1 引言
　　
　　电子信息系统机房设计是在原GB50174-93《电子计算机机房设计规范》标准的基础上加以修改及补充形成的。
　　
　　在模拟设备中,噪声响应的上限截止频率在5MHz左右,而在数字设备中,噪声响应的上限截止频率已超过100MHz,与模拟设备的差值为20倍。这就不难看出,如此宽的噪声能很容易使它更多的高能量耦合到数字系统中去。
　　
　　模拟系统在受到电磁干扰的短时间的持续过程中,它可以自动恢复到原有工作状态;而数字系统一旦受到电磁干扰就不可恢复,只能在外部手动的作用下,重新设置,才能开始正常的工作程序。
　　
　　在集成度低的数字系统中,转换干扰为10-5J,持续时间在几个ms。但在超大规模集成电路(VLSI)中,转换干扰为10-9J,持续时间是2ns以下。
　　
　　从上面的数字不难看出,当今的电子设备一旦遭受到电磁干扰时就可能会造成逻辑错误、信息丢失。甚至会造成电子设备死机、误操作、跳变、失控,引起整个通信与信息系统的混乱。
　　
　　为了使电子信息系统能够在各种恶劣的电磁环境或电磁敏感环境下正常工作。首先就要重视电子设备的电磁兼容(EMC)性。下面结合机房供电电源的电磁兼容性设计谈谈《电子信息系统和机房设计规范》GB5017-2008中有关“供配电”的读后感。
　　
　　2 系统方案
　　
　　首先要满足机房所订的负荷等级:供电要求应该满足《供配电系统设计规范》GB50052-95,供配电系统应采用电压等级380V/220V,频率为50Hz的TN-S系统或TN-C-S系统,电磁系统应按设备的要求而确定;同时还要考虑今后机房系统的扩展、升级的可能,适当预留备用容量。最重要的一个概念是电能提供方与电能使用方有一个公共耦合点PCC,即在电能供给出现质量问题时的分析和解决责任的分界点。如果在这PCC点上测量电能质量不能满足要求并采取以下措施仍不能达到要求时,最理想的技术措施在PCC点增加交流不间断供电系统(UPS),从而来提高电子信息系统机房供电系统可靠性。
　　
　　①对供电可靠性要求高,在采用备用电源自动接入方式或柴油发电机组应急自启动方式仍不能满足要求时;
　　
　　②一般稳压、稳频设备不能满足要求时;
　　
　　③需要保证顺序断电安全停电时;
　　
　　④用电系统有时间性和联网运行时;
　　
　　⑤电能提供方的供电方式,满足不了新需的类别“不可用度”时。
　　
　　3 供电电能质量
　　
　　国际电气电子工程学会(IEEE)对供电电能质量的定义:向电子设备提供的电能质量能够使其正常工作并与其他相连接的设备兼容的概念。
　　
　　电能的质量对电子设备的正常运行具有十分重要的意义,而供电质量主要包括稳态电压偏移范围、稳压频率偏移范围、电压波形畸变率、允许断电持续时间以及三相电压不平衡度等要素。这些要素根据用电的负载性能、用途和运行方式(是否联网)等情况可以划分为A、B、C三级。
　　
　　依据数字设备的广泛应用,电子信息系统的机房,供电质量的划分如表1所示。
　　
　　为了提高电子设备的供电质量,在设计供电系统时还要注意下列事项:
　　
　　①设置独立、专用的低压馈电线路供电。
　　
　　②设置专用动力配电柜(箱)与其他负荷分别供电。电源设备应靠近用电设备的电源部分设置。
　　
　　③单相负荷应均匀地分配在三相上,三相负荷不平衡应小于15%。
　　
　　④电源系统应限制接入非线性负荷,以保持电能的正弦性。
　　
　　4 供电设备的选型和配线
　　
　　按用电负载的性质,根据《GB50054-95低压配电设计规范》对供电设备选型和配线做如下调整。
　　
　　①专用配电柜(箱)内的保护和电气控制设备的选型应满足设备规范和设备的兼容要求。
　　
　　②专用配电柜(箱)应有充足的备用网络,便于系统扩容。
　　
　　③专用配电柜(箱)进线断路器应设分离脱扣器,保证在紧急情况下,切断所有用电设备电源。
　　
　　④柜(箱)上设置智能的电压、电流、谐波、频率、零线电流、电量以及三相不平衡度的检测装置。
　　
　　⑤柜(箱)应设置足够的中性线和PE及信号接地(G)的接地端子。
　　
　　⑥电源进线应按照防雷设计规范,采用防浪涌措施。专用配电柜(箱)应采用阻燃铜芯屏蔽电缆敷设。
　　
　　⑦在电缆沟或地板下部敷设的低压配电线路应采用铜芯屏蔽缆线。
　　
　　⑧在电缆沟或地板下部或吊顶内的任何电源缆线应按布线规范设计,尽可能远离各类控制系统的信号线。避免并行敷设,如果必须并行敷设时,应采取相应的屏蔽措施。
　　
　　5 低压配电系统的接地类型
　　
　　对低压配电系统而言,较多的是将配电变压器的中性点接地(一般称为工作接地),从电气安全角度讲,在一定的条件下,可与电气设备的接地(PE)共同作用。在接地故障时,产生的故障电流可使配电系统中的保护设备在要求时间内动作,切断电源,从而保证安全。配电系统的有关接地的项目有:
　　
　　①相线(P)。它是输送电能的导体(一般称为“火线”),正常情况下不接地。
　　
　　②中性线(N)也称为零线,与系统中性点相连,是起到输送电能作用的导体。
　　
　　③保护中性线(PEN),是有保护线和中性线作用的导体。
　　
　　④电源接地点,将电源可以接地的一点(通常是N)接地。
　　
　　我国配电系统的接地方式基本上是按IEC规范,其分类一般为TN、TT和IT系统等。
　　
　　上述字母的含义表示为:第一个字母“T”,表示电源接地点对地的关系,为直接接地;如果为“I”表示不接地或通过其他阻抗接地;第二个字母表示电气设备的外露可导电部分与地的关系,其中“N”表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体连接;“T”表示与电源接地点不连接的单独直接接地。
　　
　　同时IEC规定中:根据中性线与保护线是否合并的情况,TN系统又分为TN-C系统(保护线“PE”与中性线“N”合并为PEN线);TN-S系统(保护线“PE”与中性线“N”分开);TN-C-S系统(在靠近电源侧一段的保护线PE和中性线N合并为“PEN”线,从所需的某点以后就分为保护线PE和中性线N)。
　　
　　TN系统就是所有电气设备的可导电部分的外露体均接在保护线上,必须与电源的接地点相连,这个接地点通常为配电系统(低压配电间)的中性点。这在TN系统中称为保护接零。其目的是当故障使电气设备金属外壳一旦带电时,形成相线与零线短路,此时回路电阻小,电流很大,能使保护装置很快动作,切断电源。
　　
　　对TN-C系统而言,对于单相负载及三相不平衡负载的电路来讲,PEN线总有电流流过,产生压降,会呈现在电器设备的金属外壳上,对各种敏感的电子设备不利,所以,电子信息系统机房中的电子设备不能采用TN-C系统。
　　
　　对TN-S系统而言,因系统中保护线和中性线是分开的。除了具有TN-C系统的优点外,在正常运行时,由于保护线PE线不通过负载电流,故与PE线相连的电气设备金属外壳不带电,所以一般数据处理和精密电子仪器设备的供电采用TN-S系统供电,既方便又安全。在IEC的规定中,TN-C系统中的PEN线,自低压配电系统的某点起,保护线PE和中性线N就分开。分开后N线应与PE保护线绝缘。这就是我们常用的TN-C-S系统。
　　
　　目前的数据中心中,采用阵列机柜排列布置,各服务器和设备单元按使用的途径,安装在机柜内,利用先进的网络系统来运行。最多的一阵列能有四十个左右的机柜,在前面放一个电源列头柜,分别对阵列中的每台机柜供电。其配电系统部分有一个直接接地点(排),这一个接地点应放在变压器的中性点上。如果是UPS供电,应放在UPS设备的输出中性点上。其电气设备的金属外壳应用单独的接地点(大地地)接地,与电源在接地上无电气联系,我们称之为安全接地(保护接地)。如果地与设备的机壳或底盘相连,在电磁兼容中(EMC)称为底盘地。如果此地通过低阻抗通路与大地相连(建筑的基础),也可为大地地相连,称为TT系统。现在广泛用在对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备的供电,称为大地地的安全接地。通常如飞机的机身和舰船的船体均用来代替大地的导体。
　　
　　通常对于电子信息系统机房的供电方式有集中供电方式、分散供电方式和UPS系统三种。这些设计内容在智能化建筑综合设计中已是一个定论的设计。在电子信息系统中心机房的供配电中,已设计的较为全面。但是要从电磁兼容性是否符合技术要求,还得有一定的理论与实践结合的技术。如果只按基本的电力技术来设计,而不知道运行系统的特殊性,设计出来的结果会带来非常大的问题。
　　
　　作者简介
　　
　　雷鸣文,原电子工业部第十五研究所高级工程师。机房建设专家,本刊编委。
　　
　　编辑：Harris