建筑电气中UPS电源系统的设计选型

王 俊

（江苏龙腾工程设计股份有限公司，江苏 南京 210000）

随着社会的不断发展，计算机和电子通信设备的应用非常普遍，智能化系统在住宅、楼宇控制、医院、学校等各式建筑已成为标准配置。随着技术的发展，智能化设备对供电质量也提出了更高的要求，这些电子设备的安全稳定运行是智能化系统安全稳定运行的重要保障，因此，在消防控制室、数据中心，以及一些向用户的关键设备供电的场所，安装UPS（不间断电源）供电系统也越来越普遍。本文以民用建筑的消防控制室为例，就如何建立一个安全、合理、可靠的供电系统进行探讨。

1 UPS设置的场所

根据《民用设计技术规范》（JGJ 16—2008）规范要求，可以知道，当用电设备的负荷供电不允许中断的时候，或者供电允许中断但是切换时间必须为毫秒级时，这些重要场所的应急备用电源应当设置UPS。

在民用建筑电气设计中，UPS多数用于实时性的电子数据处理系统的计算机设备的电源保障。

消防控制室的图形显示装置（显示器）、消防通信设备等电源切换不能影响消防控制室这些关键设备的正常工作，电源装置的切换时间要求非常短，所以，电气专业在消防控制室配电设计中往往都会选择UPS作为这些关键设备的应急电源。

2 UPS系统容量的确定

UPS装置容量的确定实际就是对消防控制室的设备负荷的确定。一般按照经验统计，确定UPS电源需供电的用电设备，统计出机房最终设备数量，累计得出设备容量。统计UPS所供的负荷时，首先要求对设备进行分类，主要分为电子计算机类设备和其他阻性设备。

电子计算机类：PN-UPS＞1.2×ΣPN；

其他用电设备：PN-UPS＞1.3×Pjs.max；

同时，Ich≤1.5×IN-UPS；

式中：PN.UPS——UPS装置额定输出功率（kW）；

IN.UPS——UPS装置额定输出电流（A）；

ΣPN——电子计算机各设备额定功率总和（kW）；

Pjs.max——其他用电设备最大计算功率（kW）；

Ich——用电负荷最大冲击电流（A）。

UPS装置适用于电容性和电阻性负荷；当应用于电感性负荷时，应选择负载功率因数自动适应不降容的UPS装置。

3 UPS装置输入电源系统的要求

UPS可以向负载提供输出精度高、波形失真小、电压稳定、频率稳定的高质量电源，而且在UPS静态旁路开关切换时可以做到不间断供电。为保证UPS装置的可靠运行，一般采用两路来自不同电源点或变压器的可靠电源供电，采用ATS双电源切换装置接入UPS装置交流输入侧。

4 UPS蓄电池容量的计算和布置

为保证当主供电源失电后，UPS电源能继续向消防控制室的关键设备提供稳定、可靠的电源，蓄电池的配置尤其重要。蓄电池组容量决定UPS装置的储能（蓄电池放电）时间。消防控室设备的供配电系统应根据设备用电负荷等级的要求，满足后备时间。消防控制室属于发生火灾时仍需要坚持工作的场所，蓄电池组的容量必须保证火灾自动报警系统及控制系统在火灾状态同时工作条件下，能连续工作3 h以上。一般消防控制室内设置的独立式UPS主要用于通信管理设备和计算机，为了保证火灾自动报警系统及控制系统的工作，因此选择后备时间时也按3 h考虑。

式中：Q——蓄电池容量（Ah）；

PUPS-out——UPS有效功率（VA），PUPS-out=PUPS×带载率；带载率取0.6；

T——备用小时数（h）；

V——UPS整流后母线电压（V）；

η—逆变器转换效率，取0.94。

在消防控制室内，一般把蓄电池组安装在电池柜中，在布置各类设备时，应尽量保证电池柜靠近UPS装置的主机，缩短连接电缆的长度。

蓄电池一般选用免维护阀控式密封铅酸蓄电池，减少运行维护成本。

5 UPS配置类型

用于消防控制室的UPS装置一般功率都比较小，大约20 kVA。UPS的配置类型一般采用在线式供电方式，如图1所示。

图1 在线式UPS工作原理框图

在线式UPS一般用于系统容量较小、可靠性不高的场所。图2是改进的工作原理图，改进后的原理图可以提高供电可靠性。

图2 改进后在线式UPS系统接线图

6 设备选择

为保证UPS电源系统的安全稳定运行，需选择合适的开关、电缆。先计算出UPS满负荷运行时的工作电流，同时考虑使用环境、环境温度、电压损失、冲击负荷的影响等因素，按照规程规范要求并适度地预留一些裕量。

7 结语

为了保障实时电子数据处理系统的稳定、可靠运行，UPS的应用是不可或缺的。为了保证UPS能提供一个安全、可靠、稳定的供电环境，如何对UPS供电系统进行优化设计，以保证供电系统方案的稳定性和可靠性，也是电气专业一项重要的攻关课题。