供配电设计方案.docx
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供配电设计方案
系统方案
1机房供配电及电气工程
1.1供电方式
机房供配电系统经机房配电柜向主机电源、外部设备、辅助设备、空调、照明、新风设备等提供相线、电压、频率及额定容量符合要求的交流电。
本机房所采用的线制为三相五线制，其三相额定电压为380伏，单相额定电压为220伏。
供电频率为50HZ。
建议由总配电间提供两路电源，一路市电供动力配电柜1，为不间断电源提供进线电源；另一路市电供动力配电柜2，作为维修插座、空调、新风系统、照明等的用电。
另设不间断电源并机柜，并作为不间断电源输出总柜，为机房机柜设备的不间断电源配电柜提供双路不间断电源电源。
1.2电源回路
设计时要严格按照《民用建筑电气设计规范》。
电源回路的设计要考虑机房内各种设备的功率，电缆的选材必须满足电脑的容量要求，并对电源点预留一定的备份点。
配电回路中预留10—15个留待以后扩展用，具体插座数量及位置要根据最终机房内设备数量考虑。
UPS容量的分配要保证计算机与UPS本身能安全稳定地运行。
本方案中，我们设计机柜采用16A三眼防水工业电源插座，配4mm2电缆线，电源插座等采用10A奇胜电源插座和原装底盒，有充分的用电负荷冗余性。
每个机柜（含网络设备机柜、服务器机柜）各配有1条UPS电源回路和1条市电电源回路；机房在空余部位再增设一些冗余市电插座。
1.3供配电系统
大楼配电房的柴油发电机引一条ZR-YJV-4*185+1*95的电缆到一楼强电间的CS手动切换箱（另CS手动切换箱预留个移动发电机接口）；经CS手动切换箱后分别引两条电缆至三层机房的自动切换柜1和自动切换柜2；另两路市电电源也引至自动切换柜1和自动切换柜2；经切换柜输出的电源为机房空调、新风、照明等供电，电源经UPS配电柜为机房内设备供电，具体详见机房配电系统结构图：
1、动力配电系统
a、市电直接供电的设备用多孔标准插座；机房插座分类设置，采用结构化，模块化，星型电力布线。
所有线缆管道须进行防锈处理，所有线缆须用金属线槽、钢管或金属软管保护；工程实施区域内应设置维修、清洁用电源插座；所有的强电线缆应穿金属槽（管）敷设，强电线槽地板下敷设；
b、中心机房精密空调电源、新风机电源、排烟风机电源、工作照明电源分别引自动力配电柜AP1，其中动力室的一台精密空调电源引自机房内自动切换柜2。
C、测试室的供电由市电电源提供。
2、UPS配电系统
a、中心机房设置两台60KVA的UPS（预留四台位置），分别连接到UPS输出配电柜AP2和AP3，输出的两路电源为机房内的设备提供双电源供电，经双电源切换开关STS后，可为机房内的单电源设备供电；消防、门禁、应急照明、监控设备等供电由单独的2KVAUPS（利旧）提供。
b、机房的主要设备用电由UPS电源提供，机柜供电采用ZRRVVP屏蔽电缆敷设，配电布线的线缆管道进行防锈处理，所有线缆须用桥架、钢管或金属软管保护；
c、每台机柜设置两路32A独立电源，所有32A插座均采用工业连接器插座。
监控设备、消防、门禁等采用10A固定插座，插座离地5CM。
d、设备供电采用活动地板下走线方式，采用开放式电镀锌网格桥架。
3、照明配电系统
机房内的照明应分工作照明和应急照明两类，应急照明为工作照明的一部分。
工作照明系统接入动力配电柜AP1，应急照明在发生断电时可自动切换到UPS。
计算机机房照明采用无眩光多格栅灯盆，机房区照度标准按距地0.8米的直立工作面照度大于500LUX，其他区域按照国家标准执行。
计算机房及疏散通道必须具备应急照明系统。
按照GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》的要求，应急照明照度不低于50LUX。
机房灯具如右图：
指挥中心照明系统设计上与其它机房不同，因显示设计较多，且较为集中，为防止产生光亮交火，对眼睛产生不适，所以，我方考虑如下设计：
明光灯部分采用12寸防爆全卤散光灯；
隐光灯部分采用40W电子日光灯，安装于吸音板造型凹槽内，产生散射效果。
1.4辅助照明系统
在机房区域范围内，设计墙面上按每10～12㎡左右配备辅助电源插座，其电源由市电配电柜内漏电保护开关引出。
辅助插座的主要作用为：
Ø计算机的通用测试设备提供临时电源；
Ø临时局部照明提供临时电源；
Ø为清扫机房采用吸尘器等设备提供临时电源。
1.5配电设备
计算机设备配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。
GB2887-89《计算站场地技术条件》对计算机供电方式分为三类：
一类供电：
需建立不间断供电系统。
二类供电：
需建立带备用的供电系统。
三类供电：
按一般用户供电考虑。
计算机设备供配电系统提供的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。
GB2887-89《计算站场地技术条件》中对电压变动、频率变化、波形失真率分级如下表：
级别
指标
A级
B级
C级
电压变动，%
-5~+5
-10~+7
-15~+10
频率变化，Hz
-0.2~+0.2
-0.5~+0.5
-1~+1
波形失真率，%
≤±5
≤±7
≤±10
在本方案中，对计算机主机设备供电选用A级标准。
为达到A级标准，须有相应的设备来保障。
具体要求如下：
1、计算机机房的供电应380/220V电压、50HZ频率和三相五线制（即TN-S系统）的配线方式供电，单回路供给机房用电。
2.计算机机房的设备供电应按设备总用电量的20%－25%进行预留。
3.计算机机房内的插座应分二种，它们分别是：
不间断电源（UPS）供电的计算机主机专用地弹插座，市电供电的设备用五孔标准插座
4、计算机机房内的照明应分工作照明和事故照明两类，工作照明接入配电柜，事故照明接入UPS。
5.计算机机房内照明装置宜采用无眩光灯盘，照明亮度应大于400LUX，事故照明亮度应大于60LUX。
6.计算机机房内的配电系统应考虑到与应急照明系统的自动切换和消防系统的联动。
根据机房的规模和设备的用电量，采用机房专用配电柜，配用梅兰日兰系列，控制UPS的输入、输出，空调，照明等线路分配。
装备有电源指示灯、电压表、电流表等，以监视电源工作状态。
若选配智能电量仪，可对机房配电电量数据进行监测。
配电柜内预留备用开关位置，为机房设备的扩充留有一定的余量，机房内的插座分两种，它们分别是：
不间断电源（UPS）供电的设备用地弹插座和市电直接供电的检修用五孔标准插座，插座为墙上。
配电柜与配电开关：
本方案中，开关选用梅兰日兰低压NSD系列开关，标准配置有电子脱扣器，具有可调式LT（长延时）过负荷保护、ST（短延时）短路电流保护、INST（瞬时）电流保护。
小容量断路器选用梅兰日兰C65N系列。
本机房配电柜负责对UPS、空调、普通插座、照明等供电。
配电柜各项指标如拔插力、电流、电压降、温升等都符合IEC884-1国际标准，保证了用电设备工作的稳定性和安全性。
配电柜选用优质品牌，电气设备安装在前面板后，只能看到操作把手。
电气设备受到保护，使用者非常安全。
柜体符合IEC-493-1标准。
外观完美、安全可靠。
设计将带电部分完全遮蔽，表面采用环氧树脂粉末经静电喷涂处理，颜色与多种铝塑板相协调。
2UPS系统工程
UPS电源对于系统对于弱电系统的重要性不言而喻，尤其郓州监狱这样的场所，电子设备密集，并且要求能够实现7*24小时的不间断运行。
所以采用UPS对弱电系统提供电源保护是非常重要的。
是保障其他智能化弱电系统发挥正常作用的必要条件。
2.1UPS系统概述
UPS（UninterruptiblePowerSystem），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时,UPS立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS不但直接用于计算机上，凡配有计算机的设备（如医学上的CT、供应站的仪表等）、通讯系统、程控电话系统等，均使用UPS代替发电机作后备供电使用。
UPS系统结构繁多。
简单的UPS系统可以在计算机网络被关闭之前提供电源;比较贵的UPS则可提供与市电完全独立的电流隔离，并能保证偏高的电压永远也不会进入计算机、网络部件、通信设备等;对那些连1毫秒的故障都不容发生的设备，以及需要更换电池时的设备，则需要容错系统。
2.2UPS所面对的典型问题
网络问题不单单是由停电引起的。
短暂的停电，电灯泡可能都不会闪烁一下，但是对其他设备来说，则会带来危险的后果。
对计算机、网络部件和通信系统，电压偏高会引起电路故障，隐而不见的后果是最危险的：
在这种情况下，娇贵的电子器件仍在工作，但是耗电偏高，导致元件过热，最终被烧坏。
具体的电源问题包括以下一些：
电压偏低：
大约60%的停电是电压偏低造成的。
这是最常见的问题，通常是用电大户用电过多所致。
这意味着电压偏低不是用户，也不是供电商造成的。
电压偏高：
大约29%的停电是电压偏高造成的，是用电大户切换操作所致，一般会导致硬件故障。
瞬变：
大约8%的停电是瞬变所致。
瞬变是非常短暂的电压偏高，可能比额定电压高出好几倍，通过供电装置输入设备，从而引起数据传送错误，或者导致硬件损坏。
凹陷：
凹陷大大改变了理想的电压正弦波形。
其后果是系统发生了*令人费解*的故障，或者数据传送错误。
这些问题之所以发生，是有些设备（如带相移控制的灯光控制器等）不能提取纯正弦电流。
断电：
通常要区分断电是毫秒级断电还是几分钟或几小时断电。
各种UPS都应该应付这两种断电。
2.3UPS的类型与工作方式
我们选择UPS设备型号过程中主要根据用户对UPS的要求，包括以下一些方面：
Ø在断电时能工作几分钟，甚至几个小时;
Ø对电压偏高和电压偏低都能提供保护;
Ø电源瞬变不得进入负载;
Ø能为任何负载提供无故障稳定电压;
Ø能为电池安全充电，并防止放电不足。
对UPS的要求是标准化的。
美国国家标准局规定UPS系统必须在半个AC周波内（50Hz时为10毫秒，60Hz时为8.4毫秒）切换到电池操作。
计算机设备制造者协会（简称为CBEMA）推荐大致相同的要求:
制造商必须满足上述切换时间要求。
UPS的一个重要特征是其产生的信号波形。
欧洲电厂发出的纯正弦波电压的有效平均值为220～230V/50Hz；美国和其他国家为110～120V/60Hz。
简单负载，如电灯泡，只依赖于其平均值及所产生的功率。
但是现代计算机的开关电源要求较高，需要更接近于纯正弦波的电压。
简单的逆变器提供方波电压，其峰值和平均值相等，这会造成供电不正常。
可以接受的妥协方案是近似梯形波，其峰值和平均值大致相当于一个正弦波。
理想的情况当然是产生真正的正弦波电压。
高质量的UPS就可以做到这一点。
更为重要的是功率因数，以及与之相关的无功功率。
在理想的情况下，电压和电流完全是正弦曲线，相位一致。
UPS整流器通常不能提取正弦波电流，所以，功率因数（理想的功率因数为1）下降，从而产生不希望的无功功率，并出现一条较强的非正弦电流曲线。
在线和在线互动式UPS的功率因数值最低可达0.5。
离线模式：
离线模式也被称之为备用模式,是一种最简单的UPS，它具有两条电路通道。
离线技术的工作原理是:
当UPS具备公用电源时，就直接由公用电源对负载提供电压;逆变器处于备用模式，只有当断电时才接替运行。
正常运行（有公用电源）时，这种设备不提供电压调整。
当电源波动时，为了补偿波动，UPS必须切换到电池运行。
这种简单型UPS只适用于单一工作场所，特别是私人使用，不得用于通信设备、网络部件或者服务器系统。
这种UPS的独立工作时间为6～10分钟，功率范围大约可达3kVA。
优点：
价格合理，效率极高。
缺点：
不能防止非正弦波返回电源;短时电压波动会毫无阻碍地到达负载;切换到逆变器模式要几毫秒;价格便宜的设备，其逆变器模式不能提供正弦波电压。
交互备用模式：
这种模式也被称之为在线互动模式。
这是对离线应用的改善和提高。
互动备用技术是这样工作的：
根据需要切换自耦变压器上的电平，即可把电压升高或降低。
如果供电电压太低，开关就切换成*升压*模式；如果太高，则切换成*降压*模式。
不过，这种方式对供电电压的修正并不十分精确，因而不是特别有效，这是可以理解的。
但是，这种修正也有其优点，那就是逆变器不会在每当供电电压稍有波动时就进入UPS模式，因此可以节省电池。
如果出现断电，开关则把UPS切换到逆变器模式运行。
此时，负载由电池供电。
这项技术往往用于小型网络和灵敏度不是太高的设备。
对某些负载来说，这种UPS的切换时间是无法接受的。
这种UPS的独立工作时间为6～10分钟，功率范围可达3kVA。
优点：
节省电池，因为UPS要在电压超过偏差范围时，才切换到电池模式。
缺点：
切换到逆变器模式需几毫秒；频率故障只能在电池模式下才能消除；价格便宜的设备在用逆变器模式运行时，不能提供正弦波电压。
双变换技术：
这类UPS在输入端，交流电被整流为直流电后，为电池充电。
UPS输出端的逆变器利用直流电产生频率为50或60Hz（取决于用电网络）的交流电。
逆变器持续产生交流电。
在输出端和输入端的滤波器可基本上成功地消除来自公用电源的所有故障。
单相设备可达10kVA，三相设备可达1000kVA。
把几个UPS并联起来一起切换，功率可以更大。
优点：
输出端的正弦波电压和频率稳定;由于是连续转换，可以安全地防止电压偏高;发生停电时，切换时间基本上无延迟，对于网络和通信技术所使用的灵敏设备，这一点尤为重要;在整个用电网络上，供电准确、稳定。
缺点:
整个系统的效率较低;技术比较复杂，因此价格也比较贵。
以上多种结构形式的UPS产品，各种结构形式UPS产品的区别如下：
2.4UPS对前级供电系统的要求
UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。
但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。
在设计机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面：
（1）前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。
一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V*15％。
电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。
对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压*10%，额定频率*15％，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。
因此，如果机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。
（2）前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。
原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。
所以在条件许可下，宜将UPS电源尽可设于电网输入的前端。
（3）前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。
大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。
但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1－2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。
考虑到以上三点，机房内的UPS前端供电线路应该是从内部变电所直接引线，以保证电源质量。
施工管理
照明、动力供配电和UPS工程
金属线槽（管）铺设
根据设计要求,线槽铺设在走廊天花板下;
固定线槽的支架,每个支架之间的距离不大于1.8m；
线槽达到横平竖直、美观，在通过直角弯时，应作成对称双45度角，线槽之间联接牢固。
线槽做到横平竖直,管子铺设位置合理，管码的间距为800mm。
金属管及其支持物等附件，应做防腐处理。
管路敷设应沿着最短的路线，尽量减少弯曲次数。
管路超过下列长度
应加装接线盒：
无弯曲时，30m；
有一个弯曲时，20m；
有两个弯曲时，15m；
有三个弯曲时，8m；
无条件交接线盒时，应加大管径。
管路弯曲敷设时，应符合下列规定：
线管弯曲半径不应小于管外径的6倍，在敷设明管，且只有一个弯曲时，可减少为四倍；弯曲点不应产生凹陷、裂缝等现象，弯曲程度不应大于管外径的10%；各接线盒之间或接线盒与电气器具之间的管路，其90度弯不应超过3个。
金属管在敷设前，管内应无毛刺杂物，外部无凹陷，管口打磨光滑。
金属管在入接线盒、灯头盒、开关盒等处应符合下列规定：
所有的接线盒、灯头盒、开关盒等应按照金属管敷设方式选用；
明装金属管应加护口；
敷设的接线盒、灯头盒、开关盒的敲落孔，除对实装管孔敲落外，其它备用的不应敲掉；
墙体内用金属管暗配线时，金属盒口平面应低于粉刷墙面3-5mm，口面与墙面平行、方正。
线管连接应符合下列规定：
线管切口应垂直、光滑、无毛刺、无破裂；
连接时应用管箍，管头抹铅油，埋在地下的管头应缠麻，采用焊接时应加套筒。
金属管的连接处和与金属盒的连接处，应用导线和专用接地夹子，做地线跨接。
管路明敷设时，应符合下列规定：
管路在水平和垂直敷设时，做到横平竖直，管路本身不应受力；
管路应随建筑物的形态敷设，排管弯曲度应一致；
管卡（夹）支持点的距离不应大于1m，管路弯曲的两侧应加管卡，接线盒的引入（出）管应加管卡固定；
吊架、支架固定点之间的最大距离应符合下表所列数值：
固定点间最大距离单位：
米
规格类别
线管直径（毫米）
20以下
25-32
40-50
70-100
钢管
1
2
2.5
3.5
电线管
1
1
2
注：
吊架与支架距接线盒不应大于300mm。
吊架、支架的规格除设计有规定外，一般不小于下列数值：
扁铁支架30×3mm；
角钢支架25×25×3。
采用管路垂直敷设时，导线在接线盒内应固定，固定点间的最大距离，一般不宜大于20m。
管路引出地面时，管口距地面不应小于200mm，室外应用防水弯头，室内管口应包扎严密。
电缆和导线铺设
电缆铺设时应遵循有关电缆铺设标准,并按顺序排列,防止交叉,力求平整,每组电缆加注标识;
电缆布置时,不允许中间人为并接,避免强制拉伸,过度卷绕;
导线在线槽内放置,达到层次清楚,互相不能交叉,每组导线两端加注标识;
给用电设备,用黄绿双色软铜线铺设保护接地线,计算机中心机房,还需单独铺设防静电接地和防雷接地线；
电源干线与配电柜的连接用铜制压接端子，并刷锡以保证良好的电气连接，单相负荷应均匀地分配在三相线路上。
电源相线、中性线、保护接地线、直流工作地线、信号线和通讯线的颜色应各不相同，并按设计要求编号。
电缆线颜色如下：
单相：
相线-红色三相：
相线-黄线、绿色、红色
零线-黑色零线-黑色
接地线-黄绿相间双色线接地线-黄绿相间双色线
电源盘、柜及其它电气装置台座应与建筑楼地面牢固固定。
连接
将设备电源线一端接入用电设备上,另一端接入配电柜控制开关下方;
每台设备保护接地线，应与配电柜中总保护接地线相连接，防雷接地线，从防雷开关下方接入大楼专用防雷接地端子上，防静电接地线应与机房专用接地端子牢固连接;
绝缘导线的连接，应符合下列条件及规定：
铜线用螺线缠绕时，缠绕长度不小于导线直径的10倍；
铜线６mm2以下的连接，本身自缠不应少于5圈。
每个分支路导线间对地的绝缘电阻值，不应小于0.5兆欧；
线管内导线总面积（包括绝缘层）不应超过管内截面的40%，导线在管内不应该有接头；
明配线工程中，导线与导线、导线与其他管道交叉或穿越建筑物，均应套绝缘管，导线引至灯位及开关木台时，应在木台上敷设，导线距墙面室内距离不得小于5mm，室外不应小于10mm；
室内外配线工程所有控制线路的开关、刀闸等应标明所带负荷和设备的名称，在闸箱门的内侧，应标有单线系统图，并应与实际安装的设备相对应；
测试
用兆欧表测量,线路之间绝缘、相间绝缘，对地绝缘电阻，确定每组线路中没有开距和短路现象；
用电阻仪测量接地电阻,应小于等于1欧,将测试结果整理归档。
照明灯具的固定符合下列规定：
灯具安装应牢固，灯具重量超过3公斤时，应固定在预埋的吊钩或螺栓上；
普通吊线灯灯具重量在1公斤以下可采用软导线自身吊装，大于1公斤的灯具应采用吊链，且软线宜编插在铁链内，导线不应受力；
软线吊灯在吊盒及灯头内应做结扣，装自在器时应套软塑料管，灯口应用安全灯口。
灯具的导线不应有接头，分支及连接处应便于检修。
照明灯具采用螺旋灯口时，相线应接顶心，开关应断相线。
灯具的金属外壳必须接地或接零时，应有接地螺栓与接地网连接。
各式灯具装在易燃结构部位或暗装在木制吊顶内时，在灯具周围应作好防火隔热处理。
开关的安装应符合下列规定：
跷板开关距地面高度一般为1.2—1.4m，距门框为150—200mm；
拉线开关距地面高度一般为2.2—2.8m，距门框为150—200mm；
开关位置应与灯位相对应，同一室内开关方向应一致；
安装开关的盖板应端正、严密、并与墙面平；
明线敷设的开关应安装在不少于15mm厚的木台上。
插座的安装应符合下列规定：
不同电压的插座应有明显的区别，使其不能互用；
凡为携带式或移动式电器用的插座，单相应用三眼插座，三相应用四眼插座，其接地孔应与接地线或零线接牢；
明装插座距地面应不低于1.8m，暗装和工业用插座距地面不应低于30cm。
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