UPS供配电系统及施工研究——以南内环数据中心机房（4层）改扩建项目为例

UPS供配电系统及施工研究——以南内环数据中心机房（ 4层）改扩建项目为例

侯长斌

网宿科技股份有限公司

摘要：设计范围包括从四层UPS配电室低压开关柜出线开始（包括对低压开关柜出线开关的改造）至总控中心的UPS输入输出配电箱柜等设备与线路、桥架的供货以及安装。从四层UPS配电室原有UPS输出柜出线开始（包括对低压开关柜出线开关的改造），机房区新增精密列头柜至末端机柜等设备以及相关的电气线路和桥架的供货与安装。五层509房间内新增配电箱的供货及安装和配电箱进线电缆和线槽、供监控工位和交换机等设备使用的出线电缆电线及相应线槽的供货及安装。

关键词：UPS供配电系统；负荷分级；不间断电源

引言：本工程在配电室内需要安装1台单机容量60千伏安UPS，在地下一层安装后备时间15分钟的蓄电池，以及大量的低压配电箱，体积大、重量大，安装难度很高。且与各专业接口众多，同一品牌不同型号功能不一，故设备的订货及安装均需仔细审核，以免出现与招标技术需求不符情况；还需合理安排到货时间，以免安装通道、施工区域不足，影响工程进度及施工质量。

1.工程概述

本项目为南内环数据中心机房（4层）改扩建项目基础装修工程，主要对原办公区域进行相关的改造，以满足总控中心发展的需要。主要用于日常值班、运维操作、应急指挥、大屏展示。本工程位于山西信合大厦第四层。板下高约4.6米，梁下高约4.1米，工程界面包含：前厅、休息室、走廊、储藏间、应急指挥室、总控中心、设备间、操作间、509房间、地下一层新增电池室等。

2.负荷分级与UPS供配电系统

（1）负荷分级。关键的负荷：应急照明、ECC监控大屏、设备间机柜、生产操作间工位插座、应急指挥室大屏、应急指挥室工位插座等，采用市电+柴油发电机+UPS的方式进行供电。一般的负荷：空调室内机、空调室外机、普通照明、普通插座、安检机等设备，实施组合的方式来供电。（2）供配电系统。基于四层UPS配电室，设置1台60千伏安 UPS，为ECC监控大屏、设备间机柜、操作间工位等设备提供不间断电源保障。UPS进线由大楼四层配电室市电与柴油发电机组互投过后的输出配电柜AB7-7引来。在配电室中，配置配电箱4ECC-1和4ECC-2，为考虑操作方便，在设备间、操作间、值班室等主要房间内也设置分配电箱给末端负载供电。根据客户方使用要求，大楼509房间作为临时操作间使用，并在509房间内设置一台配电箱，由4ECC-2配电箱提供UPS电源，根据相应需求，UPS设备以及输入输出配电柜应尽早安装施工，先期为大楼509房间内的工位插座等设备供电。另外，大楼4层网银机房和网络机房内的原有2台精密列头配电柜不能满足客户方未来发展需要，故本次工程增加2台精密列头配电柜（A、B路各增加1台），与原有2台精密列头配电柜共同为网银机房、网络机房和测试机房内的机柜供电。

3 UPS供配电系统及施工方案

3.1 低压配电系统与照明系统施工

（1）低压配电系统。本工程在施工的过程中，主要在设备间内布置1台配电箱4ECC-3，为本次工程所用的VRV空调室内室外机、分体空调柜机、基站空调、安检机等设备配电，4ECC-3上口电源引自四层UPS配电室内市电与油机互投后的配电柜中AA6-5回路，并需将回路断路器更换为额定电流为160A的断路器。施工期间，需要在墙壁每隔5米处，安装一个二三孔墙面暗装插座，安装高度离地面300mm。（2）照明系统施工。工程应参照《建筑照明设计标准》GB50034—2013要求进行照明系统施工。施工期间，ECC大厅的平均照度应当控制在500lx、设备间为300lx、走廊100lx、休息室内100lx，本工程施工所选灯具以LED光源的格栅灯具为主。利用自动照明系统控制，可开启相应区域的照明，可进行多场景控制、定时开关，可由总控中心统一控制。本次工程新增一台应急照明配电箱4ECC-ALE，施工期间，一路电源引自4ECC-2，另一路引自四层配电室低压配电柜AA7-6回路，为本次工程装修区域内的应急照明供电。疏散照明在疏散门口设置带蓄电池的安全出口指示灯，距门框上沿0.2米安装。

3.2 防雷、接地系统以及其他部分施工

（1）防雷、接地系统施工。此部分施工应当根据有关的现行规范而进行。为避免由于出现浪涌电压，从而对关键设备造成损坏，施工期间需要增加电压抑制装置，并且对于不同的弱电系统信号线，都需要加设电压保护器。基于配电系统，配置电涌保护器，无论是何种配电箱，工程都在其中安装了保护装置。工程施工主要选择了TN-S作为接地系统，属于统一的接地体，对于接地电阻而言，其数值需低于1Ω，在通过实测之后，当达不到要求时，施工人员需要采用人工接地极，局部等电位箱暗装，按照有关的标准，来进行等电位联结。（2）其他。不包含注明的，对于其他的施工做法，需要参考有关的施工图集，按国家有关规定及施工验收规程进行施工。具体施工过程中，要第一时间与土建专业进行配合，针对管线以及固定构件，落实好两者的预埋工作，以便能够更好开展施工安装作业。施工中遇到问题时，应及时与设计共同协商决定其它未尽事宜配合解决。

3.3 精密列头柜施工

（1）基本说明。SPDS智能型配电柜。断路器都选择ABB品牌，不包含特殊说明，对于所有的断路器，均选用微型断路器，也可以选配热插拔开关；而超过63安培的开关，都选择塑壳断路器。1) 输出支路：能够选择多条支路，对于扩容是支持的，全部扩容开关能智能纳进系统。2)全部输出开关，都设计接线端子排，以便能够更好开展接线作业。3)维护便利：SPDS配电柜可以按客户要求实现机柜正面、侧面、背面维护，并可以实现智能模块的不断电维护。（2）监控功能说明。监控单元采用了第三代DSP作为核心控制芯片，数据处理速度极快；对于自动监控模块来讲，属于独自的模块系统，能够达到不断电维护的目的；基于面板设置合适的显示屏，能够获取不同的系统信息，同时实现编辑的目标。

（3）结构说明。1) 对于金属构件表面而言，不包括电镀表面，其余的都开展了喷涂处理。正式装配之前，以封闭结构表面来分析，也应当开展有效的防锈处理，并保证能够达到有关的标准。2)机柜选择通用准机柜(800mm×1100mm×2000 mm)，而框架以及角规等，都选取多折型材，承重不低于1400千克，角规厚度需要超过两毫米，板材厚度超过1.5毫米，而对于别的面板厚度，都需要超过1.2毫米。无论是前门、后门，还是双侧挡板，都易于进行拆卸，可以实现前、后及双侧面维护；通过前门，可以查看设备运转的情况。

3.3 低压配电箱施工

品牌为海德森，对于项目所选用的配电箱来讲，属于一种专用的设备，有着一系列的优势，性能较为齐全，易于进行安装以及维护等，无论是电能的转换还是分配，都有着较好的适用性，符合有关的标准，并且获得3C强制性认证证书。（1）使用条件：附近温度不得超过40摄氏度，并大于零下5摄氏度，一天的平均温度不能超过35摄氏度。在应用于户内时，海拔高度不得超过两千米。若温度达到40摄氏度，则湿度需要低于50%；当温度不高时，可以存在较大的湿度，当达到20摄氏度时，湿度应为90%，在温度波动的情况下，容易形成凝露的现象，需要加以考虑这一点。装置安置时与垂直面的倾斜度不超过5°。在没有冲击的情况下，来完成对装置的安装，通过这样的方式，能够确保元件不被腐蚀。若情况较为特殊，可和厂家进行沟通。（2）主电路方案。对于主接线方法来讲，能够结合具体需求进行增减。结合工程实况，来进一步明确开关数量，值得一提的是，宽度需要处于合理的范围，也就是不超过0.45米。对于馈电开关来讲，可供选用的开关有很多，比如较为常用的微断开关，除此之外，也能考虑别的同类产品，该方案还可以选取避雷器。

（3）辅助电路方案。该方案包含一般的控制回路。通常情况下，有着很多的方案，比如电压转换以及指示。基于有关的方案，能够结合实际的需求来进行选取，组合各种各样的方案。小型断路器：有着很强的通断能力，通常能够达到6千安培；有着较为理想的限流性能；借助卡板以及定位机构，能够短时间内加装不同的附件；通过接线端子，在相同的时间内，能够实现对导线的连接；通过对接线端子的使用，可以避免出现触电的情况；通过引线孔的作用，有助于导线进到接线端子；利用手柄锁可以避免私自进行操作；NSX系列断路器：其有着很强的分断能力，一般能够达到70千安培；由于有着高运行特点，从而能够符合系统的需求；能够节约空间，便于进行操作；能够结合要求和整机共同供应附件，比如较为常见的脱扣器；能够供应外部附件，比如较为常见的电动机构；对于储能操作机构来讲，其存在储能的优势，能够达到远距离分闸的目的。（4）安装与使用。在达到收货地方之后，要认真进行检查工作，技术文件和随机辅料是否齐全，发现问题及时与制造厂联系解决。装置安装应按附图提供的地脚尺寸固定于地基上，可以靠墙安装。装置投运前应手动操作开关手柄，检查是否灵活，无卡滞现象，装置内的铜母线，开关上口是否有导电体，如螺母、板手等，应使用500V兆欧表测量，电阻值≥1MΩ方可通电运行。装置中的消防、分励等回路应在通电正式使用前，做专项操作试验，验证其可靠性。

4 技术心得体会

（1）正式施工之前，要做好技术交底工作，通过工程师结合投标清单与厂家沟通、核实真实需求后，再进行订货工作；且快速响应现场甲方有可能出现的新需求、新变更，以便达到甲方满意的使用要求。（2）对于同一配电室设备明确安装先后顺序，顺次安排进场；对于体积较大不方便运输的设备，采取吊装或拆分的方式，根据设备自身特点合理设计现场搬运方案；针对某些订货周期长的产品，最先解决订货问题。（3）对于UPS、电池等需UPS包商进行安装的设备，应当配合其安装、开机调试、测试验收。对于配电柜、箱的安装严格遵循GB50462 ，安装误差符合国标要求。（4）选用经验丰富的现场工程师指导工人规范安装，达到高质量施工水平。

结论：综上所述，本文以南内环数据中心机房（4层）改扩建项目为例，对UPS供配电系统及施工所进行的研究，可为类似工程提供参考，有利于全面提升工程质量。未来，建议各工程参考本工程经验，详细制定施工计划，明确施工参数，为工程施工效果改善奠定基础。

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