UPS供配电设计十篇

UPS供配电设计 篇1

随着经济的发展,智能化系统已成为5A写字楼设施配置中不可或缺的组成部分,可靠性和稳定性已成为智能化系统运行的关键,尤其是智能化中心机房供电的可靠性。UPS电源是为保障不间断供电而设置的,其电源箱输入端一般由弱电专业提出具体设计要求、强电专业进行设计,但电源输出端配电系统则需弱电专业设计。由于许多弱电专业设计人员对电气了解较少,在工程项目设计中难免会出现一些问题。本文以厦门监管大厦项目为背景,详细阐述UPS电源输出端配电系统的内容及设计方法,如用电设备电气负荷和输出电流的计算、 输出保护开关和导线及配电箱体的选择、配电回路的设置、UPS容量及外配电池组容量的确定等。

1项目需求分析

厦门监管大厦项目位于厦门东海岸的会展中心北片区,为一类超高层商务办公综合楼,地上49层,地下3层,总建筑面积约108 166m2,建筑总高度为212. 5m。智能化监控中心机房设在首层消防控制室内。

本项目智能化系统由视频安防监控、入侵报警、出入口门禁管理、电子巡查、访客对讲、五方通话、停车库管理、车位引导、综合布线、信息网络、有线电视及卫星接收、智能卡应用、综合防雷接地13个子系统组成,包括以下供电要求:

1) 安防系统中的视频安防监控、入侵报警、出入口门禁管理、电子巡查、访客对讲、五方通话等子系统的前端及中心设备采用监控中心UPS配电箱集中供电。

2) 停车库管理系统、车位引导系统、综合布线系统、信息网络系统、有线电视及卫星接收系统、智能卡应用系统采用本地普通市电供电。

3) 视频安防监控系统中的摄像机、入侵报警系统前端探测器、门禁系统的门禁控制器等设备的供电电压为12V或24V,其余设备采用交流380 / 220V、50Hz供电。

2设计思路

结合业主需求和本项目楼层高的特点,在进行智能化系统供电设计时提出了以下设计要求:

1) 整个项目分成3个区域。智能化中心机房为一个供电区域; 地下3层~ 地上16层划分为低区,为一个供电区域; 17 ~ 49层划分成高区,为一个供电区域。每个区域分别配置一台UPS电源。

2) 每个区域根据负载容量配置相应规格的UPS主机及后备电池,后备时间为2h。

3) 每个供电区域设置智能化系统电源配电箱, 该配电箱内置配电空开、DC12V、AC24V电源变压器等设备,实现对主干交流电源的变压操作及楼层配电管理。

接下来以智能化中心机房为例,详细阐述智能化电源配电箱的设计过程。

3 UPS配电箱设计

3. 1 UPS输出端配电系统结构

UPS输出端配电系统结构如图1所示。

3. 2配电系统设计的具体内容

配电系统设计的具体内容主要有: 用电设备电气负荷和电流计算、保护开关及导线选择、保护管及敷设方式选择、主开关及进线电缆设计、配电箱箱体选择、配电回路的设置及预留等。

3. 2. 1负荷计算

设备电气负荷的计算一般从末端用电设备开始统计。监管大厦智能化中心机房中的设备主要有: 16路数字硬盘录像机、数字视频矩阵主机、管理服务器、视频光端机、报警探头及报警器、报警输入/出模块等。在布置机房设备时,根据设备尺寸及用电负荷要求将设备分别安装在6个机柜内。以1台机柜为1个回路,假设里面有10台数字硬盘录像机( 每台功率为250W) 、1台数字视频矩阵主机( 功率为200W) ; 1台视频监控管理工作站( 功率为300W) ,则这台机柜总负荷为10 × 250 + 200 + 300 = 3 000W。

3. 2. 2回路电流计算

智能化常用设备一般为单相供电,单相电流计算式为:

式中,I为单相回路计算电流,A; P为单相负荷容量,W; U为单相电压( 220V) ,V; cosф为功率因数, 取0. 85。按上述设备计算1台机柜总负荷为3 000W,其单相计算电流为Ijs= 3 000 /220 /0. 85 = 16. 04A。

智能化设备如采用三相供电,三相电流计算式为:

式中,I为三相回路计算电流,A; P为三相负荷容量,W; U为三相电压( 380V) ,V; cosф为功率因数, 取0. 85。根据本项目案例,配电箱计算容量为30k W,计算电流为Ijs= 30 000 /1. 732 /380 / 0. 85 = 53. 63 A。

3. 2. 3输出回路保护开关选择

微型断路器俗称保护开关,一般用于末端配电箱输出回路保护。保护开关需要根据开关整定电流值进行选择,即开关整定电流 × 0. 8≥导线实际电流。因配电箱开关密集排列,需考虑降容系数,一般取值0. 8。由于本案中单相电流为16. 04A,故选择20A开关即可。

根据相关规范要求,一般插座回路选用开关要带漏电保护器。漏电保护器有电子式和电磁式,结合价格因素考虑,该项目选用施耐德型号C65N系列产品电子式漏电保护器的C65N开关,即C65N /2P 20A vigi ELE30m A( 单相) ,不带漏电保护器的回路则为C65N/1P( 单相) 、C65N/3P( 三相) 。

3. 2. 4输出回路导线选择

在实际工程应用中,回路距离较近的一般采用BV导线,距离较远的需要经桥架或金属线槽敷设, 可选用VV电缆。因监管大厦属于一类建筑,根据规范要求,应采用阻燃型导线和电缆,以ZR-BV-, ZR-VV-表示。本项目中开关整定电流为20A,根据表1,导线载流量应> 开关整定电流值,故选择截面积为4mm2的导线,以ZR-BV-3 × 4. 0表示,弱电竖井楼层管理间选用ZR-VV-3 × 4. 0电缆。

3. 2. 5保护管选择及敷设方式

根据规范要求,明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属导管,应采用管壁厚度≥2. 0mm的钢导管; 明敷或暗敷于干燥场所或埋地敷设的金属导管,宜采用管壁厚度≥1. 5mm的电线管。由于该项目靠近海边,地下室和弱电竖井内相对潮湿,故明敷管采用镀锌钢管SC,底层预埋和标准层吊顶内敷设采用薄壁扣压式钢管KBG。管径的大小根据线缆的数量进行选择。

常用的管道敷设方式有沿地板暗敷( FC) 、沿墙暗敷( WC) 、沿墙明敷( WE) 、沿顶板暗敷( CC) 、沿顶板明敷( CE) 、在吊顶内敷设( AC) 等。由于电源插座安装在下沿距地0. 3m墙面上,机房内静电地板下有金属线槽,所以机房内管线是敷设于静电板下的金属线槽内,由智能化中心机房引出至弱电竖井,在吊顶内可用桥架敷设或钢管敷设,在弱电竖井内穿镀锌钢管沿墙明敷。

3. 2. 6主开关及进线电缆的选择

综上所述,主开关根据电流大小进行选择,选用微型断路器或塑壳断路器。整定电流不高于63A时用微型断路器,大于63A时则可考虑采用塑壳断路器。

根据3. 2. 2回路电流计算方法,配电箱Pjs为30k W,Ijs为53. 63A,考虑降容系数0. 8,则53. 63 /0. 8 = 67. 03A,计算主开关整定电流值63A,可选用微型断路器C65N/3P 63A。根据表1进行导线选择,其进线电缆截面积为25mm2。另根据规范要求,当16mm2≤相线截面积≤35mm2时,PE线截面积为16mm2,故进线电缆选用ZR-VV -4 ×25 +1 ×16。

3. 2. 7配电箱箱体选择

箱体尺寸是根据系统图的配置回路来确定的, 配电系统庞大,开关等元器件较多,则箱体也会很大。箱体分为动力箱、照明箱等,当塑壳开关电流值超200A时选用小动力箱; 设置10 ~ 20个微断开关时采用照明箱。本项目的微断开关数量为12个, 选用照明箱体,嵌入式安装。

此外,选择箱体时还应考虑箱体的安装环境、 注明的防护等级等。本项目箱体安装于智能化中心机房内,环境条件较好,故选用IP41; 若安装在地下室或室外等潮湿环境中,则需选用IP54或IP65防护等级较高的箱体。

3. 2. 8配电回路的设置及预留

配电回路的划分应首先对楼层的负荷进行分析,如合用前室门禁需在发生火情时自动打开,对其独立配电并具备消防脱扣功能; 如网络光端机、 视频光端机属于同类负荷,又都在弱电井内,可以设单独回路。

根据国家规范要求配电箱/柜配置的输出供电回路应预留10% 但不少于2路的备用量,该项目智能化中心UPS配电箱预留2个回路。

3. 2. 9配电系统图

配电系统图如图2所示。

4 UPS容量配置及蓄电池选配系统设计

针对本项目智能化系统前端区域设备( 如报警探测器、监控摄像机等) 的供电需要,要求采用集中式UPS供电解决方案,UPS容量可根据下述方式进行配置。

4. 1 UPS容量配置

上文计算负载容量应为机房内所有由UPS提供电源的负载功率之和,设备功率计算总计: Pjs= 30k W。配电箱的计算负载功率Pe= Pjs× Kc( Kc为同时系数) ,考虑到监控中心智能化设备较多且同时使用的可能性高,取同时系数为1,Pe= 30k W。

根据JGJ/G 16-2008《民用建筑电气设计规范》 的要求可知,当为电子计算机供电时,UPS装置的额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1. 2倍,故UPS额定输出功率按1. 2倍最大计算负荷计,即Pu= 30 × 1. 2 = 36k W。考虑到UPS输出时有一定的损耗,功率因数为0. 6 ~ 0. 8,因此装机容量P = Pu/ cosф = 36 /0. 8 = 45k W( 功率因数cosф一般取0. 8) ,故配置了1台三进三出40k VA UPS主机。

4. 2蓄电池选配

根据公安部相关标准的要求,视频系统所配电源需保证系统在市电断电后1h内能够正常运转,该项目根据业主要求备用时间不应低于2h。

5结束语

本文主要阐述UPS动力配电箱输出端配电系统的设计内容及方法等,望能为类似工程项目提供参考及帮助。若有不足之处,望各位同仁提出建议。

摘要：以厦门监管大厦系统供配电系统为工程背景,阐述了智能化机房UPS配电系统的内容及设计方法,包括UPS主机的选择、电池配置、保护开关及导线的选择。

关键词：UPS配置,蓄电池容量选配,保护开关及导线选择

参考文献

[1]GB 50348-2004安全防范工程技术规范[S].北京:中国计划出版社,2005.

[2]GB/T 50314-2015智能建筑设计标准[S].北京:中国计划出版社,2016.

[3]GB/T 15408-2011安全防范系统供电技术要求[S].北京:中国质检出版社,2011.

[4]JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

UPS供配电设计 篇2

1认清负荷性质

认清负荷性质主要是要分清设备使用场合:平时、消防或战时, 主要负荷有照明、水泵、风机。正常照明和应急照明平时、战时都使用, 通风设备平时、战时各自独立, 给排水设备部分平战两用部分仅战时使用。

1) 平时照度显著高于战时照度, 平时照明应另设系统。民用建筑内的防空地下室平时多为汽车库 (照度标准为75lx) , 战时多为人员掩蔽所 (照度标准为75lx) 或物质库 (照度标准为50lx) , 照度标准基本一致, 平战两种功能共用一套照明系统。如果平时为商场 (照度标准为300lx) , 战时为人员掩蔽所 (照度标准为75lx) , 照度标准相差较大, 平时、战时照明分别供电。

2) 应急照明 (疏散照明、备用照明) 平时战时均要求设置, 但设置标准有较大差异。消防疏散照明和战时疏散照明均要求, 地面的最低照度不应低于5lx, 沿墙面设置的疏散指示灯间距不应大于15m, 疏散照明可以平战合用。备用照明战时照度值不低于正常照明照度值10%, 而消防备用照明照度值不低于正常照明照度值50%或100%两档。避难走道 (通道) 、消防控制室、消防泵房、柴油发电机房、配电室、电话总机房 (收发信机房) 、防化值班室兼做配电室时备用照明为平战合用 (电源引自ALE1箱) , 防化值班室、值班室备用照明应接战时电源 (电源引自AL1箱三段) 。

3) 排污泵有平时、消防、战时三种应用场合, 三种工况互相组合, 配电系统千差万别:部分排污泵为平时用选AC1箱 (一路平时电源引自AP1箱一段) , 部分排污泵仅战时用选AC2箱 (一路战时电源引自AP1箱二段) , 部分排污泵平时、消防、战时用选AC3箱 (一路战时电源和一路消防电源分别引自AP1箱二段、AT1箱) , 部分排污泵平时、消防用选AC4箱 (一路消防电源引自AT1箱) 。

2明确负荷级别

人防工程内的战时常用设备电力负荷分级依据《人民防空工程设计规范》 (GB 50038-2005) 以下简称“人防规范”) ;消防设备电力负荷分级依据《人民防空工程设计防火规范》 (GB 50098-2009) ;平时常用设备电力负荷分级依据《供配电系统设计规范》 (GB 50052-2009) 、《民用建筑电气设计规范》 (JGJ 16-2008) 及分类建筑规范。

1) 人防规范中没有明确规定的设备电力负荷级别, 依据该设备服务对象级别确定。滤毒室过滤吸收器插座、防化测试用插座箱为战时进风系统服务, 用电负荷级别同战时进风机。人防材料储藏室插座主要为检修战时电气设备, 其级别也应为二级。

2) 战时正常照明负荷级别为战时二级, 人防工程平时正常照明负荷级别多为三级, 此情况平战合用照明系统电源可以直接引自AL1箱二段。

3) 既不能降低负荷级别 (自身可靠性) , 也不能提高负荷级别 (影响其他负荷可靠性, 影响柴油发电机容量) 。如果平时为商场 (照度标准为300lx) , 战时为人员掩蔽所 (照度标准为75lx) , 照度标准相差较大, 平时、战时照明分别供电。平时商场用电容量是战时人员掩蔽所用电容量的4倍, 如果平战照明系统不分, 战时照明用电负荷增加3倍, 战时柴油发电机容量增加。同时增加战时照明故障点, 影响战时照明可靠性。

3选择配电方案

《防空地下室电气设计》中“多个防护单元供电系统索引表”提供了9个供电方案, 笔者建议照明、动力分开计量, 战时电源引自区域电源附设式人防地下室供电方案选择第4个系统;照明、动力分开计量, 战时电源引自内部电源附设式人防地下室供电方案选择第7个系统。

战时电力负荷级别主要对内部电源提出供电要求, 平时电力负荷级别主要对城市电力系统电源 (简称“外电源”) 提出供电要求。一路外电源即可满足各级战时设备临战期间使用要求, 引入两路外电源就是为满足平时一、二级负荷要求 (配电系统如图2所示) 或电价要求 (配电系统如图1所示) 。

1) 从低压配电室、电站控制室至每个防护单元的战时配电回路应各自独立。曾有附设式平战结合的人防工程, 其地下3层为核五常五防护队员掩蔽所, 地下2层为核六常六二等人员掩蔽所, 距离区域电站较远, 根据规范每个防护单元由区域电站放射式供电, 不允许人防工程内增加中间级配电装置后再给每个防护单元放射式供电。FD01~02第5、8系统增加中间级配电装置, 不满足人防规范第7.4.9条规定。

2) 减少每个防护单元电源进线数量。每个防护单元一路战时电源, 两路平时电源 (居民生活用电电价、一般工商业用电电价电源各一路) , 另外每个防火分区两路应急照明电源, 两路消防排水泵、防火卷帘、电伴热等电源, 两路防排烟风机 (即两排一送) 电源。平时汽车库战时二等人员掩蔽所, 一个防火分区应包含两个防护单元, 每个防火分区 (即两个防护单元) 从建筑物低压配电室和电站配电室引出12路电源;平时汽车库战时为配套工程时, 一个防火分区即为一个防护单元, 每个防火分区 (即一个防护单元) 从建筑物低压配电室和电站配电室引出9路电源。

3) 战时引接电力系统电源, 应定性为非消防电源。配电系统图2, AT-RF~1WL1应急照明只可接战时应急照明, 不能确定为消防、战时合用应急照明;AT-RF~2WL1照明可确定为平时二级照明战时二级照明;AT-RF~2WL9排水泵可接战时排水泵, 也可接平战合用排水泵, 但不可接平时、消防、战时合用排水泵。主要错误就是误将战时外电源作为消防电源, 违反了消防用电设备应采用专用的供电回路的规定。

4) 人防地下室引自电力系统外电源, 应定义为战时电源, 不能定义为平时电源。配电系统图3, RFAP1箱进线引自1AA4-7柜的一路电源, 应定义为战时外电源, 将此电源取消是错误的。不能认为AC1箱引自1AA4.5-5消防工作备用电源兼作AC1箱战时外电源, 不能认为AC2箱引自1AA4.5-6消防工作备用电源兼作AC2箱战时外电源。即便RFAP1箱战时外电源、AC1箱消防工作电源、AC2箱消防工作电源引自建筑物低压配电室同一配电柜1AA4柜, 也要保证消防电源、战时外电源专用性。

5) 每个防护单元内供电系统, 笔者建议选择FD01~02一个防护单元内供电系统如图3所示。其中示意图2-AT1中战时及平时应急照明, 不满足消防设备配电要求;示意图5-AT3中战时及平时应急照明, 不满足战时设备负荷级别要求。

4结束语

民用建筑中附设式平战结合的人防工程, 其特殊性在于“附设”及“平战结合”, 必须遵循局部与整体关系, 必须满足战时与平时两种功能要求。其供配电系统设计, 应首先认清负荷性质, 然后确定负荷级别, 再选择配电方案。设计过程应既要做到战时电气设计合理, 又要满足平时、消防电气设计可靠。

本文介绍了人防工程供电系统设计步骤以及具体的供电方案, 并对常见问题进行分析, 希望能与业内同行共勉。

摘要：本文主要介绍附建式人防工程供配电系统的设计, 并对常见问题进行分析, 寻求解决办法。

关键词：负荷性质,负荷级别,供电方案

参考文献

[1]路清淇.大型防空地下室供配电设计探讨[J].建筑电气, 2012, 31 (11) :39-43.

[2]杨新军.某人防地下室电气设计[J].现代建筑电气, 2013, 2:48-51.

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司, 国家人民防空办公室, 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-防空地下室 (2009) [M].北京:中国计划出版社, 2009.

[4]中国建筑标准设计研究院.FD01~02防空地下室电气设计[M].北京:中国建筑标准设计研究院, 2004.

[5]中国建筑设计研究院.人民防空工程设计规范 (GB50038-2005) [S].内部发行, 2005.

酒店建筑供配电系统设计 篇3

【关键词】酒店建筑；供配电系统；负荷估算；注意事项

【中图分类号】TM421【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0281-02

随着我国国民经济建设步伐的加快，城市建筑行业得到蓬勃的发展，各种服务性的大型建筑数量日益增加，特别是大型宾馆、酒店等，同时社会各界人士对这些建筑物内部用电设备的安全也提出了更高的要求。供配电系统是建筑物的重要部分，在建筑电气身边日常运作中发挥着至关重要的作用，但是，一些建筑工程在建设初期没有做好供配电系统的设计工作，导致建筑物供配电系统在运作中时常会出现一些问题，这不仅会影响到建筑内部各种电气设备使用功能的发挥，而且也会给建筑物带来一定的安全隐患。因此，建设单位必须清晰认识到供配电系统设计的重要性，加强供配电系统的设计研究力度，为酒店入住人员提供一个舒适，安全的居住环境。

1 工程概况

某酒店面积共约36000m2，建筑高度为85m，地下一层为车库，地上23层为商业综合楼。其中1层为酒店大堂，2F～3F为餐厅和会议室，部分裙房为电影院和商业区。电影院一共分成5个影厅，每个影厅面积约为160m2； 4F～19F为四星级客房，标准层客房有23间。该项目定位为集休闲娱乐购物为一体的多功能四星级酒店。

2 负荷等级划分

根据规范要求，四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理计算机系统用电为一级负荷中特别重要负荷；四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电为一级负荷；普通客房和扶梯用电为二级负荷；景观照明和部分裙房商业用电为三级负荷。

消防电源包括消防水泵、消防风机、消防控制室、消防电梯、防火卷帘、应急和疏散照明。根据规范，对于一级负荷要求双电源供电，消防配电须双电源且末端切换；对于特别重要负荷，增加应急电源（Emergency Power Supply，EPS），确保供电可靠性；对于计量、冷冻机房、厨房、空调用电为动力用电，需单独计量，与照明用电分费率计量核算。由于酒店裙房配套有电影院，考虑后期租赁和管理，电影院配电部分需自成系统，分设照明、动力和空调系统，单独计量，便于电影院设置和管理独立的应急发电机。

3 负荷估算

方案阶段，采用需要系数法，结合国内各大酒店负荷密度值，凡是带有空调设备的旅游宾馆，平均负荷密度约为100VA/m2，豪华级酒店、宾馆负荷密度可达150VA/m2，但大部分为90～120VA/m2，主要依据酒店的星级定位而不同。

该酒店设计安装容量初步拟定为4×800kVA，自备应急发电机安装容量为总容量的10%～20%，初步拟定为640kW。

4 变配电系统

根据具体提资的容量和数量，用Excel软件完成酒店负荷计算，结合负荷类型、负荷等级，动力和照明分开敷设，通过组合拼凑，完成各台变压器负载类型、容量计算，确定变压器负荷率。项目最终采用1台1000kVA、2台1250kVA变压器，总容量为3500kVA。

（1）#变压器为1250kVA，负载类型包括景观照明、公共照明、弱电机房照明、变配电房照明、应急照明、消防控制室照明、1F商铺配电、2F～4F酒店配电为5F～23F客房应急配电，为非动力负载，负荷率为0.71。

（2）#变压器为1250kVA，负载类型包括空调盘管末端、餐厅厨房、电梯、潜水泵、消防风机、喷淋泵、消火栓泵及电影院配备的空调风冷机组，主要为动力负载，负荷率为0.8。

（3）#变压器为1000kVA，负载类型包括水冷螺杆机、风冷螺杆机、冷却塔、冷却水泵等空调动力，负荷率为0.72。

4.1 高压部分

酒店通过室外环网柜，引来两路10kV电源进线，每一路进线均能满足酒店的供电需求，当其中一路检修或故障时，由另一路高压进线承担所有负荷。高压线路通过电缆井埋管引至高压配电室，在高压柜中设置高压计量柜，进线总计量。3台变压器出线接入同一高压母线段，真空断路器与接地开关机械联锁，开关、设备选型仅供参考，具体由当地供电局决定。

4.2 低压部分

4.2.1 配电干线图

根据不同负荷类型采用放射式和树干式配电方式，客房采用分层树干式配电，消防负荷采用双电源末端切换，其他的一级负荷在前端切换，并连接在应急母排上。所有普通电源均选用WDZ-YJV线缆，沿电井或电缆桥架敷设，末端穿钢管保护；应急电源供电选用WDZN-YJV电缆，沿防火桥架敷设，末端穿钢管保护。当普通电缆与应急电缆共用线槽敷设时，需用防火隔板分开。

4.2.2 低压配电系统图

低压部分共设置了22台低压配电柜，考虑酒店后期装修的复杂性，预留了一定数量的出线回路。酒店实行分项计量，对空调、水泵、电梯、影院、会议室、厨房采用智能型电测表，其他采用机械电流表。另外，低压配电部分设计了剩余电流保护，在低压柜出线端安装剩余电流探测器，剩余电流可调范围为100～1000mA，超过漏电限值则报警，由专业维护人员检测排查，避免电气火灾。

4.3 应急发电机组

通过对比平时停电时发电机带的负荷容量和消防时的负荷容量，取较大者确定应急发电机组的容量。由于酒店存在大量的一级负荷、消防负荷，通过负荷核算，发电机安装容量达1200kW。柴油发电机在15s内能应急自起动，起动信号来自双电源自动转换开关。发电机设置两条出线回路，分别接入照明备电和动力备电应急母排，照明备电容量较大，采用了CCX3-Ⅱ-1600母排。应急发电机系统图如（图1）所示。

由于先前提资应急发电机组的容量为640kW，进风井和排风井面积分别不小于3.7m2和2.8m2，进排风百叶面积不小于5m2和3.5m2（百叶有效面积系数取0.8），而施工图确认采用的发电机组是1200kW，进风井和排风井面积分别不小于5.2m2和3.9m2，进排风百叶面积不小于6.5m2和4. 8m2（百叶有效面积系数按0.8整定），风井与百叶的面积与原方案阶段提资相差甚远，故建筑重新调整机房。由于条件有限，根据进排风井和百叶面积大小，给建筑立面、景观和毗邻的其他专业设备用房造成影响，成为该项目的技术难点之一。

5 注意事项

（1）对于酒店和宾馆，其应急发电机按安装容量的10%～20%估算是远远不够的。因现代化的酒店，消防和一级负荷较多，实际工程容量估算应适当放大，且根据规范，酒店星级不同，一级负荷的要求也不同，设计时要区别对待。

（2）由于发电机功率较大，进、排风百叶面积也很大，设置是技术难点之一，选择不合适，易影响酒店立面，在方案设计阶段要充分考虑。

（3）变压器容量和台数设置合理，便于根据负荷情况、季节变化投入变压器台数，降低变压器空载率，减少损耗。

（4）由于现在甲方对设备用房的占地面积要求较为苛刻，故变配电房面积提资中要充分预留空间。项目方案设计阶段确定变压器为4×800kVA，按4台变压器空间来确定变配电房空间；施工图确定容量为2×1250kVA和1×1000kVA，尽管在容量上有出入，但对于变配电房无影响。但由3台变压器的空间重新整定为4台变压器空间，对变配电房的布置会产生影响。

（5）弱电井、强电井不宜过小。酒店配电复杂，电线电缆较多，电井空间要预留充分。尤其是弱电井，酒店的弱电设备繁琐，对弱电间有特别的要求。

（6）对于楼梯走道，人员走动的机会少，采用节能自熄型照明开关。

（7）由于变配电房是通过结构降板，达到净高要求，电缆沟底标高比配电房外要低，故在变配电房外设置截水沟和集水井，排水泵按消防负荷配电，同时做好防水处理和技术交底。

6 结束语

综上所述，酒店建筑供配电系统在酒店建筑中占有十分重要的地位。因此，设计人员要在确保供电安全可靠的前提下，考虑到供配电系统未来的发展需要，同时遵循技术经济合理的原则，满足酒店建筑电气设备使用的要求，并且制定出一系列切实有效的应急措施，避免问题的发生，从而确保酒店建筑的正常运作。

参考文献

[1] 孔海军.有关酒店供配电系统的设计与施工的比较探讨[J].科协论坛（下半月）.2012年第11期

UPS供配电设计 篇4

彭代亮

福建省高速公路信息科技有限公司，福建 福州350000

摘要：本文首先对我国高速公路的收费站供配电系统的传统、现状以及其特点进行了简单的分析，然后对收费站配电房供配电系统进行了电力监控、UPS供电方式的整合升级进行探讨分析，促进收费站供配电系统的稳定工作，强调了供配电系统在高速收费运营中的重要性，能够安全、可靠、顺利的为高速公路通行保驾护航。

关键字：高速公路；供配电系统；电力监控；UPS供电系统

1、前言

我国高速公路随着经济的不断发展里程也在不断的增多，在交通运输业中占据越来越重要的地位，而机电工程是充分发挥高速公路经济效益、保障人车安全必不可少的配套设施，是高速公路现代化的重要标志，其中收费站供配电系统是高速公路收费运营的供电保障，其重要性不言而喻。

2、高速公路收费站供配电系统的简单介绍

目前高速公路收费站供配电系统主要涉及到收费站配电房、收费站机房、收费道口等三个主要场所。

收费站配电房端普遍采用两路电源供电，一路是供电部门所提供的10KV高压进线，由各站通过所设的变电室配电后进行供电，以此作为主供电源，另一路为柴油发电机组为三大系统供电，作为备用电源。当市电正常供电时，市电供电断路器为合状态，同时柴油发电机不启动；当市电供电异常时，柴油发电机通过双电源切换开关进行切换后进行发电；当市电再恢复时，柴油发电机控制柜接到信号后双电源自动切换至市电状态，同时柴油发电机空转至停机。配电房端根据负载进行单回路设置，即每个抽屉柜供一路电，如收费供电、监控用电、照明用电、办公用电、宿舍食堂生活用电等。

收费站机房的供配电系统主要体现在收费系统不间断电源UPS的供电、通信系统和监控系统的供电。顾名思义，UPS确保了收费监控等用电安全及不间断供电。

收费道口的供配电主要是通过道口广场配电柜对每个车道进行供电输送，分市电和UPS供电，市电主要提供空调供电及照明用电，UPS供电主要是对收费道口的机电设备进行不间断供电，确保了每个车道机电设备的正常运行。

3、关于高速公路收费站供配电系统的电力监控系统升级

3.1电力监控系统介绍

近两年来,随着技术的不断发展,对一些重要的供配电系统(如特大桥,隧道的供配电系统)采用了电力监控设施。电力监控的基本功能在于保证电网安全经济运行,使管理人员对电网的有功、无功功率及某些节点进行监测、控制,对电网各元件的负荷情况加以了解,对不正常情况的发展趋势作出判断与控制。以计算机为中心的电力监控系统将检测到的信息通过远程通信实时传送到信息中心,中心计算机将收集到的信息进行加工处理,把精确完整的参数存入数据库。当参数超出正常范围时,在相应变电站和信息中心同时提供声光报警信号,信息中心自动显示报警原因和事故状态。管理人员将根据具体情况发出控制指令,经通道传输到各被控设备的控制器进行实时控制。

3.2收费站电力监控系统现状

目前高速公路收费站配电房供配电系统一般建成之后很少进行升级改造，这样就造成很多之前建设的收费站供配电系统几乎没有进行相关设备运行参数的电力监控。而目前站级机房大部分都是无人值守，这样一旦系统停电，双电源切换开关不能正常工作时，会出现人工不能及时发现和恢复供电系统，对收费站运营存在很大的安全隐患。

3.3收费站电力监控的完善

新建工程的收费站、服务区的三大系统，在预算充足的情况下，为了后期运营管理的便捷、准确、可靠，应该要匹配相应的供配电系统的电力监控系统。而作为已建成的收费站，我们有必要对原有设备进行升级，部分二次线路进行改造，对进线柜、变压器、双电源切换开关、柴油发电机、出线柜、抽屉柜等相关供配电系统的运行参数进行捕捉，把通讯管理机接入到监控网，同时在有人值守的机房内完善电力监控系统。（如果已有隧道、特大桥等电力监控软件，则只用接入到原系统）

完成升级后，通过电力监控软件，我们能实现集中管理几个收费站的供配电系统，能及时了解相关设备的运行情况，比如市电/柴油发电机供电模式、柴发的油量、抽屉柜的开闭、三相电平衡情况、负载电流大小、负载使用情况等，同时当供配电系统中的设备的不正常运行时会有报警提醒，及时通知相关技术人员到现场处理，这样有利于提高供配电系统的可靠性，同时确保了收费运营的供电保障。

4、关于高速公路收费站供配电系统的UPS供电系统升级

4.1 UPS供电系统介绍

为确保用电的可靠性和电能质量,一般高速公路收费站采用UPS系统。UPS不间断供电系统是一套将交流市电变为直流电的整流/充电装置和一套把直流电再转变为交流电的PWM逆变器。市电停电后,电池组立即对逆变器供电以保证UPS电源交流输出电压供电的连续性，当市电发生故障时,UPS在柴油发电机完全起动前取代市电,继续向负载设备供电，当柴油发电机启动到有正常电压输出时，UPS由恢复成市电供电模式，当UPS发生故障时,UPS将自动切换成旁路模式并告警。另外,交流电网严重干扰常常会造成计算机的计算错误和数据丢失,采用UPS后输出的正弦波能保持良好的波形而且不带干扰。所有列为一级负荷的设施包括收费站操作台计算机系统、收费稽查系统、收费站的收费设备、监控设备和通信设备均由UPS供电。由于UPS的高可靠性,加上在接UPS之前一般会先连接稳压器,设计时以经济性为原则,不再考虑采用两台UPS一主一备的方案。当市电电源发生停电问题时,UPS的供电电源将自动转接至紧急发电机供电系统,以确保一级负荷电源的不间断。

4.2收费站UPS供电现状

目前高速公路收费站一般采用在站机房安装两套UPS供电系统，给操作台计算机系统、收费稽查、通信系统以及车道出入口奇偶车道分开供电。这样有利于车道设备的稳定运行，不会因为其中一台UPS或线路故障造成收费车道大面积瘫痪，进而影响通行。一般电池容量根据负载大小，设计能持续2-4小时的临时不间断供电.4.3收费站UPS供电方案的完善升级

在目前机房端两套UPS供电系统使用下，如果单个UPS主机、电池或线路故障时，还是能造成奇数或偶数车道的全部瘫痪，给收费站运营带来很大的影响。故在原有机房端UPS供电系统保持不变的情况下，每个出入口车道单独再配备功率较小的如2KW的UPS，这样一旦出现奇或偶单路供电故障时，每个车道还能正常取卡、收费、通过ETC，从而技术人员有足够时间去处理故障，保障了收费车道的无故障通行。每个车道供电既独立又统一，能大大的减少收费车道因为供配电系统问题造成的大面积瘫痪的概率。

5、总结

高速公路机电系统涉及的面比较广，随着社会的发展，不光要做好已通车高速供配电系统的升级完善，对三大系统的创新和智能化要求也越来越高，同时高速公路建设标准也日益提高，不断的进行创新，不断的走向智能化、标准化、统一化，从而更好的为社会服务。

参考文献：

某五星级酒店供配电设计 篇5

根据酒店内功能区域及设计、招标、施工的先后顺序, 五星级酒店的供配电设计可以划分为一次设计和二次设计。其中, 一次设计范围为:高低压配电室、主要设备机房、各楼层强电竖井等配电设计;二次设计的范围为:精装修公共区、客房区、后勤区域的配电设计。现以笔者参与设计和驻场服务的某五星级酒店项目为例, 介绍酒店的供配电设计及注意问题。

该酒店项目总建筑面积约4.7万m2, 地上建筑面积约4万m2, 地下建筑面积约0.7万m2, 建筑高度约98m。酒店地下两层, 地上裙房为四层及设备夹层, 塔楼为16层。地下2层为制冷机房、换热站、水泵房、洗衣机房、风机房、办公室及仓库等;地下1层为变配电室、柴发机房、IT机房、空调机房、员工厨房、餐厅及办公室等;首层为酒店大堂、大堂吧、全日制餐厅、消防控制室及办公室等;2层为中餐厅、特色餐厅及餐饮包房等;3层为宴会厅和会议室;4层为游泳池、健身房及机电设备夹层;5~20层为普通客房, 其中16层包含行政酒廊, 17层包含总统套房;屋顶为消防水箱间和设备机房等。

2 酒店负荷等级划分及负荷计算

2.1 酒店负荷等级的确定

根据《供配电系统设计规范》 (GB 50052-2009和《高层民用建筑设计防火规范》 (GB 50045-1995 (2005年版) 第3.0.1条, 可确定该建筑内的用电负荷分级如下。

酒店内的消防设备用电、锅炉房、水泵房、换热站、普通客梯、防冻电加热设备、厨房冷库、事故排风机、人员密集的主要通道照明、总统套、行政酒廊、残疾人客房等为一级负荷, 其中电话及网络机房、安防与消防控制中心、卫星电视机房为一级负荷中特别重要负荷。货梯及自动扶梯电源, 经营用冷冻、冷藏系统电源, 空调系统为二级负荷。

2.2 酒店用电负荷估算

在电气方案设计阶段, 精装设计、厨房设计、灯光设计尚未参与到项目设计中, 因此采用单位面积功率法和单位指标法估算负荷。酒店各区域的用电负荷可参考表1中的经验数值估算。

在方案设计阶段, 变压器容量可按110VA/m2估算, 正常工作时的负载率约为80%。

2.3 负荷计算

在酒店电气一次设计的施工图设计阶段, 各设备机房的用电负荷已基本确定, 但精装区设计、后勤厨房设计尚未完成, 因此采用需要系数法与单位面积功率法相结合的方法进行负荷计算。

对已明确的机房内负荷, 采用《工业与民用配电设计手册》 (第三版) 中表1-2和表1-3中的需要系数、功率因数进行计算;对精装区、后勤区未明确的负荷仍需要用表1中的数据进行估算。

经计算, 本酒店内的照明总用电负荷约为2 100k VA, 动力负荷约为2 200k VA, 据此选用4台1 250k VA的干式变压器, 照明负荷与动力负荷各配置2台变压器, 2台变压器之间可互为备用。

3 酒店供配电设计及应注意问题

3.1 高低压配电系统

与市政供电部门协商后, 由其提供两路独立10k V电源, 每路电源可承担变压器总装机容量的100%, 平时两路高压电源同时使用, 每路电源各负担50%负荷, 互为热备用。

10k V电源系统主接线采用单母线分段方式运行, 设母联开关, 平时两段母线分列运行, 当一路电源故障时, 通过手动操作联络开关, 另一路电源负担全部负荷。高压主进开关与联络开关之间设电气连锁, 任何情况下只能闭合其中的两个开关。

酒店10k V高压配电系统如图1所示。

10k V高压系统的继电保护配置如下:高压进线采用电流速断、过流和零序 (单相接地) 保护, 母联采用过电流保护;高压开关柜出线采用电流速断、过流和零序 (单相接地) 保护。

3.2 低压配电系统

低压侧选择四台环氧树脂真空浇注节能型干式变压器, 接线组别为D, Yn11, 将10k V降压至380/220V。

低压配电系统接线形式及运行方式为单母线分段方式运行, 设置母联开关, 联络开关为手动操作。主进开关与联络开关之间设电气联锁, 任何情况下只能闭合其中的两个开关。

低压配电系统的接地形式采用TN-S系统, 中性线与保护线PE在低压配电系统中应严格分开。

低压配电系统主接线图如图2所示。

低压配电系统保护配置如下:低压主进、联络断路器设过载长延时、短路短延时保护脱扣器, 采用电动操作, 其他低压断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器, 部分回路设 (分励) 脱扣器。

为保证消防负荷和重要负荷用电, 酒店设置了柴油发电机作为应急电源。计算消防负荷与非消防状态时的保障负荷后, 按两者计算值大者确定柴油发电机的容量为1MW。

3.3 功率因数补偿

无功功率补偿采用低压集中自动补偿与分散补偿相结合的方式。在各台变压器低压侧设功率因数自动补偿装置, 根据无功需要量进行分组自动投切。低压侧补偿后的功率因数要求达到0.95以上。荧光灯、气体放电灯单灯采用自带高效电子镇流器就地分散补偿, 补偿后的功率因数要求达到0.9以上。

本工程每台变压器的电容器组设置了3~4组容量为10~15k Var的小容量电容器, 以便在较小负荷情况下顺利投切。为了有效地抑制谐波, 采用电抗器与电容器组合的无功功率补偿方式, 即电抗器必须配合电容器组, 对产生谐波的大量非线性负荷进行功率因数校正。

4 动力配电系统

4.1 动力负荷的配电方式

对单台容量较大的负荷或重要负荷配电采用放射式, 对一般设备配电采用放射式与树干式相结合的方式。

各类负荷配电方式如下:

1) 消防设备电源、消防报警电源、应急照明、安防设备电源、弱电电源等重要负荷采用双电源供电, 并在末端自动切换, 电源直接引自变配电室。注意:未设置保护开关的PC级互投开关宜采用三段式, 设置“0”位, 用于检修隔离;

2) 生活水泵、排水泵、客梯等一级负荷, 采用双回路供电至末端配电箱互投;

3) 二级负荷供电采用专用回路直接引自变、配电室;

4) 制冷机等容量较大设备采用密集母线供电, 直接引自变、配电室;

5) 一般动力负荷采用单电源树干式供电。

根据《通用用电设备配电设计规范》 (GB50055-2011) 第2.2.2条对于电动机启动时母线电压下降的要求, 采取以下措施:功率为变压器容量1.5%~4%的电动机, 采用星三角启动;功率为变压器容量4%及以上的电动机, 采用软启动;消防泵小于90k W的电动机采用直接启动, 功率大于等于90k W的电动机采用Y-△方式启动。

考虑节能的要求和对电网质量的影响, 空调机组、送排风机、水泵等大容量电动机采用变频控制, 变频器采用12次脉冲, 以减少5、7次谐波的影响, 同时变频器进出线处增加滤波装置, 以减少对电网的谐波影响。

4.2 配电一次设计与配电二次设计之间的配合

配电一次设计与配电二次电设计 (末端配电) 配合时需注意以下问题:

1) 按使用功能及防火分区进行配电。

2) 上下级断路器之间应具备选择性, 其整定原则为:

(1) 上级短延时整定值要大于下级断路器瞬动整定值, 并考虑可靠系数, 公式为:Iset2.上级断路器>1.2Iset3.下级断路器;

(2) 上级断路器短路短延时整定值取0.1s～0.3s;

(3) 上级断路器在满足灵敏性前提下, 整定值应尽量大些, 以免故障电流很大时导致上下级断路器均瞬时动作, 破坏选择性。

3) 有计量要求的功能区需设置计量电能表时, 宜将计量电能表集中设置在配电竖井内的一次配电箱内, 以便于统一管理。智能电表应带数据远传接口, 符合RS485、CANBUS、MODBUS等主流通讯协议, 满足楼宇自控系统接口要求。

5 照明配电系统

5.1 普通照明的配电及控制方式

塔楼客房层照明配电干线采用密集母线供电, 在各层强电竖井内设置母线插接箱和楼层照明配电总箱, 由照明配电总箱配电至各个客房内的末端照明配电箱。裙房及地下室的照明配电采用树干式配电方式, 在各层强电竖井内设照明配电总箱, 由照明配电总箱放射式配电至各功能区域的末端照明配电箱。

酒店大堂、大堂吧、公共走道、宴会厅等精装区域内的照明采用智能灯光控制系统。调光控制器采用分布式数字可编程调光控制系统。调光系统通过网络将分布在各现场的控制器和控制面板联接起来, 共同完成集中管理和分区控制。调光系统具有本地控制、自动控制和中心控制多种控制方式。调光系统配置直接与网络相连的时钟管理器, 能够在预定时间开启各个调光区域内灯光场景模式。

以酒店大堂为例, 可将灯光场景设定为早晨、上午、中午、下午和晚间模式。根据事先设定的场景, 由调光控制器自动调节各类灯具的亮度。

客房内的配电采用客房控制模块 (RCU) 。对客房内照明、插座、空调、客房门状态、来访显示设备进行智能控制, 为客人提供舒适居住环境的同时, 通过其智能化控制节约能源。客房控制系统的设备有管理主机、楼层网络服务器、客房控制器、节电钥匙盒和门磁开关等。系统联网后, 客房控制器接收前台管理系统及客房内各受控设备的信号, 并同自己存储的信息相比较以作出判断, 然后再发出处理信息。客房控制器通过通信网络同计算机连接起来组成酒店客房管理系统。

照明配电一次设计和二次设计需注意的问题:

1) 需注意照明配电三相负荷平衡问题;

2) 因调光系统的谐波电流较大, 在选择配电电缆时要考虑调光设备的三次谐波电流含量, 当三次谐波含量大于33%时, 应按中性线电流选择相线和中性线截面;

3) 各层强电竖井内楼层照明配电箱、各防火分区照明配电箱内应设置火灾漏电报警探测器和火灾分励脱扣器。

5.2 应急照明负荷的配电及接线方式

应急照明系统采用双回路供电, 其中疏散照明回路经EPS供电。酒店各区域应急照明接线方式如下。

1) 消防值班室、消防水泵房、防排烟机房、变配电室及发电机房、电话总机房、消防电梯机房等见图3;

2) 生活水泵房、锅炉房、制冷机房、换热站、空调机房、非消防风机房等设备机房见图4;

3) 后勤区办公室、厨房、员工餐厅、工程部等见图5;

4) 大堂、宴会厅、餐厅、会议室、行政酒廊等公共区域见图6;

5) 后勤区、公共区、客房区的走道见图7;

6) 明楼梯间、暗楼梯间见图8;

6 结束语

目前, 国内高档酒店的建设正处于迅速发展时期, 建设豪华酒店在提升城市形象、改善地方旅游环境和投资环境等方面能够发挥作用。因此做好酒店的配电系统设计, 保障电力供应的可靠性显得较为重要。希望本文的一些观点对于酒店的电气设计能够起到抛砖引玉的作用, 不足之处敬请指正。

参考文献

[1]中机中电设计研究院.低压设计规范 (GB 50054-2011) [S].北京:中国计划版社, 2012.

[2]中国联合工程公司.供配电系统设计规范 (GB 50052-2009) [S].北京:中国计划版社, 2010.

[3]中国建筑东北东北设计研究院.民用建筑电气计规范 (JGJ 16-2008) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[4]中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气计规范 (JGJ 16-2008) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[5]公安部四川消防科学研究所.高层民用建筑设计防火规范 (GB 50045-95 (2005版) ) [S].北京:中国计划版社, 2005.

供配电系统设备的布局设计与安装 篇6

供电系统设备布局设计和安装质量对供电系统的功能和供电质量的影响主要表现在系统的可用性、可维护性、节能效果、可扩展升级能力、可修复和可快速修复等功能, 这些功能可能因为设备布局不当和安装质量问题而受到影响, 甚至使系统失去某些重要的功能。

(1) 系统的可修复要求

可修复和可快速修复功能是提高系统可用性的关键, 但是, 在机房建设阶段由于设备布局设计不当和安装质量问题而使系统变为不可修复的现象屡见不鲜。诸如:

①电缆繁杂, 走线混乱, 铺设不规范。一旦系统运行后线缆出问题 (例如线缆拥挤或鼠咬) , 很难查找和更换, 当机架扩展需要增设线缆时, 会使问题变得更加复杂。线缆本来是一个典型且简单的模块, 但在这里却失去了模块化的可修复功能。

②设备内的部件 (如变压器) , 通常是安装在配电机柜或专用机柜中, 但系统运行后因机架空间限制了安装工具, 一旦发现变压器有质量问题、故障或安装错误时, 要改动接线或整体更换都很困难。

③设备布局不当, 设备周围没有考虑需要设备运输和修复的空间, 无法动用运输工具移动更换, 就连现场修复也因无法开门或空间狭小, 使得维护人员无法操作, 从而延长修复时间甚至无法修复。

(2) 系统的可改造和可升级功能要求

在机房规划设计和建设中, 供电系统的设备布局设计和安装工程必须为系统的可改造和升级功能提供必要条件, 主要体现在以下几个方面:

①交流能源输入主电路供配电设备 (包括输入变压器、油机、双路互投、配电) 及相应的电缆, 通常按预期的最终容量一次配置到位, 因为一旦需要扩容改造, 在空间位置、布局和扩容改造工程实施可行性方面, 都存在着困难。

②各级配电设施包括各级配电柜 (包括主输入、空调、照明及辅助) 都应留有足够的备用路数、开关和插座。

③所有的供配电设施, 包括输入输出配电、电池、功率线缆铺设管道或桥架等, 在布局上都要留有适当的扩容备用空间, 并事先考虑扩容改造实施的可行性。

④尽可能采用模块化布局和模块化设备, 如模块化UPS、可在线拔插的配电插座、模块化布线等。

⑤重要设备和环节, 为了便于扩容改造, 应在适当的位置配置隔离开关及维修旁路等。

(3) 系统的可维护功能要求

维护人员可以方便的通过系统管理功能了解系统和设备的运行状态, 并在系统状态参数的分析基础上指导调整维护工作。维护人员需要随时掌握主要环节和设备的状态数据, 包括交流输入状态参数、UPS输入输出状态参数、电池状态参数、UPS系统过程状态及报警显示, 维护人员应该能够通过按键或薄膜开关方便地完成控制或设置功能。

为实现对供电系统的可维护功能, 在供电系统布局设计和安装工作中, 除留有足够的维护空间外, 还应该注意对系统和设备进行特殊的测试, 诸如对设备特定部位和线缆节点的温度测量, 以及在系统特定部位的电压和电流的验证性测量。通常情况下, 由于设备布局不当或线缆连接不规范, 导致测量无法进行。

(4) 系统的故障隔离功能要求

在数据中心供电系统中, 经常发生的故障现象是, 当某一设备因故障或人为误动作而发生短路现象时, 该设备 (环节) 的继电保护没有动作之前, 上游继电保护先动作, 致使局部故障造成大面积的供电中断。这种现象是由于各级继电保护的器件容量或保护特性选择不当, 不能把故障限制在发生故障的设备 (环节) , 也就是说, 不具备故障隔离功能。

2 配电级联保护和断路器的选择

供电系统各级配电环节是靠断路器的热保护功能来实现线路过流和短路保护的, 前面讲到的系统故障隔离功能是靠正确设计和选择断路器的规格和性能来实现。为了能正确选择断路器, 关键是了解断路器的脱扣原理, 并在此基础上正确选择合适的断路器。

2.1 断路器脱扣技术

断路器的保护功能是通过动静触头的接触和断开实现的, 而动静触头的接触和断开又伴随着燃弧和熄弧的过程。

当负载发生大电流 (例如负载短路) 而需要断路器的触头分断时, 在动静触头间立即产生电弧, 这不仅有碍于电路的及时分断, 还会使触头烧损。电压越高, 电流越大, 电弧功率也就越大。因此, 断路器的一项最重要的性能指标就是脱扣技术和脱扣能力。

当前的断路器脱扣技术主要有两种, 热磁式和电子式;从结构上讲, 则有内置式和可置换式两种。

表1是1A~630A断路器的脱扣器特性。

(1) Ir是热磁式脱扣器热保护的阈值或电子式脱扣器的长延时保护阈值。它取决于选定设置的反响曲线定义。

(2) tr是长延时热保护延时时间的一个设定值。

(3) Im是热磁式脱扣器单元的磁阈值, Isd是电子式脱扣器的短延时设定阈值。

(4) Tm是磁保护热磁式脱扣器单元的延时时间, tsd是电子式脱扣器单元短延时保护的延时时间。

(5) Ii是瞬时脱扣阈值。

2.2 断路器的选择性

断路器的选择性取决于断路器的正确选择和整定, 发生故障时, 它只脱扣上线的第一个断路器。将电气系统中承受故障影响的部分严格地限制在最小的范围内, 这就是断路器机电保护的故障隔离功能。表2是选择性的类型。

以下三个参数是选择断路器时首要确定的:

额定值:选择断路器的额定值 (电流) 必须大于受保护的下线电缆额定电流。

分断能力:选择断路器的分断能力必须大于安装点的短路电流。

Ir和Im阈值取决于上线和下线的脱扣器。

表3给出了如何确定Ir和Im的整定阈值以确保选择性。

3 线缆选择与安装

所有的供电设备都是用线缆连接在一起构成一个完整的系统, 线缆连接的正确性和质量直接影响供电设备功能的发挥和对负载的供电质量。线缆的选择 (包括线缆材质、线径、绝缘和屏蔽性能) 是供配电系统设计和机房建设时必须考虑的重要因素之一。

(1) 线缆的传输阻抗

由于线缆存在阻抗 (主要表现为电阻) , 当电流在线缆中流动时, 就会在线缆中产生压降。

线缆的电阻表达为:R=ρ×L/S。

ρ为电缆的材质导电率 (Ω·m) ;S为截面 (m2) ;L为长度 (m) 。

以铜、铝为例, 对于同一根导线, 长10m, 截面10mm2=10-5m2。

采用铜质材料时, 电阻R=1.7×10-8×10/10-5=1.7×10-2 (Ω) =0.017 (Ω) 。

采用铝质材料时, 电阻R=2.9×10-8×10/10-5=2.9×10-2 (Ω) =0.029 (Ω) 。

(2) 线缆温度限制

线缆温升是因为线缆存在着阻抗, 它的电阻成分直接消耗功率, 如果线缆的电阻为R, 流过的电流为I, 则损耗为ρ=I2·R。对于不同的电流波形, 线缆损耗的结果也不一样。

线缆中流过电流时, 由于电阻功耗而产生温升, 电阻率ρ不仅和导体的材料有关, 还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内, 几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化, 其变化规律为:

T为摄氏温度 (℃) ;ρo为0℃时的电阻率;a为电阻率温度系数。

造成线缆温升过高的原因是:线缆选择截面小, 线缆中电流密度过高;线缆布局密度高, 散热条件差;线缆中电流谐波成分大。

在不同的温度下, 电阻率随温度改变而变化, 线缆的电阻随温度的升高而变大, 如220V/100W电灯灯丝的电阻, 未通电时只有40Ω左右, 通电时是484Ω。

线缆温升过高会提高局部环境升温, 影响电路的工作稳定性, 严重时, 过高的线缆温升会破坏线缆绝缘性能, 直接引起设备故障, 甚至造成火灾。

(3) 传输压降限制

线缆传输对供电系统功能最直接的影响是传输压降。负载设备对输入电压范围和稳定精度都是有严格要求的, 电流在传输过程中, 由于存在着线缆传输压降, 可能使最终的电压值超过负载允许的输入电压范围, 从而影响设备的工作状态。例如UPS输出电压的稳定精度是±1%, 而UPS输出端到IT设备的距离很长, 如果线缆传输压降>5%, 那么输送给IT设备的实际下限电压是-6%, 即使IT设备正常运行, 也是工作在非最佳状态。如果IT设备输入电压允许范围是额定电压的±5%, 就会因输入电压超限而报警甚至出现宕机。

在数据中心机房设计建设中, 线缆传输压降问题的规范是最大允许的压降为对交流电路≤3% (50Hz或60Hz) ;对直流电路≤1%。

4 供配电系统的安装要求

供电系统设备的布局设计和安装是机房建设工程中最繁杂也最重要的一项, 设备安装设计和安装质量直接影响数据中心的供电质量。下文将场地规划和各子系统的安装要求做详细描述。

4.1 场地规划和设备安装的一般原则

在机房建设和供配电系统安装阶段, 一是要认真做好场地规划, 二是根据供电设备运行的要求, 对安装环境和条件做必要的符合规范的设计和准备。

场地规划及其所有预备工作需要考虑的因素包括设备的重量和结构尺寸、运行和维护条件、必须满足的温度和湿度条件、安全要求、房间的通风和空调要求、设备的IP保护等级和噪声等级、系统管理及相应的监控、检测设施、设备机房的设计和施工。

4.2 机房配电系统的安装

机房由大楼引入电源供电, 低压系统配电采用TN-S系统。低压配电设计要求结构紧凑, 防护等级高, 所有MCCB、ACB及配件均与消防信号联动。总配电柜集中设置便于操作检修, 考虑到将来设备的扩充, 各开关屏均设备用回路, 各种电器元件、自动空气开关、熔断器、接触器等必须符合设备负载电压、电流的要求。

配电柜通常是由自动控制互投开关 (或ATS) 、隔离开关、熔断器、接触器、继电器、电表、指示灯、按钮、开关等机电元器件、半导体元器件和柜体组成。

在设计配电柜时, 首先要考察IT用电设备、机房辅助用电设备、备用供电设备等各方面的控制和级联关系;其次要了解各种用电设备的负荷, 控制开关的安装位置, 使用便利, 配电柜内布局整齐、统一, 提高模块化程度。

为防止机房内辅助用电设备在运行时对IT系统造成干扰, 一般将IT系统中的辅助设备用电自成系统, 称为辅助供配电系统。数据中心内的辅助用电设备主要包括各类照明灯具、维护设备以及辅助插座等。

4.3 对配电柜的一般要求

以下是各种配电柜设计的一般性要求:

(1) 配电柜编号应附以配电柜的用途, 如5号UPS电源输入柜。

(2) 不同性质的供电对象不宜放在一个柜内控制。

(3) 配电柜内要留有备用电路, 为机房设备扩充时提供用电。

(4) 配电柜内选用的自动控制开关、接触器、熔断器、隔离开关等部件, 必须性能可靠, 技术指标达到设计要求。

(5) 配电柜内应有应急开关, 当机房内出现严重事故或意外火灾时, 应能立刻切断IT系统设备供电、空调系统供电、新风设备供电。

(6) 配电柜应设置电流表、电压表, 供检查电源电压、电流以及三相间的平衡关系。

(7) 配电柜内各分路供电应设置指示灯, 显示各路电源通断情况。

(8) 配电柜内应根据供电负载要求, 设置中性线和接地线的连接装置, 中性线与接地线及配电柜外壳需绝缘。

(9) 配电柜内采用的母线、接线排及各种电缆、导线、中性线、接地线等都应符合国家标准, 并按国家规定的颜色标志、编号。

(10) 配电柜内各种开关、手柄、操作按钮应标志清楚, 防止使用中出现误操作。

(11) 配电柜内铝排与铜件相接时, 要采用铝铜过渡材料, 若铝铜过渡材料有困难, 铜件上一定要镀锡。

(12) 有些特殊用途的配电柜可根据要求设报警装置。

(13) 配电柜绝缘性能应符合国家标准《电气设备交接试验标准》GB 50150-2006中的要求, 一般情况下不小于0.5MΩ。

(14) 主机房列头柜输出 (一般是单相) 应采用模块化器件, 可方便调整三相负载的平衡状态。

5 IT设备专用电源插座 (机架PDU)

IT设备机架化, 要求在IT设备机架中配置IT设备专用电源插座, 通常称“机架PDU”。机架PDU在机架中的安装位置一般有两种方案, 一是在机架中占1U或两个1U位置, 二是配置在机架两侧, 由于不占机架IT设备的位置, 所以也称“0U”。“0U”PDU允许IT设备就近接线, 输出插座数量和每个插座输出电流容量可根据机架需求配置不同的规格, 使用灵活方便, 是当前数据中心机架中使用最多, 也是优先推荐的机架配电方式。

在机房建设中, 对机架PDU的设计和安装要求如下:

(1) 机架PDU每个插座的输出容量要满足对应单台IT设备的最大用电量要求, 且有一定的余量。

(2) 每个机架PDU输出插座的数量应大于每个机架中可能配置最多的IT设备数量。考虑系统扩容需求, 应有一定的余量。

(3) 机架PDU输出插座的相序或相 (火) 线与零线的接线方式应符合设备的要求。

(4) 机架PDU输出插座在结构方式上应与对应设备上的引入线插头相吻合。

(5) 机架PDU的进线端来自列头柜, 应采用防溅插头座, 可无工具拔插安装。

(6) 机架PDU应有电流检测、保护和通信功能, 以便维护人员方便地了解机架中电源分配情况和IT设备运行状态。

(7) 机架PDU只供机架IT设备使用, 不允许接一般电气设备。

6 机房辅助设备用电插座

辅助插座主要有以下作用:

(1) 为IT的通用测试设备提供临时电源。

(2) 为临时局部照明提供临时电源。

(3) 为清扫机房的吸尘器等设备提供临时电源。

这些设备通常采用单相电源, 电压为220V。这样每个辅助插座至少应具有2孔和3孔各一个, 总容量一般小于10A, 每12m2~15m2之间设置一组。在机房内通常将该类辅助插座安装在活动地板上或利用暗线安装在墙上。

机房辅助用电插座一般分为两种, 即机房辅助设备专用插座和一般性备用插座。

机房辅助设备用电插座在设计安装时应注意以下问题:

(1) 插座的容量应符合机房辅助设备对用电量的要求, 且有一定的余量。

(2) 插座的相序或相 (火) 线与零线的接线方式应符合设备的要求。

(3) 辅助插座应专供规定设备使用, 一般不接其他设备。

(4) 采用组合型插座盒, 既有2孔插座, 也有3孔插座, 总容量一般为10A~15A。2孔插座接相 (火) 线和零线;3孔插座接相 (火) 线、零线和地线;接线方式应为左零右火 (相) 。

(5) 在机房内主要工作间应设三相动力电源插座。一般是4孔插座, 容量为20A~30A, 以备机房内有三相用电设备使用。

机房一般性插座的安装方式:

(1) 插座安装在墙壁下方:安装在墙壁下方的插座多为一般备用插座。在无活动地板的工作间, 也应有设备专用插座, 这类插座安装时, 要与墙面平整, 在墙内导线要穿钢管、走暗线。

(2) 插座装在活动地板下:安装在活动地板下的插座, 多以插座箱的形式放置在活动地板下。这类插座箱结构严谨, 有各种形式的插座提供使用, 在插座箱上装有熔断器。插座箱在地板下可自由移动, 也可取出放于活动地板上使用。

(3) 插座装在活动地板背后:安装在活动地板背后的插座也多以插座箱的形式出现。插座箱固定在活动地板背后, 在活动地板上开一长方形孔, 插座从长孔中露出。平时在长孔上盖一块盖板, 用时将盖板去掉。

(4) 插座配置数量:主机房内每20m2设一套插座箱;终端室内每10m2设一套插座箱;其他工作间通常设1~2套插座箱。

(5) 一般备用插座盒:在各工作间及机房内走廊墙壁下都应设置。

7 UPS系统设备的安装与管理

在数据中心机房供电系统设备布局和安装工作中, 不论从工作量来看, 还是从系统的复杂性和维护管理重点来看, UPS供电系统都是最重要的。UPS设备安装和管理工作包括UPS设备开箱检查、安装调试、维护条件的建立和正确的使用管理全过程。

(1) 设备验收检查

UPS设备验收检查主要包括设备应完整无损, 外观上不应有硬损伤, 异常变形或损坏, 更不应有碰坏之处;型号种类应与合同相符;附件应齐全, 附件的型号、数量应与合同相符;备件应齐全, 备件的型号、数量应与合同相符;随机资料应齐全, 包括出厂检查合格证、产品性能说明书、出厂测试记录、产品安装说明书、保修卡等;随机专用工具应齐全;检查电池的性能、型号、容量应符合设备的要求。

(2) 安装调试的准备工作

一般UPS设备安装调试前应做到货物验收、设备存放、就位、场地准备、安装面积的要求、工作间的面积、安装物理环境要求、安装周围空间的要求、日常通风要求、安装地面的要求、安装灯光的要求等工作。

(3) UPS电源输入输出接线

UPS电源输入输出接线时应做好如下工作, 即UPS必须配置输入配电柜, 输入配电柜的三相开关做输入UPS电源的隔离开关;UPS配电保护器的选择应与UPS电源的标准设备一致;对输入配接线的要求为三相五线制 (三根火线+中性线+地线) ;对输出配接线的要求为三相四线制 (三根火线 (相线) +中性线) ;主机与蓄电池的连线主要考虑传输压降≤1%;交流电缆的选择与施工要求;UPS输入输出的功率电缆及任何辅助导线都应该能够通过UPS的底部或活动地板进入UPS机柜;接线端子应具有清晰的标识以方便安装, 连接工作应该在UPS机柜的正面进行, 所有的连接工作都应是直接完成的, 无需卸下其他连接;中线导体应该加粗以应付3次及3n次的谐波电流, 在谐波电流大的场合, 中线导体的尺寸应该是各相线导体的1.5倍。

(4) 管理与维护

UPS电源在使用管理中应注意要有专门经过培训的工程技术人员进行维护管理, 并尽可能减少人为管理不当和操作失误引发的故障;UPS设备运行环境应保持一定的温度和相对湿度, 保持清洁、无灰尘、无污染、无有害气体, 且一般温度控制在5℃以上、25℃以下, 相对湿度在50%±10%的范围;UPS设备运行要具备一个良好的电网环境, UPS电源输入线是单独从变压器引来的一路电, 在这路电中, 不能再接其他用电设备;有条件时, 在UPS电源输入前接交流稳压电源或隔离变压器;在UPS电源输出端应设专用配电柜, 经配电柜后分别接列头柜或IT机架PDU;定期测试UPS的工作性能参数, 包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出频率、功率因数、电池充电电压、充电电流等参数;做好UPS电源每日工作情况记录;UPS电源输出电路只能供IT设备使用, 切忌接其他用电设备;经常检查UPS电源的地线是否良好, 物理环境 (主要是空调与通风) 是否正常;建立一套经常性和定期性维修制度, 要定期检查UPS电源各部位的信号波形和温度, 及时发现设备存在的隐患, 提早预防, 减少运行中的故障等问题。

8 电池安装与维护

(1) 安装准备

安装前要对蓄电池逐个进行检查。检查内容包括蓄电池外观应完整无损;蓄电池电解液无外渗现象;蓄电池各接线柱和接线连接装置应牢靠;单个蓄电池空载电压和带载的电压应符合蓄电池的技术性能要求;多组蓄电池的串并联接法应符合规定, 各组蓄电池的电压差别应在控制范围内;如果UPS电源配用的蓄电池是开启式, 还应逐个检查电解液的高度是否符合要求;开箱检查合格后, 方可进行安装调试;安装时必须考虑地板承重、物理环境 (温度、湿度、防护IP等级、维护条件) 、通风、布局、消防、安全等因素;电池是重量/体积比相对较大的设备, 布局设计时不宜叠放数量过多, 当电池允许摆放面积有限不得不叠放数量较多时, 应对地板做承重处理。

(2) 通风

必须保证一个最小的通风量, 通风可以是自然对流、强迫对流或安装空调。选择通风方式取决于排除热量和房间的大小, 无论哪种通风方式均需考虑室外引入空气的过滤与净化。

通风量要根据电池容量、最大放电电流和电池类型通过计算确定。

非密封电池:d=0.05x Nx Im, 其中d为每小时排风量的立方米数;N为电池的单体数;Im为最大负载电流 (A) 。

(3) 电池单体的摆放

相邻两个裸露导体部分之间的电压小于150V。如果这个条件不能满足, 必须安装电池接线端子的防护罩和使用绝缘电缆进行连接, 同时铺设特殊的维护区地板, 为维护人员提供可靠的立脚点, 与地面相隔离, 并且在电池周围提供至少1m宽的人行通道。

(4) 电池的连接

连接线尽可能的短, 以减少线路压降。

(5) 电池保护断路器

断路器通常安装在UPS输入配电柜中。

(6) 消防设备

除机房的消防系统外, 电池间还要配置干粉式、二氧化碳式灭火器或沙子等灭火物资。

9 机房照明系统

机房照明系统分为普通照明和应急照明两大类。

(1) 普通照明:

机房各类房间对照度的要求各不相同, 一般来说, 最低标准为主机房照度不少于300Lx;基本工作间、第一类辅助工作间的平均照度不少于200Lx;第二、三类辅助工作间及办公室应符合工业企业照明设计标准;楼道照度不少于100Lx。

与此同时, 设计中对机房照明的均匀度、稳定性、光源的显色性、眩光和阴影等指标也要认真考虑。

(2) 应急照明

应急照明又称事故照明, 是在正常照明因故障或检修时提供的照明。国家标准《电子计算机机房设计规范》GB 50174-2008中规定:主机室及已记录的媒体存放间中距地面0.8m处的测量照度不应低于10Lx, 主通道及有关房间中照度不应低于5Lx。

主机房和辅助区不小于规定照度的10%;机电房及有人值守的房间, 备用照明的照度值不小于一般照明照度的50%。

事故照明的供电要与工作照明分开, 属重要负荷回路应单独设立专门的供电线路, 每套灯具配有蓄电池供电, 也可采用独立的UPS供电。

超高层医院建筑供配电设计探讨 篇7

一、供电系统设计

超高层医院建筑高度一般在100m以上, 其供电系统安全性和经济性尤为重要, 需根据工程的规模及特点、安装负荷的性质、用电量及经济条件, 考虑其需求。

供电电源的原则为:减少配电级数、简化接线、减少电压损失、提高电能质量和经济合理。

通常按医院性质和超高层建筑特点, 城市电网需提供10k V两路电源或者20k V电源+柴油发电机作为供电电源。

低压配电线路的供电半径一般控制在150m以内, 因此超过此范围高度的建筑, 通常应在避难层设置变电所。柴油发电机分为两个配置, 一个供给低区作为一路备用电源, 一个供给高区作为另一路备用电源。

后备电源选用快速自启动发电机组, 供电时间15s~30s。UPS不间断电源, 满足医疗设备的供电时间要求;EPS应急电源, 供应急照明系统。

两路市电与柴油发电机切换方案原则是:第一, 考虑变压器运输问题, 装于避难层的变压器容量建议不大于800k VA;第二, 供给高区的电源可适当调高柴油发电机出口电压, 缓解输电距离长对电压的损失。

二、线缆的选择和敷设

配电线缆选择和敷设主要考虑以下问题:

首先, 消防线缆的选择应符合《建筑设计防火规范》GB50016-2014第10章的要求, 消火栓泵、消防电梯、喷淋泵、加压风机、排烟风机、加压泵和消防控制室等的干线应采用矿物绝缘电缆, 且须采用梯架敷设, 不建议采用槽盒式桥架 (降低载流量, 一味追求外观整齐) 。

其次, 消防配电线缆穿越相邻防火区, 应采取有建筑构件耐火极限的不燃烧材料进行填充和封堵。

消防回路与非消防回路应分开供电, 避免切非时对消防负荷的影响;低压柜消防负荷与非消防负荷低压柜应分开设置, 便于管理。

三、结束语

综上所述, 经过对超高层医院建筑的供电方案比较, 笔者认为150m左右的建筑避难层不需要设置分变电所, 小于250m的建筑可选择方案一, 超过250m的建筑建议选用方案二, 以满足超高层建筑对供电安全、可靠性、前瞻性的要求。

摘要：文章介绍了超高层医院建筑的特点, 探讨了高区变配电站的系统设计要点、设备运输和降噪问题以及配电线缆选择和敷设等问题, 提出了两种不同的设计方案, 以供同行参考。

关键词：超高层医院建筑,变配电系统,设计

参考文献

[1]刘建.医院建设项目供配电系统设计方案探讨[J].中国医院建筑与装备, 2015 (11) .

[2]住房城乡建设部.GB50016-2014建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社, 2015.

[3]中华人民共和国建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

议10kV供配电设计的问题 篇8

【关键词】配电设计；问题；设备

0.前言

为做好10kV供配电设计，现笔者将在施工管理过程中常见的10kV供配电设计问题整理出来，进行简要的分析。

1.10kV供电电源点不明确就进行配电设计

主要受影响的是电房的数量及平面布置。如住宅用电，需要明确 10kV电源点后再进行相关的供配电设计，电房的布置才会合理、准确。如果电源点不明确，电气设计师和建设单位就不知道供电部门在拟建的住宅楼内是否设置开关房，设置的电房是综合房还是公变房。否则将会对施工造成不必要的返工等等。

2.变电房和配电房的名称

在工程设计时区分不准确，经常混淆。主要是没有区分好供电部门习惯叫法的用房如开关房（或称开闭所）、专变房、公变房、综合房的含义。开关房只是供电部门调配电源的一类用房，不存在变电的含义，房内都为10kV环网配电柜。一般专变房只是对一般用户或公共项目来说的电房。

3.电费计量表设置不合理

计量表设置不合理包括多设、漏设、设置位置不对等。电表的设置一般有2类：①对供电部门的计费表；②物业管理用的内部计费表。而表计设置不合理的地方通常发生在对供电部门的计费表，在住宅类的用电和有复合用电性质的综合楼表现得比较明显。

4.设备选型

（1）高压柜的选型。主要问题是开关柜跟变压器的配合问题，现很多设计师动不动就选用真空断路器开关柜，其实当变压器的容量小于等于800kVA时，用负荷开关柜加熔断器的组合，保护既简单，造价也节省。因负荷开关可用于分合额定负荷电流，且具有结构简单、价格便宜等特点，加上熔断器作为附加的保护元件，又可开断短路电流，功能相当于断路器。负荷开关柜好用、价格低，但也不能用过头，特别在双电源进线的切换就不提倡使用。有的设计人员就将双电源切换也设计成电动型的负荷开关柜，虽能达到切换的目的，但安全性就比真空开关柜差很多。

（2）低压柜的选型。现在低压柜的设计选型一般问题不大，需要注意的是框架开关的极数，如在TN-S系统中，不需要断开中性线；变压器低压侧总开关与母联开关应为3极，而正常供电电源与应急柴油发电机（或EPS）电源间的转换开关需采用能断开中性线的四极开关；还有就是要注意低压柜垂直母线的额定电流，因为柜厂生产的低压柜其垂直母线的额定电流一般1000A为，当低压柜供电的负荷大于500kW时，设计应注明要求低压柜垂直母线的额定电流为1600A。以免垂直段母线截面的载流量不足，造成安全隐患。

（3）干式变压器的选型主要是结线组别选得不对，推荐选用D，yn11的结线变压器。在工程上TN系统中采用D，yn11结线组别的变压器已很普遍，但仍有不少工程选用Y，yn0结线组别的变压器，其原因主要是设计人员不清楚前者的优点。推荐选用的理由，主要基于D，yn11结线比Y，yn0 结线的变压器具有以下优点：

①有利于抑制高次谐波电流。3次及以上高次谐波激磁电流在原边接成△形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。

②有利于单相接地短路故障的切除。因D，yn11结线比Y，yn0结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。

③能充分利用变压器的供电能力。Y，yn0 结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，严重地限制了接入单相负荷的用电容量，影响了变压器供电能力的利用；而D，yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，甚至可达到相电流的100%，使变压器的容量得到充分的利用，这对单相负荷容量大的供电系统是十分必要的。

5.设备的布置

（1）高、低压配电系统图与平面图不一致。具体情况有2种：①系统图与平面图中柜、屏的排列顺序相反。②平面图上双排面对面布置的配电屏之间有母线桥，而在系统图却未画出，或反之。

（2）低压配电屏屏前、屏后通道宽度不满足规范要求。如屏后有时仅距墙700mm，抽屉式低压屏双排面对面布置时仅相距1800mm，规范要求屏后1000mm，抽屉式低压屏双排面对面布置时距2300mm。

6.电缆保护管的选用

（1）室外电缆套管：现许多工程的室外电缆套管设计仍采用镀锌钢管，镀锌钢管主要存在易腐蚀、易拉伤电缆、易产生涡流等缺点。建议过马路电缆套管选用10kV用玻璃钢电力套管，综合考虑电缆的截面大小采用Φ150厚度为8mm的规格；在人行道的电缆套管建议选用10kV 用PE 电力管，规格为Φ160×8mm 。

（2）穿墙电缆套管：一般设计常见的是在电缆进出电房时预埋SC100或者SC150管，但都没有考虑选用刚性防水套管，往埋往造成了埋管位置的管外壁漏水，特别在混凝土连续墙，设计应注明采用防水套管（可引用国标号），且应该注明电缆穿过套管敷设完毕后的处理方法，如采用沥青油麻加防水油膏，以防套管外边不漏水而套管内壁和电缆间漏水。

7.其他专业的配合

（1）通风给排水专业的配合。通风专业主要是根据变压器的容量和规范的要求算出换气量和换气次数，这个一般的暖通设计问题不大，主要问题是很多设计师在变配电房设计了通风管道，这既违反了《10k及以下变配电所设计规范》中与配电无关的管线不能进入电房，又违反了供电部门的运行管理规定，供电部门在验收送电时肯定要求拆除后才给予通过。改进的办法是只设排风口或设轴流风机。（2）土建专业的配合。土建专业中的结构专业一般问题不大，主要是一般的10kV设备的重量不大，荷载要求不高，主要是建筑专业的配合：

①门窗大小和结构。很多建筑设计师设计的电房门只有1200mm，实际上不少的变压器的设备窄面宽度已达1300～1500mm，到施工时候才发现装好的门不能进设备（土建和电气的施工单位不同）；门的结构形式一般采用成品的不锈钢电房门即可。

②墙地面的结构和装饰，墙的结构最好采用240砖墙（供电部门的验收要求），墙的装饰采用普通批荡就可，地面最好用现浇混凝土，最好不用水泥砂抹光（易起尘），地面的面层应铺设抛光砖或地板漆，以防尘。天花在原混凝土天花上刷白就行。

③对于防水问题，这是一般设计单位在供配电设计时考虑最不周全的地方；除上文提到的防水套管外，最大的防水问题就是电房地面和电缆沟的防水。

8.其他问题

现在的配电自动化上马的项目越来越多，即俗称的电力监控，但很多的电气设计师仍把电力监控的后台设备和配电房设备放在一起，这不利于管理，建议把电力监控的后台设备和消防控制中心或弱电控制中心放在一起，以理于观察和统一管理。

9.建议

般电气设计师和建设单位较容易忽视的地方，就是供电部门与建设单位所签订的供用电协议方案。现在很多工程都是在设计单位完成施工图后建设单位才进行用电报装，但往往造成修改的工作量较大，因为供电部门的要求较多，有些可能是颠覆性的修改，原设计的施工图根本不能满足，如电房的设置、表计的设置等。建议在初步设计完成后就应进行用电的报装，因为初步设计后用电的容量已基本确定，此时建设单位进行用电报装并和供电部门达成初步意向或签订供用电协议方案，对于施工图的设计有很好的指导意义。无论是对以后减小返工量还是通过供电部门的验收送电，都会打下良好的基础。

浅谈高层建筑供配电系统的设计 篇9

在我国按有关规定, 建筑总高度超过24 m的非单层民用建筑和10层及10层以上的住宅建筑称为高层建筑。

高层建筑中的电气自动化水平都是比较高的。有的高层建筑几乎集中了各种现代化的电气技术, 形成诸多安全和服务系统。例如:空调, 电梯, 给排水, 消防, 闭路电视, 工作和事故照明, 音响, 广播, 电话, 制冷, 炊事, 防雷接地, 电脑管理等等, 而支持和保证它们正常工作的, 都离不开供配电系统, 所以高层建筑中的供配电系统是其重要的组成部分。

由于高层建筑的重要性, 就决定了它对供配电系统要求的特点。首先是可靠性, 国内一些高层建筑许多都采用两路独立电源供电, 互为备用, 10 kV电压进线, 设备用柴油发电机, 如图1所示。当取得两路独立电源有困难时, 则允许采用一路专用线供电, 再用柴油发电机, 如图2所示。有条件也可由近处取得一路低压电源备用。

为了防止电网停电, 发电机无法启动, 设置UPS电源作为计算机房事故照明, 疏散指示等一级负荷的需要。高层建筑供配电系统第二个特点是高压深入负荷中心, 变压器进楼 (有的设在建筑物毗邻的变电所中) , 这样可以节省大量电线、电缆, 使工程造价降低。根据负荷分配的不同情况确定变电所的位置, 可将变电所分别设置在楼的底层和顶层。我国多设在地下室或底层。

高层建筑供配电系统另一个特点是要求电器设备能防止火灾, 保证安全。因此一般不采用油浸式变压器, 而多采用干式变压器和环氧树脂浇筑式变压器。后者具有防潮、防火、噪声小、易搬运等优点。

断路器也不采用油断路器, 而多采用真空断路器或气体绝缘断路器。高压开关柜均采用手车式结构。它的体积小、维修方便、迅速。目前, 组合式变电所正在迅速发展, 它有结构紧凑, 维修方便, 安装工期短等显著优点, 越来越被高层建筑所青睐。

低压配电系统也是高层建筑供配电设计的重要内容。低压配电系统的结构方式, 可以采用放射式、树干式或混合式。楼层配电多以混合式为主;而且均采用插接式绝缘母线槽沿竖井垂直敷设。水平干线多采用全塑电缆与竖井母线连接, 图3为4种典型的低压配电系统。

a方案, b方案, c方案3种为混合式配电系统。每根干线对一个供电配电, 可靠性比较高。其中b方案比a方案增加一条共用的回路 (虚线) 提高了可靠性。d方案适用于楼层多, 负荷大的高层建筑 (大树干式) , 维修方便。c方案比a方案, b方案增加一个中间配电箱。各分层配电箱的前端都有总的保护装置, 提高了配电的可靠性。我们常用的配电干线的材料有铝排, 铜排, 铜芯电缆和装配式母线等。

由于我国电力和照明电价不同, 所以电力和照明要分开配电。又因为正常的工作和事故情况下的要求不同, 所以电力和照明又各分为事故和正常系统。所以配电系统有4个:正常电力、正常照明、事故电力和事故照明, 这样既能保证经济性又能保证安全性。

为了防止火灾, 供配电系统的各种管线均应采取防火措施。为了防震, 在伸缩缝、沉降区边缘的管路, 导线一定要做防震处理。这些都要在设计时仔细加以考虑。

高层建筑在供配电系统的安装施工工作, 按规程操作是基本要求。另外我们着重指出以下几点应特别加以注意:

1) 变压器是供配电系统的核心设备, 在运输和保存的过程中, 可能有机械损伤和受潮。安装前必须严格进行外观检查和电器性能测试, 如不合格, 一定要及时处理, 合格后方可就位。

2) 插接式母线, 要严格保持干燥, 千万不要弄上水和砂浆等, 一旦受潮很难恢复绝缘。在交叉作业时, 有时容易被忽视。

3) 各种预埋的管路, 一定要严格防止水及混凝土进入其中, 一旦进入, 很难清除, 无法穿线, 有时甚至将钢筋全部刨出, 工时的浪费很大, 并损伤土建结构。

高层建筑供配电系统是有许多特点的, 我们只能就一些主要方面加以阐述, 在设计, 安装工作中注意这些特点并采取有效的对策, 对于高层建筑的质量起着有益的作用。

摘要：介绍了高层建筑供配电系统的特点, 探讨了高层建筑供配电系统安装中存在的问题, 提出了高层建筑供配电系统安装中应注意的事项, 以完善高层建筑的供配电系统, 提高高层建筑的质量。

关键词：高层建筑,供配电系统设计,安装

参考文献

[1]孙景芝, 韩永学.电气消防[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

UPS供配电设计 篇10

建材行业是耗电量非常大的行业, 在其生产成本中, 电费开支占据了相当大的比例。就建材企业而言, 除了生产过程中正常耗电之外, 供配电系统在降压变电所将电能输送至用电设备过程中, 还不可避免发生能量耗损问题, 使得电能总消耗量大大提高, 从而增加了建材企业的生产成本。而在建材企业供电系统线路损失中, 主要以变压器和供配电线路电能损失为主, 大约占建材企业总供电系统电能损失的95%[1]。这种形势下, 需采取优化节能设计等手段, 最大限度减少建材企业供配电系统中电量的损失, 严格控制建材企业的生产成本, 提高电能利用率, 进而增强企业的综合实力和市场竞争力, 促进建材企业健康、快速、可持续发展。

1 建材企业供配电系统节能优化设计的原则

建材企业供配电系统节能优化设计过程中, 须坚持以下原则: (1) 适度原则。设计过程中, 应以企业的使用要求为准, 在合理使用电气的基础上, 综合考虑各方面的因素, 有前瞻性地进行节能设计。同时, 还应积极引进先进节能技术, 不能以损害企业的使用需求为代价而盲目进行节能设计, 以获得相反的设计效果。 (2) 经济性原则。节能优化设计的目的是减少生产成本, 追求生产效益的最大化。因而在节能设计过程中, 要统筹节能设备投资问题, 不能为了追求节能效果最大化而盲目引进节能技术, 增加节能投资。 (3) 可持续发展原则。建材企业生产过程中, 不仅需要讲究经济效益, 以最小的电能消耗实现企业经济效益最大化, 而且还要讲究社会效益和环境效益, 促进绿色建材产业的发展。只有这样, 企业才能在日益激烈的市场竞争中占据主动权, 获得长足发展。

2 建材企业供配电系统节能优化设计的具体内容

2.1 供电电压的合理选择

建材企业供配电系统中, 为减少系统运行中电能的耗损, 可根据用电实际需要, 在额定电压范围内, 适当提高电压。通常情况下, 生产企业配网系统中 (电压一般为35 k V及以上) , 运行电压每提高1%, 电能耗损可减少1.2%左右。对此, 建材企业可逐步取消35 k V供电电压, 取之于以110 k V或220 k V电压, 最大限度降低配电系统运行过程中的线路耗损[2]。供电电压的适当提高, 还能够提高电能的输送容量, 满足企业不断发展的需求。虽然供电电压等级高低与线损大小成负相关, 供电电压等级越高, 线损程度越小, 但建材企业不能为了减少线路线损而盲目提高供电电压, 以免高电压给企业带来不利影响。

2.2 变电器的合理选择

建材企业供配电系统中, 变压器的作用主要为升降电压、匹配阻抗、安全隔离等[3]。在配电设计时, 若只根据建材企业生产工艺所用的用电设备具体符合情况来确定变压器的台数和容量, 缺乏长远考虑, 将使得变压器实际生产产量低于设计产量, 长期运行后, 变压器工作效率将大大降低, 从而增加能耗。因此, 要根据企业长期发展需要选择合理的变压器, 并对符合大小、生产用电特点、设备投资、变压器运行经济性及设备对供电可靠性和电能质量的要求等方面进行综合考虑, 最大限度减少变压器运行费用。一般情况下, 变压器功率耗损最小时, 其负载率约为0.5~0.6, 不合理负载将增加变压器耗损。建材企业变压器负载率应以此为标准进行严格控制, 但同时可根据实际情况作出适当调整, 将其控制在0.5~0.7内, 以最小的损耗实现最大的效能。

2.3 无功补偿的合理选择

供配电系统中的无功补偿设备主要提供必要的无功功率, 确保整个供配电系统的功率因素, 并有效降低能耗。无功补偿中最为常用的方法是通过并联电容来实现, 由于安装位置不同, 供配电系统中的补偿方式主要有: (1) 高压集中补偿。这种补偿方式的优点是补偿高、投资较小, 运行过程中还能根据负荷具体情况对电容量进行合理调节, 从而提高功率因素。但存在经济性较差的缺点。 (2) 低压集中补偿。这种补偿方式能够补偿低压母线的所有无功功率, 补偿范围较大, 且可实现自动投切, 确保了供配电系统的电压质量, 取得较为理想的经济效益。 (3) 低压分组补偿和低压分散就地个别补偿。这两种补偿方式能够对所有高低压线路和变压器的无功功率进行补偿, 范围较大, 节能效果较为理想。但存在设备投资大、且设备较为分散, 管理和维护难度大等问题, 若配电线路长度不够或设备容量太小, 则补偿效果不理想。不同补偿方式的选择, 其补偿效果也会不同。建材企业应根据自身发展需要, 并深入分析不同补偿方式的特点、运行情况及经济性等, 以最优组合方式, 选择最佳的补偿方式, 实现企业经济效益的切实提高。

2.4 电缆及导线截面的合理选择

输电线路的电阻大小主要由导电率、线路长度和横截面积决定, 而配电系统中的电能损耗, 主要由电线的电阻和电流决定, 并与阻抗成正相关, 与电流的2次方也成正相关[4]。要降低输电线路中的阻抗, 须尽可能使用高导电率和大截面积的电缆, 以实现输电过程中电能耗损的最小化。建材企业供配电系统设计时, 要最大限度减少配电线路的长度, 合理进行线路布线, 避免走弯路, 同时选择合理的导线截面。这不仅可以最大限度减少线路耗损, 还能确保线路电压的温度, 避免无故降低等情况, 从而促进供电质量及供电的可靠性, 在确保正常供电的同时, 达到节能降耗的目的。

3 结语

随着社会生产力的发展, 能源资源损耗量不断增大, 环境问题日益突出, 严重阻碍了和谐社会的发展, 节能减排已成为社会发展过程中必须面对的全新课题, 尤其是对耗能量较大的企业来说, 节能优化设计已成为可持续发展的必由之路。建材企业耗电量大, 供配电系统运行中的能耗较大, 若在发展过程中缺乏对节能降耗的重视, 将难以在现代经济市场中立足。因而要强化认识, 供配电系统须从节能优化设计方面综合考虑, 以最小的电能消耗获取最大的经济效益, 从而提高市场竞争力, 促进企业的健康、可持续发展。

参考文献

[1]凌永林.浅谈供配电系统的技术措施实现节能减排[J].电源技术应用, 2013, (9) :86.

[2]孔海军.有关酒店供配电系统的设计与施工的比较探讨[J].科协论坛, 2012, (11) :52-53.

[3]杨宝泉, 王会芳.浅谈高层民用建筑供配电系统电气防火措施与技术[J].价值工程, 2010, 29 (35) :65-66.