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”，即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通 过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。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 关键的作用。因此，我们必须要做好ups配电设计，以保障智能 建筑中智能化系统的稳定供电。1项目需求分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：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；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；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12 V或24 V，其余设备采用交流380/220 V、50 Hz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：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层至地上16层划分为低 区，为一个供电区域；1749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。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2 h。 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、DC12 V、AC24 V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。2 / 73.2.1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。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：10x250+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选择，即开关整定电流 x0.8大于等于导线实际电流。因配电箱关密集排列，需考虑降 容系数，一般取值0.8.由于本案中单相电流为16.04 A,因此选择 20 A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/2P20AvigiELE30 mA （单相），不带漏电保护器的回路则为3 / 7C65N/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20 A，根据表1， 导线载流量应大于开关整定电流值，因此选择截面积为4 mm2 的导线，以ZR-BV-3x4.0表示，弱电竖井楼层管理间选用ZR- VV-3x4.0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 采用管壁厚度大于等于2.0 mm的钢导管；明敷或暗敷于干燥场 所或埋地敷设的金属导管，宜采用管壁厚度大于等于1.5 mm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， 因此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0.3 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选择，选用微型断路器或塑 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 则可考虑采用塑壳断路器。根据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，可选用微型断路器C65N/3P63A。根据表1选 择导线，其进线电缆截面积为25 mm2。另根据规范要求，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，因此进线电缆选用ZR-VV-4x25+1x16。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200 A时选用小动力箱；设置1020 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。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（比如报警探测器、监 控摄像机等）的供电需要，采用集中式UPS供电解决方案，UPS 容量可根据下述方式配置。4.1 UPS容量配置上述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=30 kW。配电箱的计算负载 功率Pe=PjsxKc（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=30 kW。根据JGJ/G 162008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 设备额定功率总和的1.2倍，因此UPS额定输出功率按1.2倍最 大计算负荷计，即Pu=30x1.2=36 kW。考虑到UPS输出时有一 定的损耗，功率因数为0.60.8，装机容量 P二Pu/cos中二36/0.8=45 kW （功率因数cos中一般取0.8），因此配 置了 1台三进三出40 kVA 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2 h。首先算2 h电池所需的放电电流，放电电流二（UPS满载 状态下）.其中，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。根据某厂家的产品规格型号，选择100AHx87节、备用时间为2.5 h即可满足业主要求。电池箱的 配置有2种选择方案：方案一：如果16节/每柜，则需6只柜; 方案二：如果32节/每柜，则需3只柜。结合中心机房的空间大 小和采购费用2方面因素考虑，最终选用方案二。5结束语综上所述，UPS作为智能建筑弱电机房的重要设备，其对与 智能化系统的稳定运行有着关键的影响。因此，我们需要有科学、 合理的设计思路，以此为基础认真做好UPS各项要点的配电设 计工作，从而为智能建筑中的供电稳定带来有效的帮助。