1.供配电系统
供配电是数据中心机房的生命线，这句话一点也不夸张，因为离开了电我们的机房是连一分钟也运行不了的，因此要建一个好的机房，首先要将供配电解决好。一般要求主要开关设备应该被设计成适合增容、维护和冗余，并提供双倍的或隔离的冗余配置。设计时应该考虑到开关装置、总线或断路器维护的方便性。瞬时电压浪涌抑制(TVSS)应该被安装在电力分配系统的每一级上，并且采用适当的规格，以便能够抑制可能发生的瞬时的能量。 不同类别机房对电源的要求：
A类机房：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：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：停电后不会产生大的陨失和社会影响，可按一般用户配置。 2.市电输变电系统
对于一级负荷机房应该有从不同变电站供给的双路供电，加上柴油发电机，通过应急电源柜切换后供给机房内的UPS和精密空调机组，ATS切换最好做在机房配电系统就近，切换后以最短距离输送给机房设备。备用发电机系统是至关重要的一个因素。即便其中有一个故障时，也能够直接地向计算机和其它设备提供一个理想质量和容量的电力供应。发电机的设计应能够处理UPS系统或电脑设备负荷的谐波电流。备用发电机应该提供备用电源给所有的冷却设备，避免负载设备温度上升以及停止运行。如果发电机不支持这些系统，它们所带来的益处就显得很有限。在自动控制发生故障时，发电机应该能够采用手动控制。应该给每一个发电机输出提供瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置。
发电机燃料应该是柴油，这样启动比较快。考虑现场储藏量的要求，通常需要保证4小时到60天。并且需要给所有燃料储藏系统提供一个远程的燃料监控和警报系统。由于微生物增长是柴油燃料最常见的故障，应设计有便携的或安装固定的清洁系统。在寒冷的季节，需要考虑给燃料系统加热或
循环，避免柴油燃料胶凝。当确定好现场燃料储藏系统的容量时，同时需要考虑燃料供货商在紧急情况时的反应时间。
在发电机周围提供UPS照明电源或单独的电池，在发电机和装置同时发生故障时提供照明。同样，在发电机周围也应该提供UPS供电插座。 在组件的分别测试之外，备用发电机系统、UPS系统和自动转换开关应该作为一个系统一起测试。在冗余系统测试单个组件的故障时，冗余系统是为在一个组件发生故障时能够继续起作用而设计的。此外，一旦数据中心开始运行，应该定期测试系统，确保各个组件能够继续正常地发挥作用。 3.机房用电的配置
配电必须充分考虑到今后的发展余量。如lBMP550A服务器，每台高配功率为lKW，一个机柜若装6台就是6KW，假如预期机房在今后会装到最多四十个机柜那就是240KW；UPS一般可按照设备容量的倍计算，就是312KVA，再加上适当的余量，选用3台200KVAUPS冗余供电是一种较为理想的方案。 UPS的供电总容量2台200KVA冗余UPS可少算一台400KVA，精密空调单台的实际耗电功率为20KW，假如配置10台精密空调的话，总功率为10*20引200KW，机房UPS、空调总功率为：400+200=600KW，机房供配电要考虑到日后的发展余量等因素，一般可按照UPS与空调容量总和的150%配置，就是600*=900KW，另外再加上新风机4KW、照明等的用电算8KW，则机房总的配电容量应为912KW其中由应急柜供电的为UPS和精密空调。
4.作为国家A类标准的计算机机房都要求具备双路市电电源接入供电，但双路电源的切换开关（ATS最好要安装在UPS输入的附近，这样接法相比在远端的配电柜切换来，可以消除从配电问到UPS之间动力线路，开关等引起的故障）。机房供配电的安全可靠性牵涉的问题很多，从市电输入到UPS，从UPS输出到各级ATS、各级开关然后到输出端的各个接线盒及插座，每一个环节都十分重要，特别是处于供配电上游的UPS输入总开关和输出总开关以及ATS。其中任何一个一旦出现问题，都会引发严重的停电事故，后果将不堪设想，因此其配置问题必须慎之又慎，另外对于动力电缆的配置问题也很值得研究，由于机房内大量非线性负载的存在，使得谐波电流很大，所以一般机房刚建好时零地电压都很低，而设备装满时零地电压都会大大增加?我们的有效办法之一就是降低零线的电阻，以前我们的零线、地线的线径一般都比相线要，小很多，但实践中三相配电线路内，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。但是从降低谐波电流和零地电压的目标出发，我们应该将零线和地线的线径选得与相线相同甚至更粗一点。
（二）负荷等级和额定容量
依据计算机的用途和性质以及负荷分级的规定，采取相应的供电技术:对于一级负荷采用一类供电，重要机房供电属于一级负荷，按一级负荷的供电要求，必须保证两个以上独立的电源点供电，采用两条专用干线引进，两
路独立电源在末端互投，建立不停电系统，而且要保证供电的质量;对于二级负荷采用二类供电，建立带备用的供电系统;对于三级负荷采用三类供电，按一般用户供电考虑。
机房用电系统要求提供的电源额定容量一般以两种方式给出: (1)确定机房用电系统的总功率大小或机房用电系统的总电流。这是选取电力设备、总断路器、供电电缆、机房的总发热量以及精密空调时都必需考虑的问题。通常供电总功率应留有不少于25%的余量。
(2)确定各机柜、分机、设备等所要求的工作电流。这对设计计算机房的配电柜、选取合适的传输导线和分路开关也是必需的。针对电气设备额定电流，在整定总断路器和分路开关时要注意电气设备的启动电流值。在进行方案设计时，有些经验数据可供估算时参考，如:l)UPS功率:主机房可按350W~400W/㎡计算;照明用电可按l5W~20W/㎡计算。
2)空调机电功率要根据机房制冷量考虑。主机房制冷量按400W/㎡计算，辅助机房制冷量按300W/m2计算，然后再根据电气设备不同的效率和换算系数，确定空调系统用电负荷量。
（三）防雷和接地
接地极的接地电阻，当系统采用联合接地时，R≤10?(北京地区可按?考虑);当
采用单独接地时，R≤4?。在总配电室要做总等电位连接，各楼层的智能化系统设备机房、楼层弱电间、楼层配电间的接地，采用局部等电位联接。贯穿弱电竖井的接地干线，应当是镀锌扁钢，截面尺寸不小于一40mm×4mm。 机房的重要设备和配电柜(箱)，必须按GB50057一1994(2000年版)，并安装电涌保护器、做好等电位连接。
机房供电系统设计
来源：中国绿色数据中心 作者：机房360 更新时间：2009/5/4 18:59:33 摘要：机房电气工程中，安全、可靠是机房供配电系统设计的关键出发点，由于机房的供配电系统、照明、设备防雷、机房接地、UPS不间断电源等与一般的强电设计有所不同，又与弱电专业的十几个子系统密切相关。因此，
它们处于强、弱电专业设计分工的接合部。
机房在智能建筑中的重要性确定了安全、可靠是供配电系统设计的关键出发点。由于机房的供配电系统、照明、设备防雷、机房接地、UPS不间断电源等与一般的强电设计有所不同，又与弱电专业的十几个子系统密切相关。因此，它们处于强、弱电专业设计分工的接合部。有两种专业技术规范在这些界面上，有些规定也不十分明确，带来的问题是:机房各子系统的设计深度差距较大；主要弱电机房预留的位置不合适，面积过大或偏小；弱电竖井中遗漏接地干线和电源插座；UPS电源容量、支持时间长短不一；UPS电源
供电方式是采用集中式还是分散式不能确定；各子系统的供电和接地方式不规范等。一部分设计文件中，还经常发现有文字说明描述不清楚、系统图和平面图五花八门、图形符号不按现行制图，标准绘制等问题。
机房常用的供电方式不间断电源(UPS)供电。由于采用了脉宽调频技术、高效功率器件的成熟、微处理器的发展等因素，不间断电源已经成为计算机房供电的主要手段。不间断电源最大的特点，在于不间断性，而且能最大限度地提供稳定电压，隔离外电网的干扰。外电网一旦停电，UPS能在设备所允许的极短时间内(微秒至毫秒级)自动从备用能源经逆变器变换成电压、频率和相位都与原供电电源相同的电能继续向计算机供电。或者平时由逆变器供电，只在逆变器发生故障时，由静态电子开关自动将计算机瞬时切换到外电网供电或切换到另一台与之并联的UPS上，实现不间断供电。UPS提供的电源具有较高的电压和频率稳定性，波形失真也较小，干扰更优于外电网，是计算机系统最理想的供电方式。几乎所有的重要计算机设备都采用UPS供电。
(一)电源布置和系统设计
设计和施工必须充分了解并掌握供电对象。充分搜集机房设备和系统的资料才能做好电源布置和系统设计，从而合理地满足机房用电需要。
机房应设单独电源管理间，用符合防火要求的隔墙与弱电设备隔离，避免电源管理间操声、蓄电池酸碱液渗漏和电气火灾等事故传播到计算机设备机房内。计算机设备机房与电源管理间中间设单扇朝电源管理间方向开启的连通门，还可考虑设置玻璃观察视窗。电源管理间应做水泥地面，为防潮、防湿可砌高~的水泥平台搁置配电柜和UPS电源等。
UPS主供:主机设备、网络设备、保安监控设备、多媒体、消防、应急照明等。
市电主供:空调设备、普通照明和给排风、维修插座、一般动力等。
(二)动力供配电系统
由总配电柜馈出的动力供配电系统采用50Hz交流电，380/220V三相五线电源，TN-S接地方式，零线和地线分开设置且零地线之间电压小于lV。动力配电柜、照明配电箱采用放射式配电直接配至各用电设备。
机房内所有线缆须设计钢制桥架、线槽或钢管敷设。由于精密空调的供电电流大、负载动态范围宽，为防止干扰，应考虑另选路径单独敷设电缆。 动力配电柜(箱)具有火警联动保护功能，出现火警时可与消防系统联动及时切断电源，关闭防烟防火阀，并且在值班室安装手动电源切断装置。动
力柜、照明箱内的开关和主要元器件采用进口产品，并设置有效的防雷措施。有条件时，大型机房最好采用专用电力变压器供电。
(三)UPS供配电系统
UPS供配电系统的供电范围是计算机设备(主机和附属设备)、通信设备、网络设备、保安监控设备、消防系统、应急照明等。UPS输出配电回路(每个配电控制开关为一个回路)需按机房内设备要求设置，小型机/服务器、网络核心交换机及重要路由器要由独立双回路供电，其他计算机设备可用一个回路带3~4个插座，固定于地板下。UPS电源分别送到主机房配电柜(末端)既可靠，又方便使用。还应该考虑为数据中心中关键的负载设备安装电源分配单元(PDU)，这些设施是合并了几个组件功能到一起的一个装置，通常很小，比分开安装几个独立的面板和变压器更有效。如果机房细分为不同的房间或空间，每一个房间或空间是由它们各自独立的紧急电源开关(EPO)所支持，那么这些空间应该拥有自己独立的水平分布区域。
电源分配单元(PDU)集成了独立的变压器、瞬时电压浪涌抑制(TVSS)、输出面板和电源控制的功能，并提供了更多的优点。 一个典型的PDU包括以下组件。
● 离线变压器双输入断路器应被视为允许连接一个临时接驳，允许维护或资源冉分布时不用关闭关键的负载。
● 变压器:尽可能靠近负载以减少从地线到零线之间的共模噪声，减少电压源接地和信号源接地之间的差别。当变压器位于PDU装置内时，就达到了最近的位置。
● 瞬时电压浪涌抑制(TVSS):当导线长度尽可能的短时，最好低于2OOm皿，瞬时电压浪涌抑制(TVSS)装置的效率将大大地提高了。通过提供在同一个装置中瞬时电压浪涌抑制(TVSS)作为分配面板，可以提高效率。 ● 分配面板:可以将面板与变压器安装在同一个机柜中或在需要更多面板的情况下，可以使用一个远程的电源面板。
● 计量、监测、警报、和远程控制当提供一个传统的面板系统时，通常意味着大量的空间要求。 ● 紧急电源关闭(EPO)控制。
单点接地总线应该用电力分配单元(PDU)将电源分配到关键的负载上。在需要额外分支电路的地方，面板或PDU\"sidecars\"可以是次级反馈的。应该提供两个冗余PDU给每个机架供电，每一个PDU最好采用不同的UPS系统供电;提供给单相或三相计算机设备一个可以安装在机架上的快速转换开关或从每一个PDU馈给的静态开关。选择性地，可以提供给单线和三线设备，从分开的UPS系统馈给的双馈给静态开关式PDU，尽管这种安排提供稍微少
一些的冗余和灵活性。应该考虑用彩色的表示牌和馈给电缆来区别A和B分布，例如，所有的A侧用白色，所有的B侧用蓝色。
一条电路不应该服务多于一个机架，防止一条电路对多个机架产生电路故障。为了提供冗余，每一个机架和机柜应该各自独有的、两个专用的、从两个不同的电力分配单元(PDU)或供电面板来的16A、220V的电路。对于高密度的机架可能要求更高的安培容量，一些新服务器可能要求一个或多个、单相或三相插座，额定电流要求5OA或更高。每一个插座应该用服务于它的PDU或电路号来标识。
(四)配电设备的安装和线路敷设问题
在机房设备布局确定的前提下，按照电气设备用途和设计图纸进行设备安装和线路敷设。
(1)设备安装。机房配电柜、UPS电源柜落地安装;动力配电箱、照明配电箱底边距地墙上暗装;根据机房内设备负荷容量和分布情况，机柜(箱)内元器件配置作到排列有序、安装牢固、理线整齐、接线正确、标志明显、外观良好，内外清洁。分设单相、三相回路，配用小型真空断路器，如C65N等线路保护开关。箱内设置辅助等电位接地母排。电源柜及其他电气装置的底座应与建筑楼地面牢靠固定。电气接线盒内无残留物，盖板整齐、严密、紧贴墙面。同类电气设备安装高度应一致。吊顶内电气装置应安装在便于维
修处。特种电源配电装置应有明显标志，并注明频率、电压。暗装照明箱或开关面板安装在机房出入口附近墙面的方便位置。分体空调插座设置在机房内墙面上距地处。
主机房内应分别设置维修和测试用电源插座，两者应有明显的区别标志。测试用电源插座应由计算机主机电源系统供电。其他房间内应适当设置维修用电源插座。单相检修电源回路要在电源管理间各墙面距地设置检修电源插座，禁止使用2kW以上大功率电感性电动工具。确需使用这类工具以及三相检修设备，应使用施工移动式配电盘从机房所在楼层附近的动力或照明配电箱接取电源。
(2)线路敷设。供电距离尽量短，主要是从供电安全考虑，电子计算机电源间应靠近主机房设备。主机房内活动地板下部的低压配电线路应采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。机房内的电源线、信号线和通信线应分别铺设，排列整齐，捆扎固定，长度留有余量。UPS电源配电箱(柜)引出的配电线路，穿薄皮钢管或阻燃PVC管，沿机房活动地板下敷设至各排机柜和配线架的背面，经带穿线孔的活动地板引上，穿管保护进入金属导轨式插座线槽、机柜或配线架。控制台或设备桌后的敷线，用金属导轨式插座线槽并用螺栓固定，安装在设备桌背面距活动地板~处。
信号线缆在活动地板下从机柜、配线架至各设备，应采用金属线槽沿设备周围或主机房从设备背面的活动地板穿线孔引人的设备(注意不得与电源线路共用活动地板穿线孔，且间距大于，信号线缆避免沿机房墙边敷设以防与强电线管交叉。活动地板下部的电源线应尽可能远离计算机信号线，并避
免并排敷设。当不能避免时，应采取相应的屏蔽措施。桌上设备之间的信号连线是短线的(长度于3m)应沿设备背部桌面明敷，但不得悬吊在设备桌背侧空中;是长线的(长度大于3m)应从活动地板穿线孔翻下(上)穿薄皮钢管在活动地板下敷设。机房照明负荷和普通空调负荷，由电源管理间分别引出动力和照明回路供电。照明和空调负荷线路均沿吊顶内或墙面敷设，避免在弱电机房
(3)可靠接地。总配电柜、UPS电源柜、动力配电箱、照明配电箱的金属框架及基础型
钢必需接地(PE)或接零(PEN)可靠。门和框架的接地端子间用裸编铜线连接。柜、箱内配线整齐。照明配电箱内的漏电保护器的动作电流不大于30mmA，动作时间不大于。接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地(PE)或接零(PEN)干线相连接，不得串联连接。UPS电源柜输出端的中性线(N极)，必须与由接地装置直接引来的接地干线连接，作重复接地，接地电阻小于4?。当灯具距地面高度小于时，灯具的可接近裸露导体必须接地(PE)或接零(PEN)可靠，并应有专用接地螺栓和标识。外电源进线至机房电源管理间时，应将电缆的金属外皮与接地装置连接;从楼外引入的皑装信号电缆和屏蔽信号线，进入弱电机房前也应注意采取防雷击措施，避免沿建筑外墙或防雷引线引雷人室，遭受雷击和高频电磁干扰。同轴电缆的屏蔽层必须与机壳一起接地。 上述线缆进人机房后，应设金属接线箱(盒)，并将线缆金属(屏蔽)外皮连接避雷器或浪涌电压抑止器(SPD)，然后与机房等电位接地母排，用截面积不小于16mm2的铜芯绝.缘线连通。这样可以有效的抑制线缆接收到的电
磁干扰信号，从而保证信号传输的质量。从机房送出的信号线路应采用金属线槽沿墙并在吊顶内敷设，避免与其他电气管路平行紧贴。尽量避开空调、消防、暖气和给排水等管道，与它们的间距按相关规范执行。金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管必须接地(PE)或接零(PEN)可靠，且必须符合下列规定:
1)金属电缆桥架及其支架全长应不少于2处与接地(PE)或接零(PEN)干线相连接。
2)电缆桥架间连接板的两端跨接铜芯接地线，接地线最小允许截面积不小于6mm2。
3)接地(PE)或接零(PEN)线在插座间不串联连接。
工程实施中按上述做法可以较好地处理机房供电的可靠和安全，各种不同电压和频率的信号线缆敷设安全、相互隔离度好、整齐、美观并方便维护管理。
(4)消防系统的要求。消防系统的设备动力电缆，控制电缆、电线，按规范要求选用耐
火型电缆、电线。其他弱电系统所用电缆、电线均采用阻燃型。在设备选择及线路敷时，应充分考虑电磁兼容问题。
UPS的概念及UPS供电原理和UPS供电范围及容量计算
来源：中国绿色数据中心 作者：机房360 更新时间：2009/5/5 12:44:49
摘要：据统计，在计算机故障中，有50一70%的原因是电源故障造成的。这些电源故障包括电网电压过压、欠压、瞬时跌落、失压和故障停电等由于电源环境、设备以及传输系统，乃至自然环境造成的各种干扰。在这些故障中，电网完全掉电仅占百分之几，UPS不再仅仅是为完全掉电提供后备电源的设备，而应为各种电源问题提供解决方案。 （一）UPS的概念
（二）不间断电源UPS供电原理 （三）UPS电源的技术性能 （四）UPS供电方案设计 （五）网络机房可选发电技术 （六）UPS供电范围和容量估算 （一）UPS的概念
普通定义：UninterruptablePowerSupply
专家认为：UPS应该为UnintenuptablePowerSystem，即是一个高可靠、高性能、高度自动化的供电中心。
UPS是UninterruptablePowerSupply的简称，也就是不间断电源。它的出现与最早应用，是为某些重要部门电网掉电时的持续供电提供保障。但是，
电子信息产业与网络技术的迅速发展，对供电质量不断提出了更新更高的要求。据统计，在计算机故障中，有50一70%的原因是电源故障造成的。这些电源故障包括电网电压过压、欠压、瞬时跌落、失压和故障停电等由于电源环境、设备以及传输系统，乃至自然环境造成的各种干扰。在这些故障中，电网完全掉电仅占百分之几，在大城市以及供电环境较好的地区，应以几次/年计，但是在有代表性的场所，计算机遭受的电网和传输系统的干扰，幅度在几十伏的可达每日数次之多，所以UPS不再仅仅是为完全掉电提供后备电源的设备，而应为各种电源问题提供解决方案。
假设你是一个网络管理员或系统管理员，理解网络不间断并不难，然而很多情况下，没有意识到的电源问题可能会使你的系统出现各种无法解决的困难，甚至于崩溃。系统的可用性至关重要，而作为网络运行基础的电源的可靠性自然成为首先考虑的问题。同时，电源的智能监控与管理在网络经济时代不可或缺。单纯的提供不间断供电已经不能满足要求。
专家认为UPS可以改为UnintenuptablePowerSystem的简称，也就是说，UPS，特别是大中型UPS，它已经不仅仅是一台简单的不停电供电整机产品，随着UPS技术的发展和成熟，它将成为一个中型的或者说局部的高可靠、高性能、高度自动化的供电申心。它的功能应该包括我们传统概念上的以下环节和内容:
第一，主机运行高效、高可靠，能在各种复杂的电网环境下运行，输出能全面地高质量地满足各种负载的要求。
第二，有很强的可用性和可维护性，有高度智能化的自析功能状态显示、报警、状态记录和通讯功能，甚至有环境监测功能。
第三，有很强的网络保护功能，也就是说，它不仅向直接由它供电的硬件设备提供可靠的保护，还应该向它们所运行的软件提供保护，UPS可配置相应的电源监控软件，SNMP(网络管理协议)管理器，有远程管理能力，用户可执行UPS与网络管理平台之间的监控。 （二）不间断电源UPS供电原理
它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流，对蓄电池浮充电，同时经逆变器输出高质量的交流纯净的电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要设备供电。 UPS的不间断特性，体现在其转换时间工作程序上，当市电与逆变器进行切换时，其控制系统会适时地检测市电的同步范围，在市电不超限时，逆变器实现“先通后断”的供电，从而保证了供电系统的“不间断切换”。 （三）UPS电源的技术性能
UPS电源的技术性能随使用要求的不同而不同，主要技术性能包括以下几个方面。 1.在线式 特点:
• 双逆变器 • 输出电性能指标高
• 输入端AC-DC变换器是整流电路，对电网产生严重的干扰公害 • 两个变换器始终在100%负载功率下工作，整机效率低，输出能力有局限，可靠性一般
• 市电－电池转换时，输出电压没有切换时间 功能说明
• 市电正常时，市电经过AC-DC和DC一AC两次变换后向负载供电 • DC一AC随时在监测并参与对输出电压的调整，是在线式工作 • 市电掉电后，电池通过DC一AC逆变器向负载继续供电 • 当负载过载或逆变器故障时，市电转旁路维持向负载供电 在线式原理
除了基本供电电路为电池逆变器电路外，基本原理图与后备式相同。无论交流输入电源是否正常，均通过逆变器电路提供电源输出。交流输入电源中断时不需要切换，不存在转为电池供电的切换时间。在电池逆变器出现故障或者逆变器内部失灵时，都需要切换为旁路供电。由于在正常工作情况下，整流器和逆变器都要消耗一定的功率，因此这种类型UPS的效率要比后备式
低。无论是在线还是电池供电，在线式UPS的电源输出来自于逆变器，可以提供近乎理想化的电源，频率和电压的稳定性优于其它类型。
图中电路各环节功能如下：
整流器：该整流器为AC-DC单向变换，当市电存在时;它完成对电池的充电，并通过逆变器向负载供电。
逆变器：该逆变器为DC-AC单向逆变，当市电存在时，它从整流器取得功率后再送到输出端，并保证向负载提供高质量的电源，当市电掉电时，由电池通过逆变器向负载供电旁路开关：平时处在断电状态，当主电路发生故障，或者当负载有冲击性（例如启动负载时)时，逆变器停止输出，旁路开关接通，由电网直接向负载供电，旁路开关多为智能型的功率容量很强的无触点开关。
双逆变在线式UPS的性能特点如下：
因为不管市电有无，负载的全部功率都由逆变器输出，所以可以向负载提供高质量的电源，例如输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度等指标，都是比较高的市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间，因为无论市电有无，全部负载功率都由逆变器供出，UPS的
功率余量有限，输出能力不理想，所以对负载提出限制条件，例如输出电流峰值系数(一般只达到3:1)、过载能力：输出功率因数一般为。整流电路对电网形成电流谐波干扰，输出功率因数低，谐波电流成份在30%左右，而输入功率因数只有左右，在市电存在时，由于两个逆变器都承担100%的负载功率，所以整机效率低，80KVA以下的UPS为80%左右，80KVA的可达85－90%，100KVA以下的可达90-92%。
所以在线式能够确保输出高可靠性、高质量电源。在DSP数字控制技术、数字并联技术、网络监控技术、电池管理技术、电源保护技术等方面技术先进，性能可靠。
2.高效数字功率器件PIGBT技术
采用先进的高效数字功率器件PIGBT作为逆变功率器件，其性能及可靠性高于上一代的功率器件IGBT，提高了逆变器的可靠性和处理速度，其逆变效率高达98%～99%，热功耗极低。谐波分量小于%，使输出波形更好，对负载或接地系统等不会造成干扰。 技术和SMD电气集成模块
采用数字控制技术取代传统的模拟控制。DSP数据处理技术的处理速度是传统微处理器的12倍，并使硬件线路更为简化、可靠性更高、瞬态反映能力更强。电路板采用仿真设计和表面安装焊接技术，使整机散热性好，可靠性更高。
4.电池保护功能
安全防护电池包括2、6、12V的通用型、深放电型、高比能型、快速充电型、循环耐久型等系列蓄电池产品。电池具有充放电的实时监测、过流及限流保护功能，可防止用户因电池过放电而造成电池永久性损害，防止过充电而造成电池寿命的减短；欠压预警功能可及时通知用户进行相关处理，以免造成大的损失；控制系统可通过设置定期电池自检功能，及时发现故障电池，避免系统故障造成的危害，并可实现在线更换电池。 5.灵活可靠的并联技术
采用数字模块式环路直接并联技术，能够有效的抑制并机中的环流，可以在UPS不断电的情况下实现并机扩容或维修，可以实现不同功率的UPS直接并联。
6.通信及监控功能
较强的通信联网功能是指UPS可以采用于接点、JBUS或SITEMONITOR软件，实现远程监控及模拟控制或集中遥测遥控。可以利用Intranet、Internet来监控UPS，每个UPS在网络中有自己的IP地址，可以通过WEB测览器来监控，采用的协议可以是TCP/IP、SNMP、HTTP和JAVA。 7.高可靠性
UPS单机平均无故障时间都在MTBF>35万h，并获得ISO9001国际质量标准证书，干扰标准等证书。 8.散热系统
机房UPS是最大的噪声源，采用冗余式智能风扇调速散热系统，则微处理器可以依据内部温度及输出功率大小，自动调节风扇的转速，以达到降低噪声、延长风扇寿命及节省能源的目的。 9.控制和诊断监控系统
智能化UPS应具有专家系统故障诊断软件。当UPS某一部分出现异常后，该系统能迅速对故障进行诊断、推理，判明故障部位，通过显示器给操作者或维修工程师指示，判明故障性质，以便快速修复。同时还可自动记录信息，生成信息档案，便于用户更好使用。 10.其他
除了上述功能外，还有主/从容错双处理器并行控制技术、过载能力和抗短路保护功能、UPS的非线性带载能力、多种启动方式、多种输入/输出模式、宽电压输入、可靠的旁路转换系统、绿色环保、正面维修、雷电保护等，是针对不同产品所具有的不同功能。此外，大容量的UPS配12脉冲整流器，能够进一步降低输入谐波分量；内置输出隔离变压器，采用零线及火线均隔离的隔离技术，可以进一步提高对负载的保护，有效地隔离零线的干扰，提高UPS系统的适应性等，都是UPS产品近几年来的先进实用技术。 四）UPS供电方案设计
很多设计工程师都试图设计出完美无暇的UPS解决方案为关键负载提供支持，不过他们的设计方案往往不一定涉及到设计方案的可用性范围。例如，并联冗余、串联冗余、分布式冗余、热连接、热同步、多路并联总线、双系
统以及故障预警系统等，这些都是设计工程师或制造商赋予不同配置方案的名称。这些名称的问题对于不同的用户，它们可能具有不同的含义，可以存在很多种解释方式。虽然目前市场上的UPS配置名目繁多且差别甚大，但最常用的不外乎5种。这5种方案包括:①容量；②串联冗余；③并联冗余；④分布式冗余；⑤双系统。
选择系统配置方案时，应当根据负载的关键程度而定。此外，还要考虑停机所带来的影响以及公司的风险承受能力，这样才能更好地找到合适的系统配置方案。
下面我们介绍如何为特定应用环境选择恰当的配置方案的一些指导方针。
1.可用性、等级和成本 1）可用性
数据处理中心日益增长的可用性需求，推动着UPS配置的不断发展。“可用性”即电源保持供电并正常运行以支持关键负载的时间百分比估算值，如同其它任何模型一样，为简化分析过程，必须对模型做出一些假设。 2）等级
一切UPS系统(以及配电设备)都需要定期进行维护。系统配置的可用性一方面取决于配置不受设备故障干扰的水平，另一方面取决于执行正常维护和例行测试以保证关键负载供电的能力。 3）成本
配置的可用性等级越高，其成本也越高。该成本指的是建造一间新的数据机房所需的成本。因此，其中不仅包括UPS结构的成本，还包括数据机房
的整个网络关键物理基础设施(NCPI)的成本。后者包括发电机、开关装置、制冷系统、消防系统、活动地板、机架、照明设施、物理空间和整个系统的调试成本。这些只是前期成本，还不包括运营成本，如维护成本等。在计算上述成本时，我们假设每个机柜平均占地面积为，且功率密度范围为每机柜至。如果分担成本的设备占地面积增大，每机架的成本也将随之降低。 说明:在UPS设计配置的计算过程中，通常采用字母\"N\"来指代UPS设计记置。例如，并联冗奈系统也称作N+1设计，而双系统设计可以用2N来表示。\"N\"可以简单地定义为关键负载的\"need(需求)\"。换而言之，应满足所保护设备供电量的电源表亡。我们可以用RAID（独立磁盘冗余阵列）系统等IT设备来解释\"N\"的用途。例如，如果存储容量需要4个磁盘，且RAID系统正好包含4个磁盘也称4个磁盘，则称这是一个\"N\"设计。反之，如果RAID系统统有5个磁盘，而存储容量只需要4个磁盘，则称为\"N+1\"设计。 一直以来，在规划关键负载电源时，必须充分考虑以后的发展，以使UPS系统可以为负载提供10或15年的支持。事实证明，按照这一原则进行规划是很困难的。20世纪90年代，为便于提供讨论框架并比较各种设施，曾提出了\"瓦特。平方面积\"的概念。但由于人们对\"平方面积\"的含义无法达成共识，这种电源设计指标造成了很多误解。近来，伴随着技术精简的大趋势，人们逐渐采用\"瓦特/机柜\"的概念来表示系统容量。
事实证明，由于单位空间内的机架数量很容易统计，因此这种度量方式的准确性更高。无论如何选择负载方式，有一点很重要，那就是应当从一开始便选择好配置方案，使设计过程沿着正确的方向进行。
如今，涌现出了许多可扩展的模块化UPS系统设计，从而可以使UPS容
量随着IT需求的增长而扩大。 2.单系统或\"N\"系统
简而言之，单系统(N系统)是指由单个UPS模块或容量与关键负载规划容量相等的一组并联UPS模块构成的系统。迄今为止，这种类型的系统是UPS行业中使用最为广泛的配置。办公桌下的小型UPS也属于单系统。同样，对于规划设计容量为400kW，面积为450m2的计算机房，如果采用单个400kW的UPS或在公共总线上采用两个并联的200kW的UPS，那么也属于单系统。因此，可以将单系统视作关键负载供电的最低要求。
虽然上述两例均可视为单系统，但其中的UPS模块设计却有所不同。与小型UPS不同，超出单相容量大约为20kW的系统都设置有内部静态旁路开关，以便在UPS模块出现内部问题时，将负载安全地转换到市电。UPS到静态旁路的转换点是经过制造商的仔细选取，以便为关键负载提供最妥善的保护，同时也保护UPS模块本身不会受到损害。下面举例说明了这些保护措施中的一种措施:在三相UPS应用中，模块通常都具有额定过载能力指标。该指标通常的一种表述形式为\"模块将承载125%的额定负载达10分钟\"。因此，一旦负载达到额定值的125%，模块将启动一个计时程序，其内部时钟将开始倒数10分钟。10分钟后，如果负载仍未恢复到正常水平，则模块会将负载安全地转换到静态旁路。启用旁路的情况还有很多种，UPS模块的规格说明中会对此进行详细阐述。
扩充单系统的一种方式是为系统提供维修或外部旁路。若采用维修旁路，那么在需要进行维护时，可以将整个UPS系统(模块和静态旁路)安全地关闭。维修旁路与UPS共用一个配电盘，并且与UPS输出端直接相连。当然，正常
情况下这条电路处于断开状态，仅当UPS模块转换到静态旁路时才合上。在设计过程中，必须采取某些措施以防止当UPS末转换到静态旁路时，维修旁路电路接通。如果安装正确，维修旁路可确保UPS模块安全运行而无需担心负载停机，因而是系统中一个极为重要的组件。
大多数单系统配置，尤其是低于100kW的配置，都用于对整个电力系统无特殊要求的建筑环境中。建筑物的电力系统一般都采用\"N\"配置，因此，单系统配置刚好可满足这种情况。图3-1显示了常用的单模块UPS系统配置。
(1)优点如下。
●设计概念简单，硬件配置成本低廉。
●由于UPS工作于满负荷条件下，因而其效率最高。 ●具备高于市电的可用性。
●如果电力需求增长，可进行扩展(可以同时配置多UPS设备，根据供应商或制造商的不同，可以并联多达8个额定值相同的UPS模块)。
(2)缺点如下。
●可用性有限，因为如果UPS模块出现故障，负载将转换到旁路供电，从而处于无保护电源下。
●在UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下(通常，这种情况每年至少会发生一次，而且往往会持续2～4小时)。 ●缺乏冗余，限制了在UPS发生故障时对负载的保护能力。
●存在多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。 3.串联冗余
串联冗余配置有时也称为\"N+l\"系统，不过，它与通常情况下用N+l表示的并联冗余配置截然不同。串联冗余设计概念既不需要并联总线，也不要求模块的容量必须相同，甚至不要求模块来自同一个制造商。在该配置中，正常情况下由一个主要的或主UPS模块为负载供电。同时，一个串联的或辅助的UPS为主UPS模块的静态旁路供电。该配置要求主UPS模块的静态旁路具有单独的输入电路，这种方式可以在保留现有UPS的情况下，对之前的无冗余配置进行扩充，以获得一定程度的冗余。图3-2显示了串联冗余UPS配置。
在正常运行条件下，主UPS模块将承担起全部关键负载的供电，串联模块不承担任何负载。一旦主模块负载转换到静态旁路上，串联模块将即刻接受主模块的全部负载。因此，必须仔细选取串联模块，以确保它能够迅速承担起负载。如果它不能完成该任务，它自身或许可以转换到静态旁路，但这样一来，便便得该配置方案所提供的冗余保护消失殆尽。
对于这两个模块而言，只需将负载转换到另一个模块，便可轻松提供服务。由于输出线路仍存在单故障点，因此，维护旁路仍然是一项重要的设计功能。整个系统每年需要停机2～4小时，以便对系统进行预防性的维护。
虽然该配置方案的可靠性提高了，但往往却被开关装置及相关控件的复杂性所抵销。
(1)优点如下。
●产品的选择很灵活，可以混用不同制造商或不同型号的产品。 ●具备UPS容错功能。
●对于双模块系统而言，相对比较经济。 (2)缺点如下。
●依赖于主模块静态旁路是否能从冗余模块正确接收电力。
●如果电流超出逆变器的容量，则要求两个UPS模块的静态旁路都必须能正常运行。
●主UPS模块转换到旁路时，辅助UPS模块必须能够处理突然出现的负载变化。(由于辅助UPS往往长期工作在0%负载的条件下，并非所有UPS模块都能执行该任务，因此旁路模块的选择至关重要。
●开关装置及相关组件不仅复杂，而且昂贵。由于为保持电源不间断而设置的辅助UPS长期工作于0%的负载情况下，因而运营成本提高了。 ●这种双模块系统(一个主模块，一个辅助模块)至少需要一个电路断电器，以便在市电与作为旁路电源的另一个UPS之间进行选择。这比只包含一条公共负载总线的系统要复杂得多。
●每个系统一条负载总线，因而存在单点故障。 （3）并联冗余或\"N+1\"系统
在并联冗余配置方案中，当单个UPS模块出现故障时，无需将关键负载转换到市电，所有UPS的用途都在于保护关键负载不受市电变化及断电的影
响。随着数据重要程度的提高以及风险承受能力的降低，转换到静态旁路和维护旁路的观念已逐渐被淘汰。但N+l系统设计仍需静态旁路，而且大多数N+l系统都具有维护旁路，因为它们仍起着举足轻重的作用。
在并联冗余配置方案中，多个并联的容量相同的UPS模块共用一条输出总线。如果备用的供电量至少等于一个系统模块的容量，则系统称为N+l冗余；如果各用的供电量等于两个系统模块的容量，则系统为N+2冗余，以此类推。并联冗余系统要求采用同一制造商生产的相同容量的UPS模块，UPS模块制造商还可以提供系统并联电路板。并联电路板可能包含与各个UPS模块相通的逻辑电路，且各个UPS模块之间也相互连接，以产生完全同步的输出电压。并联总线应具备监控功能，以显示系统负载以及系统的电压与电流特征。此外，并联总线还必须能显示并联总线上的模块数量，以及需要多少模块才能保证系统冗余。一条公共总线上可以并联的UPS模块的数量存在一个逻辑上限，对于不同的UPS制造商而言，该最大值也不同。在正常运行条件下，并联冗余设计中的UPS模块均匀分摊关键负载容量。如果从并联总线上取下一个模块进行维修(或如果某个模块因内部故障而停机)，则剩下的UPS模块必须立即分担起发生故障的UPS模块的负载。由于有了此项功能，因此可以从总线中取下任意一个模块进行修理，而无需将关键负载直接连接到市电。
单系统示例中面积为450m2的数据机房，如果采用该方案，则需要2个400kW的UPS模块，或3个200kW的UPS模块并联在一条公共输出总线上以提供冗余。并联总线的设计容量为系统的非冗余容量，因此，包含2个400kW模块的系统，其并联总线的额定容量为400kW。在N+l系统配置方案中，UPS
容量可以随负载的增长而增长。应当设置容量升级机制，以便当容量百分比达到某个水平时，就订购新的冗余模块。因为某些UPS模块的交货时间可能需要几周甚至几个月，且UPS容量越大，安装新UPS模块的难度越大。大型的UPS模块重达上干千克，需要特殊的传动装置才能将它们安置就位，UPS房间中通常会为这种大型模块预留位置。由于将大型UPS模块安放在任何房间中都存在一定的风险，因此，这种部署必须进行周密规划。
在设计冗余UPS系统时，系统效率是一个应当着重考虑的重要因素。一般而言，负载较轻的UPS模块的效率要低于负载接近于其额定容量的UPS模块。表中显示了为240KW负载供电时，采用不同容量UPS模块的系统的负载分配情况，可以看出，为特定应用环境所选的模块大小会严重影响系统效率。低负载情况下任何特定UPS的效率因制造商而异，在设计过程中应对具体数据进行调查。
图3-3显示了一个典型的双模块并联冗余配置。可以看出，尽管该系统提供了单个UPS模块故障保护功能，但在并联总线中仍存在单故障点。与单系统配置方案一样，为了断开并联总线以进行定期维护，在设计该方案时也应看重考虑维护旁路电路。 1)优点如下。
●由于在一个UPS模块出现故障时有其它冗余容量可用，因此该方案的
可用性要高于单系统配置。
●可根据电力需求的增长进行扩展，在同一装置中可以同时配置多个单元设备。
●硬件的布置不仅设计概念简单，而且成本相对低廉。 2)缺点如下。
●两个或多个模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的技术与配置。
●UPS系统的上游与下游仍存在单点故障。
●在UPS、电池或下游设备维护期间，负载处于无保护电源下(通常这种情况每年至少会发生一次，而且往往会持续2一4小时)。
●由于各个UPS设备的利用率均低于l00%，因此运营效率较低。 ●每个系统一条负载总线，因而存在单故障点。
●大多数制造商都需要外部静态开关，才能在两个UPS模块之间均分负载。否则负载将分配不均，波动范围高达15%。这不仅增加了设备的成本，还使设备复杂化。
●大多数制造商都需要一个公共的外部维修旁路，这不仅增加了设备的成本，还使设备复杂化。
图3-3 并联冗余UPS配置 4.分布式冗余
分布式冗余配置在当今市场中很常见。20世纪90年代末期，一家工程公司为了获得全方位的冗余，不惜花费任何高额成本，因而使开发出了这种设计方案。该设计以三个或更多个UPS模块及独立的输入和输出电路为基础，独立的输出总线通过多个PDU和STS与关键负载相连。从市电服务入口到UPS，分布式冗余设计和双系统设计几乎是一样的。这两种方案均提供了同步维护功能，并将单故障点减至最少。二者最主要的区别在于，为关键负载提供冗余电源线路所需的UPS模块的数量不同，以及从UPS到关键负载的配电结构不同。随着负载要求容量的增加，备用UPS模块的数量也在增加。 图3-4和图3-5分别显示了同样为300kW负载供电的两种不同的分布式冗余设计方案。图3-4采用3个UPS模块，在该配置中，模块3与每个STS的辅助输入电路相连，根据另外两个主UPS模块的故障情况投入系统并向负
载供电。在该系统中，模块3通常不承载任何负载。
图3-4 分布式冗余UPS配置一
图3-5的分布式冗余设计采用3个STS，正常运行状态下，负载平均分配在3个UPS模块上。如果其中任何一个模块出现故障，则将强制STS将负载转换到为该STS供电的另一个UPS模块上。
很显然，双电源负载与单电源负载的供电电路是不同的。双电源负载可以采用两个STS设备供电，而单电源负载只能由单个STS供电。因此，STS便成为单电源负载的单路径故障点。在当今的数据机房中，单电源负载的使用数量日趋减少。因此，可以在单电源负载的附近安装多个小型转换开关，该方法既方便又经济。如果全部为双电源负载，那么该配置可以不采用STS设备。
对于那些需要进行同步维护，且大多数负载均为单电源负载的、复杂的大型计算机房而言，分布式冗余系统是比较理想的选择。还有其它一些行业因素也推动着分布式冗余配置方案的发展。
●同步维护：无需将负载转换到市电，即可完全断开任何特定供电设备或组件的一部分以进行例行维护或测试。
●单路径故障点：指在配电系统中，如果没有设置旁路则会引起停机的某些点。单系统实质上是由一系列单路径故障点所组成，在设计过程中尽量排除单路径故障点是冗余的一个关键指标。
图3-5 分布式冗余UPS配置二
●静态转换开关(STS)：STS具有两路输入和一路输出。通常，STS从两个不同的UPS系统接受供电，并根据某些条件将其中一路电源提供给负载。如果STS的主UPS供电电路出现故障，则STS将在4ms内将负载转换到辅助UPS供电电路上。STS通过这种方式使负载随时处于受保护状态下，此项技术自20世纪90年代初期出现以来，已广泛应用于分布式冗余配置中。该设计的最大弱点便是采用了静态转换开关，这种设备不仅十分复杂，而且存在
一些无法预计的故障模式。其中最糟糕的莫过于它可能会引起两条输入线路短路。此时，由于STS造成两个UPS同时与负载接通，STS便成为了单路径故障点。STS的故障会波及到上游，进而影响整个系统的运行。正因为此，下文将介绍的双系统设计方案的可用性要好得多，尤其是当负载设备具备双路冗余供电电路时。在市场上，有多种不同配置和不同可靠性等级的STS可供选择。在该配置中，STS处于PDU的前端(400V一侧)。这种应用方式十分常见，不过许多工程师认为，将STS置于两个PDU的220V一侧会更可靠一些。事实上也确实如此，但这种方式要比400VSTS造价高得多。
●单电源负载：如果数据机房全部由单电源负载设备组成，那么每个叮设备只能由单个STS或安装在机柜上的转换开关来供电。冗余结构要获得高可用性，必须将开关安置在靠近负载的位置。将数百个单电源设备与单个大型STS相连，是一个极其冒险的举动。如果采用多个小型开关分别为部分负载供电，则可以降低这种危险性。此外，基于机柜的分布式转换开关也不会像大型STS那样，出现那种会往上波及到多个UPS系统的故障模式。因此，基于机柜的转换开关得到了越来越广泛的采用，尤其是当单电源负载只占据全部负载的一小部分时。
●双电源负载：随着时代的发展，双电源负载日渐成为主流。因此，STS巴不是必不可少的设备。负载可以直接与两个单独的PDU相连，而PDU则分别由单独的UPS系统供电。
●多个电源同步：如果数据机房采用STS设备，那么应当使两个UPS供电电路保持同步。如果没有同步控制，UPS模块之间很可能出现相位差，尤其是当UPS采用电池模式时。要防止出现异相转换，一种解决办法是在两个
UPS系统之间安装一个同步设备，使这两个UPS系统的AC输出同步。当UPS模块的输入电源断电，使用电池工作时，这一点尤其重要。同步设备可确保所有UPS系统在任何时候都保持同步。因此，在STS转换过程中，电源将保持完全同相，从而杜绝了异相转换以及可能对下游设备造成的损害。当然，在各个UPS系统之间添加同步设备时，应当考虑发生常见故障模式，或发生会同时影响所有UPS系统的故障的可能性。 (1)优点如下。
●便于所有组件的同步维护(如果所有负载均为双电源负载)。 ●与双系统设计相比，UPS模块较少，因而成本较低。
●对于任何特定双电源负载而言，两条独立的供电线路自服务入口处便提供了冗余。
●无需将负载转换到旁路模式(负载将处于无保护电源下)，即可对UPS模块、开关装置和其它配电设备进行维护。
●大部分分布式冗余设计都不需要维护旁路电路。 (2)缺点如下。
●与之前几种配置相比，由于大量采用开关装置，因此成本相对比较高。 ●设计是否成功依赖于STS设备的运行是否正常，因为采用STS设备即意味着存在单点故障以及复杂的故障模式。
●配置方案复杂。在包含众多UPS模块、静态转换开关和PDU的大型数据机房中，要保证各个UPS系统均分负载并了解哪些系统为哪些负载供电，是一项艰巨的管理任务。
●无法预计的运行模式。UPS系统具备多种运行模式，且各UPS系统之
间存在多种可能的转换模式。要在预先定好的条件和故障条件下对所有这些模式进行测试，以检验控制策略和故障清除设备是否正常运行是不切实际的。由于未达到满负荷工作状态，UPS效率低。
5.双系统冗余
多路并联总线、双输入、2(N+l)、2N+2、[(N+l)+(N+1)]以及2N等全都指的是该配
置的变体。借助这种设计方案，现在完全可以建立起根本无需将负载转换到市电的UPS系统。在设计这些系统时，可以尽量排除每一个可能的单路径故障点。不过，排除的单路径故障点越多，设计方案实施起来代价也越昂贵。大多数大型双系统配置部位于专门设计的、独立的建筑物中，基础设施(包括UPS、电池、制冷系统、发电机、市电和配电室)占据与数据机房设备同样大小的空间，是很平常的事情。
该配置是行业中最可靠也最昂贵的一种设计。根据设计工程师的理念以及客户要求的不同，它可以非常简单，也可以异常复杂。虽然采用的是同一个名称，但具体的设计细节千差万别，这也是由负责设计任务的设计工程师的理念与知识水平所决定的。图3-6显示了该配置的一种变体2(N+l)，它由两个并联冗余UPS系统构成。理想情况下，可以采用单独的配电盘，甚至单独的市电和发电机系统为这些UPS系统供电。虽然该设计方案的建造成本颇为不菲，但考虑到数据机房设备的重要程度以及停机成本，还是物有所值的。全球许多家大公司都纷纷选择这种配置来保护其关键负载。
该配置的成本高低取决于设计工程师认为要满足客户的需求应当采用
何种深度和广度的系统冗余。其基本设计概念是允许每一个电气设备都可以在无需将关键负载转换到市电的条件下出现故障或手动关闭。
2(N+l)设计的一个共同之处是采用旁路电路，以使部分系统可以被关闭或旁路至备用电源，从而保证了整个系统的冗余。图3-6即显示了这样一个示例:UPS输入面板之间用电路连接，从而可以关闭其中一个市电服务入□,而不会使得任何一个UPS系统断电。在2(N+l)设计中，倘若单个UPS模块发生故障，只会便该UPS模块从电路中断开，与之并联的另一个模块将承担起这部分负载。
在图3-6的示例中，关键负载为300kW。因此，共需要4个300kw的UPS模块。两两组成两条独立的并联总线，每条总线分别为两条直接与双电源负载连接的电路供电。图3-6中的单电源负载显示了转换开关是如何为该负载提供冗余的。不过，等级4电源结构要求所有负载均为双电源负载。 一般而言，选择双系统配置的公司更关心配置是否具备高可用性，而不是其实现成本。这些公司的负载也大都是双电源负载。除了在分布式冗余配置部分中所讨论的因素之外，该配置方案还有以下几个因素。
●加固:设计出能抵挡自然破坏，并能免受电力系统中可能发生的一连串故障影响的系统以及建筑物，即能够隔离并控制住故障。例如，两个UPS系统不应放置在同一个房间丸电池与UPS模块也不应位于同一房间中，电路断路器配合是设计中的关键部分。恰到好处的断路器配合可以防止局部短路影响到其余的设备。加固建筑物还可以使建筑物更好地抵抗腿风、地震和洪水的破坏。根据建筑物所处的地理位置，这些都可能是必要的。例如，应当让建筑物远离洪水泛滥的平原、建筑物上空应避开航线、采用厚实的墙壁以
及无窗户设计，这些措施都有助于抗干扰。
图3-6 2（N+1）UPS配置
●静态转换开关(STS):随着双电源IT设备的问世，在设计中无需再面对STS设备及其烦人的故障模式，从而使系统可用性得到了显著提高。 ●单电源负载:要充分利用双系统设计方案的冗余优势，应当将单电源负载与转换开关在机柜内相连。 (1)优点如下。
●两条独立的供电线路，无单故障点，容错性极强。
●该配置为从电力入口到关键负载的所有线路提供了全方位的冗余。 ●在2(N+l)设计中，即便在同步维护过程中，他俩存在UPS冗余。 ●无需将负载转换到旁路模式(负载将处于无保护电源下)，即可对UPS
模块、开关装置和其它配电设备进行维护。
●更容易使各UPS系统均分负载，并了解哪些系统为哪些负载供电。 (2)缺点如下。
●冗余组件数量多，成本高。
●由于未达到满负荷工作状态，UPS效率低。
●一般的建筑物不太适合采用可用性极高的双系统，因为这种系统需要对冗余组件进行分开放置。 6.如何选择合适的配置
企业应当如何来选择最适合自己的配置方案呢?让我们重温一下在选取合适的配置时应当考虑的注意事项。
(1)停机成本或影响。公司每分钟的流动现金有多少?如果发生故障，系统需要多长时间才能恢复?可以将以上问题的答案作为预算方案讨论的开篇，答案是10，000元/分钟还是10，000元/小时，讨论方向自然不同。 (2)风险承受能力。遭遇过重大故障的公司的风险承受能力往往比那些未曾有过此种体验的公司要强，聪明的公司将会从同行业其它公司身上获取经验数据。公司的风险承受能力越弱，就越倾向于采用可靠性更高、故障恢复能力更强的方案。
(3)可用性要求。公司在一年之内能忍受多长时间的停机?如果回答是决不能停机，那么应在预算中选用高可用性的设计。如果公司可以在每天晚上10点之后以及大多数周末停机，那么其UPS配置选择并联冗余设计就差不多了。每个UPS在某些方面都需要进行维护，而且UPS系统确实全间歇性地发生一些出人意料的故障。每年计划在维护方面所花的时间越少，系统需要的
冗余设计组件就越多。
(4)负载类型(单电源负载与双电源负载)。虽然双系统的设计概念在双电源设备出现之前便已产生，但双电源负载的确为这种利用冗余容量的设计方案提供了切实可行的实现机会。计算机制造商们在开始生产双电源负载之前，无疑会听取其客户的意见。数据机房内负载的特性会为设计者提供一些思路，不过其作用要远远低于上文所述的各种因素。
(5)预算。从任何方面而言，实现2(N+l)设计的成本都要比单系统设计、并联冗余设计
甚至是分布式冗余设计的成本高得多，让我们以一家大型数据机房为例来看看成本的差距。若该数据机房采用2(N+l)设计，则可能需要30个800kW的模块(每条并联总线5个模块，共6条并联总线)。对于同样的负载，如果采用分布式冗余设计，那么只需要18个800kW的模块，显然成本要低得多。 在为特定应用环境选择合适的UPS系统设计配置方案时，可以将图3-7所示的流程图作为一个切入点。对于没有或很少冗余组件的设计而言，必然存在停机时段以进行维护。如果不允许停机，那么应当选择能进行同步维护的设计。只要依次回答流程图中提出的问题，便可顺利找到最合适的系统。 小结:电源基础设施对于数据机房设备是否能正常运行至关重要，可供选择的UPS配置有根多种，每一种都有优势，也有不足之处。只有充分了解了企业的可用性要求，风险承受能力和预算范围之后，才能选择合适的设计方案。如文中所分析，为双电源负载直接供电的2(N+1)结构可提供全面的冗余，排排除了单故障点，因此是可用性最高的一种配置。
图3-7 设计配置选择决策树 （五）网络机房可选发电技术
燃料电池和微型燃气轮机是数据机房和网络机房可采用的新型发电技术，本文将介绍这些系统的多种工作模式，并分析这些新技术相对于传统方案(如备用发电机)的优势及劣势。
发电是数据机房和网络机房高可用性供电系统的关键组成部分。尽管IT系统依靠电池或飞轮发电机也能坚持工作数分钟甚至几小时，但若要达到\"五个九\"的可用性水平，必须具备本地发电的能力。在供电情况较恶劣的地方，也必须进行发电，使可用性达到%或%。要解决该问题，传统的办法是采用备用柴油机或燃气发电机与UPS相结合，在可用性要求很高的应用中，可使用此类备用发电机的N+l阵列。
也有人提出，燃料电池和微型燃气轮机是网络机房和数据机房发电方案的上乘之选。这类系统不仅可以持续为网络机房或数据机房供电，还可以产生超额的电力以用于其它负载或反馈给市电网络。其系统可用性和总拥有成本因系统的使用方式而异，下面将对此进行论述。 1.发电机工作模式 (1)备用模式
该模式采用交流市电作为主要的供电电源，本地发电只是作为计划中的断电或交流主电源出现故障时的后备电源。备用系统启动时，将使用UPS作为系统启动延时的过渡。对于拥有本地发电机的网络机房和数据机房，有99%以上采用这种工作模式。 (2)持续模式
该模式采用本地发电作为主要的供电方式，而将市电作为断电或本地发电出现故障时的后备电源。负载由本地发电机供电，并在系统切换过程中采用UPS作为延时的过渡。本地发电机只为关键负载供电，如果本地发电机的功率超出负载功率，则可能末充分利用发电系统，或其工作效率处于效率曲线上某个较低的点。 (3)市电交互模式
该模式采用本地发电作为主要的供电方式，而将市电作为断电或本地发电出现故障时的后备电源。本地发电机与市电并联，这样可以将产生的超出关键负载功率的电能反馈给市电。在该模式中，超出的电量可能只是被系统中其它的非关键负载所消耗，也可能逆向流入市电网络。通常，需要采用UPS来为关键负载提供缓冲保护，以免受到供电变化的影响。正常情况下，发电
系统工作于其效率曲线上经济效益最高的点。 2.容错模式
无论采用何种技术或模式，都可以通过以下方法来提高可用性。 (1)双路结构
若采用双路结构，则整个发电系统都将处于冗余保护下。理想情况下，冗余性应遍及整个电源系统，并且一直延伸到关键负载，关键负载本身应配置为可接受双路电源输入。 (2)N+1结构
在该结构中，发电系统中可靠性最低的组件由多个并联设备构成，以便在其中一个出现故障后，其它设备可以继续为关键负载供电。 3.总拥有成木(TCO)
在选择发电系统时，成本问题虽然不一定起决定作用，但始终是一个至关重要的考虑因素。发电系统的总拥有成本(TCO)由以下成本构成:○1工程设计成本;○2投资成本;○3安装/启动成本;○4维护成本;○5燃料成本;○6节能(用于减少燃料成本)。
在实际应用中，以下因素会对TCO的计算结果造成较大的影响:○1燃料成本与电力成本:
○2市电闲置费或备用电源费;○3反向馈电价格和管理费;○4供电系统的负载百分比。
我们可以构建一个模型来估算各种技术与工作模式的总拥有成本。对于传统的备用发电机，计算所需的数据很容易获得，估算结果也比较可靠。对于燃料电池和微型燃气轮机，我们基于行业未来3～5年的规划对设备成本
进行了估算，这一前瞻性的结果可以为这些技术未来的经济效益提供有益的指导。
给定设备成本、安装成本、维护成本和能量数据，可以很容易计算出一个使用寿命为10年的典型数据机房的TCO，此处不再赘述。 分析得出以下基本结论。
(1)前期成本与使用寿命期间的能源成本相当。
(2)燃料电池和微型燃气轮机节约的能源成本不足以抵消因采用这些技术而提高的前期成本。
(3)假定通常情况下数据机房的利用率远远低于100%，那么与备用模式或市电交互模式相比，持续本地发电是最不经济的模式。(4)本地发电的低效率抵销了采用低成本燃料所带来的大部分好处。 4.其它注意事项
从经济的角度而言，数据机房发电系统采用燃料电池和微型燃气轮机并不比采用备用发电机更具优势。不过在考虑到其它一些实际情况之后，采用燃料电池或微型燃气轮机技术也不失为一个值得尝试的选择，以下对此进行了详细论述。 (1)排放物
当地的法令法规或公司的规章制度有可能对排放物做出了限制。在众多本地发电系统方案中，面临排放物困扰最为严重的是柴油发动机。支持将柴油机作为备用发电机的观点认为，虽然其单位时间的排放量较大，不过工作时间很短，因而总的排放量较低。不过实际上备用柴油机在启动时会产生大量的可见烟尘，尤其是当柴油机作为备用电源要在瞬间承担起负载时更是如
此。因此柴油机在启动时往往会遭到周围居民的抱怨，从而可能导致事后遭到有关法规的管制这样一个非常旭忱的局面。
为了进行TCO分析，我们假设用天然气或丙烷燃料的备用发电机来替代广泛使用的柴油发电机。这些发电机的成本要比柴油发电机的成本高出大约30%，但极大地减少了排放物，尤其是可见排放物。如果主要目的是为了减少排放物，有数据显示，以天然气或丙烷为燃料的发电机要比电池材料或微型燃气轮机经济得多。 (2)可用性
对于许多数据机房和网络机房而言，停机成本十分昂贵。有人曾提出，与备用发电机相比，燃料电池和微型燃气轮机可以提高系统的总体可用性。人们经常会提及一个统计数据，即各用发电机在需要启动时只有90%的成功概率。
要评定此论点是否正确，需要燃料电池和微型燃气轮机的可靠性数据，以及故障模式的特性及其所需的修理时间，目前还无法获得这些数据。 我们能够肯定的是，在容错方面进行投资可以提高任何供电系统的可用性。例如，前面讨论过的N+l结构和双路结构。此外，加强同步维护设计、改进状态监控以及增强维护等措施都可以提高可用性。目前有证据表明，如果将备用发电机系统所节约的TCO用于提高此类系统的可用性，则可以抵销燃料电池或微型燃气轮机的任何可能的(及尚未证实的)可用性优势。 (3)取消其它设备
许多有关燃料电池和微型燃气轮机的讨论都认为，采用新技术后，供电系统中其它某些设备可以取消，从而可能会降低成本、提高可用性及效率，
去掉UPS或电池是讨论得较多的一个话题。若采用市电交互模式，则仍然需要采用UPS来隔离关键负载与市电。若采用持续模式，也仍然需要采用UPS来为关键负载提供缓冲保护，使之免受其它负载(如空调装置)的影响。若采用备用模式，很显然，在发电机能够运转之前必须用UPS为关键负载供电。 在持续模式或市电交互模式中使用时，UPS的后备时间原则上要比用在备用模式中的后备时间短，因而其电池可以更小。不过，缩短特定负载的电池运行时间，会给电池造成更大的压力，并降低系统可靠性。采用目前的电池技术，不可能将电池的大小缩小至运行时间低于5分钟。如果在持续模式或市电交互模式下采用带飞轮的UPS，那么发电系统可以不用电池。不过，没有数据表明该措施会给TCO带来任何益处。此外，实际数据机房的故障数据显示，电池所提供的后备时间可以为在发生异常故障时进行人为干预提供时间，从而防止停机。 (4)从交流电转换为直流电
某些关于燃料电池和微型燃气轮机的讨论认为，数据机房和网络机房采用这些技术后可以不再需要交流电源。其观点是，采用直流电源为关键负载供电可以减少电力转换步骤，而燃料电池和微型燃气轮机产生的都是直流电，因而有可能直接采用。
这种观点实际上不切实际。首先，数据机房或网络机房运营所需的许多设备都需要交流电，让这些设备改为采用直流电几乎是不可能的。这些设备包括照明设施、空调装置、办公设备，甚至个人计算机。其次，认为直流电比交流电效率更高或更具优势的观点无疑是错误的。 (5)热电联产
无论何种发电系统，除了产生电能之外，还会产生更多的热能。如果能将这部分热量转化为有用的能源，从而取代其它必需的热源，那么有可能大大降低成本。但很可惜，数据机房本身所产生的热量已经足够多了，并不带要多余的热能。因此，在将节约成本的构想付诸现实之前，必须先找到持续热能的用武之地，虽然这样的应用环境难以找到。但有数据显示，在此类特殊环境中市电交互热电联产发电系统的TCO要低于备用供电系统的TCO。 请注意，当采用热电联产时，有数据显示，以天然气为燃料的发动机的TCO仍比燃料电池或微型燃气轮机低许多。 (6)冷电联产
发电过程中所产生废热的另一个用途是通过名为\"吸收式制冷机\"的设备来驱动制冷装置。此时，废热实际上转换为数据机房所需的制冷能源。由于一般的数据机房在运行制冷系统方面所需的电能并不少于关键负载所需的电能，因此这种方法带来了双重好处:既降低了电力负载，又提高了发电系统的效率。从理论上而言，这会显著减少数据机房的TCO。
就目前而言，在不损失优势的情况下为冷电联产系统提供容错功能仍然是一个尚未攻克的技术难题。
废热的温度越高，采用吸收式制冷机的冷电联供系统的性能也越高。因此。PEM等燃料电池技术不适合采用吸收式制冷机。因为其工作温度太低，而微型燃气轮机的废热温度最适合冷热联产方案。 (7)与市电完全断开
某些文章中偶尔会提到，采用燃料电池或微型燃气轮机的数据机房可以彻底与市电网络断开。这样一来，便无需备用费用或其它市电费用，这也使
得可以将数据机房建在无法取得交流市电增容许可的地方。
与市电隔绝确实带来了诸多新的技术问题。例如，发电机的冷启动、无市电作为后备电源的损失等等。此外，设施还要依赖于通过管道或汽车运送的燃料，因而可能会面临供应不畅问题。燃气设备也可能在紧急关头停止运行，例如，在遇到罕见寒冷天气而急需燃气时，燃气压力却在下降。 有数据显示，如果不得不完全与市电断开，那么传统发电机组的TCO仍然要低于燃料电池或微型燃气轮机的TCO。
小结:数据机房要想获得高可用姓，仍需要采用本地发电来应对断电问题。至少在可预见的未来，传统的引擎驱动各用发电机要比燃料电池和微型燃气轮机更具经济性。如果当务之急是减少排放物，那么，最实际的方法是采用以天然气或丙烷为燃料的发电机，而不是用燃料电池或微型燃气轮机来取代柴油发电机。通过一些能显著降低燃料电池成本的技术革新手段和重整技术，可以采用燃料电池来取代引擎发电机组，不过，这些降低成本的方法尚未经过验证。如果结合使用市电交互模式与冷电联产，那么微型燃气轮机有可能比传统方法更具TCO优势。不过，还有许多技术障碍需要克服，包括如何经济有效地提供容错功能。从用户的角度而言，要最大程度地提高供电系统的可用性，在目前所用的基于引擎技术的容错结构上进行改进，是最为理想的投资手段。此类投资包括采用双路供电线路结构，N+1结构以及改进系统的集成与测试、改进监测仪表与监控等。 （六）UPS供电范围和容量估算
(1)UPS配电系统的供电范围是计算机设备、通信设备、网络设备、服务器、监控设备、保安监控系统小型机/服务器、网络主交换机等重要设备。
所以要根据机房内设备最终数量考虑。
(2)在初步设计阶段，考虑UPS容量的计算，会感到比较繁琐，因此经常用估算的方法，一般是按350W/m2估算。当用户能够提供用电设备规划时，则可以按每个机柜的实际用电量左右进行核定。则配电池的数量与容量大小及支持时间长短有关。在考虑规范的前提下，支持时间的长短还要依机房设备的运行需要而定。
另外，在确定UPS容量时，若条件允许，则尽量使其输出功率大于用电设备额定功率之和的～倍，作为一种冗余，为今后负荷的扩展提供方便。
UPS蓄电池的种类、选择及维护 来源：中国绿色数据中心 作者：机房360 更新时间：2009/5/5 14:03:44 摘要：一部分工程师人员在配置电源时，往往比较注重UPS主机的性能，却忽视了对UPS蓄电池的选择。选择不恰当的配套蓄电池往往会造成UPS后备时间不足、电池不能放电等事故，或电池的使用寿命很短量，下面就根据几个方面来分析下电池的选择。 一部分工程师人员在配置电源时，往往比较注重UPS主机的性能，却忽视了对UPS蓄电池的选择。选择不恰当的配套蓄电池往往会造成UPS后备时间不足、电池不能放电等事故，或电池的使用寿命很短量，下面就根据几个方面来分析下电池的选择。 一、UPS蓄电池的种类
蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度，然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间（MTBF）最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会大大缩短。
蓄电池的种类一般可分为阀控式密封铅酸蓄电池、胶体电池等。UPS要求所选用的蓄电池必须具有在短时间内输出大电流的特性。目前，在线运行的蓄电池基本上是这两种，不属于铅酸蓄电池。 阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)
因其体积较小、密封性能好、绝少维护而被广泛应用于各类UPS电源中。VRLA防止电池内部电解液流动有两种技术方法:一种是将硫酸电解液与SiO2，胶体混合后充满电池内部，制成胶体电池(简称GEL)。这类产品产量较低，约占VRLA电池总量的15%。另一种是利用超细玻璃棉将电解液不饱和地吸附住，制成吸液式电池或贫液式电池(简称AGM)。由于后者具有较好的大电流放电性能，在UPS系统中较多采用，国内厂家也大多生产AGM蓄电池。 胶体电池
胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近
期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为：用较小的工业代价，沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。
二、UPS蓄电池的选择
(一)蓄电池容量(Ah)的选择
蓄电池容量(Ah)是指在标准环境温度下，每2V电池单体在给定时间至终止电压时，可提供的恒定电流值(A)与持续放电时间(h)的乘积。给定持续放电时间为10h的容量称为10h率容量，用符号C10来表示。蓄电池容量可用20、10、8、5、3、1、率等多种方法表示，一般采用C10作为蓄电池的额定容量来标称蓄电池。额定容量是蓄电池的主要参数，不少工程人员就认为，两种品牌相同额定容量的蓄电池可以在同一套UPS系统中替代使用。这种观点是有问题的，因为两种蓄电池具有相同额定容量，只表示它们的l0h放电性能一致，但在l0min和30min、lh和3h等时间内可提供的恒功率值和恒电流值则可能差异较大，而UPS后备时间通常不到l0h，所以UPS配用蓄电池时，考察其在后备时间内的放电性能就尤为重要。
在已知UPS主机一些基本参数和确定蓄电池品牌后，就可以根据这一蓄电池品牌样本资料中提供的恒功率放电数据表域值流放电曲线，通过功率定型法或电流定型法来计算确定蓄电池的容量和型号。 1.功率定型法
这种方法比较简便，根据蓄电池恒功率放电参数表可以快速准确地选出蓄电池型号。首先计算在后备时间内，每个2V的蓄电池至少应向UPS提供的恒功率：P=Scosφ／(ηN•K)(1) 式中：S---UPS标称输出功率 cosφ---UPS输出功率因数； η----逆变器效率；
N---在UPS中以12V电池计算时所需的串联电池个数，由UPS正常工作电压确定；K---系数，厂家提供的电池恒功率放电数据表，一般是以2V单元电池为计算基准的，12V／节电池相当于6个2V单元串联，此时取K=6；如果电池厂家提供的电池恒功率放电数据表是以12V单元电池为计算基准的，则K=1。
然后确定蓄电池的放电终止电压UT:UT=Umin／(N*6)(2) 式中:Umin---UPS最低工作电压
我们可以在厂家提供的UT下的恒功率放电参数表中，找出等于或稍大于P的功率值，这一功率值所对应的型号即能满足UPS系统的要求。如果表中所列的功率值均小于P，可通过多组电池并联来达到功率要求，一般并联不应超过4组。
下面举例说明：例如一台80kVA梅兰日兰UPS后备15min，已知UPS输出功率因数cosφ为，逆变器效率η为，正常工作电压为384V，最低工作电压Umin为320V，则配套蓄电池组N应为32节(384V／12V)12V／节电池串联，根据式(1)得出P=，根据式(2)得出放电终止电压UT=。如我们选用美国GNBSprinter系列电池，根据GNBSprinter样本提供的在25℃时每单元恒功率放电数据表，查找15min列下等于或稍大于的功率值为373W，对应的型号为S12V370，其额定容量为100Ah，也就是说，用32节GNBS12V370蓄电池串联，可以满足该UPS系统的要求。如果选用2V／节电池串联，则在2V系列电池的恒功率放电数据表中查出相应型号，整组串联电池数量为6N。 2.电流定型法
这是根据某一品牌蓄电池的恒流放电曲线来确定蓄电池容量和型号的方法。首先计算UPS系统要求的蓄电池最大放电电流：Imax=Scosφ／(ηUmin)（3）
式(3)中各符号的含义与功率定型法中所定义的相同。在计算出电池串联数量N和放电终止电压UT后，就可以根据UPS要求的后备时间从蓄电池恒流放电曲线中查出放电速率n，然后根据放电速率的定义：n=Imax／C10，得出配置蓄电池的额定容量C10并确定电池型号。
下面仍以80kVA梅兰日兰UPS后备15min系统配套美国GNBSprinterl2V电池为例来说明。首先按式(3)计算蓄电池的最大放电电流，Imax=212．8A，由式(2)得出每2V单元的放电终止电压UT=。在sprinter恒流放电曲线图(图1)中，根据后备时间15min(横坐标)和放电终止电压(纵坐标)，可得出放电速率n为(容量)。据此可得电池的额定容量为：C=Imax／n=(即C10)。100Ah所对应的型号为S12V370，即用32节GNBS12V370。 (二)蓄电池寿命和使用环境
蓄电池的寿命有两项衡量指标，一是浮充寿命，即在标准温度和连续浮充状态下，蓄电池能放出的最大容量不小于额定容量的80%时所使用的年限；二是80%深度循环充放电次数，即满容量电池放掉额定容量的80%后再充满电，如此可循环使用的次数。通常，工程技术人员仅注重前者，而忽略了后者。80%深度循环充放电次数代表着蓄电池实际可以使用的次数，在经常停电或市电质量不高的情况下，当蓄电池的实际使用次数已经超过规定的循环充放电次数时，尽管实际使用时间还没达到标定的浮充寿命，但蓄电池其实已经失效，如果不能及时发现则会带来较大的事故隐患。所以，在选择蓄电池时，我们对两项寿命指标都应予以重视，在市电经常中断的条件下，后者就尤为重要。在选择UPS配套蓄电池时，我们应考虑足够的浮充寿命裕量。根据经验，蓄电池的实际使用寿命往往只有标定浮充寿命的50%～80%。这是因为蓄电池实际浮充寿命与定义标准温度、实际环境温度、电池充电电压、使用维护等众多因素有关。当实际环境温度比定义标准环境温度每升高10℃，蓄电池会因为内部化学反应速度增加一倍而导致浮充寿命缩短一半，所以，
UPS蓄电池机房应配备空调设备。在定义温度值方面，欧洲标准为20℃，中国、日本、美国等标准为25℃。20℃10年浮充寿命的蓄电池如换算到25℃标准，仅相当于7～8年浮充寿命。
配套蓄电池的标称浮充寿命应该是用我们希望的蓄电池实际使用寿命除以一个寿命系数后所得的数值。这一寿命系数通常凭经验确定，蓄电池可靠性高的可取为，可靠性低的可取为。 （三）UPS蓄电池选择的其他问题 1.单个蓄电池电压的选择
VRLA按单节电压分有12V／节、6V／节、4V／节和2V／节等四种不同形式。从经济方面来看，UPS正常工作电压一定，选用的电池单节电压越高，电池组所用的串联电池数量越少，配套电池组的价格也越便宜。但从安全性方面来看，选用的电池单节电压越低，整个系统越安全。如果12V／节的电池坏了一节，整个蓄电池后备系统就少了12V，UPS主机就有可能开启低压报警功能使整个UPS系统不能正常工作。所以在选用12V／节蓄电池时，多采用多组并联来达到UPS系统要求，万一有一组出问题，还有其他组的电池可运作。
2、蓄电池所能承受的纹波系数
在UPS系统中，蓄电池还起到滤波器的作用，承受UPs输入纹波电压和纹波电流的冲击。如果所选蓄电池承受纹波系数的能力较差，而纹波系数又比较大，则会使蓄电池过早地失效而引起不能放电的事故。IEC蓄电池标准
规定，VRLA应能承受%的纹波系数，但使用UPS的场合，纹波系数都比较大，有的甚至达到2%，所以应对蓄电池的可承受纹波系数按实际情况提出要求。 3、蓄电池性能均一性
从理论上讲，蓄电池的电压、内阻、寿命等性能应该是一致的，可以无限多组数地进行并联以达到要求的容量。但在实际生产过程中，由于所用材料纯度、生产工艺、工作人员、生产环境温度等差异，同一条流水线上制造的蓄电池通常在性能上有一定的差异，即使同一品牌同一型号相同生产日期生产的蓄电池，性能也不可能做得完全一致，这一点可以通过测量比较蓄电池的单节开路电压看出来。工程人员通常采用便宜的小容量电池多组并联来达到UPS要求的较大蓄电池容量，如果采用性能均一性较差的电池多组并联，性能差、电压低的电池组就会将性能好的蓄电池组拖垮，导致整套UPS蓄电池系统提前失效。目前性能均一性主要根据蓄电池电压均一性来衡量，国内有多种标准要求，例如信息产业部YD／T799--1996标准要求为：25℃时整组蓄电池2V单元浮充电压差不大于±50mV，开路电压差不大于±20mV；电力部DL／T637--1997标准要求是：25℃时，如电池系统采用2V／节电池，开路电压最高的一节与最低的一节差异不超过30mV，6V／节电池不超过40mV，12V／节电池则不超过60mV。一般蓄电池并联组数不应超过4组，为防止整套蓄电池系统的提前失效，在选择蓄电池时，应该在性能均一性方面提出要求。当确定了蓄电池型号之后，在一套UPS系统中最好要求厂家提供同一批次的蓄电池产品，以减小性能方面的差异。同样道理，不同品牌或者新旧程度不同的蓄电池，由于存在较大的性能差异，建议不要混合使用。最后，要
特别指出的是即使选择了恰当的VRLA，也需要进行一些必要的日常维护和管理，避免蓄电池过早失效。 4、UPS蓄电池的维护
一般来说，在UPS中所用的蓄电池都是阈控式密封电池。因此，对电池的维护，仅局限于确保电池的工作环境温度尽可能地被控制在20～25摄氏度和处于洁净和干燥的工作环境中即可。由于对阈控电池和非密封电池的维护操作步骤是完全不同的，一般说来，是不宜对密封免维护电池组执行“升压均衡”译电操作的。因为这是一种弊多利少的“均充”操作法。有关具体的操作步骤应遵照电池生产厂的要求进行最好能定期地（半年左右）测量、记录下电池组中各单元电池的端电压数据，以便预测电池的老化趋势。 蓄电池的维护及注意事项
尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的。 1)环境温度要求较高
工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高(大于30℃)其寿命就会缩短； 2)新电池的初充电
新的蓄电池在安装完毕后，一般要进行一次较长时间的充电，充电电源要按照说明书中的规定进行充电，待电池组充电完毕后，进行一次放电，放电后再次充电，目的是延长电池的使用寿命，提高电池的活性和充放电特性。
3)要防止电池短路或深度放电
深度放电会造成电池内阻增大或充电电压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越短；要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；
4)定期充放电
UPS电源内部的蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处在浮充状态而不放电，会导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面，形成所谓的电池阴极板的“硫酸盐化”，由于硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充放电产生极不好的影响，因为在阴极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池的可充放电性能越差，从而导致电池“老化”、“活性”下降，使蓄电池的使用寿命大大缩短。应该每隔3～4个月，人为地通过中断市电或通过软件／硬件控制手段将UPS的整流器／充电器置于关闭状态，让UPS中的蓄电池放电。对于这种为“激活”电池而进行的电池放电操作，它的放电时间以控制在正常放电时间的1／3～1／4为宜。 5）尽量避免过电流充电
过流充电易造成电池内部的正负极板弯曲，使极板表面的活性物质脱落，造成电池可供使用容量下降，严重的会造成电池内部极板短路而损坏。 6）尽量避免蓄电池过压充电
过压充电往往会造成蓄电池电解液所含的水被电解分离成氢气和氧气而逸出，从而使电池使用寿命缩短。 7）更换活性下降、内阻过大的电池
(1)随UPS电源使用时间的延长，总有部分电池的充放电特性会逐渐变坏，端电压明显下降，这种电池的性能不可能再依靠UPS电源内部的充电电路来解决，继续使用会存在隐患，应及时更换。
(2)对于蓄电池内阻增大，用正常的充电电压对电池进行充电已不能使蓄电池恢复其充电特性的电池应及时更换。电池的内阻一般在10～30mΩ，如电池的内阻超过200mΩ上，将不足以维持UPS的正常运行，对内阻偏大的电池必须更换。
8）避免蓄电池新旧混用或新旧电池混合充电
由于新电池的内阻都比较小，而旧电池的内阻都有不同程度的增大，当新旧电池混合在一起充电时，由于旧电池的内阻大，分压会相对偏大，极容易造成过压充电现象；而对于新电池，内阻较小，充电电压小但电流偏大，又容易造成过流现象，所以在充放电过程中应避免新旧电池混充。 还有由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电连接条、输出线时应有安全保障；特性，延长使用寿命；搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检
查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧姆的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有晶体淅出，有晶体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。
总之做好电池的维护工作，可以减少UPS的故障，提高生产的稳定性。通过对电池的维护可以提高电池的使用寿命。随着UPS电源的不断发展，智能化程度越来越高，对电池组的充放电、过压、过流等现象，都可以进行实时监控，减少不必要的损失，提高UPS的可维护性，为系统的稳定运行，为单位的稳定生产提供可靠的保障。
机房照明的照度标准及机房照明设计方法
来源：中国绿色数据中心 作者：机房360 更新时间：2009/5/5 14:47:52 摘要：机房照明是一门电气和建筑装修艺术相结合的科学技术，是机房建设的重要组成部分。根据不同机房的建筑要求和环境的特点，照明设计是不一
样的。
机房照明是一门电气和建筑装修艺术相结合的科学技术，是机房建设的重要组成部分。根据不同机房的建筑要求和环境的特点，照明设计是不一样的，但都会从一下几个方面考虑:计算或查表找到合适的照度水平、处理好空间亮度分布、把握色温和显色性、对眩光加以有效限制、创造正确地投光方向等，从而构建完美的造型和立体感，建立良好的视觉环境。 为了描述表面照度变化的量值，提出了照度均匀度的概念:在离地的水平面上产生的最小照度与平均照度之比。为了使机房具有同等照度水平，照明灯具布置应使得照度均匀度大于，否则应重新选择和合理布置灯具，方能取得满意效果。 一、机房照明设计 (一)照明设计准则
机房的照明设计要达到照度、均匀度、眩光限制标准的要求，需要考虑5项照明准则：
照明水平、视野内亮度分布、免受眩光干扰、光照的空间分布、颜色呈现和显色性。这些对自然光和人造光以及两者结合光的环境条件都是适用的。大型机房更应该注意绿色照明、节约能源和保护人们的身心健康。 (二)机房照明的照度标准
机房的平均照度、眩光限制标准和相应措施，以及机房的其他技术要求，包括布局、面积、人机环境、嗓声、电磁干扰等，在建筑设计标准GB50034-2004中对此都做了明确规定。
(1)主机房的平均照度可按300、5001x取值。
(2)基本工作间、第一类辅助房间的平均照度可按100、150、2001x取值。
(3)第二、第三类辅助房间应按现行照明设计标准的规定取值。同时，还对机房的运行环境与照度取值的关系作了明确规定，如间歇运行的机房取低值;持续运行的机房取中值;连续运行的机房取高值;无窗建筑的机房取中值或高值。
(三)光源和灯具
照明设计的光源选择和灯具选型很重要。在选择满足显色性、启动时间、照度要求的光源后，根据光源、灯具、镇流器等的效率寿命及价格等因素综合比较后确定灯具的型号及规格。
一般情况下，主机房的照明采用细管径直管型荧光灯光源。只有在某些电磁干扰要求严格的场所、要求快速点燃的室内外环境中采用白炽灯光源。而且，其额定功率不应超过100W。照明灯具的选型应在满足眩光限制和配光要求的条件下，选用高效灯具，并配用电子镇流器或节能型电感镇流器。所谓高效，按市场产品和规范要求不应低于65%(玻璃或透明塑料保护罩)，隔栅灯具的效率应大于60%。
(四)机房照明设计方法
机房照明设计包括平面和系统。首先要认真进行机房照明的需求分析，如机房照明设计要求光线要柔和，适合人体的生理需要，不能因照明电源产生干扰而影响计算机的工作。照度值按《电子计算机房设计规范》选择。主机房内在离地面处，照度不应低于3001x;辅助机房内照度不应低于1501x;应急照明应大于301x;紧急出口标志灯、疏散指示灯照度应大于5lx。在主机房内基本工作间无眩光，眩光限制等级为I级;第一类辅助房间眩光限制等级为D级，可以有轻微眩光;第二、第三类辅助房司眩光限制等级为Ⅲ级，允许有眩光感觉等。在灯具选择及布置时，除根据机房电气设计规范对照度的要求外，还应充分结合自然采光及墙面反射率等因素来计算确定灯具数量。一般机房照明功率密度(W/m2)的现行值可按18W/m2计算。各功能房间采用嵌入式格栅荧光灯具。在灯的布置上，根据安装高度(即吊顶高度)决定灯具间隔。在保证照度的前提下，充分考虑照度均匀性和有效抑制眩光等因素。成排安装的灯具，光带应平直、整齐。工作区内一般照明的均匀度(最低照度与平均照度之比)不宜小于。非工作区的照度不宜低于工作区平均照度的1/5。 除了各机房按要求布置灯具外，同时要考虑应急照明要求。在市电停电后，为保证工作人员做存盘等紧急处理，机房内布置一定数量的应急照明灯具。采用高效应急照明灯，当市电停电后自动投入。应急照明由UPS电源供电，灯具布置均匀无死角。保证应急处理后，人员能安全快捷地沿通道向出口或应急出口疏散。照明支路管线参照配电箱系统图，应急照明采用大楼EPS
电源供电，照明箱供电线路设计中，除了一般性的供电线路外，应考虑有1/3左右的UPS供电，以保证在应急状态下的人员疏散照明。 灯具的控制要分区、分路、集中控制，尤其是大面积照明场所的灯具，要分区、分段设置开关。一般照明采用电子镇流器，当采用电感镇流器时，应加电容补偿器。所示为主机房灯具的分区、分路、集中控制方式。此外，机房内应设置备用照明是正常照明的一部分，其容量一般是正常照明。 机房防雷接地及安全供电 来源：中国绿色数据中心 作者：机房360 更新时间：2009/5/5 16:09:05 摘要：雷电和浪涌电压是电子化时代的一大公害。 一、概述
随着通信技术、计算机技术、信息技术的飞速发展，如今已是电子化时代，日益繁忙庞杂的事物通过计算机、自动化设备及通信的发展变得井然有序，而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，这些高精度的微电子计算设备内置大量的CMOS半导体集成模块，导致过压、过流保护能力极其脆弱。（美国通用研究公司提供磁场脉冲超过高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过高斯就可以引起集成电路永久性损坏。）且电子设备的数量和规模不断扩大，因而它们受到过电压特别是雷电袭击而受到损坏的可能性就大大增加，这是由于以雷击中心范围内都可能产生危险过电压，损坏线路上的设
备；其后果可能使整个系统的运行中断，并造成难以估计的经济损失，雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。
防雷器（SPD）是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口电位相等，同时释放系统中因雷击而产生的大量脉冲能量，并短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。对系统设备而言，电源线路和信号线路是雷电袭击产生过电压并传导的两条主要通道，因此防雷可分建筑物防）、电源系统防雷和信号系统防雷。
雷电入侵渠道分析
雷电过电压对机房系统电子设备的损害主要有以下三个途径进入：一、直击雷经过接闪器（如避雷针（带））而直放入地，导致地网地电位上升，高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。二、雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压。三、进出大楼的电源线和通信线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入，入侵电子设备。雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成： 1、 直击雷
直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
a：巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全。
b：雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。
c：雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。 2、传导雷
远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。 3、感应雷
云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压，峰值可达50KV。 4、开关过电压
供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。由此产生的雷电过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面： (1)损坏元器件
a：过高的过电压击穿半导体结，造成永久性损坏；
b：较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范围之内，亦使器件的工作寿命大大缩短；
c：电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾； (2)设备误动作及破坏数据文件
因此，应根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保通信系统的安全工作。
我们对以上三种途径对整个入侵的雷电压及过电流进行防护。 因此，应根据实际情况具体分析，采取相应的防雷保护措施，确保计算机机房系统的安全工作。
根据雷电电磁脉冲防护理论和实践经验证明，电子信息设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成的。它可以通过各种引线把感应浪涌电压波引入电子信息设备内部，破坏其芯片和接口。
从以上雷电入侵渠道的分析中可以得出：在整个计算机机房系统防雷工程中，必须在电源系统、数据信号系统进行可靠、有效的防护工作，并具有可靠的接地装置。
本方案所采取的措施正是基于以上分析，从各种可能引入雷电流和感应浪涌及各种过电压的电源和数据信号线路入手，选用优质的电源及数据信号防雷器件，对机房内设备及其它重要终端进行保护。
雷电保护分区
根据IEC（国际电工委员会）雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性最高，是暴露区，为0区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入(如图1)。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。 进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上OBO之不同类别的电源类SPD，以及通讯网络类SPD(如图2)。(SPD瞬态过电压保护器)，SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。 选用和使用SPD注意事项：
应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ0与LPZ1区交界处的SPD必须是经过10/350us波形冲击试验达标的产品。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。
SPD保护必须是多级的，例如对大楼电子设备电源部分雷电保护而言，至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。
信号SPD应满足信号传输速率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。信号SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。在选用SPD时，应让供应商提供相关SPD技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安装。
等电位连接的要求
实行等电位连接的主体应为：设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。
实行等电位连接的连接体为金属连接导体和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。
通过星型(S型结构或网形M型)结构把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，在大型机房选M型结构。机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，埋地深度应大于，
屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管两端接地。 二、设计依据
依据国际电工委员会IEC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，计算机机房系统设备等都必须有完整完善之防护措施，保证该系统能正常运作。这包括机房电源供电系统、监控系统等装置应有防护装置保护。
2．1 GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉
2．2 GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉
2．3 GB2887-89〈计算站场地技术文件〉
2．4 GB9361-88〈计算站场地安全要求〉
2．5 JGJ/T16-92〈民用建筑电气执行规范〉
2．6 GA173-1998〈计算机信息系统防雷保安器〉
2．7 IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉
2．8 IEC61643〈SPD电源防雷器〉
2．9 IEC61644〈SPD通讯网络防雷器〉
2．10 VDE0675〈过电压保护器〉
2．11 GB50343-2004〈建筑物电子信息系统防雷技术规范〉 三设计方案
根据“分析概述”及“设计依据”对防雷系统的要求，结合计算机机房系统具体实际情况设计本方案，由于雷电侵害，通信系统、计算机系统等时常遭受打击，轻者接口损坏，通信中断或数据误、错码，重者使系统瘫痪，严重影响工作的顺利进行。因此，雷电已成为电子信息时代的一大公害，雷电防护已成为电子设备急需解决的问题。
雷击附近的建筑物、避雷针（塔）或雷击远处的电源通信线路，都会在设备或接口处产生极高的感应电压，对设备造成威胁，据统计，感应雷、传导雷对电子设备的损坏已占雷击损坏的80%以上。现代防雷强调在作好直击雷防护的前提下，更应采取均压等电位连接，屏蔽，联合接地，箝位保护等新技术，分区分级做好精密仪器、计算机网络系统等敏感电子设备的雷电电磁脉冲的防护。
（一）直击雷防护：
直击雷防护系统包括接闪器（避雷针、避雷带）、引下线、地网三个部分。直击雷防护系统起到了保护建筑物结构、提供雷击放电的通道的作用。当建筑物遭到直接雷击时，接闪器接闪雷电，雷电流沿引下线到地网，流到大地。在设计时要求接闪器最先可靠接闪，接地网的接地电阻较低。 （二）电源防雷：
目前，经实际运行经验验证，由电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏占雷击灾害损失60％以上的概率。因此，对电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中必不可少的一个环节。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入，使其在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。 由于单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏。因此采用电源系统多级保护。
1、机房电源系统的防雷
根据机房大小及设备保护的重要程度，采用一级、二级或三级防雷，设备末端需要有防浪涌插座。在大楼低压配电屏已设置一级电源防雷装置的基础上，至少在机房配电柜上口再加设二级电源防雷装置。防雷
器装置在接地、连接等方面均须满足国家标准。在设备终端处采用带突波吸收功能的电源插座为设备提供电源，对设备进行防浪涌保护。 电源第一级防雷保护：
在总配电柜内，三相B级电源防雷器，进行电源第一级防雷保护，主要作用是泄放掉电源线路上大部分的雷电流。并联安装于主断路器的出线侧，并在防雷器回路中串接32A/3P空开，做为防雷器自身脱扣装置失效下的保护。
电源第二级防雷保护：
在机房内UPS电源前端，安装单相C级电源防雷器，做为电源系统的第二级防雷保护，主要作用是限制电源线路上的过电压。并联安装于主断路器的出线侧，并在防雷器回路中串接20A/1P空开，做为防雷器自身脱扣装置失效下的保护。
电源第三级防雷保护：
在监控机房内重要设备电源处，安装单相D级电源防雷插座，做为电源系统的第三级防雷保护。其作用是当发生能量大的雷击时，感应雷电流在经过B级、C级防雷器的泄放后，其残压仍然可能高于设备的最高耐压值，重要设备的端口及内部的高精度集成电路比较脆弱，仍有可能被烧坏。因此，D类防雷器的安装就显得特别必要了。TPSD10JF7防雷插座能将过电压的水平限制在设备所能承受的水平内。这样，经过D类防雷器的泄放，设备的安全运行就更为可靠了。
配电柜采用的空气开关应选择进口或合资产品。配电柜内的二级电源避雷器，选用进口可靠性高的产品，容量≥60kA(8/20s)的型号。 2.机房信号系统的防雷
根据配置要求，机房内在安装电源防雷器的同时必须加装信号避雷器，以便保护与通信网络、数据网络和计算机网络相连的重要设备。 (1)所有建筑物进出线路(含天馈线路)均应加信号防雷器。
(2)网络布线系统:机房总迸线部分加装信号防雷器，在部分特别重要的服务器或设备前加装避雷器，对此类特别重要设备进行保护。
(3)设备监控系统:所有模块加装信号防雷器。图3-17是电视监控系统浪涌电压保护原理图。
(4)门禁系统:在门禁管理主机前加装信号防雷器。 所有信号避雷器应具备以下功能:
(1)保护l000/l00/l0BASE-T以太网接口卡和LAN设备接人线。 (2)保护数据终端及个人电脑串口。 (3)在持续性故障时具有失效保护短路功能。
(4)在长时司持续性过压、异常强烈的雷电冲击情况下，要安全断开。
4、等电位连接：
分别在32号院和33号院的监控机房的防静电活动地板下，采用30×3紫铜排做等电位连接网格。机房内各设备机壳、金属管道、金属门窗、地板支架等都采用6mm2接地线以最短的距离和与等电位网格连接。使监控机房内所有设备处于等电位状态。 四、机房接地系统
随着计算机技术及网络技术的迅猛发展，在各类计算机机房、数据中心、网络申心拥有数台、数十台乃至数百台计算机或服务器的情况越来越普遍。如何更高效、更安全地管理这些服务器或计算机，成为机房管理人员及操作维护人员必须面对的课题，如机房的环境条件、电气技术、机房装饰及防雷接地等存在的机房安全问题。这里首先介绍机房的电气接地、防雷系统安全。 机房电气接地系统有四种:
(1)交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω。 (2)安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω。
(3)直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定。 (4)防雷接地，应按现行国家标准GB50057一1994(2000版)《建筑物防雷设计规范》执行。
目前，可行而又经济的接地方法是将交流接地和安全工作接地合二为一，与直流接地、防雷接地分别用三根接地引线引至大楼的地面总等电位连接箱，再将它们引至避雷地桩形成综合接地网，这样他们就有同样的电位，在发生雷击时，不会发生雷电反击而损坏设备。只要接地电阻小于1Ω，就可保证
接地线间不产生电位差、不相互干扰，也是工程上最常见的做法。为了保证接地电阻小于lΩ，将采用优质的接地体和副下线，根据实际情况综合运用深埋、添加降阻剂、增大接地线横截面面积、增加接地体数量等方法来降低接地电阻，以达到国家标准的要求。若防雷接地一定要单独设置接地装置时，其余三种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应大于其中最小值，并应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》的要求采取防止反击措施。但是，交流与安全工作接地、防雷接地、直流接地分开的方式存在一个问题，即在发生雷电反击时，容易损坏设备。必须使防雷接地与其他两种接地间有一定的距离，方可避免雷电反击的破坏。由于直流接地与其他接地是分开的，来自其他接地线的干扰也可消除。但重新打接地地桩，费用比较高，而且一般建筑物受周围环境的限制，另外找地桩有一定的困难。
在TN一S系统中，交流工作地和安全保护地分别取自电源供电线上的N线和PE线。联合接地的电阻一般都要求满足R (1)当变电所与机房处于同一建筑内时，由变电所低压柜引出的馈线，迸机房UPS电源管理间的电缆采用三相五线(3L+N+PE)绝缘防火电缆。 (2)当变电所与机房处于不同的建筑内时，由变电所低压柜引出的馈线， 进机房ups电源管理间的电缆可采用三相四线(3L+N)绝缘防火电缆，在人户处做重复接地，并在此后变为三相五芯，引出的PE线联至各级设备。 对直流工作接地有特殊要求且需单独设置接地装置的电子计算机系统，其接地电阻值及与其他接地装置的接地体之间的距离应按计算机系统及有关规定的要求确定。 当多个电子计算机系统共用一组接地装置时，应将各电子计算机系统分别采用接地线与接地体连接。电源电缆PE线在电源管理间的互投切换箱内，需作辅助等电位接地端子排。一定要做直流工作接地的程控交换机房和计算机网络设备机房，在总体规划时应邻设于计算机机房。 电源交流工作接地和安全保护接地取自计算机机房电源管理间，单独从变电所总等电位接地 母排上，用截面积不小于16mm2的绝缘防火电缆引至有直流接地的机房，在设有专用金属接线箱内做直流接地端子排，供直流接地设备端接使用。变电所总等电位接地母排应设避雷器、放电间隙或浪涌电压抑止器等保护装置，以防雷击时接地装置电位升高、通过接地线反击电气设备、引起直流地电位较大波动而导致电子设备工作失常。 凡外露的正常状态下不带电的电子计算机系统设备金属壳体，必须与保护接地装置可靠连接。接地装置焊接应当牢固，需涂复部分涂层要完整。交流电源线路不要与直流工作地线紧贴平行敷设。 此外，机房内防静电活动地板距地面高度应按机房敷设电缆量的多少和下送风量的大小而定，至少要大于。沿机房四边墙线用20mm×4mm扁钢(要求高的机房采用30mm×3mm铜带)敷设，并将活动地板金属支撑管脚做多点 重复接地焊接，在近电源管理间一侧用6mm2以上的铜芯绝缘线穿钢管或PVC管，接入电源管理间内的辅助等电位接地母排，连同沿墙敷设的扁钢带共同构成安全可靠的等电位平面。这样，机房地板下面形成了屏蔽，保护各种信号线路免受电磁干扰。 工程的设计阶段，在有时不知道信息系统的规模和具体位置的情况下，若预计将会有信息系统，应在设计时就将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地等与防雷装置组成一个共用接地系统，并应在一些合适的地方预埋等电位联结板。 五、机房静电防护系统 静电对电子计算机的主要危害是由于静电噪声对电子线路的干扰，引起电位的瞬时改变，甚至击穿元器件，导致存储器中的信息丢失或误码。静电的产生因素很多，其中与机房的湿度有关。相对湿度越低，即越干燥，静电电压越高，影响电子计算机设备的正常工作越明显。据有关实验数据表明，当计算机机房的相对湿度为30%时，静电电压为5000V;当相对湿度为20%时，静电电压就到了10000V;相对湿度降到5%时，则静电电压可高达20000V。 静电不仅会便计算机设备的运转出故障，而且还会影响操作人员的身心健康，给操作人员带来心理上的极大不安，降低工作效率。 人在机房内的活动是在地面上进行的，铺设防静电地面是机房建设的重要环节。常用的技术措施有以下凡条: (1)基本工作间不用活动地板时，可铺设导静电地面，导静电地面可采用导电胶与建筑地面粘牢，导静电地面的体积电阻率均应为×107~×1010Ωcm，其导电性能应长期稳定。 (2)主机房内采用的活动地板可由钢、铝或其他阻燃性材料制成。活动地板表面应是导静电的。单元活动地板的系统电阻应符合现行国家标准《计算机机房用活动地板技术条件》的规定。 (3)主机房内的工作台面及坐椅垫套材料应是导静电的，其体积电阻率与导静电地板相同。 (4)主机房内的导体必须与大地作可靠的连接，不得有对地绝缘的孤立导体。 (5)导静电地面、活动地板、工作台面和坐椅垫套必须进行静电接地。 (6)静电接地的连接线应有足够的机械强度和化学稳定性。导静电地面和台面采用导电胶与接地导体黏接时，其接触面积不宜小于l0cm2。 (7)静电接地可以经限流电阻及自己的连接线与接地装置相连。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容