一个好的供配电系统应该具有适合增容、便于维护和管理、冗余备份的特点,并能提供双倍或者独立的冗余供电配置以增强供电安全性。设计时应该还要考虑到开关等主令装置的性能和特点、配电运行的总线方式和电能产品的质量检测和有效控制。总之一个好的配电系统应具有四大基本要求:可靠性、灵活性、安全性和经济性。这次我们就讨论一下供电系统中具有源头和骨架意义的电源和母线系统。
国家有关法律中不同类别的机房对电源的要求:
A类机房(一级负荷):停电后会产生重大损失和社会影响,要求建立不停电电源系统。
B类机房(二级负荷):停电后会产生一定损失和社会影响,要求建立备用电源系统。
C类机房(三级负荷):停电后不会产生大的损失和社会影响,可按一般用户配置。
在当今信息化社会中建设的机房基本上就是A类和B类机房,因此我们就讨论一下A类和B类机房的电源和母线的设计。
A类机房对电源的要求在供电负荷分级中对应的是一级负荷,而且这类机房不仅密切关系到人们的工作和生活而且关系到信息的畅通和数据的存储,所以在设计中一般按照国家对供配电负荷分级中的一级负荷中特别重要负荷进行设计。此类负荷需要至少两路独立电源并配置应急电源。B类机房则要配置备用电源,可以是两路电源干线引入也可以是一路电源干线加应急电源。一般两路独立电源严格意义上应该是不同电网提供,但在实际建设中一般是考虑来自不同的变电站。应急电源现在一般采用具有短时启动且燃料便于存储的柴油发电机。
将机房配电的供电、运行方式参考低压电力供配电中的电源和母线系统做分类和比较。可以在机房配电设计、建造和使用过程中有一个明确的、简洁的配电系统概念,对于避免很多工程问题(如零地系统、双电源系统和布线走线)有极大的帮助。
母线系统是整个机房配电的核心和骨架,一个合理和优化的母线系统将极大的提升机房的使用效能。
有了电源的保障并不等于供电系统电源问题就解决了,一个好的供配电系统还应具有一个合理、优化并经济的母线系统。常见的母线系统有一下几种:
1、单电源单母线不分段接线
2、单电源单母线分段接线
3、双电源单母线不分段接线
4、双电源单母线分段接线
5、三电源单母线分段接线
根据在供配电系统中的作用,母线系统中还要明确出:必保母线、重要母线、一般母线。
在确定母线的运行方式时,要明确一下几个方面:
1、负荷的构成和分级
2、辅助负荷和核心设备负荷要分开
3、投入和切换灵活
4、管理方便
现在机房设计中,一般是双电源单母线不分段接线和双电源单母线分段接线两种。
双电源单母线不分段接线
双电源单母线分段接线(图中未设计联络母线)
双电源单母线不分段接线系统是两路独立电源有专用干线引入,在电源末端也就是机房供电系统的始端进行互投后接入机房供电主母线。对于特别重要机房需要设立应急电源的,应急电源干线引入后需要与引入的两路独立电源互投后的干线进行二次互投,然后接入供电主母线。供电主母线下设市电母线并给UPS供电,UPS输出设立UPS母线。市电母线负责辅助负荷的供电,这里边主要设备有:照明、办公、空调等。UPS母线主要负责核心设备的供电:IT设备。很多情况下,市电母线和UPS母线还要建立联络母线也就是我们常说的UPS旁路。
UPS母线看UPS的数量和运行方式又有多种母线方式,较常见的有一用一备和并机冗余等运行方式,我们以后单独讨论。
在这个系统中有一条必保母线—主母线,所以相比于双电源单母线分段接线系统,在安全性和可维护性上略有劣势,但是该运行方式也具有他的优点:结构简单、布线明了和具有很好的经济性。一般小型机房多采用此运行方式。
双电源单母线分段接线系统相比于双电源单母线不分段接线系统布线略有复杂。需要对所有负荷进行功能整理和区域划分,以便合理的分配到分段母线中。一般分段母线需要建立联络母线。一般这种母线运行方式在中大型机房供配电系统中应用较多。它的特点是大化的增强了供电的安全性和可维护性但是结构和布线复杂,造价投入上也相比双电源单母线不分段接线系统要高。
由于双电源双母线接线系统其实是把机房供电系统基本上做个冗余备份。这样做设备的投资较为巨大,在实际工程应用中我们一般做容量上降档的双电源双母线接线系统。其实工程中只做核心设备的一用一备配置,这样在这里我们就把双电源双母线接线系统笼统的并入双电源单母线分段接线系统。
母线的运行和维护包括对电力的监控和管理则主要靠电气设备来实现。鉴于机房对电能质量的高要求,电气设备现在已经必不可少的需要对电力各参数进行实时监测、记录和分析,并能按照预设进行管理。按照现在的发展趋势,电气设备正向着信息化、一体化的方向发展。像原来简简单单找个低压盘厂做普通低压成套设备的做法已经远远不能满足现在和未来机房对供电系统的要求。
现在国内外已有多家专业机房供电方案和设备提供商,他们在传统配电的基础上发展出了更贴近机房要求的机柜式配电柜、智能配电柜和一体化式配电柜。依托这些专业厂家提供的产品支持,我们现在机房配电在对电力参数和各用电负荷的实时监测和管理上已经有了突破,已经可以实现机房一体化,极大地提升了机房的安全性、一体性、美观性。由于可以实现机房各产品的同一品牌,我们在性能、兼容和配合问题、维护和应急处理上具有更安全、更可靠、更迅速的优势,而且更具经济性。下期我们将选取专业机房设备提供商的部分产品,一起探讨一下机房供电系统易存在的问题以及解决方案。