数据中心机房建设项目供配电及照明系统设计方案

1、数据中心机房建设项目供配电及照明系统设计方案1.1机房UPS容量计算AAAAAA 数据中心机房设备有： 未来预计250台服务 器，若干交换机等网络设备，实额定功率：服务器500瓦/台，外加网络交换机等。根据经验计算，运行功率约为 额定功率的50%，机房UPS的用电量约为：60KW。1.2 UPS系统鉴于贵司对电源的高质量要求，只能配置带有冗余性 质的高可靠电源。用户重要负载由具有冗余和扩容功 能的英飞系统供电，这样会大大增加整个系统的可靠 性。鉴于贵司的负载增加是分阶段、逐步增加的，我们没有必要一次配置很大的 UPS，这样既要求UPS有一定 的扩展能力，又要求UPS有冗余度。本套UPS最适合

2、贵司现状的特点就是，它可以根据用户的实际负载量的 增长，边增长边扩容，可以按每16KV 个模块需求来 配置,最大到160KVA,而且具有N+1冗余系统。目前可 以根据实际需要的负载量配置就足够了，以后每次增 加负载，再可以增加模块来扩容UPS的容量。来几年内最多增加一倍，即配置新的UPS最大容量可选择到160KVAUPS解决方案：鉴于上述用户需求，推荐使用APC PX160KV A/80KV AUPS （后期可扩展到总功率 160KVA/160KW，电池配置后备 时间2小时。因此我们选用 APC公司新型Symmetra PX 160KV A系列 电源，每个功率模块的功率为 16KVA /16K

3、W。根据要求，功 率定为160KVA N+1冗余输出。既安装10个功率模块，并 联冗余输出，均分负载，形成 9+1冗余。由于用户的真实负载可能为60-80KW ,因此实际上 5个功率模块64KW即可满足负载需求，也就是说实际上形成 了 N+1冗余，坏掉1个功率模块系统也能正常工作。1.3机房配电系统设计分析主路空气开关为250A/3P ,物业提供一路250A容量的 电源分两路输出，一路提供UPS设备电源供应，一路电源提供机房动力配电使用。物业提供电源接至机房内相应主配电柜PDU-1 ,PDU-1提供给3台UPS供电及精密空调及照明等动力配电使用。两台40KVA UPS输出柜为PDU-2 , P

4、DU-2布线到机柜提供机房设备的供电，一台20KVA UPS输出柜为PDU-3 ,PDU-3输出到办公区使用 UPS电源工位。计算机系统供电流程1) PDU-1输出以三相五线制方式输出到2台40 KVA UPS及1台20KVA UPS机组；2) PDU-2为两台40KVA UPS输出柜，分别布线到设备机 柜；3) PDU-3为一台20KVA UPS输出柜，布线到办公区相关 工位；4) UPS系统提供机房应急照明灯。5) UPS系统提供门禁、监控等弱电系统供电。动力及照明供电流程PDU-1提供精密空调机组、 机房照明、新风机及排烟机等 动力及照明设备的供电。1.4配电设计本工程电力负荷计算?机房

5、区IT弱电设备负荷：5个16KW/KV A功率模块APC UPS(64KW ( N+1)。?空调设备负荷容量见下表序号空调型号功率（KW）数量合计(KW)备注1Q14UW19.88219.88全冗余2P08UW15.58115.58合计35.46?照明功率约为1.3KW?新风机、排烟风机功率为 8KW?冷凝水排放5KW?弱电系统5KW总计容量（理论最大容量）为120KVA，电流约200A。照明为分组组合供电方式水平照度按400LX设计，采用机房专用无眩光灯具。IT机柜采用终端盒接入电源或采用电源插件接入电源。供配电系统容量冗余考虑本工程安装的配电柜的开关容量、数量和电源线、缆，其输送电流能力等

6、均预留了一倍以上的发展余量；对线缆及其绝缘层及布放的技术要求?主要线缆采用阻燃线缆，最小截面不小于1.5mm2 ；?除照明线路之外，一律在金属桥架、钢管内布放；? UPS输出线缆不与其他动力线缆同放在同一桥架、钢管内；?电力管线与弱电系统的电源线、信息线路不可长距离 平行布放。?监控系统信号电缆单独敷设管道。1.5机房防雷接地系统A.M軸比识日祎侷扯牯ETtiUL防雷原理雷击是年复一年的严重自然灾害之一。随着我国现代化建设的不断提高，通信设备越来越多，规模越来越大。一方面 大型电子计算机网络，程控交换机组等系统设备耐过电流， 耐雷电压的水平越来越低，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容

7、易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频 频发生。据统计，雷电对电子设备的损坏占设备损坏因素的 比例高达26%，防雷过电压已成为具有时代特点的一项迫切 要求。一、雷击的分类雷击一般分为直击雷击和感应雷击。直击雷击一一指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，直接 摧毁建筑物，构筑物以及引起人员伤亡等。由于直击雷的电 效应，有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。感应雷击（又称二次雷击） 一一指雷云之间或雷云对地之 间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似 的传导上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间 接摧毁微电子设备。感应雷击对微电

8、子设备，特别是通讯设 备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子 设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷引起的。另外还有操作过电压， 即是指当电流在导体上流动时，会产生磁场储存能量，当负载（特别是电感性大的负载）电器 设备开关时，会产生瞬时过电压，操作过电压同感应雷击一 样，可以间接损坏微电子设备。二、雷电防护区的划分按照IEC1312-1及GB50057-94要求，应将要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲 的严重程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。各区 以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区 的特征。防雷区宜按以下分区：1、LPZ OA

9、区：直击雷非防护区，本区内的各物体都可能遭 到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场没有衰减。2、LPZ OB区：直击雷防护区，本区内的各物体不可能遭到 直接雷击，但本区内的电磁场没有衰减。3、LPZ 1区：屏蔽防护区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ OB更小；本区内的电磁场可能衰减，这取决于屏蔽措施。4、LPZ 2区等：后续防雷区，当需要进一步减小导入的电 流和电磁场时，应引入后续雷区，并按照需要保护的系统所 要求的环境选择后续防雷区的要求条件。通常，防雷区的数 越高电磁环境的参数越低。在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电 位连接，并宜采用屏蔽措施

10、。设计依据依据国际电工委员会IEC标准、法国NFC标准、德国VDE 标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，大楼和 大楼内之计算机房、程控机机房等设备都必须有完整完善之 防浪涌保护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电 系统、不间断供电系统，电脑网络、卫星通信设备等装置， 均应有SPD防护装置保护。设计依据包括有：建筑物防雷设计规范GB50057-94电子计算机房设计规范GB50174-93防雷器材指标要求GB11032-89雷电电磁脉冲的防护IEC1312-3电器装置安装工作盒接地装置施工及验收规范GB50169-92计算机信息系统防雷保安器GA473-1998通讯系统过电压过电流

11、防护技术要求YD/T695-93GB9361 -88计算机信息系统防雷保安器行业标准GA173-1998通讯局（站）雷电过电压保护工程设计规范行业标准YD/T5098-2001民用建筑电气设计规范行业标准JGJ/T16-92等电位连接安装图集 02D501-2利用建筑物金属体做防雷与接地装置安装图集03D501-3建筑物防雷设施安装图集 03D501-3贵校防雷需求及现场勘探情况总体设计方案一、方案设计原则严格按照国标、部颁标准以及相关的国际标准实施防雷工 程。根据电子及电气设备的不同功能及保护程度确定防护要点， 作分类保护。在做好系统防雷的基础上，达到最大节约资金的目的。二、常见雷击原因分析

12、一般情况下，某种设备与外界的联系可分为三种（如下 图），电源线、信号线及设备地线，因而，无论浪涌过电压 产生的形式如何，其最终会通过这三个途径中一种或几种对 设备放电，造成设备损坏。因此对于任何一个需要保护的空 间内的设备，只要截断该需要保护的空间与外界浪涌过电压 的途径，即可达到防护的要求。因此，设备因雷击损坏，其损坏的原因可归纳为两点：线路传导过电压及地电位反击。三、沿线路传导的过电压的防护A、线路传导过电压的形成线路传导过电压的形成可分为二种：雷电磁场感应电感、电容性负载的起动近点雷电磁场感应是近年通信系统设备损坏的主要途径。当 建筑物遭受雷击或在建筑物近旁发生雷击时，强大的脉冲电 流会

13、在周围空间产生交变磁场 （以雷电中心1.5km-2km的范 围内都可产生危险的过电压 ），处于磁场中的导体因此而感 应出高电压，沿线路产生的过电压窜入设备，造成设备损坏。其形成过程如下。闪.近点雷击对设备形成损坏的途径平行接闪器 引下线(立 柱)敷设的 金属导线电感或电容性负载起动，即通常所说的开关操作过电压。 电压在极短的时间内发生瞬变，电压时间特性曲线的陡度 (du/dt)较高，形成幅值较高的脉冲电压加载在供电线路上， 沿线路窜入设备，造成设备损坏。其形成原理如下图。当U0取值为24V时，适当的L与CS加载在设备上端的 脉冲电压幅值即可达 4000V，这远远超过了脆弱电子设备的 耐受能力。

14、B、线路传导过电压的防护 根据传导过电压形成的三种方式及其传播途径，对于通信设备其防雷保护可从两个方面进行考虑：电源线路过电压防护。根据IEC防雷分区原理及机房的特殊性，其供电线路过电压的防护可采用三级防雷保护来实现。第一级电源防雷器一般 采用通过I级分类测试实验的SPD，第二级可采用限压型SPD，限压型防雷器其核心原器件为压敏电阻，压敏电阻具 有通流量较大（国内外压敏电阻一般情况下其最大通流量为 40KA ），低残压的特点。通信线路过电压防护为达到对设备 的有效保护，依据IEC防雷分区原理信号部分也可采用多级 保护方式将雷电流幅值降到设备耐受能力范围内。在LPZO与LPZ1的交界处进行粗级防

15、雷保护；在LPZ1与LPZ2的交界处，采用精细保护防雷器。四、地电位反击根据GB50057-94 （2000版）第634条“全部的雷 电流的50%流入建筑物防雷装置的接地装置， 其另50%分配 于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设备”。电流分配图如下：进入建筑物的各 种服务性的管线从图中可以看出当建筑物遭受雷击时，约有50%的雷电流通过建筑物的地网泄入大地，另外约有50%的雷电流通过与等电位连接带相连的接地导线进入设备，因此当雷击发生时，地网电位被抬升，与汇流排相连的设备外壳的地电位也 随之升高，进入设备通信线的低电位与机架或地线之间的高 电位存在高电位差而发生反击放电，从而使电子

16、设备损坏（地电位反击过程见下图）。设备接地线接 闪 器 下 引 导 体 L-1机架 一侧 的接 地铜 r条数据通 _ 信线111IIV.35V.35机架 一侧 的接 - 地铜条机架 一侧 的接 地铜条设备接 地线yV.35DV.35数据通信线地电位反击示意图Ie通信机架通信机架通信机架当建筑物遭受雷击时，地网电位升高，与地网相连的接地汇流排 及与接地汇流排作等电位连接的设备外壳其电位也随之升高，通 信导线其远端电位可看作零电位，地线与通信导线由于高的电位 差，而对通信导体放电，损坏设备.五、现场勘探情况及分析据气象资料表明 XX地区年平均雷暴日为 82天，已被划 为多雷区（小于 15为少雷区，

17、15-40为中雷区，40-90为多 雷区，90以上为强雷区）。六、具体方案1.在电源室主配电柜配电主控开下口处安装OBOV25B+C/3+NEP 电源第一，二级合一避雷器一套。技术参数如下：特性一览表V 25-B+C使用优点带标志端子，安装简便可以应付频繁的电涌电流的 冲击B+C联合保护器，应用于建筑物整 体空间较小的场合只在总配电柜内安装一套保护器可插拔式部件保护器模块损坏后可以带电插拔更换内部连接的保护器底座，1到4片 的底座及模块数容易安装热感断路器和视窗指示装置对保护器的工作状态一目了 然带NPE火花间隙模块的保护器使用范围广（适用于 TN TT 和IT电网），结构更安全V 25-B+

18、C/NPE具有反向插入保护保证保护器模块简单、专业的安装功能和应用领域雷电浪涌保护器 V 25-B+C依据 VDE 0185,Part 1和Part 100 的要求，而设计的一种雷电保护等电位连接器。该装置是符合DINVDE 0675,Part 6（Draft 11.89）A1,A2 等级为 B+C 级保护器的要求。 在建筑物雷电保护安装工程中，它保证了电源线上的等电位连接。当电源线架空引入建筑物时，架空线可能会引入部分直接雷击雷 电流，在此种建筑物电源架空引入的线路上，该保护器也可应用。V 25-B+C/3+NPE （ B+C 等级）可用于 TN-C-S，TN-S，TT 和IT系统中特别的浪

19、涌保护器。该保护器是根据DIN VDE0100,Part 534/A1的最新需求设计而来的，允许成对保护器简单、 安全的安装。高性能浪涌保护器 OBO V 25-B+C有一个特别的压敏电阻电路，装置内含良好非线性特性（a >30的氧化锌压敏。即使电路出现高能电涌，设备也能得到最大程度的保护。甚至当电涌电流 达到60 kA时，保护器的电压仍低于 1.5 kV。因此，该保护器能 够承受直击雷的部分雷电流。在过载情况下，保护器内置的热感 断路器可以将保护器模块从主电路中脱离出来，保证供电系统正 常工作，与此同时状态显示视窗由绿色变为红色。OBO电涌保护器V 25-B+C不仅能承受高通流容量的雷

20、电流，同 时具有低的保护电压的特性， 能够作为一个B+C联合保护器使用。 安装OBO V 25-B+C能够容易地安装于任何配电箱或者开关箱内的35 mm导轨上。NPE保护模块C 25-B+C/NPE和底座之间的巧妙设计，使模块不能被反向插入。这保证了保护器模块的正确安 装。技术参数B+C登记电涌保护器型号V 25-B+C150320385最大持续操作电压 UC AC（最大允许操作电压）UC DC150 V200 V330 V410 V385 V505 V雷电保护区02等级按照 DIN VDE 0675 Part6 ( Draft 11.89) A1,A2B+C按照 IEC 61643-1I级级IEC 61643-1,prEN 61643-1,测试标准E DIN VDE 0675-6:1989-11