智能建筑弱电机房UPS配电设计

智能建筑弱电机房 UPS配电设计

所谓的 “UPS，”即不中断电源， 是将蓄电池与主机相连结， 通

过主机逆变器等模块电路将直流电变换成市电的系统设施。

在智

能建筑的弱电机房中， UPS的应用将会对智能化系统的运行起到 重点的作用。 所以，我们一定要做好 UPS 配电设计，以保障智能

建筑中智能化系统的稳固供电。

1 项目需求剖析

某大厦项目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 108 166 m2 ，建筑总高度为 212.5 m。智能化监控中心计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、 进出口门禁

管理、电子巡逻、访客对讲、五方通话、泊车库管理、 车位指引、 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 个子系统构成，包含以下供电要求：

①安防系统中

的视频安防监控、入侵报警、进出口门禁管理、电子巡逻、访客 对讲、五方通话等子系统的前端及中心设施采纳监控中心 UPS配电箱集中供电； ②泊车库管理系统、车位指引系统、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

采纳当地一般市电供电； ③ 视频安防监控系统中的摄像机、 入侵

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报警系统前端探测器、 门禁系统的门禁控制器等设施的供电电压

为 12 V 或 24 V，其他设施采纳沟通

380/220 V 、50 Hz 供电。

2 设计思路

联合业主需乞降本项目楼层高的特色， 在进行智能化系统供

电设计时提出了以下设计要求： ①整个项目分红

3 个地区 —— 智

能化中心计房为一个供电地区；地下

3 层至地上 16 层区分为低

区，为一个供电地区； 17～ 49 层区分红高区，为一个供电

地区。每个地区分别配置一台

UPS电源。②每个地区依据负

载容量配置相应规格的 UPS 主机及后备电池，后备时间为 2 h。③每个供电地区设置智能化系统电源配电箱。 该配电箱内置配电空开、 DC12 V、AC24 V 电源变压器等设施，实现对骨干沟通电

源的变压操作及楼层配电管理。

接下来以智能化中心计房为例， 详尽论述智能化电源配电箱的设计过程。

3 UPS 配电箱设计

3.1 UPS 输出端配电系统构造

UPS 输出端配电系统构造如图 1 所示。

3.2 配电系统设计的详细内容

配电系统设计的详细内容主要实用电设施电气负荷和电流

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。

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3.2.1 负荷计算

设施电气负荷的计算一般从尾端用电设施开始统计。

大厦智

能化中心计房中的设施主要有

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。在部署机房设施时， 依据设施尺寸及用电负荷要求将设施分别安装在 6 个机柜内。 以 1 台机柜为 1 个回路，假定里

面有 10 台数字硬盘录像机（每台功率为

250 W ），1 台数字视频

矩阵主机（功率为

200 W），1 台视频监控管理工作站（功率为

300 W ），则这台机柜总负荷为： 10×250+200+300=3 000 W 。

3.2.2 回路电流计算

3.2.3 输出回路保护开关选择

微型断路器俗称 “保护开关 ”，一般用于尾端配电箱输出回路保护。保护开关需要依据开关整定电流值选择， 即开关整定电流

× 0.于等于导线实质电流。 因配电箱開关密集摆列， 需考虑降容系数，一般取值 0.8.因为本案中单相电流为 16.04 A，所以选择

20 A 开关即可。

依据有关规范要求， 一般插座回路采纳开关要带漏电保护器。漏电保护器有电子式和电磁式， 联合价钱要素考虑， 该项目采纳施耐德型号 C65N 系列产品电子式漏电保护器的 C65N 开关，即

C65N/2P20AvigiELE30 mA （单相），不带漏电保护器的回路则为

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C65N/1P （单相）、 C65N/3P （三相）。

3.2.4 输出回路导线选择

在实质工程应用中，回路距离较近的一般采纳

离较远的需要经桥架或金属线槽敷设，可采纳

BV 导线，距

VV 电缆。因大厦

属于一类建筑，依据规范要求， 应采纳阻燃型导线和电缆， 以 ZR- BV- ， ZR-VV- 表示。本项目中开关整定电流为

20 A，依据表 1，

4 mm2

导线载流量应大于开关整定电流值，所以选择截面积为

的导线，以 ZR-BV- 3×4.0 表示，弱电竖井楼层管理间采纳ZR- VV- 3×4.0电缆。 3.2.5 保护管选择及敷设方式

依据规范要求， 明敷于湿润场所或埋地敷设的金属导管，

采纳管壁厚度大于等于

2.0 mm 的钢导管；明敷或暗敷于干燥场

应

所或埋地敷设的金属导管，宜采纳管壁厚度大于等于 1.5 mm 的

电线管。因为该项目凑近海边，地下室和弱电竖井内相对湿润， 所以明敷管采纳镀锌钢管

SC，基层预埋和标准层吊顶内敷设采

用薄壁扣压式钢管 KBG。管径的大小依据线缆的数目选择。

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。因为电源插座安装在下沿距地 0.3 m 的墙面上，

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， 由智能化中心计房引出至弱电竖井， 在吊顶内

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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， 主开关依据电流大小选择， 采纳微型断路器或塑

壳断路器。整定电流不高于 63 A 时用微型断路器，高于 63 A 时

则可考虑采纳塑壳断路器。

依据 3.2.2 回路电流计算方法，配电箱

Pjs 为 30 kW， Ijs 为

53.63 A，考虑降容系数 0.8，则 53.63/0.8=67.03 A ，计算主开关整定电流值 63 A，可采纳微型断路器 C65N/3P63A 。依据表 1 选择导线，其进线电缆截面积为 25 mm2 。另依据规范要求，当相线截面积大于等于 16 mm2 ，同时小于等于 35 mm2 时，PE 线截面积为 16 mm2 ，所以进线电缆采纳 ZR-VV- 4×25+1×16。

3.2.7 配电箱箱体选择

箱体尺寸是依据系统图的配置回路来确立的，

配电系统宏大，

开关等元器件许多，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 200 A 时采纳小动力箱；设置 10～20

个微断开关时采纳照明箱。本项目的微断开关数目为

12 个，选

用照明箱体，嵌入式安装。

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地区设施 （比方报警探测器、 监

控摄像机等）的供电需要，采纳集中式 UPS 供电解决方案， UPS

容量可依据下述方式配置。

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4.1 UPS 容量配置

上述计算负载容量应为机房内全部由

UPS 供给电源的负载

功率之和，设施功率计算总计： Pjs=30 kW。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施

许多且同时使用的可能性高，取同时系数为

1，Pe=30 kW 。

依据 JGJ/G 16—2008《民用建筑电气设计规范》的要求，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施额定功率总和的 1.2 倍，所以 UPS 额定输出功率按 1.2 倍最大计算负荷计，即 Pu=30×1.2=36 kW 。考虑到 UPS 输出时有必定的消耗，功率因数为 0.6～0.8，装机容量 P=Pu/cos φ=36/0.8=45 kW（功率因数 cos φ一般取 0.8），所以配置了 1 台三进三出 40 kVA UPS 主机。

4.2 蓄电池选配

依据有关标准的要求， 视频系统所配电源需保证系统在市电断电后 1 h 内可以正常运行。该项目依据业主要求备用时

间不该低于 2 h。

第一計算 2 h 电池所需的放电电流， 放电电流 = （ UPS满载状态下） .此中， UPS输出功率因数取值 0.8，UPS额定直流输入电压为 384 VDC，电池放电效率取值 0.9.由以上参数可计算得出

电池放电电流为

185.18 A。依据某厂家的产品规格型号，选择

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100AH×87 节、备用时间为 2.5 h 即可知足业主要求。电池箱的

配置有 2 种选择方案：方案一：假如 16 节 / 每柜，则需

6 只柜；

方案二：假如 32 节/ 每柜，则需 3 只柜。联合中心计房的空间大

小和采买花费 2 方面要素考虑，最后采纳方案二。

5 结束语

综上所述， UPS作为智能建筑弱电机房的重要设施，

其对与

智能化系统的稳固运行有着重点的影响。

所以，我们需要有科学、 UPS 各项重点的配电设

合理的设计思路，以此为基础仔细做好

计工作，进而为智能建筑中的供电稳固带来有效的帮助。

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