1、机房UPS接地防雷设计方案第一章 前 言1.1 机房概述计算机机房工程是集建筑装修、电气、环境、监控、消防和网络等多个技术于一体专业综合型工程，其建设时需要丰富的专业工程实施和管理经验，因为，计算机机房设计与施工的优劣直接关系到机房计算机网络系统是否能稳定可靠地运行，是否能保证各类信息通讯及数据传输的畅通无阻。由于计算机机房的环境必须满足计算机等各种电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安保监控、电源质量、防雷和接地等的要求，所以，一个高性能的现代化计算机机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。1.2 项目概述松山湖长城世家一期机房工程，由于计
2、算机机房的环境必须满足计算机等各种电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安保监控、电源质量、防雷和接地等的要求，所以，一个高性能的现代化计算机机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。松山湖长城世家一期机房工程工程设计和实施围包括机房环境装修工程、网络关键物理基础设施和网络配套物理基础设施，其相关子系统如下：网络关键物理基础设施包括：UPS电源系统、防雷接地系统等。2.1 总体设计思想建成后的信息中心机房作为系统数据中心，确保机房网络及数据系统的安全、稳定的运行是我们专业机房公司的职责，因此我们公司从设计开始，将格遵循以下设计思想：简单化设计：简
3、单的机房设计既易于理解，又容易管理。基本的设计有助于更好的完成工作，避免草率工作。灵活性设计：没有人知道五年后技术会如发展，但至少会有些重大改变。保证设计的灵活性和易于升级对于成功的长期设计是至关重要的。在一定意义上，灵活性决定了设计的成本效益。每一个设计决定都会对预算产生影响。设计一个经济有效的机房在相当程度上取决于中心的使命。扩展性设计：对于面积小或大的机房而言，机架单元设计同样适应。本案将机架定位单元（RLU）用于设备需求设计，这样便于以后的扩展，而且可以进行逆向设计。模块化设计：机房非常复杂，而复杂的事物往往不易于管理，模块化设计可以运用较小的、易于管理的构建模块创建非常复杂的系统。较
4、小的单元易于定义且易于复制，同时还可以用更小的单元加以定义，这样可以将其细分到管理设计流程所必需的级别。理性化设计：机房的设计和建造会给人带来很大的压力，很多事情可能而且肯定会出现偏差。运用以上四种思想标准评估设计决策将会使程序更加容易，因为它们可以提供所做的设计决策的价值和感觉进行评测的形式、顺序和法。基本上，它们有助于尽可能地消除未知因素，而未知因素的消除会减小流程的压力。2.2 建筑装修工程总体规划机房的建筑环境必须满足计算机等各种微电子设备对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、防漏、振动的要求。一个合格的现代化机房，应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。本次
5、机房建筑装修工程总体规划原则如下：先进性：拟建信息中心机房工程设计我们将充分体现信息系统核心的特点，采用先进的技术和材料，将机房建设成为一个先进的智能化信息化处理和控制中心。实用性：采用国外流行的先进技术和材料，均是以往工程实践中得到验证，能够在功能上最大限度的满足机房目前及未来发展的需求。安全可靠性：符合消防安全的要求，采用不燃或难燃材料，在整体上具有高度的安全可靠保障。经济和理性：选择具有先进和可靠质量保证，以及有良好业绩的国外主流品牌产品，既满足功能要求，又能降低成本为原则，以保证具有较好的性能价格比。美观舒适性：整体布局合理、色调柔和、有良好的视觉效果，并符合现代IT行业建设的审美标准
6、。2.3 网络关键物理基础设施总体规划网络关键物理基础设施是保证计算机机房正常运行的基本条件，也是机房建设最核心的部分。我们规划拟建的信息中心机房工程网络关键物理基础设施包括：供配电系统（配电柜、电力布线、照明、防雷接地），UPS电源系统（UPS和电池）、空调新风系统（精密空调和新风）、安防管理系统（动力环境监控、门禁和视频监控）。2.5.1 供配电系统供电级别：机房按照标准一级负荷供电，即建立不停电系统。供电式：机房电源进线设计从大楼的市电和柴油发电机的ATS切换配电柜接入一趟机房专用电源线缆。机房计算机精密设备和自动消防设备供电式采用由柴油发电机组作备用电源的供电系统加双路冗余的UPS电源
7、系统（部分为单路UPS电源系统），机房辅助设备（精密空调、新风设备、照明设施、维修用电等）则采用由柴油发电机组作备用电源的供电系统直接供电。机房设计机房专用落地式配电柜两套，分别给动力设备、辅助设备、计算机精密设备供电。配电式：机房电源进线及动力设备采用交流380V/50Hz电源，动力设备采用三相五线制供电，计算机设备、照明设施、维修用电等采用单相三线制供电。配电式采用放射式配电。布线式：采用铜芯阻燃线缆加金属槽管敷设。照明：主机房照明设正常照明、备用照明和应急疏散照明，其照度分别按500Lx、40Lx、0.5Lx/无眩光设计，操作室等其它功能区的照度按照200Lx/轻微眩光设计，机房正常照明
8、的均匀度（最低照度与平均照度之比）按0.7设计。接地：机房采用四种接地式，其式和接地电阻值分别是：交流工作接地/接地电阻值小于4，安全工作接地/接地电阻值小于4，防雷接地/接地电阻值小于4，直流工作接地/接地电阻值小于1。直流工作接地单独连接至大楼接地始端，其它三种接地共用一组接地装置。等电位连接：机房设计网状汇集铜排网，主机房的静电地板、计算机设备支撑设施、装饰的金属设施等均与之汇集连接，做好静电防护。防雷：机房供配电系统防雷按照三级电源防雷标准设计，机房的供配电系统做其中的第二级和第三级防雷。2.5.2 UPS电源系统UPS供电质量：按照规定的供电质量A级标准设计，即稳态电压偏移围2%、稳
9、态频率偏移围0.2Hz、电压波形畸变率5%以、允断电持续时间4ms以。UPS容量：按照招标要求，设计采用UPS容量60KVA，后备时间按30分钟配置。系统结构：采用高智能型的UPS电源系统。第二章 机房网络关键物理设施设计4.1. 供配电系统4.1.1 需求分析电力配电作为业务运行的基础，其重要性相对于供电负载而言是第一位的；无论哪部分负载出现问题，影响的只是局部，而配电系统出问题，则可能造成所有设备都不能工作。因此，一个计算机系统能够正常、稳定的工作，不仅需要有技术精良的计算机设备、性能卓越的UPS电源和安全舒适的运行环境，还需要有一个设计合理、稳定可靠的供配电系统来给其计算机设备和精密空调
10、、照明等动力设备进行供电。4.1.1.1 配电系统设计要求计算机机房配电系统采用市电加柴油发电机系统和UPS电源设备供电；机房配电电源由大楼配电室引1路市电和发电机备用电源ATS互投的电源至机房配电柜上端；机房配电分为计算机精密设备供配电回路、机房动力设备供配电回路等；回路应具有过载、短路及缺相保护，并设有电压、电流的检测指示；要求配电柜自动空气开关、接触器、熔断器、隔离开关装置等低压电器均采用国际知名品牌产品。进线电源为三相五线制，设备供电电源均为三相五线制或单相三线制，采用放射式对设备进行供电，配电设备与消防系统联动。4.1.1.2 电力布线要求计算机机房的所有设备和照明的布线分别要求在地
11、板下和天花顶层敷设，电力线缆规格负荷能力、管线走向应予以注明。4.1.1.3 防雷接地及屏蔽要求避免计算机设备受到闪电异常高压流影响而造成重大损失，同时避免电脑设备受外界电力干扰，并确保工作人员安全。 根据计算机系统的技术要求，为了对操作人员和计算机系统的可靠性和安全更为有利，计算机机房的直流接地电阻应小于1。 要求采用适当法，减少外界高频干扰信号对计算机的影响。4.1.2 解决案4.1.2.1 动力配电机房供电系统设计采用双路供电、多级冗余来提高系统可用性：一路市电和柴油发电机互为备份并为UPS提供交流供电；通过UPS并机提高UPS系统的可用性，一旦出现单机故障，关键负载仍旧依靠另外一台UP
12、S来保护；UPS系统同时备有应急旁路系统，保证在所有UPS出现故障时的供电，上述手段可有效减少系统中的单点故障、全局失效的点带来的系统供电风险。机房负载设计分为动力负载和计算机精密负载两种，机房精密空调、照明、新风等为动力负载，服务器和网络设备为计算机精密设备。动力负载采用供电系统中市电和柴油发电机经过ATS互投保护后的事故电源，计算机精密负载则采用市电和柴油发电机经过ATS互投保护后加UPS电源供电。机房配电系统设计采用一台BMP型机房专用落地式配电柜给机房动力负载和计算机精密负载供电。配电系统回路都具有过载、短路及缺相保护，并都能对电压、电流进行检测指示；配电系统设计有有消防联动功能和紧急
13、关断功能，火灾发生时消防系统发出的信号可使系统电源断电。配电柜开关元器件均采用梅兰日兰系列产品：“Schneider”低压电气开关，并合理预留控制回路，能支持机房远期用电设备的扩充。配电柜安装于配电室靠近精密空调处，体现出集中控制与就地操作相结合的设计原则。案设计在操作室安装紧急关断按钮。一旦有紧急情况，操作人员只要按一下紧急按钮，便可关断设备电源，减少因紧急情况造成的损失。此紧急按钮带有保护装置，一般不会有误动作。4.1.2.2 电源布线机房动力负载和计算机精密负载的电源布线设计采用地板下走线的式，采用金属线槽布线，线槽均预留足够扩充空间；线槽布局充分考虑线槽走向，完全做到水平不交叉。测试和
14、维修插座的线路用金属钢管沿墙体暗敷；照明线路用金属钢管沿建筑顶棚敷设。电源线均按国际机房一级负荷标准布线，导线排列整齐，并长度留有余地。施工中电源相线、中性线、保护信号线、直流工作地线、各种信号线和通讯线的颜色应各不相同，并编号。电源线缆设计采用 “金龙羽”品牌国产优质多股阻燃塑料绝缘铜芯线。精密空调和UPS设备的供电线缆采用ZRVV系列的五芯电缆，照明系统、测试插座和操作室的UPS电源插座供电线缆采用ZRBVR系列的铜软线，而计算机精密设备的供电线缆则采用三芯阻燃软电缆。测试和维修用电源沿墙柱墙面离防静电地板300mm处预装若干插座；操作室UPS电源插座沿隔断离地面300mm处安装。插座采用
15、“奇胜”品牌。计算机精密负载的电源插座采用锁扣式防踢插座。4.1.2.3 防雷工程在大楼配电屏其机房电源控制开关输出端安装防雷器，作为机房电源部分的一级保护；机房配电柜电源总进线处加装防雷器作为电源部分的二级保护；机房配电柜UPS输出端加装防雷器作为电源部分的三级保护。 电源防雷器是一种低压电源的保护设备。当市电因雷击或其它因素引致产生高脉冲电压时，将会损坏电路上的设备。电源防雷器的功用，就是在最短时间释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上，从而保护电路上用户的设备。v 防雷器并联式工作原理：以三相四线制系统为例，电源防雷器并联于三火一零线上。在正常情况下，防雷器处于高阻状态。当
16、电网由于雷击或开关操作出现瞬时脉冲电压时，防雷器在极时间导通（纳秒级），将脉冲电压短路到地泄放，从而保护用户所有设备。当脉冲电压过后，防雷器又变成阻状态，从而不影响用户设备的供电。防雷器在相线与零线之间的限压采用三个氧化锌压敏电阻模块，使过电压箝位至非常低的幅值，与此同时，压敏电阻在极短的响应时间（30）的氧化锌压敏电阻组成。这使得该防雷器即使在高能量的过电压冲击下，也能够最大限度地实现保护。其保护水平为在100KA/10As冲击下，残压不超过2kV。因此，该防雷器能够承受来自于直接雷击下的部分雷电流。当线路过载情况发生时，防雷器部的断路器，会自动将失效的防雷器模块从主电路分断开来，同时模块上
17、用于监视工作状态的显示窗口的颜色会由绿色转变为红色。OBO V 25-B+C能够容易地安装于任配电箱或者开关箱的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。特性一览表 V25-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。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。使用围广
18、（适用于TN、TT和IT电网），结构更安全。V 25-B+C/NPE 具有反向插入保护。保证保护器模块简单、专业的安装。v V20-C产品介绍作为限压型的产品，V20-C部配备了高能量的氧化锌压敏电阻，该压敏电阻具有较佳的非线性特性。该组件具有响应时间极短、残压低、容通电流大，寿命长和无续流的优点。如果压敏电阻因过载而老化时，置的断路器将中断与电源的连接，故障显示窗口的颜色会由绿色转变为红色。特性 V 20-C使用优点电量金属氧化物压敏电阻保护器可以应付频繁的动作,寿命长可插拔式部件保护器模块可以带电插拔进行测试或更换1到4片的底座之间已连接进行通过带标志端子,安装简单热感断路器和视窗指示装置
19、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围（TN-C-S TN-S TT It），结构更安全C 25-B+C/NPE具有反向插入保护保护器模块简单、专业的安装4.1. UPS 电源系统4.1.1 需求分析后备电源系统即是“不间断电源”。也就是说，市电一旦断电，后备电源几乎是在无断点的开关状况下，对原有负荷继续供电。后备电源系统也简称UPS系统，“UPS”是英文“Uninterruptible Power System”的缩写。使用UPS电源可以大大提高供电的可靠性，备用电源和正向负荷供电的电源保持锁相，即同压、同频、同相位。在电源切换时供电不会中断，不会产生强烈的电弧干扰。计
20、算机不会丢失信息和数据，保护计算机设备，特别是硬盘，不致因停电面划伤。使用UPS电源可以大大提高供电的质量，UPS电源是净化了的电源，消除了高次谐波，提高了供电质量一般市电电压波形虽然趋于正弦，但有一定的高次谐波分量。输出电压和频率受负荷的性质、大小、运行式、大负荷的投入和切除以及故障等情况的影响和干扰，输出的电压和频率是不稳定的，因而难以满足计算机对供电质量的要求。在UPS电源中，采用了英晶体振荡器控制逆变器的频率保持恒定，电压自动调节装置，精度小于1%，对于11次谐波以前的高次谐波能够全部滤掉，输出近似于正弦波。从而净化了电源，保证计算机的正常运行。4.1.2 解决案4.2.2.1 容量计
21、算信息中心现有服务器26台，每台设备运行功率0.4kW；小型机2台，每台设备运行功率1.6kW；包括其它设备共需要运行功率20kW，公司现有UPS 2台，1台三特10kVA、1台6kVA,为了保证主要设备的供电安全对主要设备采取冗余式(小型机和存储设备)，需购置一台10kVAUPS与原有的一台UPS做并机。4.2.2.2 UPS 电源运行式和后备时间选择市电UPS电源后备电源（柴油发电机）是当今机房供配电系统的高可用性的配置。尤其是UPS并机冗余系统对机房高级服务器、超级小型机、磁盘阵列机等设备多源供电可靠性可达99.99。根据上述机房供配电可靠系数的配置式，案设计配备有经市电和柴油发电机双源
22、ATS切换的专用电源给机房供电，再配以一套UPS并机系统则可达到供配电可靠性系数99.99的要求。因此，我们根据招标要求设计新增1套三特10kVA容量、后备时间3小时的UPS单机系统与原有三特10kVA的UPS组合成并机系统一套，给机房关键的计算机精密设备供电。另外1套6kVA 的UPS则给其它计算机精密负载供电。3小时的后备时间完全可以满足市电断电和发电机无常启动时计算机设备关机所需时间。UPS容量和运行式确定以后，其还有至关重要的一项，即产品品牌的选择。所选品牌是否在行业有口皆碑、产品技术是否业界领先，将直接影响到产品的工艺质量和售后服务等面。根据所需容量和运行式的实际需求，我们设计本工程
23、UPS 电源系统采用国际知名品牌、行业技术先锋、 “三特”10kVA UPS系统一套。后备电池设计采用中外合资的FirstPower 12V-65AH电池40只。4.1.3 主要产品简介4.2.3.1 三特UPS电源简述 厂商简介山特集团是世界上前五大专业从事不间断电源UPS的开发、生产及经营厂商之一，作为最早进入中国UPS市场的知名厂商，山特公司凭借其永不妥协的品质、傲视全球的技术以及全位的优质服务取得了用户的一致好评，产品广泛应用于各大部委、军队以及金融、邮政等重点系统，在业界享有极高的声誉。目前，山特中、小型UPS已占据国市场份额的较大份额，完全确立了中国UPS市场首选品牌的地位。山特公
24、司针对中国复杂的电网环境、电力质量不稳定等特点，依据国际安规标准选择最具品质效益的零组件，以格的质管工艺流程，开发出适合中国环境的UPS产品，并首家将IGBT功率元件及高频PWM技术引入UPS，大大提升了产品的性能和稳定度。山特公司为市首批100家高新技术企业之一，产品多次荣获市科技进步奖，并且全系列产品获得级及省级重点新产品称号；产品不仅已通过国际质量标准ISO9001：2000版认证和中国信息产业部优良产品验证，同时还取得了CE、UL、TUV、EN等主要国际标准认证，并且在不间断电源（UPS）产品行业首家获得中国长城认证。山特公司扎根中国十余年，秉承“品质至上，力求客户满意”的理念，于中国
25、设立研究开发中心、软件开发中心、客户服务中心，并建立起全位、高品质、完善的客户服务体系。目前，各分公司共下设20余个服务站，并授权70余个经销商网点，专业从事山特UPS的销售及维修服务，并且销售网络遍布全国各地。首先，开设800热线咨询，为用户答疑解惑；在售前，针对用户的电力环境和设备要求，提供相应的电源咨询及规划；在UPS售出后，即对用户进行实际操作等诸多面的培训，并与用户保持密切联系，随时应用户要求，对其设备进行检测和养护。提供及时和高质量的维修服务。山特公司不间断电源产品种类齐全，覆盖了在线式，后备式及在线互动式之架构，单进单出机种容量包含了500VA-10KVA产品，三进单出机种容量包含了10KVA-20KVA产品，三进三出机种容量包含了20KVA-80KVA产品。机架式（RACK）机种容量包含了1KVA-6KVA产品。抽屉式模块化N+X冗余式机种ARRAY UPS容量包含了4KVA-120KVA产品。 产品性能简述山特城堡系列3C10KS并联冗余采用双转换纯在线式的架构，是最能有效解决所有电源问题的最佳架构设计。该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击，同时还能保证输出电源的稳定、可靠，让负载安全的运行。采
