【文章內(nèi)容簡介】 ...........................................18 第六章 致謝 ...................................................................................................................19 第七章 參考文獻 ............................................................................................................20 南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 第一章 課題簡介 緒論 隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國科學(xué)技術(shù)也 獲得了較大的發(fā)展空間，計算機技術(shù)的發(fā)展在促進社會和經(jīng)濟發(fā)展方面，發(fā)揮了重要的作用，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，企業(yè)生成的關(guān)鍵數(shù)據(jù)正以 52%的復(fù)合年均增長率不斷攀升，因此企業(yè)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大。信息的快速增長給數(shù)據(jù)中心在電源、制冷、空間管理等方面造成了巨大的壓力。在過去的 10 年中， IT 設(shè)備的用電容量平均增長了 10 倍。如何在云計算時代確保數(shù)據(jù)中心安全、可靠運行，保證技術(shù)經(jīng)濟的合理性，供配電系統(tǒng)的合理設(shè)計與實施是其中一個非常主要的環(huán)節(jié)。 現(xiàn)代的數(shù)據(jù)中心機房中都包括大量的計算機，對于這種場所的電力供應(yīng)，都要求供電系統(tǒng)必須在 所有的時間都有效，擴容容易，維護簡便，容錯力強，最重要的是性價比高。數(shù)據(jù)中心機房是現(xiàn)代信息化建設(shè)的基礎(chǔ)工程，為各個業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定、安全的工作環(huán)境，而機房的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動脈，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，能夠保障其它系統(tǒng)發(fā)揮作用和核心業(yè)務(wù)正常運行。系統(tǒng)不同于一般建筑的供配電系統(tǒng)，它是由高壓配電系統(tǒng)、變壓器、低壓配電系統(tǒng)、備用機組系統(tǒng)、 UPS 系統(tǒng)、直流配電系統(tǒng)、后備電池系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)等十多個系統(tǒng)，成千上萬的設(shè)備組成。各個系統(tǒng)互相交叉，互有影響，這就得讓我們了解供配電系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心供電可靠性是多么的重 要，下面我們就論述下數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的概述 供電系統(tǒng)基本概念 供配電是數(shù)據(jù)中心機房的生命線，這句話一點也不夸張，因為離開了電我們的機房是連一分鐘也運行不了的，因此要建一個好的機房，首先要將供配電解決好。一般要求主要開關(guān)設(shè)備應(yīng)該被設(shè)計成適合增容、維護和冗余，并提供雙倍的或隔離的冗余配置。設(shè)計時應(yīng)該考慮到開關(guān)裝置、總線或斷路器維護的方便性。瞬時電壓浪涌抑制 (TVSS)應(yīng)該被安裝在電力分配系統(tǒng)的每一級上，并且采用適當(dāng)?shù)囊?guī)格，以便能夠抑制可能發(fā)生的瞬時的能量。 電力系 統(tǒng)完成電能生產(chǎn)輸送分配消費的統(tǒng)一整體通常由發(fā)電機變壓器電力線路和負荷等電力設(shè)備組成的三相交流系統(tǒng)二次系統(tǒng)包括繼電保護測量和調(diào)度等環(huán)節(jié)繼電保護主要是對系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障如短路過電流斷相接地等進行切斷電源等動作測量是對電力系統(tǒng)的運行參數(shù)進行測定和顯示電壓電流功率功率因數(shù)等調(diào)度主要包括負荷分配功率平衡電壓調(diào)整線路的投入與切除等工作 。 南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 6 供電系統(tǒng)的主要組成 電力系統(tǒng)需要多至 4 層的冗余設(shè)計，確保 %以上的電力持續(xù)供應(yīng)率。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)不同于一般建筑的供配電系統(tǒng)，它是由雙路高壓供電、變壓器及低壓配電系 統(tǒng)、超大功率的柴油發(fā)電機、 UPS 電源系統(tǒng)。同時作為供電系統(tǒng)其可靠性是最重要的特點。 南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 第二章 數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng) 供電系統(tǒng)的主要組成 數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)一般都是由雙電源進線供電，接入高壓進線柜，然后由高壓出線柜接入到變壓器，再接入低壓配電柜。當(dāng)進入高壓配電柜后也就按照樓層進入每個樓層的樓層配電柜，再由樓層配電柜接入 UPS 系統(tǒng)，最后接入數(shù)據(jù)中心 IDC 機房負載。其中變壓器低壓配電會有油機接入，作為停電緊急供電。 高壓配電柜 高壓配電柜是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護等作用。高壓開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)，作接受與分配電能之用。既可根據(jù)運行需要將一部分電力設(shè)備投入或退出運行，也可在電力設(shè)備發(fā)生故障時將故障部分從系統(tǒng)中快速切除，從而保證電網(wǎng)中無故障部分的正常運行，以及設(shè)備和運行維修人員的安全。因此，高壓開關(guān)柜是非常重要的配電設(shè) 備，其安全、可靠運行對系統(tǒng)具有十分重要的意義。電壓等級在 ~550kV 的電器產(chǎn)品，主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)與接地開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓自動重合與分段器，高壓操作機構(gòu)、高壓防爆配電裝置和高壓開關(guān)柜等幾大類。高壓開關(guān)制造業(yè)是輸變電設(shè)備制造業(yè)的重要組成部分，在整個電力工業(yè)中占有非常重要的地位。 南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 變壓器 變壓器 （ Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為： 電力變壓器 和特殊變壓器（電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等）。電路符號常用 T當(dāng)作編號的開頭 .例 : T01, T201 等。 南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 9 （ 1）變壓器工作原理 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成，如圖所示。 鐵心的作用是加強兩個線圈間的 磁耦合 。為了減少鐵內(nèi)渦流和 磁滯損耗 ，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成 。兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運行時（副線圈輸出額定功 率）即接近理想變壓器情況。 變壓器是利用 電磁感應(yīng) 原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變 磁通 用 φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ =φ msinω t。由 法拉第電磁感應(yīng)定律 可知，原、副線圈中的感應(yīng)電動勢為 e1=N1dφ /dt、 e2=N2dφ /dt。式中 N N2 為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知 U1=e1， U2=e2（原線圈物理量用下角標 1 表示，副線圈物理量用下角標 2 表示），其復(fù)有效值為 U1=E1=jN1ωΦ、 U2=E2=jN2ωΦ，令 k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得 U1/ U2=N1/N2=k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。 進而得出： U1/U2=N1/N2 在空載電流可以忽略的情況下，有 I1/ I2=N2/N1，即原、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。 進而可得 I1/ I2=N2/N1 理想變壓器原、副線圈的功率相等 P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗，其效率為η =P2/P1。電力變壓器 的效率很高，可達 90%南京機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 以上。 低壓配電成套設(shè)備 低壓成套設(shè)備廣泛地應(yīng)用在發(fā)電廠低壓系統(tǒng)的配電、電氣傳動和 自動控制 設(shè)備中。眾所周知，發(fā)電本身耗能很大（指廠用電），據(jù)統(tǒng)計，其中低電壓電器耗能占發(fā)電廠總能耗的一半以上。近年來，隨著大型成套設(shè)備和自動控制、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的采用，低電壓電器的使用大量增加。因此，在發(fā)電 廠設(shè)備的檢修中， 低壓電器 的維修是一個重要的環(huán)節(jié)，不論從頻繁性、設(shè)備的重要性還是工作量上，它是檢修工作的重要組成部分。 供電系統(tǒng)可靠性的主要