淺談機房綜合布線電源系統技術改造

耿效東

[摘 要] 本文針對監測機房設備電源布線，從技術方面對監測機房配電模式、不間斷電源、信號線防擾等方面提出改進方法，優化設備間及管理區子系統的布置和配線方案，確保各信息傳輸通道的信息交換和傳輸質量。

[關鍵詞] 綜合布線系統；UPS；機房設備；配電

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 037

[中圖分類號] F272；TN405.97 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0059- 04

綜合布線系統作為一種規范化和靈活性極高的信息傳輸通道，在廣播電視監測系統中通過統一的信息平臺，實現信息匯集、資源共享及優化管理等綜合功能系統。本文針對不同功能設備的配電模式、不間斷電源、接地及信號線防擾等問題，提出優化綜合布線布局及配線方案，使設備負荷配置、修改及診斷維護工作更加規范，確保供配電系統和各種信號線的傳輸質量。

1 綜合布線現狀及存在的問題

我臺機房設備電源布線方式是由機房UPS配電箱供電，分成多路輸出，從防靜電地板下敷設到各個機柜下端口，其供電電源存在以下幾方面問題：

（1） 由多個機柜并接一路電源，不僅不利于線路布局，更主要會造成供電線路工作負荷過重，容易產生供電線路發熱老化及空開跳閘等不安全隱患。

（2） 由于只有一路供電，經常存在外電線路停電檢修情況，雖然機房設備由不間斷電源系統供電，但受到供電能力和時間的限制，給我臺機房供配電系統正常運行帶來了一定影響。

（3）根據GB50174-93《電子計算機機房設計規范》第6.1.15條規定：“活動地板下部的電源線應盡可能遠離計算機信號線，并避免并排敷設，當不能避免時，應采取相應的屏蔽措施”。 目前，我臺機房設備間強、弱電均在防靜電地板下并排敷設，設備電源線和信號線的布線系統沒有采取獨立和隔離的敷設方式，線路布局不符合規范要求。

2 綜合布線電源系統改造設計思路

2.1 機房綜合布線主導思想

為保證機房所承擔的各項監測任務24小時不間斷地正常運行，綜合布線系統要求電源安全可靠。系統供電采用直接供電與UPS結合方式，電源的設計和布線要與網絡設計和布線同時考慮，避免強電源對網絡的電磁干擾。同時要考慮系統電源擴散、升級等的可能性，所以應預留擴展空間。

2.2 機房綜合布線整體布局

機房的電力配線由配電室分成兩路供電，其中一路是市電供電負荷：室內外空調機、市電插座、照明系統電源等；第二路進入到機房UPS配電柜，由UPS輸出配電柜供給機房設備間計算機系統、網絡及服務器系統等負荷用電。同時應急燈與正常照明共用，由市電供電。當市電出現停電或故障時，可自行切換到應急照明電源。以機房配線區域為例，劃分成3個區：主干布線區、水平布線區、設備分配區。拓撲結構如圖1所示。

主干布線區是配電室布線系統到機房布線系統之間的空間，由臺內配電室低壓柜送出二路電，分別給機房UPS和電力照明配電柜，同時從機房UPS室給各樓層配電箱提供電源；水平布線區是連接樓層配電箱到工作區信息插座之間的線纜，設備間機柜電源來自于樓層UPS配電箱；設備分配區終端設備供電，主要包括計算機及通信系統、交換機、服務器及外圍設備的電源分配。

3 綜合布線電源系統改造方案

（1）機房設備間通常采用的是直接供電和UPS相結合的方式，由市電直接給機房和設備間的輔助設備供電，如照明設施等；計算機及網絡系統的互連設備均由UPS電源供電，這樣是為了防止輔助設備產生電磁干擾影響交換機、接收設備及網絡設備受到電磁干擾，影響信息的傳輸質量，這種供配電方式不僅減少了系統之間的相互干擾，也有利于設備的維護和檢修。

（2）根據GB50174-93《電子計算機機房設計規范》第6.1.6條規定：“對供電可靠性要求較高，一般穩壓穩頻設備不能滿足要求時，應采用備用電源自動投入方式或柴油發電機組應急啟動供電方式”。按規定要求，要保證機房不停電，①在配電室前端引入兩路市電，條件允許時可加設發電機，成為多路供電，提高供電的可靠性；②在機房設UPS，并附設一定的直流電池組作為后備電源。其優點是當外電只有一路的供電時，采用由市電供電加備用發電機的運行方式，保障電源可靠運行的需要。設備間采用不間斷電源（UPS）供電，最大限度滿足了機房計算機及網絡設備對供電電源質量的要求。停電時，由市電電源供電與備用發電機可在配電室內進行切換，經過UPS給機房設備提供高可靠電源，滿足設備間的用電要求。

（3）系統采用集中控制方式，電源進線通過電纜引入配電柜與出線配電柜并排安裝于機房UPS室，監測機房設備電源引自UPS出線柜；空調、市電插座、照明等其他電源引自電力配電箱，按集中控制與就地操作相結合的原則。通常監測機房設備間由多種不同業務的機柜并排放置連接組成，每個機柜單獨由設備間UPS配電箱送電，通過防靜電地板下端的電源線管或線槽延伸到相應的機柜下部，沿機柜內側將電源線引到機柜上部的空開，電源插座給該機柜中的設備供電，這種布線方式避免了受到其他機柜設備電源的影響，當機柜電源出現不正常現象時能夠及時查找到故障隱患。機房供電電源采用三相五線制，機房配電線路設置過流、過載保護，根據每個機柜用電負荷有選擇性的進行分配。如圖2所示。

（4）機房配電系統線纜采用阻燃聚氯乙烯絕緣導線及阻燃交聯電力電纜。地下敷設鍍鋅鐵槽、鍍鋅鋼管及金屬軟管，從配電間到綜合布線系統的各種設備電纜應為耐燃銅芯屏蔽電纜。根據GB50174-93《電子計算機機房設計規范》第6.1.15條規定：“活動地板下部電源線應盡可能遠離信號線，并避免并排敷設，當不能避免時，應采取相應的屏蔽措施”。機房強電電源線與無電磁屏蔽的信號線分開布局，交叉時盡量以接近于垂直的角度交叉，嚴禁銅、鋁混用，若不能避免時，應采用銅鋁過渡頭連接。參照相關供電技術手冊，以1KV及以下低壓電纜為例，在確定主機功率后，可參考表1選擇配線。

（5）UPS額定輸出功率的選擇。UPS電源是一種含有儲能裝置、以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的電源設備，其作用當外電中斷時，能及時給機房設備提供備用電源，避免影響通信中斷、重要數據丟失和硬件的損壞。

UPS電源多以V·A作為容量單位，配置UPS設備時，首先要計算其前端負載功率，一般負載功率應滿足額定功率的70%～80%。根據負載總量，UPS容量一般可以按以下公式選擇：

UPS容量≥負載總容量÷0.8，式中，0.8為功率因數

即負載總容量應為UPS額定容量的80%以下，這主要是考慮負載啟動時的沖擊電流以及今后擴容的需要。例如，機房設備主要信息類設備總功率約為20kW，根據公式得：20kW÷80%=25kV·A，因此可選擇總功率為30kV·A的UPS設備。

根據UPS電源蓄電池組配置可算出蓄電池工作時間：蓄電池組容量×電壓/（主機額定功率×0.8）=滿載時蓄電池工作時間。

例如，若使用2個電池組，2臺30kV·A的 UPS并機工作，每臺UPS只承擔了總功率的一半，即15kV·A。每個電池組共有32塊12V鉛酸蓄電池，每塊鉛酸蓄電池容量是100A·h。則：1個電池組電壓：32×12=384V

1個電池組容量：100A·h

系統滿載時每個蓄電池組工作時間為：100 A·h×384V/15kV·A×0.8=3.2h，

2個蓄電池組工作時間為：3.2h×2=6.4h。說明2個UPS系統并機時，在斷電情況下蓄電池至少可以工作6.4小時。

（6）機房綜合布線系統的接地設計。機房綜合布線電纜和相關硬件接地是提高應用系統可靠性、抑噪、保障安全的重要手段，包括直流工作接地、交流工作接地、安全工作接地、防雷保護接地、屏蔽接地。按照GB50174-93《電子計算機機房設計規范》第6.4.2條規定：“交流工作接地和安全工作接地電阻均不應大于4Ω；直流工作接地電阻按計算機系統具體要求確定；防雷接地應按現行國家標準執行”。 交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地4種接地宜采用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值要求確定。

所有接地線均為銅質絕緣導線，截面積不應小于4mm2。設備間所有機柜的柜體要通過接地電纜連至本樓層配電箱中的接地端；當綜合布線系統采用屏蔽電纜布線時，信息插座的接地可利用電纜屏蔽層作為接地線連至每層的配線柜；當綜合布線的電纜采用穿鋼管或金屬線槽敷設時，鋼管或金屬線槽應保持連續的電氣連接，并在兩端具有良好的接地。

每一層的樓層配線柜均應與本樓層接地母線相焊接，弱電配管應盡可能避免與強電配管平行敷設。若必須平行敷設時，相隔距離宜大于0.5m；當強弱電用線槽敷設時，強弱電線槽宜分開；當必須敷設在同一線槽時，強弱電之間應用金屬隔板隔開。

4 結 語

綜合布線系統在機房建設和改造過程中是一個綜合性、系統性的工程項目，還需要從多個角度出發，全方位考慮，本文僅根據實際中所接觸過的機房布線工程進行了總結和歸納。隨著行業新技術、新產品的應用，機房綜合布線系統還有很多問題值得電氣設計人員進一步完善和提高。

主要參考文獻

[1]劉省賢，李建業，等.綜合布線技術教程與實訓[M].北京：北京大學出版社，2006.

[2]李金伴，林叢，等.供用電技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.