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数据中心列头柜技术设计要求(上)

  数据中心列头柜

列头柜是用来对同一机房内一列或多列机柜进行分配和管理,并具备保护功能的机柜。在电力机房、通信设备机房、大型网络机房中,列头柜是必要的,也是必需的。

1.列头柜的基本概念

列头柜是一列机柜设备最顶端(第一个位置,相当于头)的一个机柜,通常叫列头柜。一般由柜体和附属部件组成,其中柜体由骨架、前后门(单面列柜无后门,但应有背板)、侧板、顶板、底板等组成。列头柜是具备保护功能的机柜。

列头柜按安装位置可分为列头柜、列中柜、列尾柜。列头柜分强电列头柜和弱电列头柜。

列头柜的环境条件和外观要求具体如下:

1)环境条件

□ 工作温度:-5〜+40

□ 相对湿度:≤85%RH(25±5℃时)。

□ 海拔高度:1000m。当海拔高度〉1000m时,应按半导体变流器通用要求和电网换相变流器规定降额使用。

□ 垂直倾斜度:2°。

2)外观要求

□ 机柜涂覆层应表面光洁、色泽均匀、无流挂、无露底;金属件无毛刺、无锈蚀。

□ 机柜门板、侧板平整,无扭曲、无变形,也不明显抖动;门板开孔均匀。

□ 机柜标志应齐全、清晰、色泽均匀、耐久可靠。机柜正面和背面上方应设有用以标注序号的标签或位置,列头、列尾机柜朝外的侧板上应设有用以标注列号的位置。

□ 机柜及其附属部件、涂覆层、标志、饰物等均应采用难燃或不燃材料。

2.弱电列头柜

弱电列头柜可分为网络列头柜、KVM列头柜、服务器列头柜等。

(1)网络列头柜

网络列头柜用于放置计算机设备、数据网络设备或相关设备,并提供设备运行所需的信息网络、电源、冷却等环境条件的全封闭或半封闭柜体,也称为服务器机柜或机柜。通常采用19英寸标准机柜,即柜体宽度为600mm,所放置的设备面板宽度为19英寸(482.6mm)、高度为1U(44.45mm)的整数倍的规格系列。极少数情况也采用23英寸标准机柜。特殊情况可根据用户需求尺寸定制机柜。机柜外形如下图所示。

网络列头柜

1)网络列头柜特点

□ 以合理的结构,大众化的需求为主导设计思路;

□ 有良好的通风性能,通风孔前门和通风孔对开后门;

□ 主要为通信、数据而设计的;

□ 全部采用优质冷轧钢板精工制作,受力分配均匀;

□ 整机静电粉末喷塑;

□ 焊接的框架结构,承重性更佳;

□ 可拆装式全开放式结构,运输安装检修方便,造型美观曲线流畅,拆装方便。

2)网络列头柜产品组成

网络列头柜的主要框架结构是采用优质冷轧钢板整体焊接制造而成,外观大方,可上、下进线,顶部配有散热电扇,利于有源设备散热,按容量不同有6U、9U、12U、16U、18U、20U等。

网络机柜一般由柜体和附属部件组成,其中柜体由骨架、安装立柱、前后门、侧板、顶板、底板及层板等构成,附属部件包括配电单元、网络接口、走线槽、门锁、导流罩、密封组件、风扇等。

3)网络列头柜产品分类

□ 按机房空调送风冷却方式不同,网络列头柜可分为前进风、下进风和上进风网络列头柜。

□ 按网络列头柜门的有无和密封程度不同,网络列头柜可分为封闭式、半封闭式和敞开式列头柜。

□ 按所采用电源类型不同,网络列头柜可分为交流220V网络列头柜、交流380V网络列头柜、直流48V网络列头柜和直流240V网络列头柜。

□ 按通信线缆和电源线缆进入机柜位置的不同,网络列头柜可分为上走线、下走线和上下走线列头柜。

4)网络列头柜尺寸、结构和配置

①网络列头柜外形尺寸

□ 机柜高度一般分为2000mm、2200mm、2400mm、2600mm四种,推荐选用2200mm,下进风机柜高度不宜大于2200mm。

□ 机柜宽度推荐选用19英寸(600mm),特殊情况可选用23英寸(800mm)。

□ 机柜深度一般分为800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm五种,下进风机柜深度应不少于1100mm,推荐使用1100mm;前进风机柜深度应不大于1100mm,推荐使用l000mm。

②网络列头柜基本结构

□  网络列头柜基本结构由框架、前后门、侧板、顶板、底板及相应定位、紧固件组成。机柜内部可设置安装立柱、层板及进排风、供配电装置等。下进风机柜基本结构如图所示,前进风机柜、上进风机柜的基本结构与下进风机柜类似,也可参照下图。 

网络列头柜基本结构

□网络列头柜结构应牢固,底部和顶部可上下固定,应能承受顶部线缆及结构件的负载;各零部件以及内外部整体结构具有足够的刚性和韧性,不会在设备安装后出现晃动和结构件变形。柜体结构及其内部安装立柱、层板等组成部件,应满足抗震要求。

□网络列头柜框架采用冷轧钢板或铝合金型材加工,侧板、前后门、层板及加固顶底结构采用冷轧钢板或性能更优的材质。

□ 网络列头柜装配应具有一致性和互换性,零部件应最大限度地采用标准件和通用件,紧固件无松动。外露和操作部位的零部件应光滑,无锐棱毛刺。

□ 网络列头柜门和侧板为可拆卸式结构,门的开合转动灵活、锁定可靠、施工安装和维护方便。

□ 网络列头柜门的开启角应不小于110°;侧板的拆装不应影响机柜整体宽度。

□ 网络列头柜前后门均应采用外开门方式,其中前门为单开门,后门为单开门或对称双开门;前后门带锁,也可根据用户需要更换为独立门锁。

□ 网络列头柜可以并列安装,随机应配有并柜连接件。

③网络列头柜内部结构

□ 网络列头柜内部应设置4根或6根安装立柱,用于安装设备和固定层板。安装立柱能够前后移动调节。安装立柱的间距、孔距等机柜内部尺寸结构应满足用户的要求。

□ 网络列头柜内部层板深度为600mm±5mm,标准型层板承重N40kg,加强型层板承重N80kg。层板应便于安装和拆卸,其安装高度和前后位置可以调节。层板的固定方式可根据用户需求,使用螺丝或弹性插销、卡接部件等固定方式。

□ 网络列头柜内部设备的有效安装深度N720mm。

④网络列头柜附属配置

□网络列头柜后部左右两侧各设置一条侧边扎线板或走线槽,分别用于通信线缆和电源线的布放与绑扎;所有线缆管理件设置应合理、充分、方便操作。

(2)KVM列头柜

KVM列头柜类同于网络列头柜特点、产品组成、产品分类、技术要求、尺寸、结构及配置,安装的是KVM设备。

(3)服务器列头柜

服务器列头柜类同于网络列头柜特点、产品组成、产品分类、技术要求、尺寸、结构及配置,安装的是KVM服务器。

3、强电列头柜

强电列头柜可分为普通电源列头柜、交直流列头柜、精密配电列头柜等

(1) 强电列头柜的基本概念

1)电源列头柜产品组成

电源列头柜一般由柜体和附属部件组成,其中柜体由骨架、前后门(单面列柜无后门,但应有背板)、侧板、顶板、底板等构成,附属部件包括输入配电模块、分路输出模块、中性线排、地线排、信号输出接口、电量计量模块、数据显示装置、门锁及机墩等。

2)电源列头柜产品分类

□ 电源列头柜按安装位置可分为列头柜、列中柜、列尾柜。

□ 电源列头柜按操作面及柜门的方向和数量可分为单面列柜和双面列柜。电源列头柜作为列头柜或列尾柜时,宜选用单面列柜。

□ 电源列头柜按所输入和分配的独立电源回路的数量可分为单回路列柜和双回路列柜。

3)电源列头柜工作原理

380V(或220V)交流输入电源进入柜体后,火线通过“窥口铜接线端头”连接总断路器,然后经总断路器一电流互感器-汇流排-若干个支路断路器一出线模块上的相应接线端子一用户负载;工作地线进入柜体后,通过“窥口铜接线端头”连接总断路器,接着经总断路器-出线模块上的工作地铜排,然后经工作地铜排,出线模块上的相应接线端子-用户负载,完成交流电源的分配功能。自出线模块上的若干个接线端子入口处,采集相应的若干个支路断路器的通、断电信号,送至集中采样盒,再到电气控制板,实现各支路的通、断电告警与指示功能。

4)电源列头柜主要特点

□ 电源列头柜柜体采用优质冷轧钢板制作,表面静电喷涂,美观大方。

□ 电源列头柜的电源分配采用模块化、标准化设计,配置灵活,生产方便。

□ 电源列头柜柜体内部布线方便、可靠、美观。

□ 电源列头柜具有方便客户的进、出线管理及全正面操作的优点。

□ 特别的设计可实现带电扩容。

□ 具有交流输入短路保护功能。

□ 具有防雷装置。

□ 声光告警功能:分路告警、过压告警、欠压告警、防雷告警。

□ 显示功能:LCD液晶显示、支路双色指示灯显示、告警灯显示、工作指示灯显示。

□ 各支路均设有对应的支路标识号、指示灯及方便客户用的标识牌。

□ 信息的保存:当设备发生断电故障时,发生故障前电源柜的所有设置、状态参数可自动保存。设备重新供电后,电源柜的设置、状态参数自动恢复。

□ 设有RS232接口,实现电源柜的集中监控。

5)电源列头柜环境条件要求

①电源列头柜总体要求

电源列头柜机柜配置一整套可拆卸、可更换的固定式配电单元(PDU),用于机柜设备电源的引入、分配、保护、分合、接插(插座或端子)等。同一个机柜内,交流配电和直流配电不应混用(机柜散热风扇配电除外)。

②电源列头柜结构及安装要求

□ 电源列头柜配电单元推荐采用竖条形一体化结构,将配电、保护、接插集成在一起,且其正面可拆装,便于安装、更换接插模块和接插(接线);

□ 电源列头柜采用将电源的引入、分配、保护部分与接插部分分开的分体结构,其中电源的引入、分配、保护部分置于设备顶部或底部的配电单元,而接插部分仍作竖条形单元结构。

③电源列头柜环境条件

□工作温度:-5〜+40

□相对湿度:85%RH(25±5℃时)。

□海拔高度:1000mo当海拔高度〉1000m时,应按半导体变流器通用要求和电网换相变流器规定降额使用。

□垂直倾斜度:≤25%。

□大气压力:70~106kPa。

④电源列头柜基本要求

□ 电源列头柜应符合YD/T585的相关技术要求,要求参照YD/T585中相关条款。

□ 电源列头柜采用的材料和器件(紧固件、密封件),其机械、化学、电气等性能的检测方式均应符合中国国家标准、通信行业标准及IEC的有关标准。

□ 电源列头柜中各带电回路之间以及带电零部件或接地零部件之间的爬电距离和电气间隙应符合GB/T3797—2005的规定。

□ 当电源列头柜通入额定电流时,各电气元件和部件的温升应符合YD/T585的相关要求。

□ 电源列头柜应具有抗雷击、抗浪涌保护装置,防雷等级应达到YD/T944中防雷分级第2级的要求。

⑤电源列头柜外观结构

□电源列头柜的外形尺寸应与网络机柜协调统一,主要决定于网络机柜的外形尺寸和输出容量大小。

□电源列头柜的结构设计应保证操作、运行安全可靠,维修和检查方便,各电气元件工作时产生的热量、电弧、冲击、振动、磁场或电场不得影响其他电器元件的正常工作。

□电源列头柜应采用全封闭结构,具有侧板、底板、顶板和前后门(单面列柜无后门,但应有背板)。

□电源列头柜结构件外形应平整,所有的焊接处应均匀、牢固、无裂缝、无残渣、无明显变形或烧穿等缺陷。

□电源列头柜电缆的进、出线方式要求上进上出(或上进下出),顶部应开进线孔,至少有一个80mmx500mm的长方形进线口。

□电源列头柜宜采用上下双开门结构(列柜宽度850mm以内可选择单开或双开门;列柜宽度为850mm以上时,上下门均应采用双开门设计),并且门应开启灵活,每扇门开启的角度不小于90°。

□电源列头柜表面应喷涂无眩目反光的覆盖层,表面光洁、色泽均匀、无流挂、无露底,金属件无毛刺、无锈蚀。

□电源列头柜布线合理,各带电线端头的连接要合理,并有明显的危险标志。

□电源列头柜及其附属部件、涂覆层、标志、饰物等均应采用难燃或不燃材料。

⑥电源列头柜配电要求

□电源列头柜应满足给一列或多列网络机柜提供完全独立双回路供电的要求。

□对于双回路列柜,每个回路应单独设置中性线排,不得互连或共用。

□电源列头柜输出分路数量的设置应能满足其所分配网络机柜数量和容量的要求。

额定值:

□额定电压:交流三相五线制380V

□额定频率:50Hz

□单路输入(总)额定电流(A):(50)、63、80、100、160、(225)、(250)

□输出分路额定电流(A):(10)、16、20、25、(32)

注意:括号内数值表示一般不推荐,特殊情况下也可选用。

6)电源列头柜电气性能

□  绝缘电阻:配电设备中,各带电回路导体之间及任一导体与机壳(或地)之间的绝缘电阻≥30MΩ。

□ 电强度:AC2500V,50Hz,Imin,不击穿,无飞弧。

□  交流电源分配设备额定电压:380V或220V。

7)电源列头柜结构

□ 电源列头柜正面电气元器件。柜体正面中上部的面板上装有四种告警指示灯(支路、过压、欠压及防雷)、LCD液晶显示模块及薄膜按键开关,蜂鸣器及电源指示灯安装于柜体顶框正面。

□ 电源列头柜监控系统组成。电源列头柜监控系统由采样板、整流板、控制板、液晶显示模块、薄膜开关、LCD指示灯板、电源工作指示灯板、告警采样线、蜂鸣器组成。

□ 电源列头柜电源进线。电源进线一般选用双电源进线,当一路电源系统故障断电时,另一路电源自动投入以保证供电连续性。为实现短路、过载保护,在双电源前使用塑壳断路器,提供短路、过载保护,还具备隔离功能,方便检修。

□ 电源列头柜的智能监控系统可对配电系统开关状态与负载情况进行监测、告警、统计,可监控的输入部分电气参数有:电量、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压、电流、频率等,可监控的输出支路电气参数有:额定电流、实际电流、负载百分比、负载电流谐波百分比、负载电量、功率因数等。这些监测信息能让用户掌握各设备的运行情况,及时调整负载分布,清楚了解每一个机柜的耗电量,对能效管理、降低能耗提供可靠依据。

(2)普通电源列头柜

普通电源列头柜主要用于通信机房及站传输设备机房,安装在设备的列头或列尾,为通信、网络设备进行电源配电。

普通列头柜的特点:

1)机柜柜体内部采用单元化设计,整齐美观。普通列头柜采用玻璃门设计,直观可靠。机柜顶部和底部均进缆孔,以便从机房走线槽道上进缆或从电缆沟下进缆。

2)采用高可靠性的断路器,摆脱了熔丝保护的缺点,极大限度的缩短了故障处理时间,使设备使用安全可靠。

3)列头柜为各分支路配有过载、短路保护功能,其性能稳定可靠。

4)标准电源分配柜最大可提供96个支路,采用端子输出。

5)内设统一零排、地排,可以有效保证接地。