2022年2022年机房电气设计工程 .pdf

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1、机房电气工程第一节 机房供电概述及系统设计一、机房供电概述智能建筑中的机房用电，如计算机机房、数据中心、网络机房、消防和安防控制室、楼宇自控室、卫星电视前端机房、电梯机房用电，都属于一级负荷，要有确切的保障措施。有些数据传输系统是不允许断电的，需UPS 电源支持，否则，若发生断电事故， 会造成重大经济损失或数据丢失。因此，电源保障和供电可靠性在智能建筑的机房建设中显得格外重要。城市智能建筑中的电源主要来自城市电力网。依据当地供电部门提供的外线供电方案，在建筑内设计的10kV 变电所，一般采用的电力主接线是两路独立10kV进线电源，两段高压母线分列运行，设母联开关（或不设），经干式变压器接至低压

2、配电柜，再用封闭母线沿强电竖进，以树状供电方式，向楼内各层馈电。群楼及地下各层的大型用电设备，用干线电缆， 以放射供电方式， 直接供给用电设备。根据需要，在适当的地方配备应急柴油发电机组，当两路10kV 外线电源均失压后，柴油发电机组自启动，并投入低压母线，有选择的供应一级负荷用电。整个低压配电采用TNS 接地系统。【TN-S 接地系统（三相五线制供电接地系统） 该供电接地系统在建筑总配电处将零线（N）和保护接地（ PE）线重复接地，之后 PE 线和 N 线严格分离，不混接。其优点是 PE 线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE 线上的其它设备产生电磁干扰。此外，由于N线与 PE 线分

3、开， N 线断线也不会影响PE 线的保护作用。缺点是耗用的导电材料较多，投资较大。】一个完善的机房供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助用电设备可靠运行的基本条件。高品质的机房供电系统体现在：无断电故障、高容错；在不影响负载运行的情况下可进行在线维护；有防雷、防火、防水等功能。机房供电设计包括负荷等级和额定容量的确定、电源的可靠性设计、防雷和接地技术措施等。（一）遵守技术规范由于电子信息系统机房设计规范 修改和审定中。 目前，经常采用的规范如下：GB501741993电子计算机机房设计规范SJT300031993电子计算机机房施工及验收规范GBT28872000电子计算机场地通用规范GB5

4、00521995供配电系统设计规范GB500541995低压配电系统设计规范GB500342004建筑照明设计规范JGJT161992民用建筑电气设计规范GB500571994（2000） 建筑物防雷设计规范GB501161998火灾自动报警系统设计规范GB501661992火灾自动报警系统施工及验收规范GB500451995（2001） 高层民用建筑设计防火规范GBT503142000智能建筑设计标准GB503392003智能建筑工程质量验收规范上述技术规范将机房在不同系统和范围的供配电需求内容明确了要求，例如：依据电子计算机场地通用规范 、 低压配电设计规范的规定，计算机机房供电名师资料总

5、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - - 系统根据计算机的性能、用途和运行方式（联网与否）等情况，划分为A、B、C 三级，见表。表：计算机机房供电系统项目A B C 稳态电压偏移范围（ %）55 1010 1510 稳态频率偏移范围（ Hz）0.2 0.5 1 电压波形畸变率（ %）5 7 10 允许断电持续时间（ ms）04 4200 2001500 在智能建筑工程中，较为重要又有一定规模的计算机机房，一般都按A 级设计方案。（

6、二）负荷等级和额定容量依据计算机的用途和性质以及负荷分级的规定，采取相应的供电技术： 对于一级负荷采用一类供电， 重要机房供电属于一级负荷，按一级负荷的供电要求， 必须保证两个以上独立的电源点供电，采用采用两条专用干线引进， 两路独立电源在末端互投 ，建立不停电系统， 而且要保证供电的质量； 对于二级负荷采用二类供电，建立带备用的供电系统； 对于三级负荷采用三类供电， 按一般用户供电考虑。机房用电系统要求提供的电源额定容量一般以两种方式给出：（1） 确定机房用电系统的总功率大小或机房用电系统的总电流。这是选取电力设备、总断路器、 供电电缆、 机房的总发热量以及精密空调时都必需考虑的问题。 通常

7、供电总功率应留有不少于25%的余量。（2） 确定各机柜、 分机、设备等所要求的工作电流。 这对设计计算机机房的配电柜、选取合适的传输导线和分路开关也是必需的。针对电气设备额定电流，在整定总断路器和分路开关时要注意电气设备的启动电流值。在进行方案设计时，有些经验数据可供估算时参考，如：1）UPS 功率：主机房可按350W400Wm2计算；照明用电可按15W20Wm2计算。2）空调机电功率要根据机房制冷量考虑。主机房制冷量按400Wm2计算，辅助机房制冷量按 300 Wm2计算，然后再根据电气设备不同的效率和换算系数，确定空调系统用电负荷量。（三）电源的可靠性我国的低压供电系统采用的是三相四线制，

8、相电压为220V，线电压为 380V。计算机系统一般要求三相五线制，即三根相线、一根零线、一根地线，地线单独接地，不与零线共地。 在同一个计算机供电系统中，送给各部分负荷的电压可以有220V 和 380V。重要机房，包括计算机机房、网络机房、消防和安防控制室、楼宇自控室、卫星电视前端机房、通信（模块局）机房、消防电梯机房等的供电，应采用双路电源末端互投，其配电柜（箱） ，需敷设专用线路。计算机网络机房的双电源末端自投电源质量应按照A 级标准进行设计和施工，即采用三相五线和单相三线制，在稳态下， 应达到电压为 380（12%）V220（12%）V 、频率为（500.2）Hz、波形失真不大于5%、

9、瞬时断电时间小于4ms，并且根据用电设备对供电的要求，增加 UPS 不间断电源。消防泵房、 排烟设备机房、 应急照明配电箱、 专用空调等也应按双电源末端自投设计，其供电容量、配电柜（箱）的总开关截流量，除满足现有用电之外，应留名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - - 有一定余量，各柜（箱）也应留出一定数量的备用出线回路。火灾自动报警系统除主电源外， 还应配备直流备用电源。 火灾自动报警系统的主电源开关，不应采用漏电保护。

10、安防系统的前端摄像机由安防中心专线集中供电。距离太远的亦可就近供电， 但电源的通断控制需由安防中心操作。当电压波动超出5%10%时，设稳压电源装置，其标称功率不得小于系统使用功率的1.5 倍。其余的电源技术指标，应符合 GB501741996电子计算机机房设计规范的要求。（四）防雷和接地接地极的接地电阻， 当系统采用联合接地时， R1（北京地区可按 0.5考虑）采用单独接地时， R4。在总配电室要做总等电位连接，各楼层的智能化系统设备机房、楼层弱电间、楼层配电间的接地，采用局部等电位联接。贯穿弱电竖井的接地干线，应当是镀锌扁钢，截面尺寸不小于40mm3 4mm，如果竖井内放置有源 HUB 机柜

11、，则弱电竖井的尺寸应适当加大，并配AC（220V，50Hz）电源。机房的重要设备和配电柜（箱） ，必须按 GB500571994（2000 年版） 建筑物防雷设计规范6.4 的规定设计防雷击电磁脉冲的措施， 并安装 SPD电涌保护器 、做好等电位连接。二、机房供电系统设计机房在智能建筑中的重要性确定了安全、可靠是供配电系统设计的关键出发点。由于机房的供配电系统、 照明、设备防雷、机房接地、 UPS 不间断电源等与一般的强电设计有所不同， 又与弱电专业的十几个子系统密切相关。因此，它们处于强、弱电专业设计分工的接合部。有两种专业技术规范在这些界面上，有些规定也不十分明确， 带来的问题是： 机房各

12、子系统的设计深度差距较大；几个主要弱电机房预留的位置不合适， 面积过大或偏小； 弱电竖井中遗漏接地干线和电源插座；UPS 电源容量、支持时间长短不一；UPS 电源供电方式是采用集中式还是分散式不能确定子系统的供电和接地方式不规范等。一部分设计文件中， 还经常发现有文字说明描述不清楚、 系统图和平面图五花八门、 图形符号不按现行制图标准绘制等问题。工程建设，设计先行。要克服上述问题，除了遵守规范以外，熟悉机房供电设计的特点也十分必要。（一）机房常用的供电方式（1）直接供电。将变电所送来的工频交流电直接送给计算机设备配电柜，然后再分配给计算机设备。直接供电方式具有设备少、投资运行费用低、供电简单、

13、维修方便等优点。缺点是对电网质量要求高，容易受电网及负载变化的影响。一般来说，大中城市的供电系统可以满足主机及外围设备对电网质量的要求，但设计时要注意避免机房附近有较大负载的启动、电磁干扰等情况。（2）隔离供电。在交流进线后面加一个隔离变压器，然后再送给计算机。隔离变压器的一次侧和二次侧之间均加屏蔽层，并各引出一个抽头与一次侧、二次侧的零线连接，再经耦全电容接地，对电网瞬变干扰有隔离和衰减的作用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 30 页 - - - - -

14、 - - - - （3）交流稳压器供电。50Hz 的工频电源经交流稳压器后，再供计算机使用，可以衰减许多暂态冲击、幅度波动和电压脉冲，但无法纠正电源频率波动。（4）发电机组供电。某些电网电压不稳定时或在特定环境下，需要外电网交流输入，经整流后驱支直流电机，再带动发电机产生交流输出。若电网停电，可利用蓄电池提供直流驱动，满足一段时间内不停电的需求。通过测速电机和惯性飞轮等装置调整输入输出电流，使输出电压和频率不随电网的波动而变化。（5）不间断电源（UPS）供电。由于采用了脉宽调频技术、高效功率器件的成熟、微处理器的发展等因素，不间断电源已经成为计算机机房供电的主要手段。不间断电源最大的特点在于不

15、间断性，而且能最大限度地提供稳定电压，隔离外电网的干扰。外电网一旦停电，UPS 能在设备所允许的极短时间内（微秒到毫秒级）自动从备用能源经逆变器变换成电压、频率和相位都与原供电电源相同的电能继续向计算机供电。或者平时由逆变器供电，只在逆变器发生故障时，由静态电子开关自动将复读机瞬时切换到外电网供电或切换到另一台与之并联的UPS上，实现不间断供电。UPS提供的电源具有较高的电压和频率稳定性，波形失真也较小，干扰更优于外电网，是计算机系统最理想的供电方式。几乎所有的重要计算机设备都采用UPS供电。（二）电源布置和系统设计设计和施工必须充分了解并掌握供电对象。充分搜集机房设备和系统的资料才能做好电源

16、布置和系统设计，从而合理地满足机房用电需要。机房应单设电源管理间，用符合防火要求的隔墙与弱电设备隔离，避免电源管理间噪声、蓄电池酸碱液渗漏和电气火灾等事故传播到计算机设备机房内。计算机设备机房与电源管理间中间设单扇朝电源管理间方向开启的连通门，还可考虑设置玻璃观察视窗。电源管理间应做水泥地面， 为防潮、 防湿可砌高0.3 0.5m 的水泥平台搁置配电柜和UPS电源等。 举例说明如下：（1）负荷统计。某机房根据服务器群、交换机、计算机主机、精密空调、各种动力、照明等负荷的统计计算，确定在电源室安装2 台 300kVA全数字型UPS ，构成并联冗余系统；电池采用单台30min 支持时间；配电柜10

17、 台；照明箱2 台。（2）系统构成。 根据上述负荷分布状况，分别由楼内两个10kV 变电所不同变压器的母线出线柜上，各引两路独立的380220V 三相四线电源送至UPS配电间，其中两路为UPS配电系统的输入电源，总进线开关长延时整定800A；另两路为空调供电电源。上述电源再由UPS配电间的输出柜，将两路UPS电源和两路空调电源，分别经两处电气竖井引至主机房配电定，再经相关输出柜配出，馈给主机房的各终端用电设备和配电照明箱等。UPS系统的输入输出配电柜电器元件均为进口产品。配电柜中设置避雷设备和远程电量监控设备，以实现配电柜防浪涌、防雷击、过流保护，以及对总输入电压、电流、频率进行远程监控等功能

18、。总进线柜系统框图所示。其中 UPS主供： 主机设备、 网络设备、 保安监控设备、 大屏显示、 音响、 消防、 应急照明等。市电主供：空调设备、普通照明和给排风、维修插座人、一般动力等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - - 在考虑到大楼低压配电室与机房UPS间的距离和用电容量后，UPS和机房精密空调、应急照明等要考虑设置双路进线互投柜，增加供电的可靠性；动力配电箱为机房其他空调、新风及排气系统、 维修插座等配电。照明

19、配电箱为机房区和其他区域普通照明配电。各相用电分配要尽量均衡。配电箱采用标准照明箱，暗装于机房区域的墙面上。机房配电还应考虑系统的扩展、升级等可能性， 并应预留备用容量。单相负荷应均匀地分配在三相线路上，并使三相负荷不平衡小于20% 。（三）动力供配电系统由总配电柜馈出的动力供配电系统采用50Hz交流电， 380220V三相五线电源， TN S接地方式，零丝和地线分开设置且零地线之间电压小于1V。动力配电柜、照明配电箱采用放射式配电直接配至各用电设备，如图2 所示。机房内所有线缆须设计钢制桥架、线槽或钢管敷设。由于精密空调的供电电流大、负载动态范围宽，为防止干扰，应考虑另选路径单独敷设电缆。动

20、力配电柜 （箱）具有火警联动保护功能，出现火警时可与消防系统联动及时切断电源，关闭防烟防火阀， 并且在值班室安装手动电源切断装置。动力柜、 照明箱内的开关和主要元器件采用进口产品，并设置有效的防雷措施。有条件时，大型机房最好采用专用电力变压器供电。（四） UPS供配电系统UPS 供配电系统的供电范围是计算机设备（主机和附属设备）、通信设备、网络设备、保安监控设备、消防系统、应急照明等。UPS输出配电回路（每个配电控制开关为一个回路）需按机房内设备要求设置，小型机服务器、网络核心交换机及重要路由器要由独立双回路供电，其他计算机设备可用一个回路带34 个插座，固定于地板下。UPS供配电系统的可靠性

21、，最主要应体现采用了双电源末端互投上，如图3 所示。工程应用中之所以强调双电源末端互投，是因为前端互投的可靠程度和实用性有所不足的原因。如图 3 中 UPS输出配电柜均在地下一层，主机房则在地上四层，一旦电源故障，不仅手投操作十分麻烦， 故障检修更是困难。因此，将两路 UPS电源分别送到主机房配电柜（末端）既可靠，又方便使用。配电回路要预留若干个插座待以后扩展用，安全插座型号、 数量及位置可根据最终机房内设备数量考虑。 UPS主机的电源应设计单独回路馈送，不得与空调使用同一回路。（五）配电设备的安装和线路敷设问题在机房设备布局确定的前提下，按照电气设备用途和设计图纸进行设备安装和线路敷设。（1

22、）设备安装。机房配电柜、UPS电源柜落地安装；动力配电箱、照明配电箱底边距地1.4m 墙上暗装；根据机房内设备负荷容量和分布情况，机柜（箱）内元器件配置作到排列有序、安装牢固、理线整齐、接线正确、标志明显、外观良好，内外清洁。分设单相、三相回路，配用小型真空断路器，如C65N等线路保护开关。箱内设置辅名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 30 页 - - - - - - - - - 助等电位接地母线排。电源柜及其他电气装置的底座应与建筑楼地面牢靠固定。电气接线盒

23、内无残留物，盖板整齐、严密、紧贴墙面。同类电气设备安装高度应一致。吊顶内电气装置应安装在便于维修处。特种电源配电装置应有明显标志，并注明频率、电压。暗装照明箱或开关面板安装在机房出入口附近墙面的方便位置。分体空调插座设置在机房内墙面距地1.8m 处。主机房内应分别设置维修和测试用电源插座，两者应有明显的区别标志。测试用电源插座应由计算机主机电源系统供电。其他房间内应适当设置维修用电源插座。单相检修电源回路要在电源管理间各墙面距地0.3m 设置检修电源设备，禁止使用2kW以上大功率电感性电动工具。确需使用这类工具以及三相检修设备，应使用施工移动式配电盘从机房所在楼层附近的动力或照明配电箱接取电源

24、。（2）线路敷设。供电距离尽量短，主要是从供电安全考虑，电子计算机电源间应靠近主机房设备。主机房内活动地板下部的低压配电线路应采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。 机房内的电源线、信号线和通信线应分别铺设，排列整齐，捆扎固定，长度留有余量。 UPS电源配电箱（柜）引出的配电线路，穿薄皮钢管或阻燃PVC管，沿机房活动地板下敷设至各排设备桌、机柜和配线架的背面，经带穿线孔的活动地板引上，穿管保护进入金属导轨式插座线槽、机柜或配线架。控制台或设备桌后的敷线，用金属导轨式插座线槽并用螺栓固定，安装在设备桌背面距活动地板0.1 0.3m处。信号线缆在活动地板下从机柜、配线架到各设备， 应采用金属线槽沿设备周

25、围或主机房平面纵横布置敷设。从设备背面的活动地板穿线孔主的设备（注意不得与电源线路共用活动地板穿线孔，且间距大于 0.1m） ，信号线缆避免沿机房墙边敷设以防与强电线管交叉。活动地板下部的电源线应尽可能远离计算机信号线，并避免并排敷设。当不能避免时，应采取相应的屏蔽措施。桌上设备之间的信号连线是短线的（长度小于3m ）应沿设备背部桌面明敷，但不得悬吊在设备桌背侧空中；是长线的（长度大于3m）应从活动地板穿线孔翻下（上）穿薄皮钢管在活动地板下敷设。机房照明负荷和普通空调负荷，由电源管理间分别引出动力和照明回路供电。照明和空调负荷线路均沿吊顶内或墙面敷设，避免在弱电机房内活动地板下穿越。（3）可靠

26、接地。总配电柜、UPS电源柜、动力配电箱、照明配电箱的金属框架及基础型钢必需接地 （PE ）或接零 （ PEN ）可靠。 门和框架的接地端子间用裸编铜线连接。柜、箱内配线整齐。照明配电箱内的漏电保护器的动作电流不大于30mmA ，动作时间不大于 0.1s 。接地（ PE ）或接零（ PEN ）支线必须单独与接地（PE ）或接零（ PEN ）干线相连接，不得串联连接。UPS电源柜输出端的中性线（N极） ，必须与由接地装置直接引来的接地干线连接，作重复接地，接地电阻小于4。当灯具距地面高度小于2.4m 时，灯具的可接近裸露导体必须接地（PE ）或接零（PEN ）可靠，并应有专用接地螺栓和标识。名师

27、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 30 页 - - - - - - - - - 外电源进线至机房电源管理间时，应将电缆的金属外皮与接地装置连接；从楼外引入的铠装信号电缆和屏蔽信号线，进入弱电机房前也应注意采取防雷击措施，避免沿建筑外墙或防雷引线引雷入室，遭受雷击和高频电磁干扰。同轴电缆的屏蔽层必须与机壳一起接地。上述线缆进入机房后，应设金属接线箱（盒），并将线缆金属（屏蔽）外皮连接避雷器或浪涌电压抑止器（SPD ） 。然后与机房等电位接地母排，用截面积不小于16

28、mm2的铜芯绝缘线连通。这样可以有效的抑制线缆接收到的电磁干扰信号，从而保证信号传输的质量。从机房送出的信号线路应采用金属线槽沿墙并在吊顶内敷设，避免与其他电气管路平行紧贴。尽量避开空调、消防、暖气和给排水等管道，与它们的间距按相关规范执行。金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管必须接地（PE ）或接零（ PEN ）可靠，且必须符合下列规定：1） 金属电缆桥架及其支架全长应不少于2 处与接地（ PE ）或接零（ PEN ）干线相连接。2）电缆桥架间连接板的两端跨接铜芯接地线，接地线最小允许截面积不小于6mm2。3）接地（ PE ）或接零（ PEN ）线在插座间不串联连接。工程实施中按上

29、述做法可以较好地处理机房供电的可靠和安全，各种不同电压和频率的信号线缆敷设安全、相互隔离度好、整齐、美观并方便维护管理。（4）消防系统的要求。消防系统的设备动力电缆，控制电缆、电线，按规范要求选用耐火型电缆、电线。其他弱电系统所用电缆、电线均采用阻燃型。在设备选择及线路敷设时，应充分考虑电磁兼容问题。第二节UPS电源技术GB50052 1995 供配电系统设计规范中的强制性条文规定： “一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源。”柴油发电机组可以作应急电源，但其反应速度太慢， 要 15s 才能恢复供电，这与现代化的通信及网络信息数据流无法匹配。因此，工程中的一些重要部门和

30、系统，必需考虑不间断电源UPS供电。当电子计算机供电要求具有下列情况之一时，应设计并采用交流不间断电源系统供电。（1）对供电可靠性要求较高，采用备用电源自动投入方式或柴油发电机组应急自启动等仍不能满足要求时。（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机时。（4）电子计算机系统实时控制时。（5）电子计算机系统联网运行时。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 30 页 - - - - - - - - - 计算机设备对电源要求质量较高，不仅要求

31、采用不间断供电系统，而且要求电源电压波动在一定范围以内才能正常工作。网络数据传输设备要求电源电压波动在5% 以内。新建智能大厦弱电系统安装调试过程一般处于大厦精装修阶段，而旧楼改造的智能大厦弱电系统安装调试过程中， 机房设备往往不能停止运行，这时各类建筑施工设备使用频繁，电源电压很难满足上述要求。 即便在智能大厦正常投入使用后，如果设计的变压器容量偏小，在上下班的不同时间段内， 负荷的波动也会使供电系统电压超出要求的范围。因此， 在采用静态交流不间断电源设备UPS时， 一方面要根据需要，按供配电系统设计规范和有关行业标准规定的要求作到稳压稳频，还需采取限制施工中产生的各种谐波分量措施。一、不间

32、断电源UPS供电原理UPS是一种高质量、高可靠性的独立电源，是一种蓄电池静止型不间断供电装置电源。它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流，对蓄电池浮充电， 同时经逆变器输出高质量的交流净化电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。 当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要负载供电。UPS的不间断特性，体现在其“同步切换”工作程序上，当市电与逆变器进行切换时，其控制系统会适时地检测市电的同步范围，在市电不超限时，逆变器实现“先通后断”的供电，从而保证了供电系统的“无间断切换”。二、UPS的可靠性、效率及电源质量（一） UP

33、S的可靠性从国内应用市场上看，质量可靠的产品多数仍为进口设备，例如：法国的梅兰日兰（MGE ） 、德国的西门子（Siemens） 、意大利先控（ NSicon ）和艾默生（ Emerson）等公司的产品都占有较大的市场份额，其容量规格大致有0.25 、0.4 、 0.6 、1、2、3、 4、5、10、15、20、40、 60、80、100、120、160、200、300、 400、500、600、800、1000kVA 等，并已形成系列化产品。从质量上说，这些产品都经ISO9001 国际质量标准认证、UL安全标准及CE抗电磁干扰认证和标记。上述产品中， 多数采用了PWM 脉宽调频技术PIGBT

34、高效功率器件、 微处理器主从控制技术等，可双机或多机并联。具备电池测试维护、微机监控无人值守、可远程通信等功能；在机器构成上，元器件标准化、模块化、互换性好；有宽电压输入、高效率输出、过载能力强等优良性能。（二） UPS供电方式UPS电源工作方式根据用电设备对供电可靠性和连续性的要求可按单一式、并联式、冗余式和并联冗余式等选取； 根据用电设备对供电可靠性和管理方便的要求也可按分散式、集中式、分散与集中相结合三种方式选择。分散式 UPS供电采用的设备容量都比较小，支持时间较短，适合用于一些办公区和控制室；集中式 UPS供电适合一些要求支持时间较长和较大型的计算机网络机房等。 应当根据甲方需求来确

35、定采用UPS的供电方式和容量。集中设置的UPS电源容量的统计， 需由设计方与业主密切配合并考虑所选UPS产品的转换效率。 尤其是功率较大时， UPS转换效率非常重要，效率高就可节省初期投资和长期能源损耗的费用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 30 页 - - - - - - - - - 一般情况下，机房供电采用市电UPS后备电池相结合的方式较多。正常情况下，市电通过UPS稳频稳压后，给计算机设备供电，保证计算机设备的电能质量；当市电停电时，后备电池通过 U

36、PS逆变后， 给计算机设备供电，保证计算机设备的电源。市电与 UPS后备电池间通过静态转换开关切换，确保计算机设备无瞬间断电。UPS供电为集中方式时，还应充分考虑UPS机房的设备布置、馈线的敷设、主机柜的散热和整个机房的降噪措施等；对于分散式UPS供电， 分散在各处的UPS容量都很小， 上述问题可不予考虑。但是，UPS电源都应引自双电源末端互投配电柜（箱）的出线回路，不能从普通插座接引。设计 UPS供电方案时， 针对分散在各处的重要控制室，在保证 双电源末端互投的一级供电模式下，采用分散式小型UPS电源作为后备供电也很实用。三、应用设计和设备选型时应着重考虑的问题（一）供电系统组成和可靠性设计

37、从变电所引来的两个电源（380V、 50Hz） ，必须是来自两台变压器的低压出线柜。经UPS净化后的主馈线，须进入UPS馈线分配机柜（箱） ，自此接出的所有UPS电源线路，采用三相五线（ L1、L2、L3、N、PE）或单相三线（L、N、PE ）方式。所谓供电系统的可靠性，不是指某一环节可靠，而是指变电所出线UPS电源室最终用电负荷的整个环节都必须可靠。UPS供电的每个环节，须采用高质量的开关、选用高品质的 UPS电源设备、系统组成设计合理、线路保护措施得当。UPS馈线分配机柜以后和各环节尤其重要。 敷设电缆要用金属线槽或金属线管保护。整个供电系统的接地与工程的联合接地牢固连通， R1 。设备本

38、身的保护地线（设备自带）与机壳联好后，也与联合接地连通。电池组也应当合理配置并有方便可靠的维护措施等。高质量的UPS电源设备的单机平均无故障时间 MTBF 35 万 h。当采用双机并联冗余设计时，其MTBF可达 47 万 h 以上。上一级供电方案一般有三种：独立的双回路供电、单回路 油机、 双回路油机，这三种方案都能保证关键环节的两个UPS电源的可靠供电，且应注意使两个电源的电压、频率、 相位相同， 负载尽量做到均衡。好的UPS应具有相位自动跟踪功能。可以将两台同型号、同容量的 UPS跟踪（锁相） 指标完全调整到一样，这样当过载或逆变器故障切换到旁路市电时能同步转换。机房供电的关键环节UPS应

39、从设备选型和接线方案两个方面去考虑。优秀的 UPS产品的单机平均无故障时间MTBF 35 万 h，用户可以放心的选取。如果对这样的可靠性仍不满意，可以采用双机（或多机）并联冗余或串联冗余接线方式解决。例如，由两台并联的UPS与公共静态旁路开关组成的冗余系统，如图7 所示。在正常运行时两台UPS各带 50% 负载，当一台 UPS故障时，可无间断地退出运行，隔离维修，由另一台UPS承担 00% 负载。只有当两台UPS同时故障或短路跳闸时，负载才切换到静态旁路运行。这种系统具有极高的可靠性，并且在负载增容时，有灵活的扩展能力，只要再增加第三第六台UPS并联即可。 据计算这种系统的 MTBF可达 47

40、 万 h。（二） UPS的转换效率高品质 UPS的转换效率可达95% 左右， 效率高会有明显的经济效益，尤其是大功率UPS 。UPS名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - - 的效率与其携带的负载量有关，例如400kVA的 UPS ，当其负载为25% 时， 92.5%；当负载为 75% 时，94% ；当负载为100% 时，93.5%。在设计选型时，最好能准确地计算出最重要负载量，按75% 的负载能力去选择UPS的容量值才是

41、经济合理的。否则，偏大（甲方经常希望有较大的余量）或偏小都是不正确的。（三）输出电源质量UPS对输入的电压、频率的适应性较强，可与380（115% ）V的电压及50（ 110% ）Hz 的频率相适应。 对于输出电源质量，除有过载及短路保护功能之外，其输出的稳定电压精度应控制在 380（1 0.5%）V（三相中线）之内，频率精度应控制在50（1 0.1%）Hz之内。当负载从0 阶跃增长至100% 或相反时的相线电压波动在5% 以内， 并于 10ms内恢复到稳态精度。（四）净化电源的谐波UPS电源供应的负载对象经常是计算机和电子设备，这些都是非线性负载，会产生各种高次谐波，尤其是三次、五次、七次谐

42、波较大，甚至由于趋肤效应，会在导线上产生热量。所以有的 UPS把中线设计的较粗，以适应由高次谐波特别是三次谐波产生的影响。但是当品质优良的 UPS带 100% 非线性负载时，其相电压畸变要小于5% ，线电压畸变要小于2% ，不会降低额定输出。在电网质量较差的地区应UPS电源装置前设置频率偏差保护器。增加谐波抑制器， 可以有效地补偿H2H25次谐波。 谐波抑制器上的探测互感器提取并分析负载的谐波频谱，然后流入相同的谐波电流给非线性负载，结果谐波电流不再由电源提供，从而消除了谐波的影响。在 UPS设备选型时， 除重点考虑上述几方面外，其余有关技术指标应根据工程项目的经济实力及供电需求做综合考虑。四

43、、UPS供电范围和容量估算（1）UPS配电系统的供电范围是计算机设备（主机和附属设备）、通信设备、网络设备、服务器、监控设备、保安监控系统、机房的消防和应急照明等。UPS 输出配电回路（每个配电控制开关为一个回路）需按机房内设备要求设置，小型机 / 服务器、 网络主交换机及重要路由器要由独立双回路供电，其他计算机设备可用一个回路带34个插座 （固定于地板下） ，配电回路中要预留若干个插座待以后扩展用。安全插座的型号、数量及位置可根据机房内设备最终数量考虑。（2）计算机网络机房是使用UPS电源较为集中的地方。同时，机房内的发热设备较多，集中空调系统在运行过程中要考虑节能，春秋换季时和每天的早晚会

44、停掉部分冷水机组， 维持低能耗状态运行。计算机网络机房的设备365 天都是 24h 运转， 且温度、湿度要求较严格，因此计算机网络机房需设专用精密空调，其用电量应按实配设备的发热量换算确定。计算机网络机房的UPS电源容量应当包括机房照明的1/3 负荷精密空调的估算用电量网络设备三部分。100m2网络机房的UPS 用电总量约为30 40kW 。集中式UPS供电还需要考虑采用输出分配机柜向下级设备配线。（3）在初步设计阶段，考虑 UPS容量的计算， 会感到比较繁琐，因此经常用估算的方法，一般是按350W/ m2估算。当用户能够提供用电设备规划时，则可以按每个机柜的实名师资料总结 - - -精品资料

45、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - - 际用电量1.5kVA 左右进行核定。例如，某工程中各机房长远规划共放置标准机柜80 个，则机房需要为计算机及网络设备提供UPS电源的总负荷约为120kVA。设计可选择两套120kVA UPS ，采用集中供电，双机冗余备份，其余机房按工艺设备要求配置。每台机组所配电池的数量与容量大小及支持时间长短有关。在考虑规范的前提下，支持时间的长短还要依机房设备的运行需要而定。另外， 在确定 UPS容量时， 若条件允许，

46、则尽量使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1.3 1.5 倍，作为一种冗余，为今后负荷的扩展提供方便。五、UPS电源的技术性能和规格要求（一） UPS电源的技术性能UPS电源的技术性能和规格随使用要求的不同而不同，主要技术性能包括以下几个方面。1、 在线式在线式 UPS又称串联调整式UPS ，目前绝大多数大中型UPS都是在线式的。在线式UPS一般由整流器、充电器、蓄电池组和逆变器等部分组成。在线式双变换UPS应符合 IEC620403国际标准具有电压、频率独立校正功能，能够确保输出高可靠性、高质量电源。在DSP数字控制技术、 数字并联技术、网络监控技术、电池管理技术、电源保护技术等方面技术先

47、进，性能可靠。2、 高效数字功率器件PIGBT技术采用先进的高效数字功率器件PIGBT作为逆变功率器件， 其性能及可靠性高于上一代的功率器件 IGBT，提高了逆变器的可靠性和处理速度，其逆变效率高达98% 99% ，热功率极低。谐波分量小于1.5%，使输出波形更好，对负载或接地系统等不会造成干扰。3、 DSP技术和 SMD 电气集成模块采用数字控制技术取代传统的模拟控制。DSP数据处理技术的处理速度是传统微处理器的12倍，并使硬件线路更为简化、可靠性更高、瞬态反映能力更强。电路板采用仿真设计和表面安装焊接技术，使整机散热性好，可靠性更高。4、 电池保护功能安全防护功能包括2、6、12V的通用型

48、、深放电型、高比能型、快速充电型、循环耐久型等系列蓄电池产品。电池具有充放电的实时监测、过流及限流保护功能，可防止用户因电池过放电而造成电池永久性损害，防止过充电而造成电池寿命的减短；欠压预警功能可及时通知用户进行相关处理，以免造成大的损失；控制系统可通过设置定期电池自检功能，及时发现故障电池，避免系统故障造成的危害，并可实现在线更换电池。5、 灵活可靠的并联技术采用数字模块式环路直接并联技术，能够有效的抑制并机中的环流，可以在 UPS不断电的情况下实现并机扩容或维修，可以实现不同功率的UPS直接并联。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

49、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 30 页 - - - - - - - - - 6、 通信及监控功能较强的通信联网功能是指是UPS可以采用干接点、JBUS或 SITEMONITOR 软件，实现远程监控及模拟控制或集中遥测遥控。可以利用Intranet、Internet来监控 UPS ，每个 UPS在网络中有自己的IP 地址，可以通过WEB 浏览器来监控， 采用的协议可以是TCP/IP、 SNMP 、 HTTP和 JAVA 。7、 高可靠性UPS单机平均无故障时间都在MTBF 35 万 h，并获得 ISO9001 国际质量标准证书，干扰标准等证书。

50、8、 散热系统机房 UPS是最大的噪声源， 采用冗余式智能风扇调速散热系统，则微处理器可以依据内部温度及输出功率大小，自动调节风扇的转速，以达到降低噪声、延长风扇寿命及节省能源的目的。9、 控制和诊断监控系统智能化 UPS应具有专家系统故障诊断软件。当 UPS某一部分出现异常后，该系统能迅速对故障进行诊断推理，判明故障部位，通过显示器给操作者或维修工程师指示，判明故障性质，以便快速修复。同时还可自动记录信息，生成信息档案，便于用户更好使用。10、其他除了上述功能外，还有主 /从容错双处理器并行控制技术；过载能力和抗短路保护功能；UPS的非线性带载能力；多种启动方式；多种输入/ 输出模式；宽电压