企业LED显示屏配电系统设计方案.docx

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企业LED显示屏配电系统设计方案

LED显示屏配电系统设计方案

显示屏的配电系统采用三相五线制即TN-S供电方式，显示屏的配电柜一般要求安装在显示屏背后的检修夹层内，或者安装在屏体附近，以方便就近维护检修。

本项目配备台由投标人自行设计的显示系统专用配电柜，并配备专用智能监控系统。

由屏体外部配电室引来动力电缆到配电柜，配电柜输入电压为交流380V±15%，工频50HZ。

由于显示系统设备属于变压器型起动设备，起动电流较大，所以针对功率较大的显示屏，配电系统内都设计成若干个控制回路，采取延时起动和延时断电，以减小显示屏停、送电时对电网的冲击。

另外，按照配电设计规范要求，配电柜输出电源线以三相平衡方式平均分配到各个显示单元上。

一配电设计要求

本项目系统配电采用放射式和树干式相结合的方式，采用集中配电和分散配电，最大限度地使整个配电系统安全、优质、稳定、经济且维护简便。

根据功耗数据，配电要求动力控制柜上口进线为三相五线制交流380V，保护地线就近从显示屏的钢结构接地极引入动力控制柜内的接地排，从动力控制柜下口到显示屏箱体的电源线为单相三线制交流220V，保证动力控制柜三相平衡供电。

动力控制柜安装屏幕后部的维修平台上，控制柜具有防腐、防锈、防水、防尘的功能，并具有开门告警装置。

配电柜内装有空气开关、熔断器、交流接触器、电流互感器、电压互感器、电源防雷器等，配电柜门上还装有电流表、电压表、旋钮开关和指示灯等。

配电柜内主令开关均选用施耐德品牌器件，其他辅件线材均按要求具备“CCC”认证。

本配电系统具备过压、过流、欠压、缺相、短路、断路保护与报警功能。

具备分步延时起动和分步延时断电的功能，以减小显示屏停、送电时对电网的冲击。

配电柜门上还配有各支路的手动开关和各支路电源通断状态指示灯。

电缆线插头在现场压接或焊接。

（在压接或焊接前，电缆线预先穿过并埋设于金属管道内）金属穿线管的预设标明对应的楼层数。

电缆的种类为XLPE绝缘、耐侯外包管。

配电柜控制为手动和遥控两种控制方式，中控室LED控制专用计算机输出电源控制信号给电源远程遥控器，遥控器产生电源遥控信号，经过敷设于金属管道内的传输电缆通向各楼层的配电柜PLC，以完成遥控目的。

注：

单路启动功率应小于10KW。

电磁兼容设计

隔离：

建议照明配电柜采用单独的隔离变压器供电，对瞬变脉冲串和雷击浪涌干扰能起到很好的抑制作用。

三相五线制供电：

既保证了三相平衡，也有利于消除工频附加干扰。

分步上电：

显示屏采取延时分步上电的方式，减小对周围其他电子设备造成的浪涌干扰。

屏蔽：

强电干线穿金属管或金属线槽，开关电源盒都设计成封闭式金属结构。

接地：

保证安全接地小于4Ω，防雷接地小于1Ω。

二屏幕配电设计

本项目（室内或室外）显示屏（型号）全彩屏，显示尺寸为，单元箱体排布为。

在100%输出亮度时，显示屏单元箱体峰值功率W/平米，考虑显示屏启动时的瞬间冲击电流，本项目配电设计余量为整体峰值电流的%，即显示屏配电功率按照W/平米设计，配电系统采用延时分步起动，以减小起动电流的冲击，具有超温、过流、过压保护,确保电源系统的长期安全稳定。

本项目显示屏面积为m2，系统配电功率按照W/平米设计，整屏配电功率约KW，平均功率约KW；屏内预计安装台匹空调，因此整个显示屏系统最大耗电量约为KW。

考虑屏内方便检修断电和配电布线的合理性，一般要求把显示屏配电柜安装在屏体检修夹层内，本显示屏检修层内计划安装台KW配电柜给显示屏供电，外形尺寸约为（H）x（W）x（D），负责显示屏、屏内空调和检修照明供电。

配电柜材质为大于2MM厚冷轧钢板，外表喷塑，具备防水、防锈、防腐能力。

每台配电柜输入电压为交流380V±10%，工频50HZ，每台配电柜三相总开关为A。

配电柜要求引入三相五线制电缆线，电缆线径不低于240mm2，规格可选YJV-4x240+1x120，可穿不低于Φ160金属管。

另外，每台配电柜内安装有1台PLC实现远程开关屏和定时开关屏功能，从控制室到屏内配电柜的通讯线可穿不低于Φ32金属管，通信线缆以光纤敷设。

本配电柜具备防雷、过压、过流、欠压、短路、断路以及漏电保护措施。

配电柜内装有漏电保护开关、空气开关、熔断器、延时启动接触器、电源防雷器等，配电柜门上还装有旋钮开关和指示灯等。

配电柜内主令开关均选用法国施耐德器件，其他辅件和线材均具备“CCC”认证。

配电柜安装有PLC控制器可以与控制PC机保持实时通讯，除了对各路电源通断状态实时监控外，再配以外接的温感、烟感、亮感等传感器，可以对显示屏内外工作环境进行实时监控。

屏幕配电系统结构图：

配电柜技术说明（根据实际进行更换）

KW配电柜

规格

数据

主开关

三相空气开关，A，

本配电柜必需引入三相五线制电缆线。

输入电压

380VAC±5%，3火1零1地；

路输出

路接KW分配电箱，路接空调

传感器输出连接

连接外部烟感、温感、亮度等传感器，RVVP-3x0.75

辅助插座

3极多功能，16A，柜内预留

输出电压

每个输出回路AC380VAC

最大输出电流

每个输出回路A

通讯接口

TCP/IP

重量

大约kg

尺寸

（H）x（W）x（D）

安装方式

坐装

KW分配电箱

规格

数据

主开关

三相空气开关，A，

本配电柜必需引入三相五线制电缆线。

输入电压

380VAC±5%，3火1零1地；

6路输出

平均接6组箱体

输出电压

每个输出回路AC220VAC

最大输出电流

每个输出回路A

重量

大约kg

尺寸

（H）x（W）x（D）

安装方式

挂装

三、配电柜主要零部件介绍

配电柜面板标识

A主电源上电指示灯

B分组电源上电指示灯

C分组电源上电指示灯

D分组电源上电指示灯

E手/自动选择开关

F分组电源上电选择开关

G分组电源上电选择开关

H分组电源上电选择开关

配电柜内主要器件

A主电源开关

B分组电源开关

C交流接触器

D24V电源

E电源防雷器

F中间继电器

G辅助插座

HPLC

I电源输入端子

四、PLC自动化控制系统

本项目智能监控系统包括PLC智能监控系统和视频播放监视系统两部分，其中视频播放监视系统主要用于监控显示屏幕播放内容及状态，以便操作人员控制。

PLC智能控制系统用于远程控制显示屏的工作运行状态。

PLC智能监控系统的主要功能：

显示屏的定时开关机

LED单点自检、通讯检测、电源检测、温度监控

系统具有烟雾及温升报警功能

显示系统具有远程监控和无人值守功能

显示屏亮度自动调节功能

电气防护具有过流、短路、断路、过压、欠压等保护措施

系统具有故障诊断和预警功能

1PLC智能控制器

每台显示屏系统动力控制柜中安装有强力巨彩自行研发设计的可编程逻辑控制器（PLC），型号为，PLC控制器通过RS485联网，传输电缆一般采用超五类双绞屏蔽线，金属穿线管敷设，电缆线插头在现场压接或焊接。

（在压接或焊接前，电缆线预先穿过并埋设于金属管道内）金属穿线管的预设标明对应的配电柜。

电缆的种类为XLPE绝缘、耐侯外包管。

对配电柜内的各路电源通断状态进行监控，故障信号可以通过通讯线回传到计算机的PLC监控软件上。

显示屏采用PLC控制分步延时启动的措施，以减小冲击。

PLC通讯示意图：

传感器分部示意图：

系统应用图例

PLC控制系统结构如下图：

2PLC控制器技术指标（根据项目实际要求进行调整）

型号

指标

微处理器

ARM7，32位，60MHz

Flash

256K

SRAM

16K

后备电池

可更换的3V硬币型锂电池，用于保持实时时钟和SRAM

以太网口

10Base-T,RJ-45,具有连接和通讯状态指示灯

开关量输入

12路

开关量输出

10路，继电器输出

模拟量输入

8路，4路电压检测（0-5V），4路电流检测（0-20Ma）

串口

1个RS-232,1个RS-485

连接器

以太网：

RJ-45；

RS-232：

DB9（针）；

电源插口/RS-485/I/O端口：

可插拔螺钉端子

联网数量

最多32台

供电电压

24VDC

功率

最大15瓦

尺寸

176x90x91mm

重量

350克

3PLC智能控制功能

PLC智能控制为手动和遥控两种控制方式，中控室LED控制专用计算机输出电源控制信号给电源远程遥控器，遥控器产生电源遥控信号，经过敷设于金属管道内的传输电缆通向各配电柜PLC，以完成遥控目的。

通过PLC控制器可以实现远程电力监控；箱体内温度实时监控及自动调节、控制柜开门告警、显示屏箱体开门告警等功能。

远程电力监控

显示屏主控板接收计算中心的命令后，向PLC发出开关屏指令，PLC触发动力控制柜中的继电器通断，实现远程开关屏功能。

同时，电压继电器把电源线上的电压通断信息输入PLC，再通过主控板回传到计算中心，以实现远程监控各路开关上电状态。

温度监控

显示屏箱体内温度高于设定值T1时自动开启风扇降温，显示屏箱体内温度低于设定值T1时自动关闭风扇；箱体内温度高于设定值T2（T2高于T1）时能自动关闭显示屏屏体电源，并自动将故障状态上传至主（分）中心。

T1、T2可以本地和远程设定。

开门告警功能

动力控制柜和显示屏箱体上都安装有门禁开关，当有人打开动力控制柜门或是显示屏箱体后盖时，PLC都能够把报警信息及时发送给主控板从而上传到控制中心。

远程通讯

当通讯距离在公里以内时，可通过千兆网线对RS485接口连接后，最终连接到控制室内的计算机串口上，PLC通讯示意如图：

如果通讯距离达到几公里甚至十几公里，可采用光纤通讯，PLC和计算机两端的通讯模块通过光纤连接到RS232转换器借口。

如下图所示:

电源监视

为减小大功率显示屏启动时对电网的冲击，显示系统配电采用分布延时上电设计，PLC控制界面上的故障报警状态框里有各路电源的上电状态报警指示灯。

消防监控

屏内还装有若干烟雾探测器，当屏内有火情发生时，计算机监控界面上也将有相应提示信息，同时系统将自动断电。

亮度自动调节

显示屏附近的平行位置装有亮度传感器，以确保亮度探头与显示屏正面感应同等的环境亮度。

在计算机上的“PLC监控”画面上，已预先把亮度级别按照从黑夜光线最暗时到白天太阳光直射下光线最强时分为1-8八个等级，以方便客户调节，每一级的红、绿、蓝三色参数都已经由PLC界面程序设定为出厂默认值，也可由工程调试人员根据现场显示效果进行再设定。

远程开关控制

远程开关箱安装于控制室内以方便客户操作，从远程开关箱到显示屏的配电箱通过一根八芯通讯线做为远程控制线，控制距离建议不超过200米。

根据现场情况，远程开关箱也可以改为远程操作台，开关屏方式都是通过人工操作面板上的旋钮开关来实现。

分布供电

通过PLC控制系统实现电源的分区供电，集中控制。

每台配电柜内安装一套PLC控制器，通过RS485联网，传输电缆一般采用超五类双绞屏蔽线，金属穿线管敷设。

五、防雷系统设计

4防雷与接地

接地系统

接地系统是为了消除公共阻抗和防止电容蜗合的干扰，保护设备和人员的安全，保证系统设备稳定可靠运行的重要措施。

如果有一个良好的接地系统，那么系统设备在抗干扰能力上，就会效果显著。

因此，可靠的接地系统可以保证系统安全，稳定可靠的运行，保证设备、人身的安全。

系统防雷设计

雷电对电子设备的危害，其主要途径有直击雷、雷电的绕击、感应雷、雷电流引起的地电位反击、雷电流引起的瞬变电磁场及雷闪电磁脉冲。

防雷主要是防止感应雷及由此产生的电磁脉冲产生或感应过电压、过电流导致的电压过高，产生反击，导致电位差。

防雷设计主要是系统设备电源系统的防雷设计，系统配电系统采取三级防雷措施保护。

系统设计选用雷迅公司防雷保护器，具有防雷击强度大，响应快速，插入损耗低，标准模块设计，安装方便等优点。

第一级防雷器：

第一级通过在总配电室进线柜内安装防雷保护器来实现,如总配电室未设置，需增设，以满足计算机房三级防雷的需要。

第二级防雷器：

第二级防雷通过加装防雷保护器来实现。

第三级防雷器：

在分配电柜柜内加装C级防雷器。

5显示屏防雷设计

LED显示屏的屏体配备防雷电装置，每一根引入线均需有相应的防雷电保护装置，以防雷击及浪涌电压。

从目前防雷击器件的使用情况看，避雷针、网带、法拉弟笼防止建筑物遭直击雷侵害效果较好。

但在引雷落地过程中，雷电流留在周围产生的电磁场对电子设备有很大的破坏作用，为此制造商采用专用避雷设备对供电线路及信号线路进行保护，可以防止感应雷击对显示屏电子设备的影响及破坏，当雷击发生的瞬间，避雷设备能快速对地放电，将强大的电流引入大地，从而保障LED显示屏体及其附属设备万无一失。

金属构件接地良好，整个显示屏的金属外壳可作为避雷网，防直击雷的措施是把显示屏的钢结构与建筑物的主筋连接。

主筋直接引入大地，一般都可作为防雷接地极。

防感应雷采用在显示屏的配电柜上口安装一个（8/20us）电源避雷器，避雷器的接地可接到三相五线制的PE地。

接地是防雷的关键，通常采用联合接地。

以配电柜内的PE相铜排作为接地排，将动力电缆的保护地线PE、箱体内开关电源的接地线、电源避雷器接地线分别接在接地排上，接地排再与屏体钢结构连接。

接地电阻小于1Ω。

工作接地和防雷接地共用，接地电阻≤4Ω。

浪涌防雷措施

雷电波的浪涌干扰一般是通过外界接入设备的电源线和通讯线进入，我公司的浪涌防雷措施是在电源线和通讯线路中分别安装电源防雷器和通讯防雷器，显示屏内的通讯板接口采用带防雷的光电隔离器件。

系统在显示屏的动力控制柜中安装电源防雷器；通讯线一般采用光纤通讯所以无需安装通讯防雷器。

本项目的防雷设计主要从三个方面考虑：

防直击雷，防侧击雷和防感应雷。

防直击雷

防直接雷击的系统通常由接闪器、引下线、接地装置组成。

金属构件接地良好，根据防雷规范要求，整个显示屏的金属外壳可作为避雷网，防直击雷的措施是把显示屏的钢结构与建筑物的主筋连接。

主筋直接引入大地，一般都可作为防雷接地极。

接地装置：

可利用显示屏本身的钢结构与建筑主体钢筋混泥土基础内的钢筋连接作为接地装置，具体施工要求参照国家有关防雷施工规范执行。

为了防止反击，防雷接地装置宜和电气设备等接地装置共用。

防雷接地装置宜与进出显示屏的埋地金属管道相连。

引下线：

根据防雷规范要求，可利用显示屏本身的钢柱做为防雷引下线，具体连接做法参照国家有关防雷施工规范执行。

接闪器：

可在圆钢柱顶部各焊接一根Ф25mm钢管作为避雷针，具体连接做法参照国家有关防雷施工规范执行。

接地电阻经测试要求小于10Ω。

防侧击雷

高层建筑物防侧击雷的措施是给建筑物安装均压环。

显示屏全部为钢架结构，可利用结构圈梁钢筋与柱内作为引下线的钢筋进行焊接作为均压环。

整个显示屏的金属框架构成一个六面体的网笼，即笼式避雷网，从而实现屏蔽效果，增强了对外界电磁辐射的抗干扰能力。

防感应雷

感应雷一般是雷电波从外部入户线路侵入，首先按照《IEC1312—1，雷电电磁脉冲的防护》中3.4项关于等电位连接的要求，应该将外部引入屏体的导电物以及电力线、通讯线分别穿于金属管内，金属管再与钢结构做等电位连接，以实现可靠的屏蔽。

其次，还可以在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。

线路防雷分为电源防雷和通讯防雷两部分。

防感应雷采用在显示屏的配电柜上口安装一个（8/20us）电源避雷器，避雷器的接地可接到三相五线制的PE地。

接地是防雷的关键，通常设计采用联合接地。

以配电柜内的PE相铜排作为接地排，将动力电缆的保护地线PE、箱体内开关电源的接地线、电源避雷器接地线分别接在接地排上，接地排再与屏体钢结构连接。

接地电阻小于1Ω。

工作接地和防雷接地共用，接地电阻≤4Ω。

标准的电源防雷措施是采取三级防雷，第一级防雷采用65KA电源防雷器，安装在低压配电室的总配电柜内；第二级防雷采用40KA电源防雷器，安装在各个设备附近的分配电柜内；第三级防雷采用20KA电源防雷器（或防雷插座），安装在设备每路进线的电源（插座）入口。

由此，分三级把线路上的高压浪涌电流泄入大地。

相对于本项目显示屏设备而言，一般是在给显示屏供电的主配电柜内安装二级防雷器，我公司采用的KA三相电源防雷器，型号为AM2-40/3+NPE，保护最大电流量KA（8/20）残压。

单元模组进线内的开关电源本身带有隔离功能和抗干扰能力，只要保证外壳可靠接地即可，无需再在各个单元箱体入口处加装第三级电源防雷器。

AM2-40/3+NPE型避雷器

通讯防雷是给通讯转换设备提供防雷插座，通讯介质优先采用光纤通讯。

在控制板上的通讯接口处都设计有防雷压敏电阻，作为最末级防雷保护措施。

另外，防雷的关键是做好设备的接地，以保证雷电流快速导入地下。

如果接地不可靠，加装的防雷器也是形同虚设。

电气设备的外壳接地电阻要求不大于4Ω，电子通讯设备的接地电阻要求不大于1Ω。

6

三相电源防雷器

除了结构上的防雷设计外，投标人还为本项目配备的专业的三相电源防雷器AM2-40/3-NPE，以配电电源的防雷安全。

产品技术参数表（根据实际项目进行调整）

型号

AM2-40

AM-NPE

SPD端口

一端口

一端口

SPD类别

限压型

开关型

电源系统

TT-TN-IT

TT-TN-IT

额定电压Un

220V

220V

最大持续运行电压Uc

385V

355V

标称放电电流In（8/20μs）

20kA

80kA

最大放电电流Imax（8/20μs）

40kA

-

保护水平Up

<1800V

<1500V

推荐串接过流保护装置

32A/10kA

-

断路装置

内置

-

内部电路过流断路装置

内置

-

遥控报警信号

常开/常闭触点端子（可选）

失效指示

绿色:

正常红色:

失效

连接导线

16-25mm2

安装

35mm标准导轨（EN50022/DIN46277-3）

工作环境温度

－40/85°C

外壳材料

符合UL94V-0

三相防雷电源器的命名规则

AM2-40/3-NPE外观尺寸图

AM2-40/3-NPE安装示意图

六、室外显示屏空调选配

室外显示屏热负荷计算方法

室外显示屏主要的热负荷来源于显示单元的发热量及维护结构的热负荷。

按照室外显示屏主要热量的来源分为：

显示屏热负荷；显示屏内部照明热负荷；建筑维护结构热负荷；人员的散热负荷等。

因此，要了解室外显示单元的数量及用电情况以确定室外显示屏配备空调的容量及配置。

根据以往经验，除主要的室外显示单元热负荷之外的其他负荷，如屏幕照明负荷、建筑维护结构负荷、人员的散热负荷等，根据室外显示屏平均功耗及后面装修面积，按经验进行测算。

采用“功率及面积法”计算室外显示屏热负荷。

Qt=Q1+Q2=（156KW×1.0KW）+[0.12KW/m2×（575.0784×1.3）]=245KW

其中：

Qt总制冷量（KW）；Q1室外显示屏的热负荷=室外显示屏的平均功率×1.0（KW）；

Q2环境热负荷=0.12～0.18KW/m2×后部装修面积（显示屏显示面积×1.3系数）（KW），南方地区可选0.18，而北方地区通常选择0.12。

注：

5匹空调制冷量为12KW；

7室外显示屏选配空调数量计算

空调数量=Qt/KW台=/≈台，因此，本项目所需空调数量为：

P空调台。

本投标人针对本项目选用（品牌）柜式P空调。

户外LED全彩显示屏面积平米，平均功耗约KW，根据空调制冷量为KW,考虑地区气候环境，建议配备台（品牌）P柜式空调，均匀放置于维修马道上，保证在高温的情况下屏体散热情况良好，增加显示屏使用寿命。

箱体内部风扇和屏体空调双重散热，确保了显示屏的显示效果。

5P柜式空调技术数据:

（根据项目实际选用的空调参数进行更改）

名称

5匹单冷型柜式空调器

电源

3N.380V-.50HZ

制冷量

12.0KW

制冷功率/最大制冷功率

4.7KW/5.8KW

电流/最大电流

8.5A/10A

风量（内机/外机）

1560/550立方米/小时

冷媒配管（液管/气管）

Φ9.52/φ19.05

噪音

内机

56dB（A）

外机

60dB（A）

外型尺寸

内机

1820mm*530mm*340mm

外机

1008mm*830mm*480mm

重量

内机

50kg

外机

91kg

循坏风量

750m3/h