智能建筑弱电机房UPS配电设计课件

智能建筑弱电机房UPS配电设计

卢庆新浙江大学建筑设计研究院

智能建筑弱电机房UPS配电设计卢庆新

摘要本文详细叙述了智能建筑中弱电机房UPS配电设计，举例说明UPS后配电系统的设计内容及方法，如负荷计算、开关导线的选择，UPS容量及外配电池组容量的确定等。关键词智能建筑弱电机房UPS配电设计

摘要1概述

智能建筑一般有二个弱电机房，一个是计算机网络中心通信总机房，一个是消控监控中心BASBMS机房。在这二个机房中要设置UPS装置，其电源引自变电所2台变压器的2段0.4KV低压母线，二路供电至机房电源箱末端自动切换。UPS前端电源箱及其进线一般由强电专业设计，由弱电设计人员提出具体要求。但UPS后配电系统则需由弱电设计人员设计。本文所指配电系统即为弱电设计人员应做的部分配电系统。由于弱电设计人员部分来自计算机、通信等专业，对电气不甚了解，在具体工程项目设计中也发现存在不少问题。本文主要阐述UPS后配电系统的设计内容及方法，如负荷计算、开关导线的选择、UPS容量及外配电池组容量的确定等。

1概述智能建筑一般有二个弱电机房，一个是计算机2配电系统设计

2.1UPS后配电系统构架一般如图一所示：2配电系统设计

2.1UPS后配电系统构架一般如图一2.2配电系统设计具体内容主要为：负荷计算；输出回路开关电流整定值；导线、管子、敷设方式；主开关及进线电缆设计等。2.2.1负荷计算负荷计算的目的：确定开关电流整定值、导线选择。2.2.1.1单相回路电流计算PI=————

U·cosΦ式中:I——单相回路计算电流（A）P——单相负荷容量（KW）U——单相电压（KV），0.22KVcosΦ——功率因数，取0.9例如某一负荷容量2KW，其计算电流2I=————=10.1A0.22×0.9

2.2配电系统设计具体内容主要为：负荷计算；输出回路开关2.2.1.2三相回路电流计算PI=—————

·U·cosΦ式中:I——三相回路计算电流（A）P——三相负荷容量（KW）U——三相电压（KV），0.38KVcosΦ——功率因数，取0.9例如某一负荷容量7KW，其计算电流7I=———————=11.8A×0.38×0.92.2.1.2三相回路电流计算2.2.1.3配电箱负荷计算配电箱负荷计算为：Pe装机容量（KW）；Ko同时系数；Pjs计算容量（KW）；cosΦ功率因数；Ijs计算电流（A）。装机容量Pe为各输出回路负荷容量之和。如某一机房其末端负荷回路有8个单相回路，每一回路2KW；2个三相回路，每一回路7KW，则其装机容量Pe=2×8+7×2=30KW。同时系数Ko取0.9，即Ko=0.9则计算容量Pjs=Pe×Ko=30×0.9=27KW功率因数cosΦ一般取0.9，即cosΦ=0.9Pjs27则计算电流Ijs=————=—————=45.6A

·U·cosΦ×0.38×0.92.2.1.3配电箱负荷计算2.2.2输出回路开关选择2.2.2.1开关称低压断路器，常用的有框架式断路器、塑壳断路器、微型断路器，其用法不同。框架式断路器额定电流800~4000A不等，主要用于变电所变压器主开关或联络开关；塑壳断路器额定电流100~630A不等，一般作为变电所0.4KV低压母线馈电回路开关或落地式配电柜主开关、出线回路开关等；微型断路器额定电流63A，其整定电流3~63A不等，一般作为末端配电箱输出回路开关或小容量配电箱主开关。2.2.2.2微型断路器整定电流值规格为3、6、10、16、20、25、32、40、50、63A等。由于末端配电箱内微型断路器密集排列，考虑降容系数，一般为0.8，即指10A开关用于不大于8A计算电流；16A开关用于不大于12.8A计算电流。根据本文中例子，均可选16A开关。

2.2.2输出回路开关选择2.2.2.1开关称低压断路器2.2.2.3根据有关规范，一般插座回路选用开关要带漏电保护器。如果弱电竖井管理间采用插座箱，在插座箱内设带漏电保护器开关，则在配电箱中采用不带漏电保护器的开关。2.2.2.4目前对要求较高的末端配电箱，一般多采用施耐德、金钟默勒、ABB公司产品，其型号为C65N、DPN、L7、S等。前二种为施耐德产品，C65N带漏电保护器有2种，vigiELE（电子式）及vigiELM（电磁式），后者价格比前者贵。采用带漏电保护器的开关时单相要用二极开关，三相用四极开关。DPN开关有2种，DPN、DPNK，前者最大整定电流20A，后者40A，DPN为带N极开关，采用带漏电保护器的为DPNvigi30mA，价格较低，DPN仅单相开关。2.2.2.5本文例子中选用带电子式漏电保护器的C65N开关，即C65N/2P16AvigiELE30mA（单相）；C65N/4P16AvigiELE30mA（三相），不带漏电保护器的回路则为C65N/1P或C65N/3P。

2.2.2.3根据有关规范，一般插座回路选用开关要带漏电保2.2.3输出回路导线选择2.2.3.1末端配电箱输出回路一般采用导线，特别是在机房内的负荷回路。如果供电给弱电竖井管理间插座或插座箱，要经桥架敷设，可选用电缆。对于一、二类建筑，建议采用阻燃型导线和电缆，以ZR-BV-，ZR-VV-表示。2.2.3.2导线选择根据载流量（查表可得）。导线载流量要大于开关整定电流值，可按下表选用，为铜芯导线。开关整定电流（A）

导线截面（mm2）

开关整定电流（A）

导线截面（mm2）

101.54016162.55016204632525680353210100502.2.3输出回路导线选择2.2.3.1末端配电箱输出回2.2.3.3插座和插座箱回路均应有PE线。根据规范规定，PE线截面与相线截面有关，当相线截面小于等于16mm2时，PE线与相线同截面，但不得小于2.5mm2；当相线截面等于25mm2、35mm2时，PE线截面为16mm2；当相线截面大于35mm2时，PE线截面为相线截面的1/2。PE线采用多股铜导线，一般采用BVR。2.2.3.4单相插座和单相插座箱三线制（其中一根PE线），三相插座四线（其中一根PE线）。如本文例子导线为ZR-BV-2×2.5+BVR-1×2.5，ZR-BV-3×2.5+BVR-1×2.5；弱电竖井楼层管理间可ZR-VV-3×2.5。2.2.3.3插座和插座箱回路均应有PE线。根据规范规定，2.2.4保护管选择及敷设方式

2.2.4.1公建项目一般采用金属管（钢管）。有三种：SS（水煤气钢管）、SC（镀锌钢管）、TC（薄壁电线管）。水煤气钢管常用于室外；镀锌钢管用于地下层、底层埋地及沿墙、竖井明敷；薄壁电线管有3种，KBG、JDG、DG管；目前常用KBG管，JDG管厂家少，DG管即黑铁管，老产品，有的地方还在用。KBG管用于楼板、吊顶敷设。住宅户内采用中型PVC管；重型PVC管、格栅管、复合管等用于室外。2.2.4.2管子规格有16、20、25、32、40、50、70、80、100等，但SC管指内径，TC管、PVC管指外径。即用SC管可以比TC管、PVC管规格小一档。本文例子中管子用SC20。2.2.4.3管子敷设方式一般有以下几种：FC沿地面、底板暗敷；WC沿墙暗敷；WE沿墙明敷；CC沿顶板暗敷；CE沿顶板明敷；AC在吊顶内敷设等。由于插座安装底距地0.3m，所以电气管线沿地面、底板暗敷较多。由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。

2.2.4保护管选择及敷设方式

2.2.4.1公建项目一般2.2.5主开关选择及进线电缆2.2.5.1主开关可根据电流大小选用微型断路器或塑壳断路器。建议整定电流63A以下用微型断路器，大于63A则可考虑采用塑壳断路器。2.2.5.2根据本文例子，配电箱计算容量27KW，计算电流45.6A，考虑降容系数0.8，则45.6÷0.8=57A，主开关整定电流值63A，可选用微型断路器C65N/3P63A。其进线电缆可用ZR-BV-4×25+BVR-1×16或ZR-YJV-4×25+1×16。

2.2.5主开关选择及进线电缆2.2.5.1主开关可根据2.2.6配电箱箱体选择2.2.6.1公建项目一般选用金属箱体。根据箱子内部元器件多少及留有布线、维修空间，有落地式、壁挂式、嵌墙式等。机房内安装可以采用壁挂式明装。2.2.6.2箱子要注明防护等级，特别当安装于室外时应注明。防护等级表示IP□□，第一位数字1、2、3、4、5、6表示接触保护及固体异物防护；第二位数字1、2、3、4、5、6、7、8、9K，表示对水的防护。

防护等级

第一位数字代号

第二位数字代号

接触保护

对固体异物的防护

对水的对水的防护防护

IP30阻止工具、类似物品接触

阻止≥2.5mm的固体异物进入

无特殊保扩

IP40阻止工具、类似物品接触阻止≥1mm的固体异物进入

无特殊保扩

IP41阻止工具、类似物品接触阻止≥1mm的固体异物进入

滴水不会带来有害作用

IP54完善的接触保护

阻止有害灰尘在内部沉积

喷水不会带来有害作用

IP55完善的接触保护

阻止有害灰尘在内部沉积

射水不会带来有害作用

IP65完善的接触保护

阻止灰尘侵入（防尘）

射水不会带来有害作用

2.2.6配电箱箱体选择2.2.6.1公建项目一般选用金属2.2.6.3本文安装于弱电机房内的配电箱无特殊要求，IP41即可；如在地下层则建议用IP54；安装在室外的弱电设备用配电箱则建议考虑防护等级IP65。2.2.6.3本文安装于弱电机房内的配电箱无特殊要求，IP2.3配电系统图

2.3.1根据上述设计，本文例子的配电系统图如图二所示：

2.3配电系统图2.3.1根据上述设计，本文例子的配电系2.3.2配电系统图设计时要注意：每个箱子要有编号；如无具体型号则要注明安装方式；每一出线回路要有编号，以便平面图上容易标注；每一出线回路要注明相位，且要注意单相回路负荷平衡；要有备用回路；容量要留有扩展余地。2.3.3插座箱要有系统图，插座箱内插座建议采用AC30系列模数化插座。2.3.4如弱电竖井管理间距弱电机房距离较远，管线可放大一档。

2.3.2配电系统图设计时要注意：每个箱子要有编号；如无具3UPS选择3.1UPS容量确定按规范规定，UPS容量应为负荷容量的1.5倍。如本文例子，经负荷计算，计算负荷27KW，则UPS容量27×1.5=40.5KVA，采用40KVAUPS三进三出。3.2目前一般采用在线式UPS，要求提供远程监控通信接口。3.3如重要工程，可采用并机运行方式。

3UPS选择3.1UPS容量确定4UPS外配电池组选择

UPS外配电池组计算：

外配电池组容量（AH）=

式中：UPS输出功率因数取0.8

UPS效率取0.9

UPS直流电压12×32=0.384KV

例：UPS额定功率40KVA，后备时间2小时

则电池组容量=则配200AH电池组，即100AH2组，每组32节。即12V100AH64节；16节/每柜，则4只柜。如配12V65AH电池则要3组，每组32节。即12V65AH96节；16节/每柜则6只柜。12V65AH96节费用大于12V100AH64节，选用12V100AH为妥。

UPS额定功率（KVA）×UPS输出功率因数——————————————————×后备时间UPS直流电压（KV）×UPS效率40×0.8——————×2=92.6×2=185AH0.384×0.94UPS外配电池组选择

UPS外配电池组计算：UPS额参考文献1．中国建筑东北设计研究院主编《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92中国计划出版社出版1993年10月第一版2．建设部《供配电系统设计规范》GB50052-92中国计划出版社出版1996年4月第一版3．建设部《电子计算机机房设计规范》GB50174-93中国计划出版社出版1996年9月第一版参考文献智能建筑弱电机房UPS配电设计

卢庆新浙江大学建筑设计研究院

智能建筑弱电机房UPS配电设计卢庆新

摘要本文详细叙述了智能建筑中弱电机房UPS配电设计，举例说明UPS后配电系统的设计内容及方法，如负荷计算、开关导线的选择，UPS容量及外配电池组容量的确定等。关键词智能建筑弱电机房UPS配电设计

摘要1概述

智能建筑一般有二个弱电机房，一个是计算机网络中心通信总机房，一个是消控监控中心BASBMS机房。在这二个机房中要设置UPS装置，其电源引自变电所2台变压器的2段0.4KV低压母线，二路供电至机房电源箱末端自动切换。UPS前端电源箱及其进线一般由强电专业设计，由弱电设计人员提出具体要求。但UPS后配电系统则需由弱电设计人员设计。本文所指配电系统即为弱电设计人员应做的部分配电系统。由于弱电设计人员部分来自计算机、通信等专业，对电气不甚了解，在具体工程项目设计中也发现存在不少问题。本文主要阐述UPS后配电系统的设计内容及方法，如负荷计算、开关导线的选择、UPS容量及外配电池组容量的确定等。

1概述智能建筑一般有二个弱电机房，一个是计算机2配电系统设计

2.1UPS后配电系统构架一般如图一所示：2配电系统设计

2.1UPS后配电系统构架一般如图一2.2配电系统设计具体内容主要为：负荷计算；输出回路开关电流整定值；导线、管子、敷设方式；主开关及进线电缆设计等。2.2.1负荷计算负荷计算的目的：确定开关电流整定值、导线选择。2.2.1.1单相回路电流计算PI=————

U·cosΦ式中:I——单相回路计算电流（A）P——单相负荷容量（KW）U——单相电压（KV），0.22KVcosΦ——功率因数，取0.9例如某一负荷容量2KW，其计算电流2I=————=10.1A0.22×0.9

2.2配电系统设计具体内容主要为：负荷计算；输出回路开关2.2.1.2三相回路电流计算PI=—————

·U·cosΦ式中:I——三相回路计算电流（A）P——三相负荷容量（KW）U——三相电压（KV），0.38KVcosΦ——功率因数，取0.9例如某一负荷容量7KW，其计算电流7I=———————=11.8A×0.38×0.92.2.1.2三相回路电流计算2.2.1.3配电箱负荷计算配电箱负荷计算为：Pe装机容量（KW）；Ko同时系数；Pjs计算容量（KW）；cosΦ功率因数；Ijs计算电流（A）。装机容量Pe为各输出回路负荷容量之和。如某一机房其末端负荷回路有8个单相回路，每一回路2KW；2个三相回路，每一回路7KW，则其装机容量Pe=2×8+7×2=30KW。同时系数Ko取0.9，即Ko=0.9则计算容量Pjs=Pe×Ko=30×0.9=27KW功率因数cosΦ一般取0.9，即cosΦ=0.9Pjs27则计算电流Ijs=————=—————=45.6A

·U·cosΦ×0.38×0.92.2.1.3配电箱负荷计算2.2.2输出回路开关选择2.2.2.1开关称低压断路器，常用的有框架式断路器、塑壳断路器、微型断路器，其用法不同。框架式断路器额定电流800~4000A不等，主要用于变电所变压器主开关或联络开关；塑壳断路器额定电流100~630A不等，一般作为变电所0.4KV低压母线馈电回路开关或落地式配电柜主开关、出线回路开关等；微型断路器额定电流63A，其整定电流3~63A不等，一般作为末端配电箱输出回路开关或小容量配电箱主开关。2.2.2.2微型断路器整定电流值规格为3、6、10、16、20、25、32、40、50、63A等。由于末端配电箱内微型断路器密集排列，考虑降容系数，一般为0.8，即指10A开关用于不大于8A计算电流；16A开关用于不大于12.8A计算电流。根据本文中例子，均可选16A开关。

2.2.2输出回路开关选择2.2.2.1开关称低压断路器2.2.2.3根据有关规范，一般插座回路选用开关要带漏电保护器。如果弱电竖井管理间采用插座箱，在插座箱内设带漏电保护器开关，则在配电箱中采用不带漏电保护器的开关。2.2.2.4目前对要求较高的末端配电箱，一般多采用施耐德、金钟默勒、ABB公司产品，其型号为C65N、DPN、L7、S等。前二种为施耐德产品，C65N带漏电保护器有2种，vigiELE（电子式）及vigiELM（电磁式），后者价格比前者贵。采用带漏电保护器的开关时单相要用二极开关，三相用四极开关。DPN开关有2种，DPN、DPNK，前者最大整定电流20A，后者40A，DPN为带N极开关，采用带漏电保护器的为DPNvigi30mA，价格较低，DPN仅单相开关。2.2.2.5本文例子中选用带电子式漏电保护器的C65N开关，即C65N/2P16AvigiELE30mA（单相）；C65N/4P16AvigiELE30mA（三相），不带漏电保护器的回路则为C65N/1P或C65N/3P。

2.2.2.3根据有关规范，一般插座回路选用开关要带漏电保2.2.3输出回路导线选择2.2.3.1末端配电箱输出回路一般采用导线，特别是在机房内的负荷回路。如果供电给弱电竖井管理间插座或插座箱，要经桥架敷设，可选用电缆。对于一、二类建筑，建议采用阻燃型导线和电缆，以ZR-BV-，ZR-VV-表示。2.2.3.2导线选择根据载流量（查表可得）。导线载流量要大于开关整定电流值，可按下表选用，为铜芯导线。开关整定电流（A）

导线截面（mm2）

开关整定电流（A）

导线截面（mm2）

101.54016162.55016204632525680353210100502.2.3输出回路导线选择2.2.3.1末端配电箱输出回2.2.3.3插座和插座箱回路均应有PE线。根据规范规定，PE线截面与相线截面有关，当相线截面小于等于16mm2时，PE线与相线同截面，但不得小于2.5mm2；当相线截面等于25mm2、35mm2时，PE线截面为16mm2；当相线截面大于35mm2时，PE线截面为相线截面的1/2。PE线采用多股铜导线，一般采用BVR。2.2.3.4单相插座和单相插座箱三线制（其中一根PE线），三相插座四线（其中一根PE线）。如本文例子导线为ZR-BV-2×2.5+BVR-1×2.5，ZR-BV-3×2.5+BVR-1×2.5；弱电竖井楼层管理间可ZR-VV-3×2.5。2.2.3.3插座和插座箱回路均应有PE线。根据规范规定，2.2.4保护管选择及敷设方式

2.2.4.1公建项目一般采用金属管（钢管）。有三种：SS（水煤气钢管）、SC（镀锌钢管）、TC（薄壁电线管）。水煤气钢管常用于室外；镀锌钢管用于地下层、底层埋地及沿墙、竖井明敷；薄壁电线管有3种，KBG、JDG、DG管；目前常用KBG管，JDG管厂家少，DG管即黑铁管，老产品，有的地方还在用。KBG管用于楼板、吊顶敷设。住宅户内采用中型PVC管；重型PVC管、格栅管、复合管等用于室外。2.2.4.2管子规格有16、20、25、32、40、50、70、80、100等，但SC管指内径，TC管、PVC管指外径。即用SC管可以比TC管、PVC管规格小一档。本文例子中管子用SC20。2.2.4.3管子敷设方式一般有以下几种：FC沿地面、底板暗敷；WC沿墙暗敷；WE沿墙明敷；CC沿顶板暗敷；CE沿顶板明敷；AC在吊顶内敷设等。由于插座安装底距地0.3m，所以电气管线沿地面、底板暗敷较多。由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。

2.2.4保护管选择及敷设方式

2.2.4.1公建项目一般2.2.5主开关选择及进线电缆2.2.5.1主开关可根据电流大小选用微型断路器或塑壳断路器。建议整定电流63A以下用微型断路器，大于63A则可考虑采用塑壳断路器。2.2.5.2根据本文例子，配电箱计算容量27KW，计算电流45.6A，考虑降容系数0.8，则45.6÷0.8=57A，主开关整定电流值63A，可选用微型断路器C65N/3P63A。其进线电缆可用ZR-BV-4×25+BVR-1×16或ZR-YJV-4×25+1×16。

2.2.5主开关选择及进线电缆2.2.5.1主开关可根据2.2.6配电箱箱体选择2.2.6.1公建项目一般选用金属箱体。根据箱子内部元器件多少及留有布线、维修空间，有落地式、壁挂式、嵌墙式等。机房内安装可以采用壁挂式明装。2.2.6.2箱子要注明防护等级，特别当安装于室外时应注明。防护等级表示IP□□，第一位数字1、2、3、4、5、6表示接触保护及固体异物防护；第二位数字1、2、3、4、5、6、7、8、9K，表示对水的防护。

防护等级

第一位数字代号

第二位数字代号

接触保护

对固体异物的防护

对水的对水的防护防护

IP30阻止工具、类似物品接触

阻止≥2.5mm的固体异物进入

无特殊保扩

IP40阻止工具、类似物品接触阻止≥1mm的固体异物进入

无特殊保扩

IP41阻止工具、类似物品接触阻止≥1mm的固体异物进入

滴水不会带来有害作用

IP54完善的接触保护

阻止有害灰尘在内部沉积

喷水不会带来有害作用

IP55完善的接触保护

阻止有害灰尘在内部沉积

射水不会带来有害作用

IP65完善的接触保护

阻止灰尘侵入（防尘）

射水不会带来有害作用

2.2.6配电箱箱体选择2.2.6.1公建项目一般选用金属2.2.6.3本文安装于弱电机房内的配电箱无特殊要求，IP41即可；如在地下层则建议用IP54；安装在室外的弱电设备用配电箱则建议考虑防护等级IP65。2.2