28-2智能建筑电源与接地工程

1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习28-2智能建筑电源与接地工程智能建筑电源与接地工程是智能建筑工程的重要组成部分， 智能建筑电源的 主要功能是为各建筑智能化子系统提供安全、 可靠、稳定的电源，智能建筑的接 地对于信息传输质量、系统工作的稳定性和人员及设备的安全都具有重要的保证作用28-2-1基本要求依据智能建筑设计标准GB/T 50314-2000的规定，应根据智能化系统 的大小、设备分布及对电源需求等因素，采取UPS分散供电方式或UPS集中供电 方式。1. 智能建筑电源的基本要求智能化系统的供电应做到安全可靠、经济合理、技术先进。其基本要求包括：供电可靠性：要求电源系统在部分

2、设备发生故障时仍能保证供电不中断。智能建筑电源的可靠性常用其不可用度来度量。不可用度=电源故障断电时间/（电源故障断电时间+正常供电时间），智能建筑电源系统的不可用度一般应不大于 5X 10-6。供电质量：交流电源直接供电时，380/220V, 50Hz电源，其电源输入端子 处的电压允许变动范围应为额定值的-5 %+5 %;频率允许变动范围应为-0.2 %+0.2 %;电压波形畸变率应小于5%，允许断电持续时间为04ms当 系统有更高的要求时应采用 UPS供电。智能建筑的基础直流电源一般为-48V， 电压允许变动范围应为-57-40V，其背景噪声应符合设计要求。智能建筑电源的供电经济性和供电灵

3、活性也应在设计中予以充分考虑。2. 智能建筑供电系统的组成目前智能建筑的供电系统所采用的供电方式主要有集中供电、分散供电和混合供电三种供电方式，以分散供电方式为主。智能建筑的供电系统由交流供电系 统、直流供电系统、接地系统和监控系统 （SCADA组成。本文主要对智能建筑中 推荐使用的分散供电方式的安装作出描述。分散供电方式电源系统组成如图28-2-1 所示。分散供电最好采用开关电源替代老式的相控电源， 并应合理设计蓄电池组的 容量，合理地将电源分组，尽量减少电源的体积和重量，以利于将其布置在不同 楼层上，并使其尽量靠近其需要供电的负载。有些建筑群中的一些独立建筑物单独设置低压变压器， 根据建筑

4、物对智能化 的不同要求，也可采用集中供电方式。某些智能建筑系统设计要求集中供电时，也应米用集中供电模式。构成智能建筑的设备及电器一般应包括：交流配电屏、直流配电屏、电容补 偿柜、高频开关整流器、直流-直流变换器、蓄电池组、柴油发电机组、交流自 动稳压器、UPS SCAD系统等设备；主要电器包括：电流互感器、电压互感器、 继电器、低压断路器、熔断器、刀开关、接触器、阀式避雷器、排气式避雷器和 金属氧化锌避雷器、电源浪涌抑制器等。大型设备和设施还包括柴油发电机组、 供配电机房等。3. 建筑智能化系统对电源的特殊要求计算机房、各控制室、通信设备间等智能建筑用房，应按照机房内主要设备 对电源的要求进行

5、工程设计和施工安装。采用 UPS供电系统。通信设备间内安放程控用户交换机时，应按照 CECS9 89工业企业程控用 户交换机工程设计规范设计电源系统，采用 -48V直流电源。同时，通信设备 间、交接间应采用UPS供电。火灾自动报警及消防联动系统、自动灭火系统以及重要的安全防范设施等必 须根据紧急状况时的负荷要求，采用集中供电，通常要求双路供电，或加装紧急 备用电源系统(UPS柴油发电机组、太阳能等)供电，以保证在紧急状况下电动 排烟阀、防火卷帘、电动防火门、喷淋泵、排烟机，气体灭火系统、紧急广播系 统以及紧急疏散照明及标志牌等设备在紧急状况下能可靠运行。有些火灾自动报警及消防联动系统使用-24

6、-48V直流电源，直流供电电源必须在事故情况下能 可靠地工作。作为建筑电气工程的一部分，智能建筑电源与接地工程只对系统中的备用电 源和不间断电源系统(UPS)以及防雷与接地系统的安装施工、调试投运和检测验 收进行描述。其余可参看本施工手册第27章的有关内容，其电力监控系统(SCADA) 则纳入第28-5节“建筑设备监控系统”。28-2-2 柴油发电机组柴油发电机组是智能建筑的主要备用电源设施。 对其主要要求是：随时启动、 可靠运行、性能达标、保证供电。智能建筑中一般采用快装式高速柴油发电机组 作为备用电源，根据在建筑物故障停电时所必须承担的负荷确定机组的装机容量 和台数。柴油发电机组由柴油机、

7、封闭式水箱、油箱、消声器、三相交流无刷同步发 电机、电压调节装置、控制屏、连轴器和底盘等部套组成。高性能无人值守柴油发电机组还应包括燃油自动补给系统、集中自动润滑系统、冷却水自动补给装置、 自启动及自切换装置、启动和冷却水预热装置、机油预热装置、过低油压、过高 冷却水温和超速报警保护装置及柴油发电机组的自动控制系统。28-2-2-1 柴油发电机组的基本要求1柴油机房(1) 通常，只在大型建筑和建筑群以及重要的智能建筑中安装柴油发电机组，并且以快装式高速轻型柴油发电机组为主。 高层建筑的柴油发电机房宜设在主体 建筑之外；当必须在主体建筑内或与其相连的裙房底层或大楼的地下一层安装时， 发电机房必须

8、用耐火极限不低于 3h的隔墙和1.5h的楼板与其他部位分隔；柴油 储存总量不应大于8h的燃料需要量；油箱必须用防火墙与柴油发电机房隔开， 其开门须使用甲级防火门；机房应设置气体灭火系统并纳入火灾自动报警及消防 联动系统；机房的室内装修应采用非燃烧材料， 通向其他房间的地槽、墙上的空 洞均须用同种非燃烧材料封闭。机房的环境温度为510C，相对湿度应小于85%。机房内应无爆炸、导电、电磁尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体存在； 在存在洪水灾害的地区，机房必须采取必要的防水灾措施。(2) 在柴油发电机组的排气管出口应采取消声措施；柴油发电机房的进 (出) 风口应有吸声措施，其围护结构、外门窗应采取隔声

9、措施，使机组噪声控制在城 市区域环境噪声标准GB 3096第1.1和1.3条的规定值以下。2. 柴油发电机组对土建的要求(1) 冷却水系统中小型柴油发电机组自带冷却水箱和冷却水循环系统， 大型机组采用冷却水 池式循环系统。冷却水池装有进水管(软管)、出水管、补水管和排污管；冷却水 池要求不漏水，热水温度应不超过80C,水池应加盖防尘，冷却水应循环使用。油库油库应尽可能建在发电机房的附近，但中间必须有规定的防火安全距离和防 火措施，油库房不设采光窗 1: 3，但应设排气孔，排气孔上安装百叶窗或金属 网罩。(3) 机组的基础中小型柴油发电机组可不作安装基础。大型机组的基础应按机组生产厂提供 的图纸

10、制作，并保证其深度、体积和施工质量符合施工图要求。(4) 发电机组的抗震要求直接安装在基础上的机组，其底盘应用二次灌浆将地脚螺栓固定，地脚螺栓的规格和数量不得少于表28-2-1的规定。二次灌浆地脚螺栓的规格和数量表28-2-1设防烈度<89楼层一层一层参数机组重量（kg） f规格数量规格数量1000M184M1842000663000664000665000M188M206600088700088安装在减震器上的机组底盘，其基础应采取防滑铁件定位措施，防滑铁件和 螺栓的数量和规格应符合表28-2-2的要求。防滑铁件和螺栓的数量和规格表28-2-2设防烈度<89楼层一层一层机组重量（

11、kg）2500160060025001600600防滑铁件厚度（mm）12128161212P设备一侧的防滑铁件数量 2（个）42 2P 442防滑铁件长度（mm）140140100140140100力作用点到铁件底面咼度 mm）808060808060螺栓孔直径（mm）螺孔中心至防滑铁件外侧边缘的距离（mm）螺栓规格柴油发电机组的底面与垫层之间应填减震材料，基础四周应设缝宽不小于 50ram的隔震缝，但当机组有减震装置时，也可不设隔震缝。柴油发电机组的排气管、消声器应按设备安装施工图的要求固定；储油罐、 燃油箱及水箱等的支架应用螺栓与基础或承重墙体固定。3. 柴油发电机组的技术指标按机组的功

12、率因数从0.81.0，三相对称负载在0100%或100%0额定 值的范围内渐变或突变时，应达到的性能指标有：（1）稳态电压调整率（%）=（-）/ x 100%式中，为负载变化后稳定电压的最大值（或最小值），为空载整定电压。不应 超过土 5%。(2) 稳态频率调整率(%)=(-)/ X 100%式中为负载渐变后稳态频率的最大值 (或最小值)，为额定负载时的频率， =50Hz,不应超过土 5%。(3) 电压稳定时间从负载突变引起输出电压变化起到电压稳定所需的时间应小于3s。(4) 频率稳定时间从负载突变引起频率变化起到频率稳定所需的时间应小于7s o(5) 空载电压整定范围空载整定电压应能在其额定

13、值的 95%105%的范围内调节和稳定工作。(6) 机组的并机性能两台规格型号完全相同的柴油发电机组，在其额定功率因数下应能在 20%100%额定功率范围内稳定地并联运行，机组的调速器应具有2%5%范围的稳态调速率。控制系统的调压装置可使稳态电压在5%的范围内调整。(7) 柴油机的标定功率和三相交流同步发电机的额定功率柴油机在额定工况下(大气压101.352kPa，环境温度20C，相对湿度50%) 连续运行12h的最大有效功率为其标定功率；柴油机运行时若超过其标定功率， 会缩短其使用寿命，甚至导致事故。三相交流同步发电机的额定功率系指在其额定转速下长期运转时输出的额 定电功率PH(kW)，若柴

14、油机的额定功率为 Ps(kW)，则K为其匹配比，K=P/Ph, 应保证K不小于1.6。要求高的机组的K应取2o4. 柴油发电机组的自动化要求根据GB 4712-84的有关规定，将柴油发电机组的自动化分为三级。其中， 一级包括：机组能自动维持应急准备运行状态；能通过自控或遥控启动和停机； 能实现对过载、短路、超速、过频、水温高、机油压力低等事故和异常情况的自 动保护及报警；无人值守时应能连续运行不少于 4h。二级除满足一级的功能外， 应能自动补充燃料、机油和冷却水；并可实现无人值守连续运行24h。三级应在满足一级和二级各项功能的基础上，增加以下功能：当一台机组启动失败时，能自动启动备用机组；能自

15、动或遥控实现自动并车或自动退出并车状态；自动分配有功和无功功率，并具有逆功率保护功能。28-2-2-2 柴油发电机组的安装柴油发电机组的安装工程与土建工程的接口包括：机房及其配套设施如蓄油罐房、冷却水池等土建工程已完工，机组基础完成；与电气工程的接口包括：电 缆桥架、敷管、接地设施完成，机房外的电力线缆、控制网络布线已完成；并具 备机组要求的运输和起吊场地和设备。柴油发电机组的安装包括机组起吊就位、 调整紧固和二次灌浆；燃油箱、机油箱、启动用蓄电池组、冷却水循环系统及预 热系统、配电屏和控制屏等的安装就位； 机房内管线敷设及消音设备的安装； 机 房内接线等。调试投运工作包括发电机组及供油系统、

16、冷却水循环泵及补水泵等 机械设备的调试；电气系统的调试和自控系统的调试等工程内容。系统检测验收 应包括柴油发电机组的安装检验、 辅助设施的安装检验、发电机的交接验收和自 动控制系统的检测验收。1. 施工文件(1) 柴油发电机组机房设计施工图：机房设备布置平面图；装机容量设计计算书及设备选型说明；I/O点表；设备材料清单；电气原理图；电气接线图；控制原理图；控制接线图；机组基础施工图及设计计算说明书。(2) 柴油发电机组技术文件：柴油发电机组总装图；主要部件总装图；技术数据；用途说明；设备、材料清单；备件和附件清单、专用工具和通用工具清单；电路图和电气接线图；机组出厂检验报告；产品合格证书及强制

17、性认证证书；产品履历书；安装、保养和维修规程。(3) 材料、设备及安装、验收使用的相关标准和规范；GB 755旋转电机基本技术要求；GB 1105内燃机台架性能试验方法；GB 1859内燃机噪声测定方法；GB 2820工频柴油发电机组通用条件；GB 3907工业无线电干扰基本测量方法；GB 5320内燃机电站名词术语；GB 12699工频柴油发电机组额定功率、电压及转速；GB 50303建筑电气安装工程施工质量验收规范；GB 50307智能建筑工程质量验收规范；YD/T502通信专用柴油发电机组技术要求；ZB J91005内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法；JB 8产品标牌。 与BAS或

18、电力SCAD；系统的接口规范；(5) GB 50307智能建筑工程质量验收规范所要求的其他文件。2. 柴油发电机组主机的安装(1) 施工承包单位必须在机组安装前做好现场运输和吊装方案，并交监理工 程师签字批准，采取一切必要的安全措施，保证人员和设备的安全；(2) 在预先确定的机房内或紧邻机房的场地上对设备进行开箱检验，并做好 检验记录；(3) 检查基础的施工质量和防震措施，保证相关施工作业满足设计要求；(4) 采用适当的起重设备(如机组净重8t以下时可用汽车式起重机)，按安全 起重要求将机组吊装就位，使用垫铁等固定铁件实施稳机找平作业， 预紧地脚螺 栓；必须在地脚螺栓拧紧的前提下完成找平作业，

19、 当采用楔铁找平时，完成找平 作业后，应将一对楔铁用点焊焊住；(5) 进行二次灌浆，并做好养护；(6) 取下飞轮护罩，手动慢慢转动柴油机的飞轮，感觉转动是否平稳，用检 听棒监听是否有不正常的摩擦声等；(7) 产品制造商的工程师应在现场指导安装作业并随时解决机组安装过程中 出现的问题。3. 排气系统的安装柴油机排气系统由法兰连接的镀锌钢管、管件、支撑件、波纹管和消声器组 成。在法兰连接处应加石棉垫圈，排气管出口必须经过打磨，消音器安装正确。 管道组装完成后应用工业吸尘器除去管道内的灰尘、焊渣等。4. 燃油、机油和冷却水自动补给系统及冷却水和机油预热装置主要包括蓄油罐、机油箱、冷却水箱、电加热器、

20、油滤、泵、仪表和管路的 安装。其工作内容包括箱体、机泵、电加热器、仪表、管路的安装。(1) 箱体的安装作业包括蓄油罐的焊接及装配、除锈、清洗、上漆等工艺过程，地下和半地下油罐钢制底面下宜加一玻璃钢托盘，以防因罐体腐蚀导致的渗漏污染土层；箱体高架时，支撑和悬挂装置必须保证在任何情况下能可靠地支撑 箱体，且整个结构不会产生过度的震颤；地面安装的箱体必须用地脚螺栓紧固， 并进行除锈、清洗和涂漆处理；(2) 管道安装 在管道施工过程中应注意保护管道的清洁，每次收工前都应采取措施防止 水分、灰尘或其他杂物进入管道系统； 管道应平行墙壁安装，并与建筑物之间留有一定的间距，管道上下也应留 有一定的空间； 管

21、道的切割和焊接必须按规定的工艺要求进行，每一管段制作完成后均应 进行酸洗； 当一条管线安装完后，应立即将其开口处封好，以防异物进入管道；在进 行最后装配前应一直封闭; 管道支撑装置必须安装在建筑的骨架结构上，在两个骨架结构间安装的支 撑装置应装在过渡金属框架上； 管道的自重和热胀冷缩所产生的应力必须由支撑装置承受，不应传到其连 接的设备上； 用螺栓和法兰连接的管线连接处应便于检修和替换； 承压管线应根据其使用压力按相关规定进行水压试验； 管道安装完后，按设计要求涂漆； 机泵的安装按GB 755的有关规定执行。5. 电气安装根据GB50303建筑电气安装工程施工质量验收规范 第条的规定， 设备制

22、造商应进行发电机交接试验并提供发电机交接试验报告；根据GB2820-90工频柴油发电机组通用技术条件 第8章的规定，必须提交机组的出厂试验报 告。柴油发电机组的主要电气设备包括并机柜、转换柜、控制系统、保护及线路检测装置和仪表及出线柜等。(1) 发电机随带的机柜及控制柜等的接线应正确无误，紧固件紧固状态良好，无遗漏脱落。开关、保护装置的型号、规格正确；验证出厂试验的锁定标记应无 位移，若发现位移时应要求制造厂重做试验标定。(2) 发电机本体和其机械部分的可接近裸露导体应可靠接地(PE)或接零(PEN)，且有标识。(3) 发电机中性线(工作零线)应与接地干线直接连接，采用防松螺栓锁紧， 并做好标

23、识。(4) 馈电线路两端的相序必须与原供电系统的相序一致。(5) 控制系统和仪表的安装接线可参看本章第28-5建筑设备监控系统的有关描述。6. 试车前的准备(1) 审核机组的供货内容和技术文件的完整性。(2) 检查已完成的全部安装工程质量。(3) 检测发电机组至低压配电柜馈电线路的相间及相对地间的绝缘电阻，此电阻值应大于0.5MQ(4) 检测机组接地电阻。(5) 检查低压配电柜的开关设备、自动和手动切换装置和保护装置的动作是 否正确。(6) 对控制系统等进行加电调试。(7) 发电机静态检测。(8) 根据环境温度和柴油机的技术要求，选择合适的柴油、机油和冷却液将 机组加满；电启动机组的启动蓄电池

24、应充足电。(9) 外观检查 机组就位和紧固检查； 系统的安全接地检查； 机组应无漏油、漏水和漏气现象； 机组安装符合要求，电气安装符合电路图；机组机柜、出线柜和控制屏等 设备接线端子的相序从屏正面看应自左到右或自上到下整齐排列， 连接牢固，并 正确标识。7. 试车、试车检测与试运行(1) 用机组的启动装置手动启动柴油机无负荷试车 1h,检测机组的转动声音 是否正常，供油和机油压力是否正常，冷却水温是否过高，转速自动和手动控制 是否符合要求；如发现问题，及时解决。(2) 柴油机空载试验合格后，再进行2h发电机空载试验；检查发电机的转向 和机械转动有无异常，检查机身和轴承的温升；只有机组空载试验合

25、格，才能进 行带负荷试验；空载试验时必须做好消防灭火准备。(3) 检测自动化机组的冷却水、机油加热系统。接通电源，若水温低于15C， 加热器应启动自动加热，当温度达到 30°C时加热器应自动停止加热；对机油加 热器的要求与冷却水加热器的要求一致； 各试验三次，如一次不合格，复试次数 加倍，如仍不合格，则此项试验不合格。(4) 检测机组的保护性能，用信号发生器给出模拟信号，测试当机油压力低、冷却水温度高时机组的保护和报警功能；采取调整输出电压的方法检测系统的过 电压保护功能；采用人为断开一相的方法检查缺相保护功能；通过加大负载，检 查过载保护功能；人为瞬间短路，机组应自动断电停机。各试

26、验三次，如一次不 合格，复试次数加倍，如仍不合格，则此项试验不合格。(5) 检查自动补给装置，将装置的手/自动开关切换到自动位置，人为放水/ 油至其低液位，系统应能自动补给；当上升到高液位时，补给应自动停止。各试 验三次，如一次不合格，复试次数加倍，如仍不合格，则此项试验不合格。(6) 检查机组的自动启动和三次启动。接通启动电源，手/自动开关切换到自动位置，发出启动命令，启动成功后，在突加功率因数为1.0时，以50%的额定负载运行5min后再停机，100次成功率应大于99% ;人为调整机组的相关启 动条件，使机组启动不成功时，机组应能自动完成三次自启动。自动启动和三次 启动试验应进行三次，如一

27、次不合格，复试次数加倍，如仍不合格，则此项试验不合格。(7) 联机功能检查。主备机组在人为切断市电供应时，主机组应能自动启动 并机向负载供电；人为设定故障使主机组故障停机，备用机组应能自动启动供电； 市电恢复正常后，备用机组自动停机。各试验三次，如一次不合格，复试次数加 倍，如仍不合格，则此项试验不合格。(8) 检查机组带可控硅负载的运行情况。带cos>0.5的三相可控硅整流器负 载时，机组应在其额定容量的 10%50%范围内均能正常工作；如果出现低频 振荡，应进行调整，直至能稳定工作为合格。(9) BAS/SCADA系统与柴油发电机组的控制系统之间的接口应符合接口规范 的要求。(10)

28、 进行12h常温连续不停机试运行，最后1h将负载提高到其额定负载的 110%运行。若12h运行无故障，则视为试运行通过。(11) 在试运行过程中测试机组功率及油耗。8. 柴油发电机组的检测与验收(1) 根据GB5030建筑电气安装工程施工质量验收规范第8章和GB50307 智能建筑工程质量验收规范第 11章的有关规定对柴油发电机组进行检测和 验收。检测的主要内容为: 机组供货内容是否完整？ 外观是否完好？ 校核制造厂交接试验报告是否正确完整 ？ 自动启动和三次启动是否成功？ 功率是否充足？ 机组是否安全接地？ 自动化系统和保护装置检测； 与BAS/SCAD系统的接口检测。(3) 按GB5030

29、7智能建筑工程质量验收规范的有关规定进行柴油发电机 组的子系统竣工验收。28-2-3 不间断电源设备(UPS)随着信息技术的发展，UPS电源得到了广泛的应用。UPS是英文 unin terruptible Power System的缩写，即不间断电源。UPS的主要功能包括：双路电源之间的无间断相互切换功能；将电网的瞬间间断、谐波、电压波动、频 率波动以及电压噪声等干扰隔离在负载之前，既防止了电网对负载的干扰，又可使负载产生的干扰不影响电网；可将输入电压变换成需要的电压；又可将输入电 压的频率转换成需要的频率。UPS的后备功能：在断电时，UPS的蓄电池提供的 直流电经直接驱动逆变器向负载供电。U

30、PS按其工作原理可分为后备式和在线式， 其中在线式又分为串连在线式和三端口式。其输入输出方式为：单相输入、单相 输出，三相输入、单相输出和三相输入、三相输出；输出波形分为正弦波和方波。 组成UPS电源的7个部分分别为：输入整流滤波电路，将交流电变换为直流电， 并能保持输出电压和抑制电网干扰；功率因数校正电路，用来提高功率因数、降 低谐波干扰，并使电网的输入电流成为与输入电压接近同相位的正弦波； 蓄电池 组是UPS的心脏，是UPS的蓄能装置；充电电路独立于逆变器工作，在充电阶段 向蓄电池组恒流充电，随着电压的上升，当达到其浮充电压时，充电器改为恒压 工作，直到充电完成；逆变器将来自整流器的直流电

31、转变成交流电，通常其波形为准方波，在线式UPS采用正弦脉宽调制(SPWM波，经LC滤波后得到标准正弦 波；静态开关电路作为保护设备和供电转换器件，用来保护UPS的负载，同时是 市电供电变为逆变器供电的转换器件； 其附属装置包括控制、检测、显示及保护 电路。1. 在线式UPS供电在线式UPS电源的系统框图如图28-2-2所示。其工作原理如下：当市电正常工作时，输入电压经过整流滤波电路，一路给逆变器供电，逆变 器经变压器和输出滤波电路将 SPW波形转变成隔离的正弦波送往负载，另一路 送人充电器给蓄电池充电，此时静态开关切换到逆变器端，并由逆变器完成稳压 和频率跟踪功能。当市电出现故障时（无市电、市

32、电电压过高或过低），UPS工作在后备状态， 静态开关仍在逆变器端，逆变器将来自蓄电池的直流电压转换成交流电压通过静 态开关送往负载。当市电供电正常，但逆变器故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态，静态开关切换到市电端，由市电供电。逆变器故障引起的切换会导致 UPSM警，过载 引起的切换在过载消失后会重新切换回逆变器端。控制及保护电路提供逆变、充电、静态开关动作所需的控制信号、显示工作 状态以及过压、过流、短路和过热报警及相应的保护。在市电故障时，只要UPS在线工作就不会出现任何瞬时断电。 几乎所有来自 市电电网的干扰（电压浪涌、尖峰、瞬变、跌落、噪声电压、过压、持续低电压 和电源中断等）经过U

33、PS隔离后都能得到很大程度的衰减，同时 UPS能向负载提 供干扰小、稳压精度高的供电电源。所以，目前智能建筑的电源系统大都采用在 线式UPS供电。2. 后备式UPS供电后备式UPS电源的系统框图如图28-2-3所示。其工作原理如下：当市电工作正常时，转换开关切换到市电输入端。UPS工作在旁路状态，市电经转换开关和输出变压器构成的稳压电源稳压后直接给负载供电。当市电故障（无市电、市电电压过高或过低）时，UPS工作在后备状态。UPS 的内部控制检测线路一旦发现市电故障，即立刻启动逆变器，并将转换开关切换到逆变器端，由蓄电池经逆变器向负载提供交流方波电压， 并通过调节输出方波 的宽度来实现稳压功能。

34、切换动作大约持续 310ms此时由UPS内部的容性器 件向负载供电。后备式UPS的切换动作会引起电压波动，其稳压性能也比在线式差。近年来开发的单极变换UPS系统由四象限逆变器、蓄电池和电感组成，市电 经电感直接向负载供电，通过调节逆变器的输出电压和逆变器与市电的相对相角 实现对UPS系统输出电压的调节以及对逆变器从电网吸收的有功电流的控制，从而保证了 UPS系统输出电压的稳定和对蓄电池的充电。在逆变技术方面，MOSFET IGB T和双极型晶体管，以及PWM和 LC滤波技术的采用，极大地提高了 UPS系 统的性能。28-2-3-1 UPS 电源的基本要求1. UPS电源的选型常用UPS电源分为

35、在线式正弦波输出 UPS后备式正弦波输出UPS和后备式 方波输出UPS三种。后备式方波UPS电源只能连接微容性和纯电阻型设备， 不能 同其他性质的负载（特别是可控硅）相连，否则轻则UPS性能受影响，重则毁坏 UPS电源系统；此电源不能进行频繁启停，每次关闭 UPS需经至少6s后方可再 次启动。2. 蓄电池后备时间的确定根据UPS所配蓄电池的情况，如满载工作时间、半载工作时间、蓄电池的电 压、容量、品牌、使用寿命及质量保证等进行选型。通常蓄电池的后备时间可定 为10min、15min和30min，不提倡采用大容量蓄电池，需要时可采用能外接蓄 电池的大容量UPS系统。3. 智能建筑电源系统由于其多

36、系统共存的特点， 可考虑采用多台UPS分散供 电。4. UPS的技术要求（1）设备运行条件大型UPS宜安装在专用UPS机房中，中小型UPS可安装在其负荷附近；环境温度：040C,建议环境温度为1525C；相对湿度：w 90% (25 C,无凝露)；UPS使用保护罩，机柜的左右侧应留50mm勺空间，后侧应留100mn空间， 正面或侧面进风，后面排出热风；前方应留有足够的操作空间；外置式电池柜应 与UPS放在一起。(2) 输入指标额定输入电压：220/380Vac(主输入电源为三相三线、旁路输入电源为三相 四线)输入电压允许变动范围：-15 %+10%额定输入频率：50Hz输入频率允许变动范围：土

37、 15%功率因数：0.8(满负荷)电压谐波失真度：w 5%功率软启动：1015s内爬升到额定功率；(3) 整流器输出指标额定电压：按产品技术条件稳压精度：土 1%电压可调范围；(2.00 x n2.40 x n)Vdc，n为单体电池的只数(4) 逆变器输入指标电压范围：(1.70 x n2.40 x n)Vdc，行为单体电池的只数(5) 逆变器输出指标额定电压：220/380Vac(三相四线)输出电压可调范围：土 5%稳压精度：稳态=± 1%，瞬态w± 5%瞬态电压恢复时间w 50ms额定频率：50Hz频率精度：土 0.1 % (内同步)频率同步范围：土 0.5，±

38、; 1，± 1.5，± 2Hz(可调)频率调节速率：0.11Hz/s电压波形失真度：单谐波w 3%,总谐波w 5%三相输出电压不平衡度：<± 1% （平衡负载）,<± 3% （50 %不平衡负载）,<± 5% （100 %不平衡负载）三相输出电压相位偏移：土 1o（平衡负载），土 3o（不平衡负载）过载能力：10min（125%额定电流），10s（150 %额定电流）限流：100%110%额定电流可调负载功率因数：0.8（滞后）；（6）噪声：w 6070dB（A）（距离设备1m处）；（7）效率：90% （满载时）;（8）静态开

39、关指标过载能力：100ms（10倍额定电流）转换时间：w 1ms（9）蓄电池（阀控式密封铅酸蓄电池，每台 UPS各接一组）：浮充电压允差：1%浮充电压：2.232.27V/单体均充电压：2.32.4V/单体放电终止电压：1.671.7v/单体寿命：浮充运行时不低于10年（25 °C）;（10）电磁干扰：符合GB 9254标准的要求；（11）防雷要求在模拟雷电波为电压脉冲10/700s , 5kV,电流脉冲8/20s , 20kA的情况下，UPS输入端的雷击浪涌保护装置应可靠地保护设备不被损坏；（12）UPS应具有遥控、遥信、遥测功能，并带蓄电池检测及保护系统可通过总线网络或RS-23

40、2/485与BAS/SCAD系统通信，通信内容包括：输 入电源故障、整流器故障、逆变器故障、工作方式（整流器、逆变器和旁路）、同 步方式（内同步、外同步）、直流电压低或直流电压高；UPS的所有报警信号均应 被引至UPS的端子板上。5. UPS必须达到或超过下列标准中的一个或多个对UPS的技术要求：GB 7260不问断电源设备；GB 50303建筑电气安装工程施工质量验收规范;GB 50307智能建筑工程质量验收规范；IEC标准；IS0标准；IEEE 389，587。6. UPS必须有U/L和EM(认证。7. 对产品的要求(1) 整流器/充电器整流器必须确保其输出的直流电压波动值小于1 %,并且

41、不受负载和电网的影响；在直流电输入回路的断路器闭合时，能够通过控制盘上的开关控制整流器的输出；输入功率的保护装置应带有一个模块化的交流断路器(热断路器/磁断路器)；整流器/充电器必须能对进入逆变器的直流电进行调节；为了延长蓄电池的使用寿命，在整流器/充电器上应配备一个滤波器，以便将充电电压的波动值降 到其输出电压的1%以下；整流器/充电器的设计容量应足够大，通常要求在10h 内能将一只完全放电的蓄电池充电至其 100%容量。(2) 逆变器常用的UPS逆变器由一个推挽式脉宽调制(PWM控制的IGBT模块和噪声抑制 滤波器组成。为得到标准的正弦波输出及 300%的过载能力，逆变器频率必须调 制到2

42、0kHz;在UPS的输入端、输出端和隔离变压器上应使用双噪声滤波器；当 UPS的旁路电源频率与额定频率的偏差在土 5%以内时，逆变器必须跟踪这一频 率并保持相位同步，而当偏差超出这一范围时，逆变器必须恢复其固有频率(50Hz， ± 0.02 % )，同时保证输出频率额定值的误差不超过 10%。在负荷从0100%范 围内变化时，无论市电电压及整流器的输出直流电压是否在规定的范围内，逆变器的输出电压必须保持稳定，与额定电压的偏差不超过土 1%。当负载端出现100% 阶跃时，输出电压的瞬时值与额定值的误差不超过土5%，在任何情况下，输出电压必须在20ms内恢复到其容许偏差的范围内；逆变器的

43、电压调节、谐波失真、 电压不平衡度和相位移指标应符合相关标准的要求。逆变器的输出频率必须保持 与旁路电源的频率同步，其偏差不应超过0.5Hz。UPS的电磁兼容性要求必须符合IEEE 801-3的第三级和IEEE 801-4的第四级要求，UPS必须有无线电抑制措施及对无线电干扰的屏蔽。(3) 静态开关静态开关是一个电子高速转换装置，要求它能实现将负载快速地从逆变器切 换为旁路交流供电或反之，从控制盘上可实现电源的选择；在线模式时，负载功 率由逆变器提供；当逆变器故障或关闭、出现超出逆变器过载容许值的过载、 手 动切换到旁路供电，以及因整流器/充电器故障引起的过高或过低直流电压等情 况出现时，静态

44、开关转向旁路电源供电。 蓄电池(阀控式密封铅酸蓄电池，即 VRLA蓄电池)蓄电池所处的环境应有良好的通风换热能力， 或安装空调；无空调时，应根 据温度变化适当降低浮充电压(34mV/C)进行温度补偿；要求充电设备直流输 出稳定、交流波纹小，其波纹系数在浮充时应小于0.05，在正常充电时应小于0.2，波纹系数=(交流分量有效值/直流输出平均值)X 100%。蓄电池组必须有保 护断路器，当电池达到其放电电压的极限或其他故障发生时，UPS必须自动与电池组断开。(5) 自动转换开关的供电自动转换装置是一个双极先开后合开关，实现两个 主要电源的切换。其三个触点分别对应电源 1、自动和电源2供电。(6)

45、手动转换(维护)开关这是一个手动机械式旁路开关，为先合后开式，手动实现无间断地将UPS供电负载切换到旁路供电电源上去；当旁路电源供电不正常或未与逆变器输出同 步时，禁止进行手动切换。(7) UPS的测量仪表主要测量和显示UPS的电压、电流、频率和功率。(8) UPS的报警、控制和检测显示设备运行状态，声光报警，并实现与BAS/SCAD系统的通信。其报警信 息至少应包括(但不限于)如下内容：电源1正常/失效；电源2正常/失效；负载由逆变器/旁路供电；蓄电池充电/放电；手动旁路开关断开/闭合；ups艮警：整流器/充电器/逆变器/旁路开关的故障报警；蓄电池组的故障报警；风机工作正常/故障；UPS闭合

46、/紧急停机等。28-2-3-2 UPS的安装调试和检测文件安装平面布置图；电气接线图；UPS容量、蓄电池容量、持续供电时间计算书；设备清单；备件及专用工具清单；工厂测试报告；U/LEM（认证、原产地证明等。安装1）检查UPS的整流器、充电器、逆变器、静态开关，其规格性能必须符合设 计要求。内部接线连接正确、紧固件齐全、接线和紧固可靠不松动，标记正确清 晰，焊接连接无脱落现象。2）安放UPS的机架组装应横平竖直，其水平度、垂直度的允许偏差不大于 1.5 %。，紧固件齐全，紧固完好。3）引入和引出UPS的主回路电线或电缆与控制系统的信号线和控制通信电缆应分别穿保护管敷设，当在电缆支架上平行敷设时应

47、保持至少 150mm勺间距， 电线、电缆的屏蔽接地应连接可靠，并与接地干线的最近接地极连接，紧固件齐 全。4）UPS的可接近裸露导体应接地（PE）或接零（PEN），连接可靠且有标识。5）UPS输出端的中性线（N极）必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接， 作重复接地。6）由于UPS运行时，其输入输出线路的中线电流约为相线电流的1.8倍以上，安装时应检查中线截面，如发现中线截面小于相线截面时， 应并联一条中线，防 止因中线大电流引起事故。7）UPS本机电源应采用专用插座，插座必须使用说明书中指定的保险丝。8）蓄电池组的安装 采用架装的蓄电池； 新旧蓄电池不得混用；存放超过三个月的蓄电池必须进行

48、补充充电； 安装时必须避免短路，并使用绝缘工具、戴绝缘手套，严防电击； 按规定的串并联线路连接列间、 层间、面板端子的电池连线，应非常注意 正负极性，在满足截面要求的前提下，引出线应尽量短；并联的电池组各组到负 载的电缆应等长，以利于电池充放电时各组电池的电流均衡； 电池的连接螺栓必须紧固，但应防止拧紧力过大损坏极柱； 再次检查系统电压和电池的正负极方向，确保安装正确；并用肥皂水和软布清洁蓄电池表面和接线； UPS与蓄电池之间应设手动开关。（3）调试和检测1）对UPS的各功能单元进行试验测试，全部合格后方可进行UPS的试验和检 测；2）采用后备式和方波输出的UPS电源时，其负载不能是容感性负载

49、（变频器、 交流电机、风扇、吸尘器等）；不允许在UPS工作时用与UPS相连的插座接通容 感性负载；3）UPS的输入输出连线的线间、线对地间的绝缘电阻值应大于 0.5MQ;接地 电阻符合要求；4）按要求正确设定蓄电池的浮充电压和均充电压， 对UPS进行通电带负载测 试；5）按UPS使用说明书的要求，按顺序启动 UPS和关闭UPS6）对UPS1行稳态测试和动态测试。稳态测试时主要应检测UPS的输入、输 出、各级保护系统；测量输出电压的稳定性、波形畸变系数、频率、相位、效率、 静态开关的动作是否符合技术文件和设计要求；动态测试应测试系统接上或断开 负载时的瞬间工作状态，包括突加或突减负载、转移特性测

50、试；其他的常规测试 还应包括过载测试、输入电压的过压和欠压保护测试、蓄电池放电测试等；7) 通过SCADA/BA系统检测UPS的功能： 按接口规范检测接口的通信功能； 检查连锁控制，确保因故障引起的断路器跳闸不会导致备用断路器闭合(对断路器手动恢复除外)，反之亦然； 采用试验用开关模拟电网故障，测验转换顺序； 用辅助继电器设置故障，检测系统的自动转换动作和转移特性； 正常电源与备用电源的转换测试：通过带有可调时间延迟装置的三相感应电路实现正常和备用电源电压的监 控。当正常电源故障或其电压降到额定值的70%以下时，计时器开始计时，若超过设定的延时时间(015s)故障仍存在，则备用电源电压已达到其

51、额定值的 90%的前提下，转换开关开始动作，由备用电源供电；一旦正常电源恢复，经延 时后确认电压已稳定，转换开关必须能够自动切换到正常电源供电，同时通过手动切换恢复正常供电的功能也必须具备。 检查声光报警装置的报警功能； 检查系统对UPS运行状况的监测和显示情况； 检测UPS的噪声。输出额定电流为5A及以下的小型UPS其噪声不应大于30dB(A)，大型UPS 的噪声不应大于45dB(A)。(4) UPS系统的检测验收根据GB 7260/GB 50303/GB 50307的有关规定对UPS系统进行检测验收。28-2-4 智能建筑的直流配电系统直流供电系统主要用于向智能建筑的电话交换机及其他需要直

52、流电源的设 备和系统供电，供电电压一般为-48V、-30v、-24V和-I2V等。智能建筑中常采 用半分散供电方式，即将交流配电屏、高频开关电源、直流配电屏、蓄电池组及 其监控系统组合在一起构成智能建筑的交直流一体化电源系统。也可用多个架装的开关电源和DC-DC变换器组成的组合电源向负载供电。这种由多个一体化电源 或组合电源分别向不同的智能化子系统供电的供电方式称为分散式直流供电系 统。分散式直流供电系统见图28-2-4所示。一体化电源系统的工作原理如下：通常，交流配电采用两路市电主备工作。经交流配电屏送入整流器机架的交 流分配器，经交流分配器分电后送入各个整流器模块。整流器模块的输出经汇流铜

53、排汇流后送人直流配电屏，由直流配电屏完成对 蓄电池组的充电和向负载供电。交流配电屏除向整流器供电外，还能提供多路不 同容量的交流输出，为其他使用交流电的设备供电。直流配电屏可同时提供多路 直流输出和两路后备电池充电用直流输出。监控单元可通过 RS-232/RS-485接口与SCADA/BA系统相连，通过监控系统 对其交流配电单元、整流模块、直流配电单元和蓄电池组进行监控。 电源的各种 工作参数、工作状态可在相关工作站上被显示和报警， 使系统具有“三遥”功能。 后备电池系统以全浮充方式接入系统的直流母排。其工作方式为：当市电1失去时，市电2投人工作；市电1和市电2均失去 时，后备电池开始放电；若

54、电池的端电压跌至43V以下时，系统发出声光报警。28-2-4-1直流配电系统的基本要求（1）直流配电屏的技术要求1）输出额定电流：根据设计要求，分不同的电流等级；2）负载分路：根据设计要求；3）可接入两组电池，并分别装有熔断器，一主一备；4）直流屏的主回路、电池回路和 200A以上的负载分路应分别装有分流器；5）屏内放电回路的电压降在满载时应小于 500mV6）多台同容量的直流屏应能并联工作；7）应有过压、欠压报警，应有过流保护和输出端浪涌吸收装置，并具有熔丝熔断报警功能；可实现声光报警。（2）交流配电屏的技术要求1）额定容量：交流三相五线，380/220V，50Hz, 400A/630A；2

55、）输入要求：两路交流电源输入，可人工或自动倒换，自动系统应具有电气 和机械双重联锁；3）负载分路，应符合设计要求；4）输入端应有可靠的防雷击和浪涌保护装置；底座上应有防雷和保护接地端子;5) 中性线汇流排应与机架绝缘。(3) 监控模块要求1) 具有多种故障自检、报警及保护功能：三相输入、过压、缺相保护；电池充电过压、欠压、过流保护；直流输出欠压、过流保护；主要元器件(电源、微机、冷却风扇、晶闸管和快速熔断器)的故障报警及保 护。2) 具有主要运行状态及故障报警的显示、打印和历史数据查询功能：输入电压、电流；充电电压、电流；交、直流输出电压、电流。3) 供电电源的手/自动变换功能。(4) 高频开

56、关电源的功率转换单元宜采用 PWM技术为基础的半桥式功率转换 单元。(5) 蓄电池组的要求本节对UPS蓄电池组的所有要求同样适用于交、直流供电系统。(6) 环境要求温度：040C；相对湿度：w 65%;噪声：w 55dB(A)。28-2-4-2 安装与检测(1) 将机架、交、直流屏安放到合适的位置，主要应考虑通风条件，人、出 线馈电连接方便顺畅和操作检修方便。 将380Vac接入交流配电屏，将其火线、中线、地线按指示标记接好，然 后测量空气开关输出是否正常，开关的关断/合闸是否正常。(3) 将监控单元推入机架，从分配器上接入监控单元用的直流电源。(4) 将机架、直流屏外壳接牢保护地线，再将交流分配器推入机架，分配器的各路单相交流输出应分别与机架背面的整流模块插座接牢。(5) 从交流配电屏引入交流输出馈线接到交流分配器上，其火线