以及雷電干擾等自然干擾因素。

為了提高供電系統(tǒng)的抗干擾能力，要從軟硬件因素綜合考慮:去除或者降低干擾源的干擾能力，同時(shí)提高系統(tǒng)本身的抗干擾能力。

為了滿足有關(guān)的電磁干擾(EM)標(biāo)準(zhǔn)，防止電網(wǎng)的噪聲和UPS電源互相污染，干擾系統(tǒng)的正常工作，可以在不同斷電源的輸入端施加交流進(jìn)線濾波器。該濾波器能同時(shí)抑制共模和差模干擾信號(hào)。

啟動(dòng)浪涌電流抑制電路，減少開啟電源時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流。

抑制諧波的傳統(tǒng)方法是采用無源校正技術(shù)，用于抑制高次諧波，進(jìn)一步可采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，在傳統(tǒng)的整流電路中加入有源開關(guān)，通過控制有源開關(guān)的通斷來強(qiáng)迫輸入電流跟隨輸入電壓的變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數(shù)。

采用軟開關(guān)技術(shù)，改變電路結(jié)構(gòu)和控制策略，使開關(guān)零電壓開通和零電流關(guān)斷，改善硬開關(guān)時(shí)開關(guān)器件的發(fā)熱、電磁干擾等問題。

保證正確、良好的接地，選用符合規(guī)范要求的電源線及接地線。

應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)理念，減少各部分之間的相互關(guān)聯(lián)與耦合，避免或減輕彼此間的相互干擾；同時(shí)便于故障定位，便于快速修復(fù)，提高系統(tǒng)的可靠性。

還需要通過供電系統(tǒng)監(jiān)測軟件等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，如應(yīng)用系統(tǒng)上電自診斷，以及運(yùn)行監(jiān)控、自調(diào)整等方法，提高系統(tǒng)抗干擾能力。

在電磁兼容方面主要考慮以下幾個(gè)部分:電源的輸入、輸出傳導(dǎo)干擾:電源的輻射干擾等。輸入,輸出傳導(dǎo)干擾的抑制可以從三個(gè)方面來考慮:干擾源的消除和降低；傳導(dǎo)途徑的抑制以及直接干擾抑制等。通過輻射源的強(qiáng)度抑制和輻射途徑的處理抑制電源的輻射干擾。對(duì)于不間斷電源閉環(huán)的穩(wěn)壓、同步控制，控制模型的抗干擾性和軟件濾波處理方法也應(yīng)有充分合理的考慮。

在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的智能化，可以對(duì)各種供電系統(tǒng)設(shè)備(包括UPS、配電柜、PDU、發(fā)電機(jī)組等)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，包括機(jī)柜電流、配電柜的各項(xiàng)參數(shù)等情況。

通過整體性的系統(tǒng)優(yōu)化，供電系統(tǒng)有了強(qiáng)大的抗干擾能力，能夠提供符合總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)合理要求的相對(duì)“純凈”的供電，保障供電系統(tǒng)連續(xù)工作狀態(tài)，提高供電系統(tǒng)的品質(zhì)，進(jìn)而保證智能化系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)更好地工作。

與數(shù)據(jù)中心的規(guī)范化分級(jí)類似的，在智能化系統(tǒng)的諸多系統(tǒng)中，根據(jù)重要程度不同，供電中斷造成的影響大小不同，對(duì)供電的電源質(zhì)量要求不同等因素，也應(yīng)該合理地規(guī)劃各個(gè)智能化系統(tǒng)的供電系統(tǒng)配置。靈活地采用現(xiàn)場供電，集中供電，不間斷電源，純凈化電源等模式適應(yīng)不同系統(tǒng)的需求。

根據(jù)供電系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)智能化系統(tǒng)的實(shí)際影響情況，“最好”的供電系統(tǒng)不是目的，“最合適”的供電系統(tǒng)才是目標(biāo)。