摘要：柴油发电机组电力配电输出是通过发电机组侧面与机组容量相匹配的塑壳断路器（空开）输出的。该断路器安装在发电机组侧面的空开罩内，可手动操作进行合闸与分闸。在安装发电机组配电输出时，应配置符合安全载流量要求的电缆连接至发电出线屏或并机屏，并确保发电输出相序正确无误。本文系统阐述了电子信息系统机房配电系统的13项核心标准要求，涵盖供配电系统备用容量预留、低压配电系统接地型式（应采用TN-S系统，不应采用TN-C系统）、不间断电源（UPS）系统容量计算公式（）、后备柴油发电机组配置要求、市电与柴油发电机切换的自动转换开关（ATS）配置、配电线路敷设规范及中性线截面选择等关键条款；深入对比分析了ATS开关与STS开关的技术原理与应用场景——STS（静态切换开关）以高速可控硅为执行部件，切换时间≤8 ms，适用于对断电极为敏感的IT类负载；ATS（自动转换开关）为机械结构，切换时间100 ms以上，存在温升发热、触点粘结等潜在问题，并进一步区分了PC级（整体式）与CB级（断路器式）ATS在可靠性上的本质差异。本文可为柴油发电机房配电系统的设计、设备选型与安装提供技术参考。
一、机房配电系统标准
典型柴油发电机组供配电统朴图如图1所示。电子信息系统机房的供配电系统设计应遵循以下13项核心标准要求，确保供电的可靠性、安全性和可扩展性：
1. 备用容量预留
供配电系统应为电子信息系统的可扩展性预留备用容量。设计时应考虑未来3～5年的IT设备扩容需求，预留不低于20%的配电容量裕量，避免因设备增加而进行二次配电改造。
2. 户外供电线路敷设
户外供电线路不宜采用架空方式敷设（架空线路易受雷击、风雨及外力破坏影响）。当户外供电线路采用具有金属外护套的电缆时，在电缆进出建筑物处应将金属外护套可靠接地，以防止雷电感应过电压和故障电流侵入建筑物内。
3. 专用配电变压器或专用回路供电
电子信息系统机房应由专用配电变压器或专用回路供电，不宜与空调、电梯、照明等普通负荷共用变压器。变压器宜采用干式变压器（无油浸，火灾风险低，环保性好，适用于室内安装）。
4. 低压配电系统接地型式
电子信息系统机房内的低压配电系统不应采用TN-C系统（保护中性线合一），而应采用TN-S系统（中性线N与保护线PE从电源端开始即完全分开）。TN-S系统的优势在于：正常运行时PE线上无电流通过，设备外壳对地电位为零，抗电磁干扰能力强，适用于对电源质量要求高的电子信息设备。
5. 不间断电源（UPS）系统配置
电子信息设备应由UPS系统供电，以防止市电瞬态波动、电压跌落或短时中断对设备造成影响。UPS系统应同时具备自动和手动旁路装置，以便在UPS检修或故障时不影响负载供电。
UPS系统基本容量应留有余量，可按以下公式计算：
式中：
—— UPS系统的基本容量（kVA），不包括备份UPS系统设备；
—— 电子信息设备的计算负荷（kVA）。
系数1.2的取值依据为：考虑UPS系统自身损耗（约5%～10%）及负载未来扩容裕量（约10%～15%），综合取1.2倍系数。
6. 动力设备与UPS系统分路配电
用于电子信息系统机房内的动力设备（如空调、新风机组、电梯等）与电子信息设备的UPS系统应由不同回路配电。动力设备直接从市电配电柜取电，不得接入UPS输出回路，以免动力设备启动冲击和谐波干扰影响电子信息设备的供电质量。
7. 专用配电箱（柜）配置
电子信息设备的配电应采用专用配电箱（柜），不得与其他负荷共用。专用配电箱（柜）应靠近用电设备安装，以缩短配电线路长度，减少线路压降和电能损耗。
8. 专用配电箱（柜）功能要求
电子信息设备专用配电箱（柜）宜配备浪涌保护器（SPD，防雷及操作过电压保护）、电源监测和报警装置（监测电压、电流、频率、谐波等参数），并应提供远程通信接口（如Modbus、RS485等），便于接入机房动环监控系统。当输出端中性线（N）与保护地线（PE）之间的电位差不能满足电子信息设备使用要求（一般要求N-PE电位差小于2 V）时，宜配备隔离变压器，以消除杂散电流和地电位差干扰。
9. A级机房后备柴油发电机组配置
A级电子信息系统机房（按GB 50174标准划分，要求容错型配置）应配置后备柴油发电机组。当市电发生故障时，后备柴油发电机组应能承担全部负荷的需要（包括UPS、空调、照明、安防等全部负荷），确保机房不间断运行。
10. 后备柴油发电机组容量计算
后备柴油发电机的容量应综合考虑以下负荷：UPS系统基本容量、空调和制冷设备的基本容量（注意空调启动冲击电流）、应急照明（消防疏散照明）和关系到生命安全的负荷容量（如手术室电源、消防控制电源等）。此外，还应考虑空调压缩机启动时的瞬态电流冲击（通常为额定电流的6～7倍），选型时需进行启动电压降校验。
11. 市电与柴油发电机切换的ATS配置
市电与柴油发电机的切换应采用具有旁路功能的自动转换开关（ATS）。ATS检修时不应影响电源切换功能（即设置维修旁路开关，在ATS本体检修时通过旁路开关维持市电直供或发电机供电）。
12. 低压配电线路敷设规范
敷设在隐蔽通风空间（如吊顶内、活动地板下、电缆夹层）的低压配电线路应采用阻燃铜芯电缆（型号如ZR-YJV、WDZA-YJY等），以降低火灾风险。电缆应沿线槽、桥架或局部穿管敷设，不得散放。
当配电电缆线槽（桥架）与通信缆线线槽（桥架）并列或交叉敷设时，配电电缆线槽（桥架）应敷设在通信缆线线槽（桥架）的下方，以防止配电线路的电磁场干扰通信信号。活动地板下作为空调静压箱（送风通道）时，电缆线槽（桥架）的布置不应阻断气流通路，应保证通风截面积不小于活动地板面积的40%。
13. 配电线路中性线截面选择
配电线路的中性线（N线）截面积不应小于相线截面积，尤其当存在大量非线性负载（如开关电源、UPS、变频器等）时，三次谐波电流在中性线上叠加，中性线电流可能超过相线电流，因此不能按常规“中性线截面为相线一半”的设计原则选型。单相负荷应均匀分配在三相线路上，使三相负载尽量平衡，减少中性线电流和电压偏移。
图1 柴油发电机房供配电系统图
二、ATS开关与STS开关的区别
ATS（自动转换开关）和STS（静态切换开关）均用于在两个独立的AC电源之间转换供电，第一路电源出现故障后自动切换到第二路电源给负载供电。两者在切换速度、执行部件、可靠性和适用场景上存在本质差异。
1. STS开关（静态切换开关）
（1）组成：STS主要由智能控制板（CPU监控电源质量）、高速可控硅（SCR，作为无触点电子开关）及断路器（作为后备保护）构成。其核心执行部件为可控硅，无机械触点，切换过程无电弧产生。其原理如图2所示。
（2）切换时间：标准切换时间为≤8 ms（毫秒），远小于IT类负载对断电的容忍时间（通常为10～20 ms），因此切换过程不会造成IT类负载断电或重启。
（3）相间切换安全性：STS具备相间切换保护功能，即使两路电源相位不同（不同源或不同相），也能在8 ms内完成切换而不产生环流或冲击，保证切换安全。
（4）典型应用场景：电力工业的自动化系统（PLC/DCS控制电源）、石化工业的关键仪表电源、计算机数据中心服务器电源、远程通讯中心（基站、核心网设备）、大楼的自动化系统（BA系统）和安全系统（安防监控、门禁），以及其他对电源中断极为敏感的IT类设备。
2. ATS开关（自动转换开关）
（1）结构与执行部件：ATS为机械结构，以接触器（电磁开关）为切换执行部件，切换功能由中间继电器或逻辑控制模块组成的二次回路完成控制。其原理如图3所示。
（2）缺点：主回路接触器需要二次回路长期通电保持吸合，容易产生以下故障——温升发热（线圈长时间通电发热）、触点粘结（大电流切换时电弧烧蚀触点导致无法分离）、线圈烧毁（过电压或长时间通电过热）。同时大负载情况下转换时间相对较长，为100毫秒以上（从市电故障检测到接触器机械动作完成），远超过IT类负载的断电容忍时间，会造成负载断电。
（3）ATS的组成：ATS一般由两部分组成——开关本体（执行切换的机械部分）+ 控制器（检测电源状态、发出切换指令的逻辑单元）。开关本体又分为PC级和CB级两种。
（4）PC级（整体式）：能够接通和承载负载电流，但不用于分断短路电流（即不具备短路保护功能，短路保护由上级断路器完成）。PC级ATS不配备过电流脱扣器，结构为整体式设计，无内部四连杆机构。
（5）CB级（断路器式）：配备过电流脱扣器（即内置断路器），其主触头能够接通并用于分断短路电流。如果过电流故障引起断路器跳闸，ATS将不会执行电源转换（因断路器已断开负载，转换无意义），需人工复位断路器后ATS才能重新工作。
（6）PC级与CB级可靠性对比：
① 机构可靠性：CB级由断路器组成，断路器以分断电弧为设计目标，要求机构快速脱扣，因此采用四连杆机构。四连杆机构存在滑扣（脱扣后重新合闸时机构打滑无法扣住）、再扣不可靠（脱扣后复位困难）的潜在问题。而PC级ATS采用整体式电磁操作机构，不存在四连杆机构的滑扣、再扣问题，可靠性远高于CB级产品。
② 电动操作机构可靠性：CB级ATS的电动操作机构一般通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分操作。受断路器机构限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。微电机堵转工作后（电流剧增、温升迅速升高），寿命会大大降低。而PC级ATS的电动操作机构一般为短时工作电磁铁（电磁铁得电瞬间推动开关动作，动作完成后断电），电磁铁结构简单、无复杂传动部件、工作可靠，因此PC级ATS的电动操作机构可靠性较高。
（7）选型建议：在对供电连续性要求高、ATS切换频繁的场合（如数据中心、医院手术室等），应优先选用PC级ATS；在需要短路保护与切换功能一体化的小容量低压系统中，可考虑CB级ATS，但需注意其可靠性和维护要求。
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图2 柴油发电机STS开关原理图 |
图3 柴油发电机ATS接线图 |
总结
电子信息系统机房配电系统的设计应严格遵循国家标准GB 50174的相关要求——采用TN-S接地系统（N与PE完全分开），配置专用配电变压器（干式）和专用配电箱（柜），UPS容量按预留裕量，A级机房须配置后备柴油发电机组承担全部负荷。市电与发电机切换应采用带旁路功能的ATS，配电线路应采用阻燃铜芯电缆，中性线截面不应小于相线截面，单相负荷须均匀分配。在ATS与STS的选型对比中，STS以高速可控硅为执行部件，切换时间≤8 ms，适用于对断电极为敏感的IT类负载；ATS为机械接触器结构，切换时间100 ms以上，存在触点粘结和线圈烧毁风险，不适用于对断电敏感的设备。ATS本体选型时，PC级（整体式）因无四连杆机构和微电机堵转问题，可靠性远高于CB级（断路器式），在对供电连续性要求高的场合应优先选用PC级ATS。正确理解和应用上述配电系统标准与开关选型原则，是保障柴油发电机组应急供电系统可靠性的重要基础。
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