配電系統(tǒng)改造日漸成為一門經(jīng)濟學(xué)與風(fēng)險學(xué)之間的綜合議題。 這門議題包括配電系統(tǒng)使用年限、安全穩(wěn)定性、可靠性以及能耗成本在內(nèi)的諸多因素，結(jié)合改造成本和責(zé)任風(fēng)險來制定優(yōu)先改造計劃。全面對配電系統(tǒng)進行成本效益的分析，客觀、合理制定出長短期改造計劃，審慎投資， 謹慎執(zhí)行改造、升級計劃。

。 闡述配電工程師應(yīng)對配電和電力系統(tǒng)深入研究的必要性

。 說明改造、升級的配電設(shè)備類型

。 分析設(shè)備設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準

通常，配電系統(tǒng)、設(shè)備的改造、升級都是隨著時間的變化而變化，過去的配電系統(tǒng)沿用到現(xiàn)在，已經(jīng)跟不上今天的發(fā)展需求，需做出適當(dāng)改造或者更換。過去的配電系統(tǒng)與今天新技術(shù)的運用給運維人員維護帶來不小的挑戰(zhàn)。對配電系統(tǒng)進行調(diào)試、評估、并做出整體規(guī)劃分析都是在了解整個配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，可靠性以及能否正常運行，是否能夠滿足未來擴容需求。

通過研究顯示設(shè)備是否有無故障，通過監(jiān)視設(shè)備運行，了解設(shè)備狀態(tài)，調(diào)整優(yōu)先改造評級。 通過了解配電系統(tǒng)的方方面面，制定出切實可行的改造、升級預(yù)算，以及運營計劃。

分析什么？何時分析？

配電系統(tǒng)設(shè)備性能，運行性能以及用戶使用傾向性無一不在推動商業(yè)利益向前發(fā)展。同樣，改造目標(biāo)驅(qū)動績效指標(biāo)，相應(yīng)地，績效指標(biāo)也在影響著計劃、行動以及相關(guān)的運營成本。

績效測量需提供預(yù)期結(jié)果數(shù)據(jù)與現(xiàn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比對分析。電力系統(tǒng)分析目標(biāo)包括：使用年限、運行環(huán)境的條件、可靠性、安全性，設(shè)備操作是否符合操作流程，可擴容性、冗余性，節(jié)能指標(biāo)，設(shè)備通道，可操作性、可維護性等。

配電系統(tǒng)應(yīng)每隔10年進行評估、調(diào)整，以滿足自身業(yè)務(wù)發(fā)展需要。制定維護升級內(nèi)容：重新能夠利用的空間，技術(shù)更新、隨使用年限增長而變得效率低下的系統(tǒng)。由于大多數(shù)配配電設(shè)備具有20年的使用年限，10年做一次評估，足以對配電設(shè)備做出全面評估，包括對配電設(shè)備更新改造計劃，中期改造以及設(shè)備報廢評估等。

或者當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心配電設(shè)備由于業(yè)務(wù)需要需擴容或改造時，這時就可以開始著手分析配電系統(tǒng)，以及與配電系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)，從而確定是否需要進行改造，或者發(fā)現(xiàn)某類配電設(shè)備的故障會定期發(fā)生，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心運行成本、電力能耗意外上升，或者有第三方資金投入等（例如能源補貼， 效用激勵），以上情況都意味著配電系統(tǒng)亟待升級。

分析什么？

應(yīng)選擇專業(yè)級的評估公司為數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)進行評估，專業(yè)公司能夠為配電系統(tǒng)評測提供專業(yè)的服務(wù)、檢測設(shè)備，以評估方法。

例如，紅外檢測設(shè)備可快速找到由于線纜連接不牢靠或部件損壞引發(fā)的熱點。評估配電系統(tǒng)的現(xiàn)場測試人員需具備有專業(yè)經(jīng)驗、具有廣博、全面的專業(yè)知識、以及多年的實戰(zhàn)經(jīng)驗，熟悉專業(yè)內(nèi)各種相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準，具備15-20年的從業(yè)經(jīng)驗。

只有具備多年從業(yè)經(jīng)驗的評估人員才能在評估配電系統(tǒng)期間洞察覺察出老系統(tǒng)與新系統(tǒng)之間的不同，從而為數(shù)據(jù)中心制定合理的升級、改造方案，制定方案要以數(shù)據(jù)中心生命周期為前提來制定，評估人員需要與數(shù)據(jù)中心管理人員溝通，明確改造最終要實現(xiàn)的目標(biāo)，對配電系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)進行全面評估。

數(shù)據(jù)中心運維人員通常將注意力放在他們?nèi)粘＞S護的配電設(shè)備上，缺少對配電系統(tǒng)升級、改造長遠的、有建設(shè)性的規(guī)劃，能提供的 改造建議缺少全局性。

在對配電系統(tǒng)進行分析與優(yōu)先級別制定時，需考慮到很多因素。比如：應(yīng)優(yōu)先考慮對人身安全，最大限度地保障人身安全，并盡量減少或避免潛在的違規(guī)操作。

配電設(shè)備老化是因為設(shè)備常年運行，溫度過熱，設(shè)備蓋板上有積塵，冷凝水，斷路器觸點和接觸器的磨損，彈簧、絕緣材料的老化等。

如維護保養(yǎng)得當(dāng)，建筑中商業(yè)級配電系統(tǒng)的使用年限通常在20至30年，配電組件使用年限如下表：

配電設(shè)備老化取主要與設(shè)備自身品質(zhì)、維護情況、以及當(dāng)時的環(huán)境條件有關(guān)。需提高日常維護設(shè)備要求、增加維護工作量，降低室溫，這樣會延長設(shè)備的使用壽命。 設(shè)備部件老化是對于數(shù)據(jù)中心有一定的危險性，因為配電設(shè)備的故障有時是根本無法預(yù)測的，（要在它們使用年限到期前，對其提前進行更換），一旦出現(xiàn)故障，設(shè)備極有可能出現(xiàn)電弧，火災(zāi)，電力故障以及人身安全。

規(guī)范和安全問題：

故障電流額定值：配電設(shè)備故障電流額定值基于設(shè)備在發(fā)生短路的情況下可承受的最高電流。計算故障電流值需要識別：是公共用電？柴油發(fā)動機還是電動機供電？

如果故障電流超過設(shè)備額定值發(fā)生故障，極有可能會發(fā)生災(zāi)難性的故障。由于系統(tǒng)改造和擴容帶來的額外故障電流，導(dǎo)致整個系統(tǒng)會變得不安全。

系統(tǒng)有序性：NFPA 70國家配電規(guī)范，第517，700、701條，以及NFPA 99規(guī)定：保健設(shè)施規(guī)范要求保障電力系統(tǒng)有序性。 它確保每個過電流裝置按順序跳閘，具備隔離故障的功能，并不會導(dǎo)致對上游的不必要的中斷。 很多時候，解釋在正常的電力系統(tǒng)上謹慎操作，被認為是明智的做法。

（備注： NFPA：NationalFireProtectionAssociation， 美國國家電工標(biāo)準美國消防協(xié)會）

接地系統(tǒng)是使電工設(shè)備的金屬外殼接地的措施，可防止在絕緣損壞或意外情況下金屬外殼帶電時強電流通過人體，以保證人身安全。接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障一般有兩級保護，確保饋電斷路器在故障狀態(tài)之前跳閘主斷路器。應(yīng)急系統(tǒng)還需具有接地故障報警指示，而不是跳閘，因為系統(tǒng)是設(shè)備在緊急情況下維持電力的最后機會。

電弧閃光危險：電弧閃光額定值取決于設(shè)備在故障條件下的能力，以引起爆炸或電弧故障。該等級定義了設(shè)備釋放能量的等級，并且與個人防護設(shè)備（PPE）裝置相關(guān)，電工在帶電施工時，需佩戴相應(yīng)設(shè)備確保自身安全。

安全參數(shù)參見NFPA 70E：工作場所配電安全標(biāo)準中定義。

對應(yīng)急事件響應(yīng)上可用的故障電流水平與清除故障所需時間成正比。舊設(shè)備可能需要更多的時間來清除，這會運維人員工作帶來壓力。

除OSHA對電弧沒有特別規(guī)定外，它通常是決定更換現(xiàn)有配電設(shè)備的決定性因素。許多建筑物的配電設(shè)備在維護期間中需保持通電，只有保持通電狀態(tài)，設(shè)備的電弧閃光危險性才越低，對在該設(shè)備上工作的運維人員就越安全。

（備注：OSHA：<美>職業(yè)安全與衛(wèi)生條例[管理局]）

地震規(guī)定：對于放置在地震區(qū)域的配電設(shè)備需做好防震措施；另外，建筑物本身也需要考慮抗震措施。

閃電保護：應(yīng)根據(jù)NFPA 780：安裝閃電保護系統(tǒng)的標(biāo)準來做防雷風(fēng)險分析，評估建筑物體防雷保護等級。檢查現(xiàn)有防雷系統(tǒng)的狀況與連接是否符合本標(biāo)準。

保護建筑物內(nèi)電子設(shè)備、電子設(shè)備是否購買保險；保險費率也應(yīng)成為評估的組成部分。

接地和連接：接地系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)中心是很重要的一個系統(tǒng)，它將保障人身安全與設(shè)備安全。

評估內(nèi)容：設(shè)備獨立接地系統(tǒng)的方式，安裝在室外的變壓器、發(fā)電機的接地系統(tǒng)等，要對接地電極的腐蝕程度以及整個接地系統(tǒng)的狀態(tài)做出評估。

諧波等級：配電設(shè)備過熱可能是由于非線性負載引起。（主要非線性負載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等）應(yīng)檢查的諧波設(shè)備額定值或諧波抑制技術(shù)是否。

測試報告：依據(jù)國際配電測試協(xié)會提供的驗收測試報告填寫設(shè)備運行概況，工作循環(huán)周期以及負載是有意義的。經(jīng)常定期的進行測試，會對數(shù)據(jù)中心有更深刻的了解。

評估系統(tǒng)缺陷

可持續(xù)性發(fā)展以及故障的影響：在評估中應(yīng)考慮設(shè)備長期發(fā)展出現(xiàn)電路中斷對安全運行造成的影響。如果有備用系統(tǒng)，需定期進行檢查，評估等級，維持配電設(shè)備安全以及關(guān)鍵業(yè)務(wù)運行能力等。依據(jù)中斷故障報告去檢查設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率。

配電系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)：需分析系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備、老化設(shè)備運行時的可靠性。檢查旁路（或備份）。需要考慮設(shè)備可以選擇N + 1配置。核定老化設(shè)備的額定功率；從而確定設(shè)備在多年運行中、遇到更新、改造的情況下，系統(tǒng)能否滿足現(xiàn)在的需求。

物理位置：重要配電設(shè)備不應(yīng)放在有水及潮濕的地方或其它可以導(dǎo)致配電系統(tǒng)無法正常運行的地方。備份系統(tǒng)設(shè)備不應(yīng)與運行設(shè)備放在于同一位置，如果出現(xiàn)事故，設(shè)備故障會同時發(fā)生。

供電質(zhì)量：應(yīng)記錄數(shù)據(jù)中心總供電負載、分配電系統(tǒng)、設(shè)備負載產(chǎn)生的壓降、電壓，浪涌，尖峰，掉電和諧波；定期檢查有效電壓與設(shè)備斷路開關(guān)或配電系統(tǒng)。檢查敏感電子設(shè)備的電源質(zhì)量，包括UPS或提供適當(dāng)?shù)墓β收{(diào)節(jié)。

來自非線性負載的諧波影響可能需要諧波抑制或更穩(wěn)健的分布系統(tǒng)以適應(yīng)其固有的系統(tǒng)過熱效應(yīng)。 電梯的電力改造也可能導(dǎo)致電源質(zhì)量問題。

評估擴容：

設(shè)備負載：應(yīng)檢查電力系統(tǒng)中現(xiàn)有負載、潛在負載，以審核用于建筑物可擴容的空間有多少。應(yīng)檢查額定功率，備用發(fā)電機和UPS設(shè)備。應(yīng)評估發(fā)電機系統(tǒng)在全負荷以及負載低的條件下會引起積炭，一旦此情況若發(fā)生，會出現(xiàn)降低發(fā)電機的使用性能和壽命。

（備注：積炭，在發(fā)動機正常工作中，汽油和正常進入燃燒室的發(fā)動機機油，在供氧不足的條件下，不能在氣缸內(nèi)完全燃燒，產(chǎn)生油煙和潤滑油燒焦的微粒。當(dāng)發(fā)動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)時。進一步受到氧化變成膠質(zhì)。牢固地粘在活塞頂上，活塞環(huán)上，氣門背面，進氣管內(nèi)面，節(jié)氣門體和燃燒室內(nèi)等等。在高溫的反復(fù)作用下，又將膠質(zhì)變成瀝青質(zhì)、樹脂質(zhì)及碳質(zhì)，從而形成積炭。）

設(shè)備額定值：對現(xiàn)有配電設(shè)備進行改造， 安裝高容量配電設(shè)備，需在設(shè)備上安裝限流保護裝置、高阻抗變壓器或高電阻的接地，從而最大限度地減少由老化設(shè)備故障率。

設(shè)備擴容能力：雖然現(xiàn)有設(shè)備的額定功率能夠處理額外的負載，但物理限制可能會妨礙系統(tǒng)維護新負載的能力。

物理分配：壓降限制可能會阻礙系統(tǒng)擴容，并需要額外的高壓配電設(shè)備。

符合規(guī)范：過去的配電系統(tǒng)是依據(jù)過去的相關(guān)規(guī)范進行安裝。現(xiàn)在的配電系統(tǒng)一方面需要滿足擴容，一方面又要滿足更新的需求，以滿足擁有管轄權(quán)（AHJ）的執(zhí)行人員所要求的權(quán)限，例如發(fā)電機的開、斷，保護裝置系統(tǒng)更新，配電設(shè)備的斷開連接等。

（AHJ：擁有管轄區(qū)的機構(gòu)）

應(yīng)急情況評估：

系統(tǒng)節(jié)能：對LED照明系統(tǒng)、發(fā)電機、變壓器做出成本效益分析，在此基礎(chǔ)上做出評估，以備更換。類似的的分析應(yīng)該對在舊系統(tǒng)上安裝功率因數(shù)校正系統(tǒng)功率因（電容器組）進行評估，從而減少運行與安裝成本。

（功率因數(shù)校正：功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量（視在功率）之間的關(guān)系，也就是有效功率除以總耗電量（視在功率）的比值。 基本上功率因素可以衡量電力被有效利用的程度，當(dāng)功率因素值越大，代表其電力利用率越高。）

功率校正系統(tǒng)（電容器組）：

可極大地減少許多小型電容器的安裝成本。

改變電容器步驟與不同電力要求和負載分散緊密對應(yīng)，這通常使得要安裝的電容器數(shù)量減少，因為各個負載差異很大。

未來向系統(tǒng)增加任何設(shè)備都能得到簡化。

控制系統(tǒng)：節(jié)省能源的最佳方法是關(guān)閉配電設(shè)備。評估照明系統(tǒng)，發(fā)電機和制冷系統(tǒng)，合理降低能耗。新能源指南與規(guī)范也開始關(guān)注于之前無關(guān)緊要的負載（例如，計算機，復(fù)印機，水冷卻器等）。

燃料源：應(yīng)評估發(fā)電機系統(tǒng)燃料使用情況，以最大限度地降低能耗。 發(fā)電機的成本降低只能通過減少長期油耗來實現(xiàn)；電力管理（數(shù)字監(jiān)測與控制）系統(tǒng)可以用于自動切換開關(guān)，從而降低成本。

易于操作與維護

評估配電設(shè)備以及隨后對基礎(chǔ)設(shè)施的維護，應(yīng)確保運行的可靠性，維護成本更低，更易于操作，并為人員提供更高的安全性。電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供實時監(jiān)測數(shù)值，預(yù)測值，診斷報告和報警提示。

隨著配電系統(tǒng)不斷老化，系統(tǒng)內(nèi)的配電設(shè)備逐漸被淘汰，運維人員會陸續(xù)為淘汰的設(shè)備購買其它廠商的新設(shè)備以替換舊設(shè)備。由于新舊設(shè)備更換交替，過去設(shè)備的維護數(shù)據(jù)、銘牌已經(jīng)不全，圖紙也已經(jīng)由于時間久遠沒有及時更新，故而，無法在圖紙上看出設(shè)備新增、改造后的設(shè)計意圖。

基于以上原因，測試系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，可擴容的能力，設(shè)備分階段更新計劃、以及安全性變得更加難以分析。遇到這種情況，建議與運維人員進行詳細溝通，了解各種設(shè)備運行參數(shù)、測試報告等，并做好記錄，全面了解設(shè)備運行情況后，再做出評估。

如何分析、制定優(yōu)先改造計劃

運維人員經(jīng)常糾結(jié)于對哪些配電設(shè)備是先改造，還是先替換？運維人員為此不斷面臨各種高難度的挑戰(zhàn)，一方面要盡量減少各種運營支出，盡可能縮短設(shè)備宕機時間，一方面還要提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性以及自身操作設(shè)備人身安全。一旦電力分配系統(tǒng)的情況被記錄下來，就需對系統(tǒng)中需改造的設(shè)備進行分類、排序；制定設(shè)備改造的優(yōu)先級，并對設(shè)備改造制定分階段改造計劃，并根據(jù)改造最終目標(biāo)標(biāo)估算總成本。 電力分配系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)每個設(shè)施建筑或區(qū)域分類如下：

。 服務(wù)器設(shè)備

。 中壓設(shè)備

。 低壓配電設(shè)備

。 診斷，計量和照明監(jiān)控與照明控制

。 供電回路接線與接線裝置

。 接地、焊接、防雷。

。 需對每個系統(tǒng)運行情況進行評級，運行良好，令人滿意或邊際效率（或數(shù)值衡量）打分，以得出設(shè)備總體評級：

。 符合規(guī)范/安全性

。 保證設(shè)備安全操作空間

。 可靠性/冗余

。 靈活性

。 物理分配

。 能耗

。 易于操作

。 可維護性

。 可擴容性

這種方法將為每個指定建筑區(qū)域的系統(tǒng)提供重點關(guān)注領(lǐng)域，而且能提供潛在風(fēng)險的證據(jù)。 風(fēng)險會因為每個項目情況不同而有所差異， 可以通過以下方式確定優(yōu)先級：

人身安全/符合規(guī)范：評估改造配電系統(tǒng)必須先了解是否滿足人身安全的要求以及是否符合規(guī)范的問題，并將影響風(fēng)險的因素以及設(shè)備正常運行是會出現(xiàn)的潛在故障點作為首要任務(wù)。改造需符合當(dāng)?shù)匾?guī)范。

訴訟風(fēng)險：配電系統(tǒng)改造必須考慮到合規(guī)以及改造后帶來的業(yè)務(wù)后果，這可能遠遠超過升級所花費用。任何成本效益優(yōu)先級排序必須從這里開始。

設(shè)備運行不足/發(fā)生可能性：由于日常運維內(nèi)容不定期發(fā)生變化是與設(shè)備系統(tǒng)改造有關(guān)，因此，可能在不知不覺中系統(tǒng)就失去了原有的可靠性與靈活性。對于承受高強度運行的重要設(shè)備，需要對其可靠性定期進行評估，并評估設(shè)備在處理不可預(yù)見事件時的應(yīng)急能力。

預(yù)期使用年限需求：定義配電設(shè)備的使用年限將表明設(shè)備受到良好維護，可擴容以及總體規(guī)劃將如何影響配電系統(tǒng)的壽命延長或改造、升級需求。

將預(yù)期更新設(shè)備計劃歸到某個等級，通過權(quán)衡每個等級升級改造的成本以及優(yōu)先性，再計算所需要支出的費用，從而對改造進行成本估算。

內(nèi)部資源與數(shù)據(jù)中心施工承包商也應(yīng)在評估范圍內(nèi)。評估配電系統(tǒng)沒有固定的方法，因為每個數(shù)據(jù)中心的條件、資源以及優(yōu)先級都是不同的； 因此，需對設(shè)備管理，改造工程、運維人員應(yīng)進行等級排名與評估。設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計，安裝，調(diào)試，運行和維護方面的投入允許通過合理的評估、投資方法對設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行、維護進行評估，并做好記錄。

為能夠有效管理配電系統(tǒng)，需制定全面的、周詳?shù)�、具有預(yù)見性的改造、升級計劃、利用評級進行管理上、運用操作流程進行維護，為管理創(chuàng)建一份戰(zhàn)略性的計劃表，如此才能保障配電系統(tǒng)安全運行的可靠性。

配電系統(tǒng)改造已成為一門經(jīng)濟與風(fēng)險多因素的議題，諸如使用年限，安全性，可靠性，效率和能源成本等因素必須結(jié)合在一起考慮，權(quán)衡，從而制定升級計劃并確定優(yōu)先級。對于每項配電子系統(tǒng)的綜合分析用于制定設(shè)備維護的短期計劃與長期支出，同時用于維護和升級，用審慎的態(tài)度對待設(shè)施改造、升級。 這對于所有公司機構(gòu)的財務(wù)和長期業(yè)務(wù)發(fā)展、規(guī)劃至關(guān)重要。