煙草制造企業(yè)信息中心供電系統(tǒng)淺析

柳百奇

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī);機(jī)房設(shè)計(jì);供電可靠性;UPS;安全接地;防靜電;安全管理

隨著煙草行業(yè)信息化工程的實(shí)施,計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷的深入、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)信息中心的地位越來(lái)越重要,為保障計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備等的安全、正常運(yùn)行,需要正確規(guī)劃?rùn)C(jī)房的建設(shè)。在機(jī)房建設(shè)中除去主要的信息設(shè)備運(yùn)行外,還有保障其運(yùn)行的其他設(shè)備,比如供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安保系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)等。這其中首當(dāng)其沖的就是供電系統(tǒng),因?yàn)椴徽撈渌O(shè)備如何高級(jí),如何可靠,一旦供電中斷,其他一切就都癱瘓了。而供電系統(tǒng)又包括電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)對(duì)信息中心機(jī)房中供配電技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的解析。

一、供電要求

在煙草企業(yè)電力供配情況較為復(fù)雜,計(jì)算機(jī)機(jī)房的供配電系統(tǒng)有其本身的特點(diǎn),概括起來(lái)主要是:連續(xù)、穩(wěn)定、平衡和分類(lèi)。連續(xù)是指電網(wǎng)不間斷供電,但瞬時(shí)斷電的情況時(shí)有發(fā)生。瞬時(shí)斷電時(shí)間在國(guó)內(nèi)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn),我們一般采納4ms;穩(wěn)定主要指電網(wǎng)電壓穩(wěn)定,波形失真小;平衡主要是指三相電源平衡,即相角平衡,電壓平衡和電流平衡。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地技術(shù)要求》中末列出三相不平衡的允許值,但有些計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)此項(xiàng)有明確要求;而分類(lèi)就是對(duì)計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備、輔助設(shè)備的供配電分開(kāi)進(jìn)行。其一是設(shè)備供電系統(tǒng),它是根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)備的供電要求,合理地選擇電力設(shè)備保護(hù)開(kāi)關(guān)等,構(gòu)成符合計(jì)算機(jī)設(shè)備要求的配電系統(tǒng);其二是輔助供配電系統(tǒng),這是為了保證計(jì)算機(jī)設(shè)備能正常運(yùn)行的其他設(shè)備,如供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)等。

(一)信息中心機(jī)房系統(tǒng)供配電技術(shù)

供電電源直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)軟硬件能否安全運(yùn)行,所以對(duì)計(jì)算機(jī)供電電源的質(zhì)量提出了較高的要求。常用的供配電方式分UPS供電和非UPS供電兩大方式。

1.非UPS供電。(1)直接方式。把變電站送來(lái)的工頻交流電直接送給計(jì)算機(jī)設(shè)備配電柜,然后再分給計(jì)算機(jī)的各部分設(shè)備。采用直接供電方式時(shí),為了減少電網(wǎng)因負(fù)載變化而引起干擾,一般采用專(zhuān)用供電線(xiàn)路,即該供電線(xiàn)路不得接任何可能產(chǎn)生干擾的用電設(shè)備。直接供電的優(yōu)點(diǎn)是,供電簡(jiǎn)單,設(shè)備少,投資低,運(yùn)行費(fèi)用低和維修方便等;其缺點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)要求高,易受電網(wǎng)負(fù)載變化的影響等。

(2)隔離供電。隔離供電是在交流進(jìn)線(xiàn)后加一隔離變壓器,然后再送給計(jì)算機(jī)。這種供電方式的特點(diǎn)是,電源設(shè)備運(yùn)行可靠,操作維修方便,投資少,且對(duì)機(jī)房無(wú)特殊要求。不足的是:頻率波動(dòng)不能控制,且電網(wǎng)停電后該系統(tǒng)不能連續(xù)供電,因此只適用于小型機(jī)房、微機(jī)或一般場(chǎng)合。

(3)交流穩(wěn)壓器供電。市電經(jīng)電子交流穩(wěn)壓器后,再供計(jì)算機(jī)使用,這可以減少許多暫態(tài)沖擊、幅度波動(dòng)和電壓脈沖。好的穩(wěn)壓電源輸出電壓精度在3%以?xún)?nèi),小型微機(jī)房使用較多,缺點(diǎn)是市電中斷時(shí)不能連續(xù)供電。

2.UPS供電方式。不間斷電源(UPS,Uninterruptible Power Supply)伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而出現(xiàn),并隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展壯大而逐漸被廣大計(jì)算機(jī)用戶(hù)所接受。UPS在市電供應(yīng)正常時(shí)由市電充電并儲(chǔ)存電能,當(dāng)市電異常時(shí)由它的逆變器輸出恒壓的不間斷電流繼續(xù)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供電。使用戶(hù)能夠有充分的時(shí)間完成計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)前的所有準(zhǔn)備工作,從而避免了由于市電異常造成的用戶(hù)計(jì)算機(jī)軟硬件的損壞和數(shù)據(jù)丟失,保護(hù)用戶(hù)計(jì)算機(jī)不受市電電源的干擾。在許多防間斷和丟失的系統(tǒng)中,UPS起著不可替代的作用;按容量大小劃分:

小型UPS:20KVA以下

中型UPS:20KVA以上100KVA以下

大型UPS:100KVA以上

(1)UPS的功能與作用。在UPS出現(xiàn)之初,它僅被視為一種備用電源,但由于一般市電電網(wǎng)都存在質(zhì)量問(wèn)題(如電壓涌浪、電壓尖鋒、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過(guò)壓或欠壓甚至電源中斷等),從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常受到干擾,造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤(pán)程序被沖等嚴(yán)重后果。因此,UPS日益受到重視,并逐漸發(fā)展成為一種具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓沖浪等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。

UPS的保護(hù)作用首先表現(xiàn)在對(duì)市電電源進(jìn)行穩(wěn)壓,此時(shí)UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器;同時(shí),市電對(duì)UPS電源中的蓄電池進(jìn)行充電。UPS的輸入電壓范圍比較寬,一般情況下從170V到250V的交流電均可輸入;由它輸出的電源的質(zhì)量是相當(dāng)高的,后備式UPS輸出電壓穩(wěn)定在±5%~8%,輸出頻率穩(wěn)定在±1Hz;在線(xiàn)式UPS輸出電壓穩(wěn)定在±3%以?xún)?nèi),輸出頻率穩(wěn)定在±0.5Hz。當(dāng)市電突然停電時(shí),UPS立即將蓄電池的電能通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換器向計(jì)算機(jī)供電,使計(jì)算機(jī)得以維持正常的工作并保護(hù)計(jì)算機(jī)的軟硬件不受損害。

(2)UPS的分類(lèi)。目前,UPS電源工業(yè)主要提供兩種UPS電源:后備式和在線(xiàn)式。如果再細(xì)分,還有在線(xiàn)互動(dòng)式和后備式方波輸出式電源等種類(lèi)。

后備式UPS電源在市電正常時(shí)負(fù)載由市電經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)供電,當(dāng)市電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)才會(huì)由UPS的電池經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換向負(fù)載供電。后備式UPS電源其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。目前大部分的后備式UPS都是一些低功率UPS,一般不到1kVA。

在線(xiàn)式UPS電源當(dāng)市電正常時(shí),供電途徑是市電→整流器→逆變器→負(fù)載。市電中斷時(shí)的供電途徑是電池→逆變器→負(fù)載。因此不論外部電網(wǎng)狀況如何,總能夠提供穩(wěn)定的電壓。這種UPS價(jià)格比后備式UPS貴些,容量從1kVA~l00kVA以上。

二、信息中心機(jī)房安全接地系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地線(xiàn)是保證計(jì)算機(jī)安全運(yùn)行的一個(gè)重要措施,地線(xiàn)接法是否合理,將影響計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。同時(shí)地線(xiàn)亦能保護(hù)在發(fā)生事故情況時(shí)的人身和設(shè)備安全。

(一)計(jì)算機(jī)機(jī)房接地種類(lèi)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大小、種類(lèi)不同,對(duì)地線(xiàn)的要求也不同,大中小型計(jì)算機(jī)比微型計(jì)算機(jī)要求高。概括起來(lái)有:工作接地、安全接地、直流接地、靜電接地、屏蔽及建筑物防雷保護(hù)接地。在實(shí)際應(yīng)用中,并非所有的計(jì)算機(jī)機(jī)房全部具備上述接地種類(lèi),一般根據(jù)計(jì)算機(jī)的工作性質(zhì)和實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。直流地與交流地、防雷接地要相隔10m~30m距離為宜,以防相互干擾。

(二)計(jì)算機(jī)機(jī)房接地裝置的安裝要求

1.接地材料選用銅材為好,選用鍍鋅鋼材也行。銅板接地極的埋設(shè)要求銅板深挖豎埋在2.5m以下,離地面0.8m以下。土壤條件差,如砂石太多時(shí),應(yīng)加添草木灰、除阻劑或更新土,但不宜放鹽(因鹽易使土壤結(jié)塊)。

2.為減少接地電阻,接地體的所有連接部分必須采用焊接,須用螺栓連接的地方,螺栓必須是鍍鋅材料。

3.為了使計(jì)算機(jī)直流接地有統(tǒng)一的參考點(diǎn),所有計(jì)算機(jī)直流接地應(yīng)接到同一個(gè)接地裝置上。

4.為保持穩(wěn)定的系統(tǒng)信號(hào)及可靠的安全接地,機(jī)房?jī)?nèi)所有電源插座的極性必須保持一致。

5.為保證系統(tǒng)安全,嚴(yán)禁在電源插座內(nèi)將交流工作地與安全地連接在一起。

三、信息中心機(jī)房系的防靜電措施

眾所周知,計(jì)算機(jī)設(shè)備基本上是由半導(dǎo)體元器件構(gòu)成,諸如CPU、ROM、RAM及大規(guī)模集成電路都是MOS工藝,對(duì)靜電特別敏感,靜電是引起計(jì)算機(jī)故障的重要原因之一。靜電對(duì)計(jì)算機(jī)的影響有兩種表現(xiàn)形式。

1.造成器件損壞;

2.引起計(jì)算機(jī)的誤動(dòng)作或運(yùn)算錯(cuò)誤。

靜電引起計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作或運(yùn)算錯(cuò)誤,是由于靜電帶電體觸及計(jì)算機(jī)時(shí),對(duì)計(jì)算機(jī)放電,有可能使計(jì)算機(jī)邏輯原件引入錯(cuò)誤信號(hào),引起計(jì)算機(jī)運(yùn)算出錯(cuò),嚴(yán)重者將會(huì)引起程序紊亂。靜電對(duì)計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備也有明顯地影響,會(huì)引起顯示器圖像紊亂,模糊不清。此外,靜電還會(huì)引起打印機(jī)走紙不順等故障。如何防止靜電的危害,不僅涉及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì),而且與計(jì)算機(jī)機(jī)房的結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件有關(guān)。在靜電防護(hù)要求較高的計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi),應(yīng)鋪設(shè)抗靜電活動(dòng)地板。對(duì)抗靜電活動(dòng)地板的要求有:

(1)電氣性能應(yīng)符合GB6650—86《計(jì)算機(jī)房活動(dòng)地板技術(shù)要求》中的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)地板貼裝表面應(yīng)牢固,不起皮,不起泡,不起皺,磨擦靜電電壓低于100V,靜電壓從5000V衰減到100V的時(shí)間小于0.1s。

(3)減震肢條應(yīng)是防靜電的,其體積電阻率PV應(yīng)為(105~108)W/cm。

(4)地板支撐至少有兩處以上與靜電地板可靠連接,接頭采用銅焊片并作錫處理。

(5)地板基材最好采用全鋼,鋁合金或中密度纖維板,吸水性小,變形小,強(qiáng)度好,鋁合金包底包邊,起到很好的靜電屏蔽作用,防止外界強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾。機(jī)房絕不允許鋪化纖地毯或人造革地板。

(6)機(jī)房?jī)?nèi)墻壁與吊頂不允許使用普通貼墻紙及普通塑料制品,最好先用鋁合金材料作表面裝飾,吊頂選用鋁箔石膏板材,并可靠焊接于靜電屏蔽罩,防止外電磁場(chǎng)的干擾,有利于電荷及時(shí)泄放。

四、信息中心機(jī)房的安全管理

要做好機(jī)房安全管理,必須充分發(fā)揮管理人員的責(zé)任心和集體力量。機(jī)房安全管理工作瑣碎繁雜,既要面向大量的企業(yè)技術(shù)人員、管理人員和財(cái)務(wù)人員等等,又要保證全部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此要不斷地提高機(jī)房人員的技術(shù)水平和法制觀念,從機(jī)房環(huán)境管理、硬件設(shè)備管理、軟件系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理、計(jì)算機(jī)病毒防治等方面高度重視安全管理工作,這樣才能提供優(yōu)良的環(huán)境,保證計(jì)算機(jī)發(fā)揮應(yīng)有的效用,才能保障企業(yè)高效管理與科研工作的正常開(kāi)展。通常根據(jù)企業(yè)的狀況來(lái)制定有關(guān)規(guī)定。基本原則為:實(shí)施安全管理時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循國(guó)家有關(guān)法規(guī)規(guī)定,在確保國(guó)家利益的前提下保護(hù)好本單位的利益,同時(shí)應(yīng)接受有關(guān)部門(mén)的指導(dǎo)、監(jiān)督和檢查。□

(編輯/丹桔)