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计算机系统的配电和保护特点分析
liubingrui 发表于 2007/8/11 15:24:39 686 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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计算机系统的配电和保护特点分析
人类进入二十一世纪之际，科学技术获得了高速发展，以计算机广泛应用为特征的社会已开始进入智能化，网络化的新时代。能源、交通、建设、文教卫生、金融、邮电、旅游等各行各业以及人们的日常生活中都安装了各种类型的计算机系统，依靠先进的科学技术来提高生产效率和管理水平，丰富人们文化生活。所有这些都离不开计算机系统设备可靠，安全，稳定的运行，不同行业不同用电负荷的特点也对其供电电源提出了不同的要求。
一、 负荷分级和电源质量
我国现行的有关设计规范及标准对计算机系统电源的分级由于受编制时计算机应用范围的限制，只对重要建筑（如省部级办公楼，国际会议中心，证券交易中心，广播电台电视台大型百货商厦等）的计算机系统电源做过明确规定，规定其为特别重要负荷，而对除此之外的其他较重要建筑和普通建筑中的计算机电源未做过相应说明。由于计算机技术发展的日新月异，计算机应用的日益广泛和普及，笔者以为，有必要对该部分计算机系统电源等级在一，二级负荷中略作说明，切合实际的满足各类建筑的计算机系统电源需要，又避免超标准设计和配置，引起不必要的投资浪费。
网络技术的普及应用使计算机系统已经成为各类建筑功能使用上的中枢环节，所以，系统电源的负荷等级在所处建筑物中应划分为最高等级或提高一个等级。在以一级负荷为主的建筑中，系统电源负荷一般可归为特别重要负荷；在以二级负荷为主，有少部分一级负荷的建筑中，系统电源负荷一般可归为一级负荷；在以三级负荷为主的建筑中，系统电源负荷一般可归为二级负荷。当然，由于计算机设备的突然失电会导致程序运行中断和数据损失，每一种负荷方案中，UPS不间断电源都应该考虑设置，以保证系统电源工作的稳定和安全。电源质量主要是指电压，频率和波形的质量，表征电源质量的技术指标主要包括：电压波动，频率波动和波形失真率等。《电子计算机机房设计规范》GB50174－93对电源质量划分为三级，要求如下表：
计算机性能允许的电能参数变动范围表
电源质量与一般的产品质量不同，有以下显著特点：
（1）不完全取决于电力生产部门，有些指标如谐波，电压波动和闪变，三相不平衡等往往由用户干扰所决定。
（2）对于不同的供（用）电点，在不同的供（用）电时刻，电能质量指标往往是不同的。也就是说，电能质量在空间上和时间上均处于动态变化之中。对于电气设计人员，在配电设计中更应该注意针对不同负荷特点，采用相应措施，减少用电设备对电网的干扰，净化电能质量，对电网和用电设备两方面都是有利无弊的。
二、计算机系统常用配电方式
影响电源质量的主要因素
建筑物中电子计算机系统的用电负荷容量，只占整个建筑物用电负荷总量的一小部分，一般为几十千瓦。民用建筑物内动力和照明负荷在大多数情况下都是共用同一段变压器低压侧母线或同一段低压配出干线的，因此，计算机系统所在低压配电网中其他负荷的用电情况直接影响到计算机系统供电电源的电能质量。
（1）大容量负荷的启停
当用电负荷出现较大的变化时，即附近的大容量设备启动或突然停止时，会引起母线电源电压的波动，产生瞬间短暂的低电压或高电压。
（2）大量非线性负荷的应用
大功率的可控硅整流装置，各种调压，调速装置，各种气体放电光源，电子镇流器等等都会使供电给计算机系统的电源电压波形产生崎变，产生大量的谐波电流。
（3）操作过电压和暂态过电压
配电系统内部感性负荷，补偿电容的投入和切除，断路器的分合等会产生操作过电压。雷击时雷电波通过输电线路传播暂态过电压，引起瞬变脉冲，损害计算机数据设备。据统计，在整个瞬变脉冲事故中，内部过电压占80％，雷击过电压占15％左右。
（4）瞬间失电
如果发生低压电网瞬间失电，将直接影响计算机的正常运行。对于大多数计算机来说，中断供电超过10ms就有可能引起计算机内部5VP－G信号消失，从而导致正在运行的程序遭到破坏和数据丢失。
三、保证计算机系统电源
品质的防护措施
常用的防护措施有以下几种：隔离变压器，稳压器，滤波器，过电压保护装置，不间断电源等。
（1）隔离变压器
隔离变压器是通过初，次级绕组之间的电磁耦合，来达到传输工频电能的目的。由于其初，次级绕组之间带有静电屏蔽层，有效地隔离了电网中瞬变脉冲等信号干扰。
（2）稳压器
设置稳压器的目的，就是当供电输入电压或负载发生变化时，能保持稳定的交流输出电压。
民用建筑中，对不同的场合应选用不同类型的稳压器。如对稳压性能要求较高的场合，宜选用电子交流稳压器；在对交流电路中的高频干扰要加以抑制时，宜选用纯磁谐振稳压器；在对电源频率影响敏感的场所，宜选用自动补偿式稳压器。
（3）滤波器
采用滤波器的主要目的是抑制低压电网中的谐波。众所周知，现代建筑中存在着大量的电子办公设备，各种气体放电光源，电子镇流器，晶闸管控制的各种调光，调速装置，异步电动机软启动装置，不间断电源等，都是具有非线性特性的负载。这些设备在使用中会产生非正弦波电流，这些畸变的电流波形富含谐波，由此产生的谐波损耗在电机，变压器中导致温升增高，浪费电能，缩短寿命；在电容器，电缆中会加速绝缘老化，发生谐振时损坏电容器；对通讯，广播，自控，继电保护，计算机系统产生高频辐射或电压闪变，干扰系统的正常运行甚至酿成事故。为此，谐波影响不容忽视。
为了消除谐波影响，特别是电网中各种频率的高次谐波，在计算机系统供电电源侧应加入低通滤波器来阻止其侵入。