浅谈机房综合布线电源系统技术改造

耿效东

[摘 要] 本文针对监测机房设备电源布线，从技术方面对监测机房配电模式、不间断电源、信号线防扰等方面提出改进方法，优化设备间及管理区子系统的布置和配线方案，确保各信息传输通道的信息交换和传输质量。

[关键词] 综合布线系统；UPS；机房设备；配电

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

[中圖分类号] F272；TN405.97 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）06- 0059- 04

综合布线系统作为一种规范化和灵活性极高的信息传输通道，在广播电视监测系统中通过统一的信息平台，实现信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能系统。本文针对不同功能设备的配电模式、不间断电源、接地及信号线防扰等问题，提出优化综合布线布局及配线方案，使设备负荷配置、修改及诊断维护工作更加规范，确保供配电系统和各种信号线的传输质量。

1 综合布线现状及存在的问题

我台机房设备电源布线方式是由机房UPS配电箱供电，分成多路输出，从防静电地板下敷设到各个机柜下端口，其供电电源存在以下几方面问题：

（1） 由多个机柜并接一路电源，不仅不利于线路布局，更主要会造成供电线路工作负荷过重，容易产生供电线路发热老化及空开跳闸等不安全隐患。

（2） 由于只有一路供电，经常存在外电线路停电检修情况，虽然机房设备由不间断电源系统供电，但受到供电能力和时间的限制，给我台机房供配电系统正常运行带来了一定影响。

（3）根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第6.1.15条规定：“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”。 目前，我台机房设备间强、弱电均在防静电地板下并排敷设，设备电源线和信号线的布线系统没有采取独立和隔离的敷设方式，线路布局不符合规范要求。

2 综合布线电源系统改造设计思路

2.1 机房综合布线主导思想

为保证机房所承担的各项监测任务24小时不间断地正常运行，综合布线系统要求电源安全可靠。系统供电采用直接供电与UPS结合方式，电源的设计和布线要与网络设计和布线同时考虑，避免强电源对网络的电磁干扰。同时要考虑系统电源扩散、升级等的可能性，所以应预留扩展空间。

2.2 机房综合布线整体布局

机房的电力配线由配电室分成两路供电，其中一路是市电供电负荷：室内外空调机、市电插座、照明系统电源等；第二路进入到机房UPS配电柜，由UPS输出配电柜供给机房设备间计算机系统、网络及服务器系统等负荷用电。同时应急灯与正常照明共用，由市电供电。当市电出现停电或故障时，可自行切换到应急照明电源。以机房配线区域为例，划分成3个区：主干布线区、水平布线区、设备分配区。拓扑结构如图1所示。

主干布线区是配电室布线系统到机房布线系统之间的空间，由台内配电室低压柜送出二路电，分别给机房UPS和电力照明配电柜，同时从机房UPS室给各楼层配电箱提供电源；水平布线区是连接楼层配电箱到工作区信息插座之间的线缆，设备间机柜电源来自于楼层UPS配电箱；设备分配区终端设备供电，主要包括计算机及通信系统、交换机、服务器及外围设备的电源分配。

3 综合布线电源系统改造方案

（1）机房设备间通常采用的是直接供电和UPS相结合的方式，由市电直接给机房和设备间的辅助设备供电，如照明设施等；计算机及网络系统的互连设备均由UPS电源供电，这样是为了防止辅助设备产生电磁干扰影响交换机、接收设备及网络设备受到电磁干扰，影响信息的传输质量，这种供配电方式不仅减少了系统之间的相互干扰，也有利于设备的维护和检修。

（2）根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第6.1.6条规定：“对供电可靠性要求较高，一般稳压稳频设备不能满足要求时，应采用备用电源自动投入方式或柴油发电机组应急启动供电方式”。按规定要求，要保证机房不停电，①在配电室前端引入两路市电，条件允许时可加设发电机，成为多路供电，提高供电的可靠性；②在机房设UPS，并附设一定的直流电池组作为后备电源。其优点是当外电只有一路的供电时，采用由市电供电加备用发电机的运行方式，保障电源可靠运行的需要。设备间采用不间断电源（UPS）供电，最大限度满足了机房计算机及网络设备对供电电源质量的要求。停电时，由市电电源供电与备用发电机可在配电室内进行切换，经过UPS给机房设备提供高可靠电源，满足设备间的用电要求。

（3）系统采用集中控制方式，电源进线通过电缆引入配电柜与出线配电柜并排安装于机房UPS室，监测机房设备电源引自UPS出线柜；空调、市电插座、照明等其他电源引自电力配电箱，按集中控制与就地操作相结合的原则。通常监测机房设备间由多种不同业务的机柜并排放置连接组成，每个机柜单独由设备间UPS配电箱送电，通过防静电地板下端的电源线管或线槽延伸到相应的机柜下部，沿机柜内侧将电源线引到机柜上部的空开，电源插座给该机柜中的设备供电，这种布线方式避免了受到其他机柜设备电源的影响，当机柜电源出现不正常现象时能够及时查找到故障隐患。机房供电电源采用三相五线制，机房配电线路设置过流、过载保护，根据每个机柜用电负荷有选择性的进行分配。如图2所示。

（4）机房配电系统线缆采用阻燃聚氯乙烯绝缘导线及阻燃交联电力电缆。地下敷设镀锌铁槽、镀锌钢管及金属软管，从配电间到综合布线系统的各种设备电缆应为耐燃铜芯屏蔽电缆。根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第6.1.15条规定：“活动地板下部电源线应尽可能远离信号线，并避免并排敷设，当不能避免时，应采取相应的屏蔽措施”。机房强电电源线与无电磁屏蔽的信号线分开布局，交叉时尽量以接近于垂直的角度交叉，严禁铜、铝混用，若不能避免时，应采用铜铝过渡头连接。参照相关供电技术手册，以1KV及以下低压电缆为例，在确定主机功率后，可参考表1选择配线。

（5）UPS额定输出功率的选择。UPS电源是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备，其作用当外电中断时，能及时给机房设备提供备用电源，避免影响通信中断、重要数据丢失和硬件的损坏。

UPS电源多以V·A作为容量单位，配置UPS设备时，首先要计算其前端负载功率，一般负载功率应满足额定功率的70%～80%。根据负载总量，UPS容量一般可以按以下公式选择：

UPS容量≥负载总容量÷0.8，式中，0.8为功率因数

即负载总容量应为UPS额定容量的80%以下，这主要是考虑负载启动时的冲击电流以及今后扩容的需要。例如，机房设备主要信息类设备总功率约为20kW，根据公式得：20kW÷80%=25kV·A，因此可选择总功率为30kV·A的UPS设备。

根据UPS电源蓄电池组配置可算出蓄电池工作时间：蓄电池组容量×电压/（主机额定功率×0.8）=满载时蓄电池工作时间。

例如，若使用2个电池组，2台30kV·A的 UPS并机工作，每台UPS只承担了总功率的一半，即15kV·A。每个电池组共有32块12V铅酸蓄电池，每块铅酸蓄电池容量是100A·h。則：1个电池组电压：32×12=384V

1个电池组容量：100A·h

系统满载时每个蓄电池组工作时间为：100 A·h×384V/15kV·A×0.8=3.2h，

2个蓄电池组工作时间为：3.2h×2=6.4h。说明2个UPS系统并机时，在断电情况下蓄电池至少可以工作6.4小时。

（6）机房综合布线系统的接地设计。机房综合布线电缆和相关硬件接地是提高应用系统可靠性、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、防雷保护接地、屏蔽接地。按照GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第6.4.2条规定：“交流工作接地和安全工作接地电阻均不应大于4Ω；直流工作接地电阻按计算机系统具体要求确定；防雷接地应按现行国家标准执行”。 交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地4种接地宜采用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值要求确定。

所有接地线均为铜质绝缘导线，截面积不应小于4mm2。设备间所有机柜的柜体要通过接地电缆连至本楼层配电箱中的接地端；当综合布线系统采用屏蔽电缆布线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜；当综合布线的电缆采用穿钢管或金属线槽敷设时，钢管或金属线槽应保持连续的电气连接，并在两端具有良好的接地。

每一层的楼层配线柜均应与本楼层接地母线相焊接，弱电配管应尽可能避免与强电配管平行敷设。若必须平行敷设时，相隔距离宜大于0.5m；当强弱电用线槽敷设时，强弱电线槽宜分开；当必须敷设在同一线槽时，强弱电之间应用金属隔板隔开。

4 结 语

综合布线系统在机房建设和改造过程中是一个综合性、系统性的工程项目，还需要从多个角度出发，全方位考虑，本文仅根据实际中所接触过的机房布线工程进行了总结和归纳。随着行业新技术、新产品的应用，机房综合布线系统还有很多问题值得电气设计人员进一步完善和提高。

主要参考文献

[1]刘省贤，李建业，等.综合布线技术教程与实训[M].北京：北京大学出版社，2006.

[2]李金伴，林丛，等.供用电技术手册[M].北京：化学工业出版社，2009.