机房高低压配电改造

甘肃省新闻出版广电局无线传输中心535台 白玉峰

0.前言

目前我国广播电台中的电子信息机房被分为三个等级，三个等级分别为A，B，C。对于机房等级的评定要对多方面进行综合考虑，主要包括以下几个方面，首先是机房的使用性质；其次是机房的管理要求和社会的重要性还有就是机房的经济价值；最后是机房的建设成本。

自2005年4月，全球第一个综合性的数据中心电信基础标准出台，此标准是TIA/EIA-942，该标准的出台为数据中心的建造提供了指导，为其指明了方向。TIA/EIA-942技术标准收集了其他标准的长处为己所用，它的独到之处是弥补从前数据中心改造阶段出现的信息隔阂问题。该标准包罗万象，不仅仅考虑了电气系统，采暖通风与空调，火灾探测与扑灭，它还考虑了多种电子信息基础设施在一个空间内共存可能带来的安全隐患等问题。目前该标准由大于50%的内容描述了电力、管道、房门等建筑规范。

《电子信息系统机房设计规范》是一个国标，它通过多方面的考虑将机房分为三个等级，分别为A，B，C。对于等级的评定主要考虑了机房的使用性质、数据的重要性和数据丢失对社会造成影响程度以及所带来的经济损失等几个方面。该标准为GB50714-2008。对于电子信息机房的三个等级评定具体信息如表1所示。

表1 等级评定具体信息

对于机房使用性质的评定主要是根据机房所处领域以及行业的社会重要程度；对于管理要求是领导对机房的重视程度，以及维护、保养能力。其实最主要的评定标准是当机房出现意外事故对社会造成的影响以及经济损失还有就是数据是否能够通过技术恢复。各个单位的机房建设标准各不相同，它要根据等级评估对机房进行建设，等级的评估由建设单位出现数据丢失对社会造成的危害和网络中断为人民造成的经济损失以及对社会造成的影响进行评定，同时也要考虑到机房改造成本。对于等级越高的机房，因为其重要程度较高，可以适当的给与多一些的资金。

对于A等级的机房，其电子信息系统机房内的场地设备最为安全可靠，其设备应该按照容错要求对系统进行配置，此种配置方法的优势是在电子信息系统运行期间，即使出现不当操作、设备故障、外供电系统出现问题等原因也不会导致电子信息系统出现中断的现象。

对于B等级的机房，其电子信息系统机房内的场地设备较为安全可靠，其设备应该按照冗余要求对系统进行配置，在系统运行期间，在冗余范围内出现设备故障等问题也不会导致电子信息系统出现中断运行的现象。

对于C等级的机房，其电子信息系统机房内的场地设备基本安全可靠，其设备应该按照基本要求对系统进行配置，对于该机房的要求是在场地设备运行时，应确保电子信息系统正常运行，不会出现中断现象。

1.目前存在的问题

根据GB50714-2008标准规范要求，为保证机房的供电系统的可靠性，标准要求机房必须配备独立并且互为冗余的高压配电，为机房提供双电源供电，进而保障了机房供电系统的可靠性以及安全性。

目前机房的绝大部分的供电电源与整栋楼的供电电源来自同一个变压器，并且属于同一个物业，换句话说机房的供电电源和其他单位共同应用一个电力变压器，这样也就造成了高压配电没有形成互为冗余，不能为机房供电提供保障，这样也会造成机房供电的电能质量不高且不稳定，极容易受到输电线路上谐波的影响，由于输电线路谐波的存在有可能会对机房电子信息系统的稳定运行带来影响，进而有可能会造成机房数据丢失、设备的损毁以及业务的中断等现象的出现。并且大部分机房没有配备专用的应急发电设备，而是与大楼共同使用一个应急发电设备，这样大楼里的应急发电设备极不容易控制发电机组对负荷的分配，这样就有可能出现大楼配电负荷剧增，进而导致发电机组输出功率不足，不能为机房提供电能。

另外一种常见的供电模式是机房有两路供电电源，一路是市电，另一路是应急发电机组提供电能。当市电出现故障时应急发电机组能够为机房提供可靠的电能，进而保证了机房的正常运行，不受市电故障的影响。此种供电模式虽然在电能的可靠性上提供了一定的保障，但是该模式还存在一个弊端，市电不是双路供电系统，当市电出现故障时不能为机房提供电力需求，这就要求发电机组提供更多的电能来满足机房的需求，但是应急发电机组不是冗余模型，这样就造成了发电机组的可靠性不足，这就造成了一旦出现市电故障，专用发电机组不能为机房的电子设备提供电能。

电子信息机房最佳的供电系统是双路市电，并且配备两个应急发电机组，一个主发电机组，一个备用发电机组。高压设备互为冗余，并且应急发电机组也互为冗余，这是等级A的配置需求，但是这样的配置会造成成本的增加，不是一般的单位能够承受的。

2.改造设计

电台用电总容量达 210k W，导致三相负荷不平衡（零线上流过的不平衡电流不能超过相线额电流的 25%）现象突出，零线电流达30A，在零线上的某一点，就会承受其值等于不平衡电流与中性线阻抗乘积的电压，因而可能导致触电。对低压配电系统进行改造势在必行，具体改造采用TN-C-S接地形式，对电源线路采用TN-C系统，进入建筑物内改为 TN-S系统，接地保护线 PE 与中性线（工作接地）严格分开。首先要了解大楼和机房近年来负荷情况，以及近五年来可能发生的改变，进而判断出现负荷增加量的多少，有效的选取变压器型号以及柴油发电机的容量。

TN-C-S 系统即供电线路进入建筑物前采用三相四线制即TN-C系统，进入建筑物内采用三相四线加 PE 线制式，中性线N与保护接地线PE分开，分开后，N线应对地绝缘。N-C-S 系统加强了供电的安全性和可靠性。虽然 TN-C-S 系统和TN-S系统一样都能使各信息技术系统设备取得比较均等的参考电位而减小干扰，适用于信息技术系统和精密电子仪器设备的供电。

（1）低压配电系统采用TN-C-S系统改造采用了如下措施，TN-C-S系统如图1所示：①低压配电系统TN-C-S的中性点必须良好接地，该台实际测为3Ω（工作接地要求电阻值≤4Ω）。②电源线路进线中性线重复接地，建筑物的进户处，零线重复接电阻实测为3.6Ω（要求电阻值为<10Ω）。进入总配电柜开始将工作零线和保护零线PE严格分开，严禁混用乱用。③低压配电系统分级安装“电流动作型”漏电保护开关。④配电支干线装设短路和过负荷保护装置，用户支线用空开、熔断器或漏电开关保护短路或过载。用电设备用三相四极或单相三极插座，其中保护接地极接到保护零线上。⑤系统的工作零线和保护零线不得装设开关或熔断器单相设备宜设单极开关。⑥系统的工作零线和保护零线均应重复接地。⑦所有发射设备的保护接地，应以“并联”方式连接到接地保护线上。

图1 TN-C-S系统

（2）接地线的截面规定及安装方面采用措施有：①配电变压器低压侧中性点的接地支线要采用裸铜绞线，其截面应大于35mm2。②低压配电系统中，用于设备金属外壳保护接地的接地线满足接地线的载流量大于容量最大线路的相线允许载流量的1/2；支线载流量大于分支相线允许载流量的1/3。③配电变压器的接地干线与接地体的连接。连接方法与③同，连接点一般埋入地下100-200mm。在接地干线引出地面处2-2.5m的地方断开，再用螺钉压接重新接牢，以便于测量接地电阻。④接地支线与接地干线及设备连接点的连接，采用螺钉压接，接地支线的线头要用接线耳。

通过对机房低压配电系统改造，电源质量得到提升，经过几年的运行考验，我台各种设备的抗浪涌和电磁波干扰能力得到提高，五年来设备运行稳定、安全。同时我台还建立严格的接地装置维护检查制度，根据接地装置情况，在电气系统中的重要性及季节变化等因素，每年对接地装置进行 1～ 2 次全面性维护检查，保障人身及设备的安全，确保安全播出。

3.改造说明

在开闭所专柜引出两条高压输电线路，两条高压输电线路通过一个共同高压开关后分别送到500KVA变压器，此变压器为变压器专用和2000KVA变压器，主要用于大楼。

在市电正常供能的情况下，500KVA变压器主要为机房提供电能，2000KVA变压器为大楼提供电能，同时作为机房的备用电源。500KVA和2000KVA变压器市电通过各自的ATS开关进行自动和手动切换，有效的确保两路市电不会同时为机房送电。当500KVA市电出现故障后，ATS开关自动或者手动切换到2000KVA市电，这样就满足了高压配电互为冗余的要求了。

当市电出现故障不能提供正常电能的时候，400KVA变压器为机房提供应急电源，900KVA柴油机将会为大楼提供应急电能。平时400KVA和900KVA柴油机输电线路上也配备ATS开关，通过手动或者自动对ATS开关进行控制，当400KVA输电线路出现故障后能够通过ATS开关切换到900KVA输电线路上，进而有效的为机房提供电能，这样就符合了双电源供电的要求。

4.总结

本文对目前机房现状进行了概述，并对机房供电系统存在的问题进行了总结，对此提出了有效的改造方法，本文所提出的改造方案既满足了高压配电的独立性又能高满足冗余要求，不仅符合机房的双电源供电要求，并且能够节省大量改造资金，经济可靠，是一种切实可行的机房高低压配电改造方法。

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