机房电气及布线系统升级综合改造

新疆大学毕业论文(设计)

题 目： 机房电气及布线系统升级改造综合设计

指导老师: 何山

学生姓名： 何永成

所属院系： 电气工程学院

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气081班

完成日期： 2012年5月25日

声 明

为确保毕业论文写作质量和答辩工作的顺利开展，达到按期圆满毕业的目标。本人自愿做出以下承诺及声明：

本人郑重承诺：严格遵守学院及系部下发的各项规定，在指导老师的指导下，自觉遵守毕业论文写作的各项要求。写作期间，积极主动地与指导老师联系；如果本人联系方式变化，本人必须及时告知指导老师；各阶段的修改稿件，本人必须在指导老师的限定时间之内上交，如未能遵守以上的各项要求，而影响到毕业论文的最终成绩，甚至是不能按期毕业的后果由本人承担。本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学生签名：何永成 2012年05月25日

新 疆 大 学

毕业论文（设计）任务书

班 级： 电气081班 姓 名： 何永成 论文（设计）题目： 机房电气及布线系统升级改造综合设计

论文（设计）来源： 生产实践 要求完成的内容：

1.完成电气工程部分综合设计思路，提出系统的组成； 2.因机房扩容，完成机房动力配电系统﹑UPS电源和配电线路的升级计算；

3.机房照明及应急照明系统设计；

4.电气系统升级后的短路计算和元器件选型；

5.绘制机房的主配电接线图，照明配电图，接地系统图；

6.空调新风系统设计：系统设计；空调选型：新风系统﹑排风系统设计；

发 题 日 期：2012年3月20日 完成日期：2012年5月25日 实习实训单位： 国电新疆红雁池发电有限公司； 论文页数： 38 页 实习实训地点： 机电班 ； 图纸张数： 6 张

指导教师： 教研室主任： 院长（系主任）：

摘 要

机房建设是一个系统工程，是所有IT设备管理的核心，是一个单位信息化建设中极为重要的一部分。它是由多个子系统组成：机房装饰﹑综合布线﹑机房配电﹑防雷接地﹑空调新风﹑智能监控﹑消防系统等。本文针对机房扩容后,通过对机房的动力配电系统,UPS电源和配电线路的升级计算，进一步确定系统所需要的容量，对电气系统升级后的短路计算进行设备选型，机房照明及应急照明系统的设计，以及空调新风系统的设计，防雷接地的设计。最终完成机房的主配电接线设计，照明配电设计，接地系统设计的整体设计。机房的建设应遵循安全可靠，经济适用，适当超前的原则。

关键词：机房电气；综合布线系统；升级改造；综合设计

ABSTRACT

Lab construction is a system’s engineering, all IT equipment management core, is a unit of information construction in one of the most important part. It is composed of many subsystems: room decoration, integrated wiring, power distribution, lightning protection and grounding of computer room, air conditioning, intelligent monitoring, fire systems, etc. According to the room after expansion, the engine room of the power distribution system, power and UPS distribution line upgrade calculation, to further define the system required the capacity of electric system upgrade, the short circuit calculation for equipment selection, room lighting and emergency lighting system design, as well as the air conditioning system design, lightning protection and grounding design. Finally completes the engine room the main distribution wiring design, the illumination power distribution design, the earth system design overall design. Room should be followed in the construction of safe and reliable, affordable, appropriate advance principle.

Key words: room for electrical; integrated wiring system; upgrading; integrated design

目录

绪论......................................................................... 1 第1章 设计的总体描述 ........................................................ 3

1.1设计说明 ............................................................. 3 1.2设计原则 ............................................................. 3 1.3方案描述 ............................................................. 4 第2章 电气工程部分综合设计 .................................................. 5

2.1 计算中心动力配电系统设计 ............................................. 5 2.2机房计算机设备动力配电系统 ........................................... 5 2.3机房辅助设备动力配电系统 ............................................. 6 2.4机房照明配电系统 ..................................................... 6

2.4.1 电气照明的作用 ................................................. 6 2.4.2 计算中心的照明系统种类 ......................................... 6 2.4.3 电气照明的一般原则 ............................................. 6 2.5 计算机计算中心配电设计主要考虑 ....................................... 7 2.6 UPS的供电质量 ....................................................... 7 2.7 UPS电源系统和容量的选择 ............................................. 8 2.8计算中心接地系统设计 ................................................ 10 2.9 计算中心的防雷 ...................................................... 11 2.10 避雷器的选型 ....................................................... 12 2.11配电柜的设计选型 ................................................... 13 第3章 用电设备的计算负荷 .................................................. 14

3.1 电力负荷的含义 ...................................................... 14 3.2 计算负荷的确定 ...................................................... 14 3.3 电缆的选择 .......................................................... 17 第4章 短路电流计算 ......................................................... 20

4.1 短路的原因和后果 .................................................... 20

4.1.1 短路的原因 .................................................... 20

4.1.2 短路的后果 .................................................... 20 4.2 低压电力线路中短路电流的计算 ........................................ 21

4. 2. 1 低压电力线路短路计算的特点 ................................. 21 4 .2. 2 低压配电系统中各元件的阻抗 ............................... 271 4. 2. 3 计算中心低压配电系统短路电流的计算 ........................ 293 4.3 自动空气开关的选择（断路器） ....................................... 25 4.4 自动转换开关电器（ATS） ............................................ 25 第5章 空调系统设计 ......................................................... 27

5.1 空调系统说明 ....................................................... 26

5. 1. 1 计算中心环境特点 .......................................... 27 5. 1. 2 空调选型 .................................................. 27 5.2 新风系统说明 ........................................................ 28 第6章 综合布线系统的设计 ................................................... 30

6.1综合布线系统的简介 ................................................. 30 6.2 综合布线系统特点 ................................................... 30 6.3 综合布线系统设计目标 .............................................. 31 6.4 结构化综合布线系统设计说明 ......................................... 31

6. 4. 1 结构化综合布线系统介绍 .................................... 31 6. 4. 2 结构化综合布线系统的组成 .................................. 31 6.5 结构化布线与传统布线的比较 ......................................... 32 6.6 结构化综合布线系统产品简述 ......................................... 33 6.7 综合布线系统解决方案 ............................................... 34 6.8 管线施工设计方案 ................................................... 34 6.9 IDC机房布线系统总体介绍 ........................................... 35 第7章 门禁和保安监控系统，漏水检测，消防系统 ............................... 36

7.1 门禁系统和保安监控系统 ............................................. 36 7.2 漏水检测 ........................................................... 36 7.3 安全防火保证措施 ................................................... 36 结束语...................................................................... 37 参考文献 .................................................................... 38

绪论

大型计算中心的电气设计是电力工程设计中的重要组成部分。目前，计算中心的发展很迅速，各个部门都拥有大小不等的计算中心，既具有低压供配电系统的一般特点，又具有计算中心对供配电及防雷接地等方面的特殊要求。设备的增添和更换也很频繁，电气负荷变化较快，要求供配电系统能够满足供配电的基本要求，能够保证安全性，具有一定的灵活性和一定的长远发展的空间。 计算中心工程电气设计的基本要求：计算中心工程是为计算机服务的，而计算机又是为某一应用目的而工作的，因此，计算中心工程电气设计既要满足计算机设备自身的要求，又要满足计算机应用目的的要求。概括起来，其基本要求可以归结为以下几个方面。

1.保证计算机系统运行的可靠性：计算机系统是由中央处理机CPU以及高精度的外部设备组成，计算机系统的可靠性问题是影响计算机发展与应用的核心问题，它与计算中心环境、供配电、接地等因素是密不可分的，对供配电系统和接地系统而言，如果处理不得当，诸如电网过渡引发直流电源振荡将会使计算机在运行过程中，该为“0”的变成“1”，使软件出现“奇偶位错误”。 2.保证计算机系统的设计寿命：对计算中心内静电的影响而言，静电可以通过人体、导体触及计算机可导电外壳时，有可能击穿其电子器件而使计算机出现偶然性故障及器件损坏。

3. 保证信息安全的要求： 据有关资料介绍，计算机运行时的频率为0.16-－400MHZ，辐射强度约为40dbθv。如果供电频率超出计算机要求的稳态频率偏移范围，将降低计算机抗干扰能力，辐射到空间的信息将面临有可能被干扰和篡改，甚至被窃取的危险。

4 .保证计算机操作人员的工作环境：比如计算中心照明，如果处理得当，将会大大提高操作人员的工作效率，减缓操作人员的视疲劳程度，减少操作上的失误。

随着计算机及网络技术迅猛发展、信息化时代的到来，计算机互联网涉及到了社会的各个领域，这些高速发展的新技术，带动人类步入了计算机技术发展的新时代。这样，全球性的互联网开始在全球社会生活和公众舆论方面发挥深刻的影响。随着全球性的信息化，传统企业与网络经济时代的新兴企业，都面临着新的挑战和机遇，充分利用国际互连网和功能强大的服务器平台构建强有力的信息服务基础设施是迈向Internet时代必须首要解决的问题。 综合布线系统又称结构化布线系统，是一种基于计算机和通信技术的现代通信物理平台，是目前出现的国际上最新的布线系统,是实现智能大厦(Intelligent Building , IB)的最基本又最重要的组成部分，是ＩＢ的神经系统。目前已被世界各国的ＩＢ广泛采用。ＰＤＳ的概念是伴随着计算机通信技术的发展而迅速发展起来的。现代的计算机通信技术是计算机技术从单机工作向多机联机工作过渡而出现的信息变换过程。通信性能的提高包括3个方面：①通信速率的提高;②信号质量的改善;③通信媒介的改革。通信媒介也是物理平台最关心的部分。经过了从最初的同轴电缆，到双绞线，再到光缆的发展过程。介

质种类的变化速度不是很快，但各种产品的性能却飞速提高。

所谓综合布线是相对传统布线而言的。传统布线系统都不是从整体出发考虑配置的，不仅互不兼容,而且往往因改造重复投资、浪费惊人。传统布线已无法适应信息时代的发展要求，综合布线是信息时代发展的必然产物，具有以下的特点：(1)兼容性（2）开放性(3)灵活性（4）可靠性（5）先进性。 今后综合布线的发展趋势：(1)宽带化。从窄带向宽带、从低速率向高速率发展。 (2)数字化。电话网络由于国内已普遍使用程控交换技术以及光缆及数字微波传输技术,因此从模拟向数字转化比较容易实现。相对而言,电视、图像系统目前普遍使用的是模拟制,使用面大而且普及面广,要向数字化转换难度很大。但整个网络向数字化方向发展是必然趋势。(3)综合化。综合网络除综合电话、计算机数据、会议电视、监视电视等以外，更多地综合了图像、监控、火灾报警、保安防盗报警、楼宇设备及技术管理系统等，综合化是又一发展方向。(4)智能化。综合布线是一种开放式结构,能适应智能建筑开放式布局及智能结构的要求。(5)个人化。个人化也是一种目标。网络系统连接起来，人们完全可以在家庭办公,将设计文件信息传向对方。

本设计针对大型计算中心的电气负荷，进行了供配电系统的较为全面的设计：包括供配电线路的总体设计，负荷计算，短路电流计算，UPS功率计算，各种元器件的选型，导线选择，接地系统设计，防雷工程等。保证了设备的正常运行。

第1章 设计的总体描述

1.1 设计说明

原机房面积较小，只有一个主机房，扩容后机房的面积将近比原来扩大一倍，机房的设备也有所更新。现在数据中心机房可用总面积约为750平方米。机房层高为4.2米，梁下高为3.8米，设计吊顶高度为3.2米，活动地板高0.4米，机房设计净高2.8米。各房间主要功能分布如下表。

表1 机房主要功能间分布

主机房1 主机房2 网络室 主控室 电话交换机房 气体钢瓶间 走道 约297平方米 约297平方米 约67平方米 约41平方米 约33平方米 约20平方米 约12.5平方米 机柜、计算机设备、空调机等 机柜、计算机设备、空调机等 网络通信设备、配线机柜等 数据机房安防、设备监控 电话交换机、机电柜 气体钢瓶、支架管路、启动钢瓶

1.2 设计原则

数据中心的设计必须满足当前各项业务需求应用，又面向未来快速增长的发展需求，因此必须是高质量的、灵活的、开放的。我们在进行贵公司数据中心机房设计时，遵循以下设计原则： (1）实用性和先进性； (2）安全可靠性； (3）灵活性与可扩展性； (4）标准化；

(5）经济性/投资保护； (6）可管理性；

1.3 方案描述

（1) 数据中心机房位于大厦二层，机房面积750平方米，机房内设有主

机房1和2、主控室、网络室、电话交换机房、走道等。机房为框架结构，层高为4.2米。

（2) 机房建筑部分材料选用高、中、低三个档次，其选用装修材料详见

装修材料比照表。

（3) 机房设配电室，安装UPS电源，并设有主配电柜、计算机配电柜、

照明配电箱，对机房配电系统全面管理。

（4) 机房配电设UPS电源配电、空调动力及照明配电，并做直流地网和

静电泄漏地网。

（5) 机房单独设空调系统——机房专用空调方案，选用空调机2台，总

制冷量81.6kW。

（6) 机房采用门禁系统，机房大门、工作间、网络配线室、设置门禁。 （7) 机房设置消防与自动报警系统，并设置FM200气体灭火系统。

第2章 电气工程部分综合设计

2.1 计算中心动力配电系统设计

电源进线采用电缆或封闭母线，自动转换开关ATS、UPS输入输出配电柜并排安装于计算中心[1]。配电系统采用集中控制，以便于管理设备、计算机用电。计算中心动力配电系统设计包括计算中心计算机设备动力配电系统，计算中心辅助设备动力配电系统和计算中心照明配电系统如图1所示。

电源1电源2ATS电源配电柜APUPS输出柜JAP

空调照明UPS1UPS2 计算机设备计算机设备图1 计算中心动力配电系统简图

2.2 计算中心计算机设备动力配电系统

机房计算机设备包括计算机主机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求最高。设计中采用电源由市电供电加备用供电这种运行方式，以保障电源可靠性的要求；系统中同时考虑采用UPS不间断电源，最大限度满足机房计算机设备对供电电源质量的要求。市电供电与备用供电电源引自两个不同的电源点，在机房配电室进行切换，再经过UPS不间断电源对计算机设备供电。电源进线采用电缆（电源取自建设方变配电室），进线形式为两路市电（或一路发电机）自动切换，配电柜AP、JAP、UPS及电池均置于计算中心配电间。

2.3 计算中心辅助设备动力配电系统

机房辅助动力设备包括机房专用精密空调系统，机房新风系统及排风系统等。由于机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备，通讯设备以及机房其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，所以要求配电系统安全可靠，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行设计。

2.4 计算中心照明配电系统 2.4.1 电气照明的作用

在天然光缺乏或不足情况下，为了创造一个明亮环境，以保证生产，适应工作，满足生活的需要，就必须采用电气照明。合理的电气照明能改善劳动条件，提高工作效率，保障劳动者的视力健康，减小生产事故和工作差错，同时美化环境，有利于人民的身心健康。所以，电气照明在生产和生活中应承认它的重要地位；照明设计是工业和民用电器设计中一个不可减少的组成部分[2]。

2.4.2 计算中心的照明系统种类

计算中心的照明系统包括正常照明系统和应急照明系统两大部分。 正常照明配电系统：照明配电系统由照明配电箱供电。灯具正常照明电源由市电供给，由照明配电箱中的断路器、房间区域安装于墙面上的翘板开关控制。

应急照明系统：在正常照明系统因电源发生故障熄灭的情况下，供人员疏散，保障安全或继续工作的照明。它按功能分为疏散照明，安全照明和备用照明。

计算中心应具备应急照明系统，包括应急照明灯和消防疏散指示灯。应急照明的照度不低于30Lx。应急备用照明灯具为适当位置三管荧光灯的中间一管，应急备用照明电源由内置蓄电池供给。正常情况下荧光灯由市电供电，市电停电时，市电电源切换到备用电源，由备用电源供电，燃亮灯具。

2.4.3 电气照明的一般原则

照明设计首先要满足功能要求，方便和实用。其次应力求节约电力及投资费用。对于灯具和线路的选择和安装，及要求功能和结构的合理，也注意形式和布置的美观。因此，实用、经济和在可能条件下注意美观，是照明设计的一般原则。

计算中心的照度选择：主计算中心按《电子计算机计算中心设计规范》（GB50174-93）要求，照度为400Lx；电源室及其它辅助功能间照度不小于300Lx；计算中心疏散指示灯、安全出口标志灯照度大于1Lx；应急备用照明照度不小于30Lx[3]。

2.5 计算机计算中心配电设计主要考虑

1. 计算中心进线电源采用三相五线制；2. 计算中心内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制；3. 计算中心用电设备、配电线路装设过流过载两段保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电以放射式向用电设备供电；4. 计算中心配电系统所用线缆均为阻燃聚氯乙烯绝缘导线及阻燃交联电力电缆，敷设镀锌铁线槽SR及镀锌钢管SC及金属软管CP；5. 计算中心配电设备与消防系统联动。

2.6 UPS的供电质量

计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。在GB 50174-93《电子计算机计算中心设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有具体的分级要求（见下表1）。

表2 UPS电源质量

级别项目 电压波动范围 频率波动范围 波形失真率 A 级 ±5% ≤±0.2Hz B 级 ±7% ±0.5Hz C级 ?15%~?10% ±1Hz 3~5% 5~8% 8~10%

本文采用的梅兰日兰GALAXY PW60kVA ，UPS 系统参数 (1)整流器输入电压范围：380V±5% 整流器输入频率范围：50Hz±0.2Hz 整流器输入功率因素：0.881 旁路输入电压范围： 380V±5% 旁路输入频率范围： 50Hz±0.2Hz (2) 交流输出：正弦波 UPS输出至负载有隔离变压器

输出电压：380V/220V，三相四线+PE线

输出电压稳定度：<±1%，静态、平衡负载时<±2%，100%不平衡负载<±2%，100%负载阶跃时，20ms恢复至静态值。

输出频率：50Hz±0.2Hz（本机振荡时）50Hz±0.2Hz（与市电同步，同步跟踪速率<1Hz/s）；

输出电压波形失真度：<2%(线形负载)；<3%(非线形负载) ； 输出功率因数：0.8；

由以上对比可知，UPS供电质量能够满足计算中心供电的特殊要求。

2.7 UPS电源系统和容量的选择

计算中心负载分为主设备负载和辅助设备负载。主设备负载指计算机及网络设备、外设设备及监控系统，其供电质量要求非常高，应采用UPS来保证供电的稳定性和可靠性。辅助设备负载指空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等由市电直接供电。计算中心电气装置必须选择优质电缆、线槽和插座。插座应分为市电、UPS及主要设备专用的防水插座，并注明易区别的标志。照明应选择计算中心专用的无眩光高级灯具。计算中心一般采用市电、发电机双回路供电[4]，发电机作为主要的后备动力。所以本计算中心需提供两路独立的电源，两路电源在计算中心进行自动切换，给精密空调和UPS等供电，再经过UPS不间断电源对计算机设备供电。

此次设计选用两台梅兰日兰GALAXY PW系列 120kVA UPS系统。设一台电源配电柜AP和一台UPS输出配电柜JAP。两路电源引入AP柜，通过一套法国梅兰日兰原装进口双路电源互投自动切换系统（ATS）自动切换后，分别给一台120kVA UPS供电。UPS的输出接入JAP柜，并分两路，再分别给计算机设备供电。

UPS的功率计算：

UPS的负载率：负载有效地吸收的功率占额定功率的百分率：

L?%??S负载?kVA?Sn?kVA? （2-1）

UPS 的效率[5]：这个因素决定了UPS从上线配电系统所吸收的功率，即耗电量。它可以按下式来计算： ?(%)?PUPS的输出（kW)PUPS的输入（kW) （2-2）

对给定的额定功率，效率越高，则可以：降低电费；减小热损失，进而减小所需要的空调容量。

可以用额定负载来计算效率，即带100% 的负载时：

?n%?Pn(kW) (2-3)

PUPS的输入（kW)

用额定视在功率Sn乘以0.8 (当功率因数> 0.8时) 或乘以功率因数 ? (当功率因数< 0.8时)就得到了UPS的额定有功功率Pn。 单机UPS 配置

这种配置由单台的双转换式UPS组成，如图2所示。在逆变器发生故障或负载超过UPS的过载能力后，UPS自动切换到旁路交流输入。如果不能切换，UPS将以2.33In的峰值限流一秒钟(对应的最大正弦波有效值电流为

2.33/2?1.65In)；超过一秒钟后，UPS停机。机内安装有一组隔离开关用来将UPS隔离，以便在绝对安全无电的情况下对UPS进行维护。

主交流输入旁路交流输入

静态旁路维修旁路

负载

图2 单台双转换式静态UPS配置

并联UPS配置

并联连接的目的：可以增大额定功率；建立延长MTBF（平均故障时间）和提高可用性需要的冗余。

并联连接的类型：带公共静态旁路柜(SSC)的并联UPS单元 – 静态旁路柜由一个静态旁路和一个手动旁路组成，它是几个不带旁路的UPS单元公共使用的(参阅图3)。

图3 并联联接的UPS系统

有两种类型的并联配置：

（1）没有冗余的并联：所有的UPS单元都要求为负载100%供电，任何一个单元发生故障都意味着整个系统的停机；

我们按系统的总负荷来选择UPS的容量。因为，我们用两台并联运行的UPS，所以，两台UPS分担整个系统的计算负荷。

6P30?K?P?P301

=0.95(34.2+65.28+38.4+4.05+10.44+5.16) ＝149.65kW 两台UPS共同分担202.59kVA的负

UPS的负载率是负载有效地吸收的功率占额定功率的百分率：

S负载(kVA)149.65149.65L(%)????62.35%

Sn(kVA)2?120240由此可见，我们可以用120kVA的两台UPS 来供电。

（2）具有N+1或N+2等冗余的并联： 需要为负载供电的UPS数等于N。所有的UPS单元(N+1，N+2，等等)均分全部的负载。如果一台UPS单元停机，剩余的单元(至少等于N台) 继续均分。

采用主动冗余：提高可用性；增加过载能力；降低每个UPS单元的负载率。 如果我们用三台并联运行的UPS来分担这个负荷负载率为：

S负载(kVA)149.65171.31L(%)????41.57%

Sn(kVA)3*120360由此可见，我们可以用120kVA并联运行的三台UPS更加可以满足任何负载增加的需求，但是需要更大的资金投入，这一方案在未来的计算中心的扩容时可以实现。

2.8 计算中心接地系统设计

低压配电系统的接地种类： 接地种类按作用可分为[6]：

功能性接地：保证系统正常运行的接地或系统的低压噪声接地，称为功能性接地；将TN系统中性线的接地称为系统接地；利用大地作导体在正常情况下有电流通过的称为工作接地；将电子设备的金属地板作为逻辑信号的参考点而进行的接地，称为逻辑接地；使电缆屏蔽层或金属外皮接地达到电磁适应性要求的接地称为屏蔽接地。

保护性接地：为了防止人、畜或设备因电击而造成伤亡或接地称为保护性

接地，其中将电气设备的外壳接地或接到PE，PEN线的称为保护接地：为引导雷电流而设置的接地称为防雷接地：使静电流入大地的称为静电接地：在PE或PEN线上一点或多点接向大地称为重复接地。

除特殊情况外，一个建筑只能存在一个接地系统，以免引入不同的电位，导致人身和设备事故。

接地系统是计算中心工程重要指标。接地系统是否良好是衡量计算中心工程质量的标准之一。计算中心接地方式概括来讲，可以分为两大类，一类是系统接地，还有一类是屏蔽接地。系统接地又可以细化成下面4种接地方式： 1.交流工作接地，（中性线），接地电阻不应大于4?； 2安全保护接地，接地电阻不应大于4?；

3.直流工作接地，接地电阻按计算机系统具体要求来决定；

4.防雷接地，应该按照现行的“建筑物防类工程规范”GB50057—94设计；

计算机辅助设备中有许多静电屏蔽，如专用供电变压器的静电屏蔽层，局部空间或线路的屏蔽罩（设备外壳）。这些静电屏蔽的导体只有良好接地才能充分发挥作用。这就是所描述的屏蔽接地。

系统接地和屏蔽接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按照其中最小值确定。当单独设置防雷接地时，应采取《建筑物防雷设计规范》中规定的防止反击雷措施。

接地时应注意两点：

(1）信号系统和电源系统、高压系统和低压系统不应使用共地回路。

(2）灵敏电路的接地应各自隔离或屏蔽，以防止地回流和静电感应而产生干扰，接地电阻应小于1欧姆。

2.9 计算中心的防雷

落雷的相关因素[7]：

1.建筑物的孤立程度。旷野中的建筑物和建筑群中的高耸建筑物，易受雷击。 2.建筑物的结构。金属屋顶、金属框架、钢筋混凝土结构的建筑物易受雷击。 3.建筑物的性质。常年积水的冰库，非常潮湿的牛、马棚，建筑群中个别特别潮湿的建筑物，容易积聚大量电荷；生产储存易挥发物的建筑物，容易形成游离物质，因而受雷击。

建筑物的位置和外形轮廓尺寸。一般认为建筑物位于地面落雷较多的地区和外廓尺寸较大的建筑物易受雷击。

由于计算中心通信和供电电缆多从室外引入计算中心，易遭受雷电的侵袭，计算中心的建筑防雷设计尤其重要，而在通常的站区建筑设计中往往忽视这一

点，计算中心的建筑防雷除应有效地保护建筑自身的安全之外，也应为设备的防雷及工作接地打下良好的基础，机电工程多采用联合接地方式，系统设备接地都是与建筑接地连接在一起的。建筑防雷设计施工完成后应提供准确的系统接地网或接地环带的位置和布设图，避免设备接地网与建筑接地网冲突。由于联合接地的特殊要求，机电工程中禁止直接使用建筑接地线和电源接地线作为系统设备的地线。

2.10 避雷器的选型

避雷器是一种过电压限制器，它通常与被保护电气设备并联，当过电压超过规定的动作数值时，避雷器立即动作，将高压导入大地，使电气设备免受过电压损坏，过电压消失后，又能使系统恢复正常工作状态[8]。

本设计采用的避雷器的型号是：LAY380-100GJ，作为通信机站、计算机计算中心等的保护，防护直击雷，使计算机设备免受大气过电压的损害。外形尺寸小，重量轻，适合安装在大型计算机中心的配电系统中。本文中所采用的避雷器型号如表3所示。

表3 避雷器型号和参数

使用时请参阅安装指导NO 1165（255V）、NO 1179（440V） 技术参数 DEHN port 测试依据 额定工作电压 Uc时最大允许后续电流 Uc 255V~ 440V~ E DIN VDE 0675-6:1989-11和-6/A1：1996-03 255V/50Hz 440V/50Hz 750Arms If 4kArms 单相 75kA 雷电测试电流（10/350μs） Iimp 二相或多相 100kA 电压保护级别1.2/50 响应时间 最大保护用保险丝 最大短路电流强度 工作温区 连接导体截面 绝缘电阻 安装支架 外壳材料 防水防尘等级 安装宽度 Up <3.5kV tA <100ns 250A gL/gG 50kA/50Hz -40℃?+80℃ 最小10mm2的单股线 最大50mm2的多股线或35mm2的单股线 63A gL/gG 25kA/50Hz Risol >103MΩ 35mm导轨，依据EN50022 红色强化热塑性玻纤材料 IP20 2个标准模块宽度，DIN43880

2.11 配电柜的设计选型

低压配电系统的接线方式：

低压配电系统的接线方式和高压供电系统的一样也有树干式、放射式、混合式和环式四种。一般生产车间的配电系统较多采用树干式接线，树干式配电系统有变压器-干线式接线和没有变电所的车间内干线式接线两种。由于动力站房的用电设备容量较大，比较集中，且供电可靠性要求较高，其配电系统一般采用放射式接线。此外，对于动力站房内同一套动力设备一般应由同一台配电箱配电。在目前设计中低压树干式配电系统已较少采用，而采用树干式与放射式混合的配点系统。在采用树干式配电系统的车间内，用电设备一般均由干线就近配电。

低压开关柜的选择[9]

鉴于上述规定本设计采用GGL1—□□型固定式低压开关柜。它主要适用于发电厂,电站,厂矿企业中作为交流50Hz，额定工作电压交流380V的低压系统中，动力配电及照明之用。G表示封闭式配电柜；G表示电器元件固定安装、固定接线；L表示动力、动力中心；1表示设计序号；□□表示主电路方案号。 低压开关柜型号：出线柜选用GGL1—03型；进线柜选用GGL1—02型。

表5 低压配电柜技术参数

额定绝缘电压 额定工作电压 额定频率 额定电流 额定补偿容量 外壳防护等级 柜体尺寸（mm）长×宽×高 AC660V AC380V（220V 50HZ ≤1000A ≤500kvar IP23 800mm×400mm×1800mm

第3章 用电设备的计算负荷

3.1 电力负荷的含义

所谓电力负荷是指电气设备或线路中通过的功率，而不是指它们的阻抗。因为当电压一定时，电流与功率成正比，故负荷也可指电流。通常，在不作说明情况下，电力负荷指有功功率。

电力系统要能够在正常条件下可靠地运行，则其中各元件都必须选择得当，除了应该满足工作电压频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对系统各个环节的电力负荷进行统计计算。

通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。

3.2 计算负荷的确定

按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为：

P30?KdP30 （3-1） 实际上，需要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质，还与设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关。因此应尽可能通过实验测试分析确定，使之尽量接近实际。

这里还要指出：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确的判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。

求出有功计算负荷P30后，可以按下列格式分别求出其余的计算负荷。 无功计算负荷为：

Q30?P30tan? 视在计算负荷为：

S30?P30/cos? （3-3） 式中， cos?为对应于用电设备组的平均功率因数。计算电流为： 式中，tan?为对应于用电设备组cos?的正切值。

（3-2）

I30?S30/3UN

多组用电设备计算负荷的确定：

（3-4）

式中，UN为对应于用电设备组的额定电压.

确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时,应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系

数?pK和K?q。

对车间干线取:

KK?p?0.85~0.95?0.90~0.97q?

Kp和Kq?分别取0.95和0.9，总的有功计算负荷为： 我们? （3-5）

总的无功计算负荷为：

（3-6）

PQ以上两式中?30.i和?30.i分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。 总的视在计算负荷为[10]： 总的计算电流为：

I30?S30/3UN （3-8） 下面就是我们采用需要系数法来算出的大型计算中心的计算负荷。 先求各组的计算负荷：

计算机设备：该计算中心总共有120台计算机， Pe?36kW 查表可以得到：

Kd?0.95cos??0.9tan??0.48P30?KdPe?0.95*36?34.2kWQ30?tan?Pe?0.48*36?17.28kvar22P30?K?P?P30iQ30?K?q?Q30.iS30?P30?Q30 （3-7）

空调机：该计算中心有2台空调机， Pe?40.8kW*2?81.6kW 查表可以得到：

Kd?0.8cos??0.8 tan??0.75P30?KdPe?0.8*81.6?65.28kWQ30?P30tan??65.28*0.75?48.96kvar

网络系统：该计算中心有2台电话交换机，2台配电柜（每台电话交换机的容量6kW，每台配电柜的容量18kW）

因此， Pe?48kW 查表可得：

Kd?0.8cos??0.8tan??0.75P30?KdPe?0.8*48?38.4kWQ30?P30tan??38.4*0.75?28.8kvar

主控室：监控设备2台 Pe?2.25kW 查表

Kd?0.9cos??0.85tan??0.62P30?KdPe?0.9*2.25?4.05kWQ30?P30tan??4.05*0.62?2.51kvar

气体钢瓶间：该计算中心有2台气体钢瓶 Pe?6kW

查表可得：

Kd?0.87cos??0.84tan??0.65P30?KdPe?0.87*6?10.44kWQ30?P30tan??10.44*0.65?6.79kvar照明系统：

Pe?5.16kW 查表可得：

Kd?1cos??0.9 tan??0.48P30?KdPe?1*5.16?5.16kWQ30?P30tan??0.48*5.46?5.73kvar

因此，总计算负荷：同时系数 取

K?p?0.95K?q?0.9P30?K?P?P3016?0.95(34.2?65.28?38.4?4.05?10.44?5.16)?149.65kWQ30?K?q?Q30?0.9(17.28?48.96?28.8?2.51?6.79?5.73)?99.06kvar16

S30?P30?Q30?(149.65)2?(99.06)2?179.47kVAI30?S303Un?179.473*0.38?272.68A223.3 电缆的选择

导线和电缆的选择计算，是五项重要的供电计算内容之一。它的特点是易学难精，与工程实际的关系较为密切，并直接表现出经济效果，即可带来节约也能造成浪费，而不易为人所发觉，所以应该认真对待[11]。 选择导线和电缆的一般原则截面选择方法：

导线和电缆的截面应按以下原则进行选择：（1）按发热条件选择；（2）按经济电流密度选择；（3）按允许电压损失选择；（4）按机械强度条件校验；（5）此外，尚需按电压、环境、用途来选择导线和电缆的型号。

我们在本文中按发热条件选择导线和电缆的截面。 三相系统相线截面的选择：

电流通过导线时，要产生能耗，使导线发热。裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增加接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至烧毁，或引起火灾。

按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial不少于通过相线的计算电流I30

Ial?I30

（3-9）

中性线和保护线的选择： 1.中性线截面的选择

一般三相四线制线路的中性线截面A0应该不小于相线截面的A?的 50%，即A0≥0.5 A?。而由三相四线制线路引出的两相和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们中的中性线截面A0应与相线截面A?相同，即

A0=A?

2.保护线截面的选择

（3-10）

保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过的短路热稳定度。

APE=A?

3.保护中性线截面的选择

保护中性线兼有保护线和中性的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。

下面按发热条件选择计算中心配电系统所用的电缆： 1.计算机设备的计算电流I30=7.22A

（3-11）

相线截面的选择：查表可得ZR-BV型截面为2.5 mm2的铜芯线的Ial=25A＞

I30=7.22A 满足发热条件，因此，相线截面为2.5 mm2，所选的电缆型号规格可表示为：

ZR-BV 3×2.5 mm2

2.UPS输出配电柜给计算机设备和网络室供电。

计算机设备P30=34.2kW, Q30=17.28kvar , S30=38.32kVA I30=58.04A 网络室P30=38.4kW ，Q30=28.8kvar , S30=48kVA I30=69.28A

相线截面的选择：查表可得ZR-YJV型截面为25 mm2的铜芯聚乙烯绝缘性电缆线的Ial =95A＞I30=58.04A，Ial=95A＞I30=69.28A

PE线的选择：由于A＜16 mm2 ，所以A0=16 mm2所选电线的型号规格可表示4×25+1×16 mm2 3、照明配电柜给照明系统供电

相线截面的选择：查表可得ZR-BV型截面为2.5 mm2的铜芯塑料绝缘电缆的Ial=25A，假设一条线带15个灯，15个灯的计算电流，

15×0.12=1.8kW（15个灯，每个0.12kW） K=1 tan?=0.48

d

P30?Kd?1.8?1?1.8?1.8kW Q30?P30tan??1.8?0.48?0.86kvar

S30?P30?Q30?1.82?0.862?2kVA

22I30?S30/3UN?3.04A

Ial=25A＞I30=3.04A可以满足发热条件，所选的电缆型号规格为ZR-BV 3×2.5 mm2

4、电源配电柜给照明配电箱供电，整个照明配电箱的I30=8.71A，

相线截面选择：查表可得ZR-BV型截面为6 mm2的铜芯塑料，绝缘线的Ial=42A＞I30=8.71A可以满足发热条件。

所选的电缆型号的规格为 ZR -BV 5×6 mm2

5、电源配电柜给空调系统供电、空调系统的I30=47.87A

相线截面的选择：查表可得,ZR-YJV型号截面为25 mm2的铜芯的聚乙烯绝缘线的Ial=95A＞I30=47.87A可以满足发热条件，

N线的选择：由于A＜16 mm2 所以选为16 mm2 所选的电缆型号规格为：ZR-YJV 4×25+1×16 mm2

6、电源Ⅰ,Ⅱ给电源配电柜供电，整个系统的计算电流I30=272.68A。 相线截面选择：查表可得，ZR-YJV型截面为50 mm2的聚乙烯绝缘的铜芯线的Ial=300A＞I30=272.68A可以满足发热条件。

N线的选择：按A0?0.5A? 选A0?35mm2所选电缆线的规格为ZR-YJV 4×50+1×35 mm

以上导线的选择中： 导电线芯允许的最高工作温度：+65℃ ，周围的环境温度：+25℃。

2

第4章 短路电流计算

4.1 短路的原因和后果 4.1.1 短路的原因

在工厂供电的设计和运行中，不仅在考虑正常运行的情况，而且还要考虑发生故障的情况，最严重的是发生短路故障。

短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。巨大的短路电流将对电气装置及人身安全带来极大的危害和威胁。为了预防短路，及其产生的破坏，需要对供电系统中可能产生的短路电流数值预先加以计算，根据计算的结果作为选择电器设备及供电设计的依据。

造成短路的原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行绝缘自然老化或由于设备本身不合格，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。

工作人员由于未遵守安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路[12]。

4.1.2 短路的后果

短路后，短路电流比正常电流大得多，在电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即：

1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路 中的其他元件损坏。

2) 短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。 3) 短路可以造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大。

4) 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。

5) 单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路，电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

4.2 低压电力线路中短路电流的计算 4.2.1 低压电力线路短路计算的特点

计算用电户1kV以下（如380V,600V）低压线路上短路电流的数值，应注意以下特点：

(1)由于低压电网中配电变压器的容量远小于高压电力系统的容量，配电变压器阻抗和低压回路阻抗远大于电力系统的阻抗，所以计算配电变压器低压侧短路电流时，可将电力系统阻抗忽略。也就是说，可以将配电变压器一次侧作为无限大功率电源考虑。

(2)低压回路中各元件的阻值较大，不可忽略，故一般要计算电阻值。当X

(3)由于低压电网的电压一般只有一级，而且在短路回路中，除降压（配电）变压器外，其他各元件的阻抗都是用（毫欧姆）表示，所以在计算低压线路上的短路电流时，采用有名值较为方便。

4.2.2 低压配电系统中各元件的阻抗

S9-630/10/0.4UK%=4.5PK=10KWK(3)

图4 低压配电系统中各元件分布图

计算低压配电网络电流时，应计及以下元件的电抗： 变压器的阻抗（换算到二次侧）

变压器的电阻RT（mΩ）可由变压器的短路损耗?PK近似地求出。 ∵?PK?3I2NP UNT2)2?RT?(SNT/UNT2)2?RT T?3(SNT/3∴ RT??PK( (4-1)

UNT22) SNT (4-2)

式中?PK—变压器的短路损耗（kW），可查有关手册或产品样本； SNT2—变压器额定容量（kVA） UNT2—变压器二次侧的额定电压(V)

变压器的阻抗 ZT（mΩ），可由变压器的短路电压（阻抗电压）UK%求出，

UK%U2NT2Sd参考式XT?().2

100SNTUL得：

(4-3)

UK%U2NT2 ZT?100SNT (4-4)

式中 UK% —变压器的短路电压百分数，可查有关手册或产品样本。 变压器的电抗XT为

22XT?ZT?RT

(4-5)

线路的阻抗

(1)长度在10~15m 以上的母线、电缆、架空线及室内明敷线等在短路计算时应将其电阻、电抗计入总阻抗中。

（2）母线单位长度的电阻、电抗值R0 、X0可查有关附表。 （3）架空铝绞线单位长度的电阻、电抗值R0 、X0可查有关附表。 （4）室内明线及穿钢管线单位长度的电阻、电抗值R0 、X0可查有关附表。 （5）电缆线单位长度的电阻、电抗值R0、X0可查有关附表。 电阻、电抗值计算公式： R=R0·L X=R0·L 式中R0—相应线路单位长度电阻（?/km） X0—相应线路单位长度电抗（?/km） L—相应线路长度（km） 3. 其他电器元件的电阻 自动空气开关触头的接触电阻。

自动空气开关过电流线圈及多匝式互感器线圈电阻、电抗。 低压配电系统短路电流计算

(3)三相阻抗相同的低压配电系统，三相短路电流IK可根据下式计算 (3)IK? (4-6)

UL3(R?X)2?2??UL3?Z? (4-7)

式中UL—低压侧线路平均电压，取400V

R?、X?、Z?—短路点至电源的总电阻，总电抗，总阻抗，单位为m? 低压配电系统短路冲击电流计算

低压电力线路，由于电阻较大，发生短路时短路电流非周期分量衰减很快，

(3)所以短路冲击电流IK可根据下式计算

(3)(3)ish?(1.4~1.84)IK

(4-8)

式中IK(3)—低压侧三相短路电流（kA）

上式中系数（1.41~1.84），当X?/R?比值越大，取值也越大。当接近变压器低压出口处，如变压器低压侧母线，低压配电盘发生短路时，系数取1.84。

3．低压配电系统中，如果只在两相装设电流互感，造成各相阻抗不相等。要校验自动空气开关的最大分断能力时，要用未装设电流互感器B相的短路电流.

当要校验电流互感器的稳定度时，可按AB或BC相间的短路电流值计算：

(2)(2)IK?I?ABK?BC?UL(2R??RTA)2?(2X??XTA)2

(4-9)

式中m? —电流互感器一次线圈的电阻和电抗。

4.2.3 计算中心低压配电系统短路电流的计算

1.变压器的阻抗

- SNT= 额定视在功率 630 kVA - UN=变压器的额定电压0.4kV

- In = 额定电流= 630/(3U)?630000/(400?3）?909A - UK%= 变压器的短路电压百分数= 4.5 - ?PK= 变压器的铜损 = 10kW RT??PK(UNT224002)?10()?4.03m? SNT630UK%UNT24.54002ZT???11.43m?

100SNT100630XT?ZT?RT?11.432?4.032?10.7m?

222.电缆线的阻抗

（1）ZR-YJV 4?50+1?35mm2查表可得： R0=0.44?/km X0= 0.44?/km 从电源Ⅰ到电源配电柜的距离L= 0.1km

RWL?R0L?0.44?0.1?0.044??44m? XWL?X0L?0.09?0.1?0.009??9m? （2）ZR-YJV 4?25+1?16mm2

从电源配电柜到UPS的距离L= 0.01km查表可得： R0=0.88?/km X0=0.1?/km

RWL?R0L?0.88?0.01??8.8m? XWL?X0L?0.1?0.01?0.001??1m? (3)ZR –BV-3?2.5mm2；

从配电箱到负载最长距离L ＝0.04km 查表可得R0=8.69?/km X0= 0.13?/km

RWL?R0L?8.69?0.04?0.35??350m? XWL?X0L?0.13?0.04?0.0052??5.2m? 3.断路器的阻抗查表可得

RQF?0.62?0.5?1.12m? XQF?0.35m?

（包括触头电阻和过电流线圈的阻抗） 4.电流互感器的阻抗 查表可得

RTA?0.3m? XTA?2m? 总阻抗：

R??RT?RWL?RQF?RTA

?4.03?402.8?1.12?0.3?408.25m?

X??XT?XB?XQF?XTA?XWL?10.7?15.2?0.35?2?28.25m?22Z??RT?XT?(408.25)2?(28.25)2?409.23m?(3)IK?UL3Z??4003?409.23?2.24kA

可以求出短路冲击电流

(3)(3)ish?1.84IK?1.84?2.24?4.12kAI(3)sh?1.41I(3)K?1.41?2.24?3.16kA

4.3 自动空气开关的选择（断路器）

低压自动空气开关（简称自动开关），它具有灭弧装置和良好的灭弧性能，可以安全的带负载分合电路；在短路故障时能自动切断短路电流，靠热脱扣或长延时过流脱扣能自动切断过载电流；当电路失压时也能实现自动分断电路。因此被广泛地用于低压配电装置中作为配电线路或用电设备的控制和保护的重要电器。

本文采用上级断路器NS160N+MX+OF：它具有分励脱扣单元；MX+OF得到信号后，控制触头与之拼装的断路器脱扣；配合的下级断路器采用NS100N-100A/3P和C65N系列断路器，NS100N-100A/3P的分断电流为25kA:其余断路器分断电流见表6：

表6 断路器型号 型号 C65N- 25A/3P 分断电流 6kA 15kA 15 kA 15 kA 30 kA C65N- 40A/3P C65N- 20A/3P C65N- 16A/1P C65N- 10A/1P C65N 断路器具有以下功能： 短路保护， 过载保护， 控制功能。 Vigi C65 漏电保护附件具有以下功能： 间接接触保护， 直接接触的补充保护(30mA)，电气设备绝缘故障保护。

4.4 自动转换开关电器（ATS）

ATS是主要用在紧急供电系统，是将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。因此，ATS常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将会造成以下二种危害之一：电源间的短路或重要负荷断电（甚至短暂停电），其后果都是严重的。这不仅仅会带来经济损失（使生产停顿、金融瘫痪），也可能造成社会问题（使生命及安全处于危险之中）。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点加以限制与规范。

表7 ATS技术性能指标

输入电压 输出电压 工作频率 断电切换时间 切换方式 切换要求 负载峰值因数 效率 冷却方式 最高温升 允许工作温度 相对湿度 外形 220±15% / 380±15% 220±15% / 380±15% 50Hz/60Hz ≤8ms 自动/手动 先断后合 同步/异步均可切换 4：1 ≧98% 风冷 ＜60℃ 0-40℃ 20 – 90 % (不凝露) 机架式/壁挂式/柜式

第5章 空调系统设计

5.1 空调系统说明 5.1.1 机房环境特点：

机房中的环境设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小。即机房设备散热量的95%是显热，热量大，湿量小，热湿比极大。在这种情况下，空气处理可近似作为一个等湿降温过程。在这种情况下的焓差小，要消除余热必然是大风量。

表8 数据中心机房空气环境设计参数

夏季温度 夏季湿度 洁净度 湿度变化率 23±2℃ 55±10% 粒度≥0.5μm ≤5℃/时 冬季温度 冬季湿度 个数≤18000粒/分米 3 20±2℃ 55±10% 5.1.2 空调选型：

结合机房的具体情况进行设备选型，主机房拟采用STULZ品牌的EC节能风冷精密空调2台,采用恒温恒湿下送风机房专用精密空调，型号为：MRD-408A，单台总冷量40.8kW。

主设备间冷量测算如下：

机房1﹑机房2面积均为300㎡左右，两机房用电总功率为36 kW，按功率和面积法计算，

公式如下：

Qt?Q1?Q2 （5-1）

Qt?总制冷量（kW)

Q1?机房设备负荷（?设备功率kW?0.95) Q2?环境热负荷（?0.08kW/m2?机房面积）Qt?Q1?Q2

?36?0.95kW?0.08kW/m2?600m2

?34.2kW?48kW

=82.2kW

表9 空调型号和有关参数

型号 制冷量 送风量 计算中心余压 压缩机类型 压缩机功率 加湿方式 除湿方式 空气净化 噪音 显示 机组尺寸 机组重量 MRD-408A 40.8kW/台 7000~9000米3/时 70Pa 全封闭涡旋式 7.4kW 电极式蒸气加湿，8~13kg/h 节能式快速除湿 B级，粒度>5μ，<18000粒/dm<60dba 大屏幕中文及图形显示 宽1580*厚810*高1950mm 410kg 3

5.2 新风系统说明

本次新风设计要求新风风量根据规范GB 50174-93确定 （1) 保证室内人员所需新风量 （2) 维持室内正压所需新风量 （3) 不小于空调总送风量的5% （4) 机房内不小于2次/h换气

新风量取四者所计算出风量的最大值机房新风系统

主机房选用一台北京亚都YH-D600风量的吊顶式新风机。

新风量取四者所计算出风量的最大值，本次设计总新风量为600m3/h，新风取自大楼外，对新风进行预处理后由管道送至各机房内。

表10 新风机技术参数

安装方式 换气量(m/h) 噪音[dB(A)] 净重[kg] 外形尺寸mm 电源电压[V/Hz] 3吊顶安装 600 32 53 670*670*230 220V/50HZ

第6章 综合布线系统的设计

6.1 综合布线系统简介

综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间，为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。它的核心就是“综合”，也就是各个弱电系统均可用综合布线系统进行信息传输。综合布线的硬件包括传输介质（非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等）、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。

综合布线系统的优点 ： （1）清晰，便于管理维护。

（2）先进的材料，适应今后的发展需要。综合布线系统采用先进的材料，如 6 类非屏蔽双绞线，传输速率在 1000Mbps 以上，完全满足发展需要。

（3）采取标准化的统一设计、统一材料、统一布线、统一安装施工，做到结构清晰，便于集中管理和维护。

（4）灵活性强，适应各种不同的需求，使用起来非常灵活。一个标准的插座，既可以接入电话，又可以用来连接计算器终端，实现语音 / 数据点互换，可适应各种不同拓扑结构的局域网。

（5）便于扩充，既节约费用又提高了系统的可靠性。综合布线系统采用冗余布线和星型结构的布线方式，统一安排线路走向，统一施工，可以减少用料和施工费用，既节约了成本，又提高了设备与系统的可靠性，还便于机房今后的发展与扩充。

6.2 综合布线系统的特点

实用性—能支持各种数据通信、语音通信、多媒体技术以及信息管理和未来技术的发展，保证15-20年不落后。

灵活性—任意信息点能连接不同类型的设备。如：计算机、打印机、网络终端、电话机、传真机等。

开放性—支持任何厂家的任意网络产品，支持任意网络结构。

模块化—布线系统中，除去敷设在建筑内的缆线外，所有的接插件都应是积木式标准件，方便使用和管理。

扩展性—实施后的综合布线系统应可扩容，以便将来有更大的需求时，很容易将扩充设备安装进去。

经济性—一次性投资，长年受益。维护费用低，使整体投资达到最佳。

6.3 系统设计目标

适合现代信息社会的发展，符合用户当前和长远的通信要求，满足对布线系统的便利化、模块化、多元化及技术先进化的需求。

布线系统满足计算机网络速度千兆以上，支持包括AS/400、HP、IBM、ES9000、CDC、WANG等。系统支持不同的网络结构：ARCNET、ETHERNET、TOKEN-RING、FDDI/CDDI、ATM等。布线系统的任一信息点都能接插不同类型设备，诸如计算机、打印机、网络终端、电话机、传真机、电视机等，以支持语音、数据、图像等信息的传输。布线系统符合综合业务数控网ISDN的要求，以便与国内、国外各种网络互连。

布线系统立足开放原则，支持集中式网络，又支持分布式网络系统。

6.4 结构化综合布线系统设计说明 6.4.1 结构化综合布线系统介绍

所谓综合布线系统是指按标准的，统一的和简单的结构化方式编制和布置各建筑物（或建筑群）内各种系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、电力及照明系统等。综合布线是整个建筑物内计算机系统和电话语音系统的链路，是整个建筑物信息通讯的基础，它是实现建筑物内、外信息的综合利用，提供稳定、高速、宽带的信息通道。布线系统的好坏是衡量一个网络好坏的非常重要的标志。

6.4.2 结构化综合布线系统的组成

从功能上看，先进的综合布线系统包括工作区子系统、水平区子系统、管理区子系统、垂直区子系统、设备间子系统、建筑群子系统等六大系统组成。网络系统采用模块化结构，系统分解为六个子系统。

图5 结构化布线系统的结构图

﹙1﹚工作区子系统它由终端设备到信息插座之间的设备组成，包括信息插座

盒(或面板)、连接线、适配器等。用户可以使用的设备不仅包括电话、数据终端和计算机设备，还可以包括控制器、传感器、可视设备等几乎所有的弱电通信设﹙2﹚水平子系统是指从工作区子系统的信息座出发的，连接管理区子系统的通信间中交叉配线设备的线缆部分。星型结构是水平子系统最常见的拓扑结构，每个信息插座都必须通过一根独立的线缆连接到管理区子系统的配线架上，每个楼层都有一个通信配线间为此楼层的各个工作区服务。排除了水平线缆合理通信距离上的因素，水平布线子系统要求限制在90m的距离范围以内，这个距离是指从楼层接线间的配线架到工作区的信息插座之间的线缆实际长度。

﹙3﹚管理子系统它是干线子系统和水平子系统的桥梁，同时又可为同层组网提供条件。该子系统包括双绞线跳线架、跳线或光跳线架、光跳线。

﹙4﹚干线子系统它由主设备间的电缆、连接跳线和相关支撑网络环境的硬件组成。

﹙5﹚设备间子系统由电缆、连接器和相关支撑硬件组成，它把各种公共设备互连起来。

﹙6﹚建筑群子系统它是将多个建筑物的数据通信线路连接在一起的布线系统。

备。

6.5 结构化布线与传统布线的比较

表11 结构化布线与传统布线的比较

结构化布线系统 以双绞线来传输。 传统布线系统 语音使用专用的电话线。 数据使用同轴电缆。 数据线和语音线不能共用。 各种不同设备使用线缆不同，结构也不同，线路无法共用也无法通用。 传输介质 单一的传输介质。 语音和数据可灵活互用。 配线架到墙上面板线缆完全一致。 适合不同主机和电话系统使用。 不同系统 处理方式 提供 IBM、NEC、HP等系统的连接以及数据和语音之间插座不能互用。 ETHERNET、TP-PMD、TORKEN－RING的连接。 移动任意计算机设备或电话设备都必须电脑终端机、电话机和网络设备的插座可互用要重新布线。 且完全相同。 移动任意计算机设备或电话设备都十分方便。 标准化问满足商用建筑标准 题 EIA/TIA 568、TSB36、TSB40等 无国际标准可遵循

6.6 结构化综合布线系统产品简述

(1)模块安装面板。面板用于安装插座模块。常用的有1口、2口、3口面

板，最多可安装12个插座模块。面板外形有86型(国家标准)和长型(美国标准)。还有一类多功能面板，除了安装呵45插座外，也可以安装光纤信息点。插座日有直口和斜口之分，垂直安装时建议采用斜口。水平安装时采用直口。

(2)插座模块。插座模块是工作区子系统的接插件，多安装在墙面，与插座面板配套使用。

（3）模块式配线架

模块式配线架采用RJ45接口，它跳线方便，应用最广泛，尺寸符合EIA标准，高度从1U~4U，宽度与标准机柜吻合，可直接安装在机柜中。常见配置有12、16、24、32、48端口。配线架应配套前后理线器，便于线缆绑扎和导向。配线架的结构有两类:电路板型和模块安装型。电路板型的产品将多个RJ45插座(通常为6个)预先安装在一个电路板上，配线架端口数固定不可变。而模块安装型刚采用和插座一样的插座模块安装在空的配线架板上，可根据需要的端口数量进行购买。 (4)跳线。

跳线在配线室用于连接交换机和配线架，在工作区用于连接电脑和插座。跳线是保障整个链路性能的重要一环，但实际中往往被忽略。实际工程中自行制作跳线非常普遍，由于跳线经常被插拔，质量差很容易造成网络中断，而且技术性能也不易得到保障，因此强烈建议采用原装成品跳线，保证工程质量。在机柜内使用成品跳线不足之处在于跳线长度都是标准的，不可能正好满足实际需要的长度，因此应事先选用800mm宽的配线柜，在配线机柜的两侧安装绕线环整理多余长度的线缆。 (5)铜缆双绞线。

(6)光纤接头。机房配线架常采用SC和ST接头，而小型机、存储设备则常

采用LC接头。LC接头属于小型接头，安装密度比SC、ST接头要高一倍，而且LC的多模损耗为0.ldB，低于其他产品，从而可提高光纤链路的性能。 (7)光纤。机房内使用的主要是多模光纤，有两种规格:62.5/125μm、50/125μm。在同样光源的情况下，50/125μm光纤可以提供更好的性能，建议采用。

(8)光跳线和尾纤。光跳线指两端均有接头的光纤，尾纤则仅有一端有接头。跳线和尾纤都分单芯和双芯两种。

(9)光纤配线架。用以完成光缆的端接以及和跳线的连接。光纤配线架由箱

体、面板\\椭合器组成。

6.7综合布线系统解决方案

整个建筑大楼需布线高度为六层，根据建设者的设计要求，针对大楼的结构及用途，结合现代网络技术的发展方向，我们针对数据点、语音点结构化布线系统规划。

电子计算机房的电源进线应按照《建筑物防雷设计规范》采取过电压保护措施，专用配电箱电源应采用电缆进线，不得不采用架空进线时，在低压架空电源进线处或专用电力变压器低压配电母线处装设低压避雷器。②主机房活动地板下部的低压配电线路宜采用大于6mm铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。③主机房活动地板下部的电源线应尽可能地远离计算机信号线，避免并排敷设，应采取相应的屏蔽措施[13]。

26.8管线施工设计方案

从整个机房设计的美观、实用、安全性考虑，我们对机房线缆的设计采用地板下桥架的方式，水平主线槽、水平分线槽以及垂直线槽均选用镀锌线槽。 水平线槽 根据机房内部的实际情况，线槽采用铺设于地板下方式。由于机柜区的精密空调位于机柜的南侧，为不妨碍地板下的送风通路和减小噪音，所以该区综合布线的主线槽将敷设在机房中部，南北侧还可用于敷设强电线槽。水平区主线槽，应选用400*100mm镀锌线槽，到各机柜的分线槽选用300*100mm镀锌线槽，到各房间的分线槽选用100*100mm镀锌线槽，30%的冗余空间便于日后网络设备的扩展。若没有特殊原因，综合布线线槽距地面的安装高度将不高于5cm。

垂直线槽 每个二级中心配线柜通过垂直竖井，到中心配线柜的垂直线槽选用400*100mm镀锌线槽。

6.9 IDC机房布线系统总体介绍

机房综合布线的具体内容有：强电布线、弱电布线和接地布线，其中强电布线和弱电布线均放在金属布线槽内，具体的金属布线槽尺寸可根据线量的多少并考虑留有一定的余量(一般为100×50或50×50)。强电线槽和弱电线槽之间的距离应保持至少5cm以上，互相之间不能穿越，以防止相互之间的电磁干扰。下面将一一加以阐述：

(1)强电布线：新机房装修进行强电布线时，应根据整个机房的布局和UPS的容量来安排，在规划中的每个机柜和设备附近，安排相应的电源插座，插座的容量应根据接入设备的功率来定，并留有一定的冗余，一般为10A或16A。电源的线缆直径应根据电源插座的容量并留有一定的余量。

(2)弱电布线：机房弱电布线中主要包括同轴细缆、超五类网线和电话线等，布线时应注意在每个机柜、设备后面都有相应的线缆，并应考虑以后的发展需要，各种线缆应分门别类用扎带扎好。

(3)接地布线：由于新机房内都是高性能的计算机和网络通讯设备，故对接地有着严格的要求，接地也是消除公共阻抗，防止电容耦合干扰，保护设备和人员的安全，保证计算机系统稳定可靠运行的重要措施。在机房地板下应布置信号接地用的铜排，以供机房内各种接地需要,铜排再以专线方式接入该处的弱电信号接地系统。

第7章 门禁和保安监控系统，漏水检测，消防系统

7.1 门禁系统和保安监控系统

为安全设计了多套门禁系统，分别用于计算中心的入口处和主控计算中心，是电脑计算中心安全的保障。我们可以根据需要，对各门禁系统进行分级授权，从而实现人员进出的的电子化管理。入口门处设置不同的进入等级。监控设备设在中控区。

7.2 漏水检测

空调机的上下水问题：设计计算中心上下水管不宜经过计算中心。 计算中心空调机的上下水管应经过计算中心的下层，即一层吊顶上部，把上下水管送到空调机室。上下水管另一端送至梯厅的卫生间内。空调机四周用砖砌成防水墙，并加地漏。地漏和下一层计算中心空调下水管联接。

为防止计算中心内漏水，现代计算中心常常设计安装漏水自动检测报警系统。安装系统后，一旦计算中心出现漏水，立即自动发出报警信号，值班人员立即采取措施，可避免计算中心受到不应有的损失。

计算中心采用精密空调，为风冷式空调机。空调机分成室内机和室外机两部分。根据计算中心所在大楼的环境情况及空调机本身特性考虑，计算中心专用空调的室外机部分放在室外屋顶上。采用钢支架固定，在支架上安装室外机。

7.3 安全防火保证措施

建筑内首先要求具备常规的消防栓、消防通道等，按计算中心面积和设备分布装设烟雾、温度检测装置、自动报警警铃和指示灯、自动／手动灭火设备和器材。计算中心火灾报警要求在一楼设有值班室或监控点。

当火灾发生时，感烟探测器报警后，火灾控制器发出火警预警声、光报警信号。但此时不启动灭火程序。当同一防护区的感温探测器与感烟探测器同时报警时，控制器发出声光报警信号。在手动或自动启动灭火程序喷淋前，总控制台发出指令，通知人员撤离，并发出联动控制信号，切断计算中心配电柜供电电源，即切断非消防电源供电的用电设备。如：空调机、新风机、照明、计算机等设备供电电源。上述设备供电与消防系统的联动过程，是采用电源配电柜主断路器的分励脱扣作远距离分端。配电柜主开关均装有分励脱扣器和辅助接点，另外紧急跳闸按钮在必要时可手动切断进线电源。当进线电源被切断后，计算中心内的消防设施用电电源切换至大楼提供的生命维持系统电源，即大楼消防电源。

结束语

计算中心工程的电气设计是随着人类生产自动化水平的逐渐提高以及计算机在工程中的广泛应用而诞生的，虽然设计工艺复杂，但是，通过上述探讨，我们可以得知，只要能够透彻领会国家相关设计规范的要点，并结合计算机不断发展的要求，一定会产生一大批优秀的计算中心工程电气设计，尤其在智能化建筑越来越形成特色产业，中国的高新电子行业也逐渐步入世界先进行列的今天，计算中心工程电气设计的意义又是何等重要。愿每一名电气工程设计人员都能意识到这一点，为中国的智能化走向世界作出应有的贡献。

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参考文献

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[4]张保会，尹项根编.电力系统继电保护[M]，第二版. 北京：中国电力出版社，2009，12 [5]方承远，张振国编.工厂电气控制[M]，第三版. 北京：机械工业出版社，2006，7 [6]王兆安，刘进军编.电力电子技术[M]，第五版. 北京：机械工业出版社，2009，5 [7]电气设备选择、施工安装、设计应用手册（下册）[M]北京：中国水利水电出版社，1998 [8] 除永根编. 工业与民用配电设计手册[M] 北京：水利水电出版社，1994，12－16 [9] 供配电设计规范(GB50054-95) [10] 供配电系统设计规范（GB50052-95） [11]建筑电气设备手册 . 中国建筑工业出版社 [12] 吕大光编 建筑电气安装、工程图集. 水利电力出版社 [13] 工程建设技术管理系列丛书-智能建筑电气设计手册 中国建材工业出版社

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致谢

本论文是在老师悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学的关心和帮助。正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校——新疆大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。

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