UPS在民用建筑中的布線

摘 要：隨著科技的進步，UPS技術已經逐漸成熟，實際工程中對UPS系統的依賴性在逐漸提高，小到普通計算機，大到樓宇智能控制機房。但是UPS并不是完美的，UPS適用電阻性和帶容性的整流性負載，感性和容性等非線性負載啟動都有沖擊電流，對正弦波而言，此幾類負載均可使用。因此，在設計UPS系統中，一定要提前確定UPS系統對應的供電對象，以確定方案的論證。尤其是在線式UPS系統，當設備容量較大時，這種帶有整流逆變功能的設備，必然會產生嚴重的諧波，在設備安裝調試時可以選擇安裝去諧波裝置，以減少對電網及其它設備的干擾，在設計布線時，盡量對UPS系統采用放射式供電，并且單獨的橋架布線，這樣也可以減少干擾，不間斷電源（UPS）在現代建筑信息系統中應用越來越廣泛。

關鍵詞：UPS；民用建筑；布線；去諧波

隨著科學技術及社會經濟的發展，我國的建筑智能化領域發展越來越快，技術越來越成熟，小到普通計算機，大到樓宇智能控制機房等隨處可見。這些智能系統在使用、建設過程中，尤其是復雜的數據中心架構更易出現安全隱患，并且一次停機就可能帶來難以彌補的損失，為了解決這些問題，安全有效增加安裝UPS系統是最好的解決辦法。本文就是是針對UPS系統在建筑系統中的應用設計，論述設計者應該把握哪些設計要點，下面根據筆者的經驗從幾方面對UPS系統的設計中的注意事項進行說明。

1 負荷對象的確定

在建筑工程設計中，企業對業務的重要性和可用性要求逐漸提高，有時根據需要提出建筑系統增加UPS系統的設計，設計者在選擇UPS時，主要應考慮負載大小、負載裝置的特性、負載裝置的重要程度以及不良電力對負載的影響程度。從目前應急電源在建筑電氣領域中的應用，不間斷電源主要分為EPS和UPS。而EPS作為一種備用電源，更適合一些轉換時間要求不高的設備。但有些用電設備不允許斷電，斷電就可能造成計算機中一些重要信息的丟失，但是在實際情況中突然斷電情況又不可避免，并且發生斷電情況時需要不間斷電源轉換時間很短，這時就需要UPS系統供電。UPS系統的供配電方式主要分為單相輸入/單相輸出、三相輸入/三相輸出、三相輸入/單相輸出，說明供配電時要注意的事項，給出了UPS機房設計的要求，以期引起大家的重視。

首先要明確UPS系統設計的功能及其供電對象，以便于設計者有針對性的考慮設計方案，核定負荷容量，本文以筆者曾經做過的一個案例作為解說，在這次設計中，甲方要求在設計后期增加一套UPS系統，UPS供電的對象是整棟樓辦公室中的辦公計算機，并且此次UPS電源的供電對象不必考慮其他用電設備，這樣就可以明確UPS系統供電對象，下一步就是確定負荷容量。并且在UPS系統設計中盡量選用雙回路供電，這樣可以方便日后維護。

2 UPS系統容量的確定

確定UPS系統容量需要慎重，因為預算容量過大，不僅對UPS本身及蓄電池的充放電性能都會造成一定影響，同時也會造成投資成本增加；而設計偏小，容易在使用過程中出現跳閘，長期甚至UPS長期滿載或者過載運行導致導線發熱、導線快速老化等問題，容易發生火災等事故。

確定供電對象，通過與甲方溝通了解到甲方的UPS電源主要的供電對象是計算機，這樣就可以按照強電設計中的點位估算整棟樓需要配電的計算機數量，再按照每臺電腦需要的用電量，就可以大概估算出用電量。這次設計中估算的計算機總負荷量大概為36Kw，因計算機的功率因數偏低，一般在0.6～0.7，并且按照JGJ16-2008規范中6.4.3中規定，對電子計算機系統供電時，UPS系統額定輸出功率應大于計算機系統功率綜合的1.5倍，因此系統中選用的UPS電源的設計負載容量有功最小為54Kw。并且UPS系統一般還有最理想輸出功率百分比參數，所以UPS系統容量的計算公式為：UPS容量=設計負荷容量÷UPS系統的功率因數。因UPS系統一般UPS功率因數為0.8，，可以選用其視在功率為67.5KVAUPS系統。

3 電池容量計算

電池容量的計算，以美國山特UPS為例，UPS的功率因數為0.8的3000VA型號為STK C3KS的，所以3000VA實際功率為3000VA X 0.8=2400W；美國山特3000VA型號為STK C3KS的UPS的電池直流電壓為96V（查資料或者咨詢賣家都可以得到），根據W=U X I，所以I=W÷U=2400÷96=25A，計算得出電流為25A，延時1小時的話，需要用25AH的電池，現在需要延時2小時，即需要50AH的電池。因為UPS常用電池電壓為12V，而C3KS UPS的電池電壓為96V，所以應該需要8節（96V÷12V=8）。從而可以計算得出選用美國山特3000VA的UPS，配置8節65AH-12V的沈陽松下蓄電池，加一個電池柜，可以讓受保護的設備延時2小時電源保護。用其它品牌的UPS選用計算電池也是同樣的方法。

這里需要注意，一般中大功率的UPS所配每組電池都是由32塊電池組成，電池數量最好不要超過4組并聯，以免影響電池組的充電效果和均流。

4 系統房間的選擇

在機房工程建設施工中，一些UPS系統設計存在一定的盲目性，其主要原因是設計者對這方面的專業性知識掌握不足，對UPS系統機房分級的配置標準掌握不夠，缺乏系統可用性定量概念，只是認為在設計時UPS系統冗余程度越高越好，因而在設計時不斷增加UPS系統容量，設計的系統過于復雜，最后設計的系統設備堆積，不僅增加系統運行能耗、投資大，也提高了系統運行維護難度，往往達不到預期的系統可用性。按照規范《JGJ16-2008》中6.4.7中的規定：

（1）UPS機房宜接近負荷中心，進出線方便。不應設在廁所、浴池或其他經常積水場所的正下方或貼鄰。

（2）不間斷電源裝置室與蓄電池室應分開設置，在不間斷電源裝置附近應設有檢修電源。

（3）不間斷電源裝置室應有良好的防塵設施，宜設置空調設備，使室內溫度宜在5～30℃，相對濕度宜在35%～85%范圍內。

（4）整流器柜，逆變器柜、靜態開關柜等安裝距離和通道寬度不宜小于下列數值：柜頂距天棚凈距為1.2m；離墻安裝時，柜臺維護通道為1m；柜前巡視通道為1.5m。

（5）整流器柜、逆變器柜、靜態開關柜布置在有架空層地板的房間內，柜底部及周圍應采取防止鼠、蛇等小動物進入柜內的措施。

（6）不間斷電源裝置室的控制電纜，應與主回路電纜分開敷設。如達不到上述要求時，控制線應采用屏蔽線或穿鋼管敷設。

（7）不間斷電源裝置可采用共用接地。當N線斷開時，還應考慮重復接地。

5 UPS布線系統的設計

對于UPS系統不宜采用普通漏電保護器（30mA），因為通常UPS設備系統具有較大的對地漏電流。原因如下：（1）UPS的后級負載均不同程度的存在對地漏電，尤其是計算機設備；（2）UPS在主機內安裝了大量的、射頻濾波器以及瞬態過電壓抑制器等就是為使UPS達到相應的標準要求；這些因素造成的對地泄漏電流會遠遠超過30mA。依據EN.50091-1-1第1.8.12章規定，UPS產品的允許輸入最大漏電流可達5%的UPS額定負載電流。因此為了防止漏保經常性地誤動作在選擇漏電保護器時必須提高動作電流值。按照電力部門的規定，UPS的漏電保護應歸類于一級總保護，其輸入端的漏電保護器為延時動作型，延時時間300rns以上，且額定動作電流須≥500mA。

接地分為工作接地、保護接地以及建筑防雷接地三種接地共用一組接地而組成的聯合接地方式是一種安全有效且具有良好防雷和抗干擾的接地方式。UPS系統的負載主要是計算機，而計算機通常要求中線和地線的電位差在2V以下，有些機型甚至還要求在0.5V以下。保證UPS的有效接地就是為了防止寄生電容耦合干擾以及保護設備及人身安全，所以UPS必須保證接地電阻不能大于1歐姆。

在實際設計中為了方便安裝及提高系統的抗干擾性以及日后的設備維護及系統增容等改造的方便性，UPS系統布線可以選用單獨橋架布線。

6 UPS系統的后期維護

UPS主機一般是智能型的，它對環境溫度要求不高，但要求控制室必須清潔衛生，主機中的參數在使用中不能隨意改變；在斷電時，應盡量避免帶負載啟動UPS電源，所以要先關掉負載，等UPS系統啟動后再開啟負載，否則會有很多負載的沖擊電流和供電電流，這樣容易造成UPS電源瞬間過載，嚴重時會損壞變換器；并且也不能讓UPS電源經常處于滿載或過載。

7 結語

隨著現代技術的發展，UPS產品不斷升級換代，現已實現了電路結構的集成化、模塊化、集中監控機遠程智能化管理、全數字控制等，其應用范圍越來越廣泛。只要合理的選配，按照相應的規范布置，正確的設計、使用與維護，才能充分發揮UPS的優點，確保現代建筑信息系統的安全。本文詳細介紹了UPS的選擇，包括設計選型、容量選擇等。最后提出了使用維護過程中應注意的問題，供讀者參考。

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作者簡介：耿亞彬（1910.10- ），男，河北唐山人，中翰國際建筑設計有限公司電氣工程師。