【豆丁-精品】-通信枢纽楼UPS供电系统设计方案

通信枢纽楼U PS供电系统设计方案Ξ
李凤武1,李奋龙2
(1.中国移动集团设计院有限公司内蒙古分公司;2.中国联通内蒙古呼和浩特分公司)
摘　要:为了满足通信枢纽楼I DC机房的各种网络设备能够不间断、安全高效的运转,其电源供电系统采用的是双总线输入+负载同步控制器+负载自动切换开关+能提供计算机级的局部净化接地系统的U PS双总线输出供配电系统的设计方案,这种端到端的一体化U PS供电系统不仅可以消除各种可能出现的单点瓶颈故障隐患,确保用电设备的安全。

关键词:U PS;双总线;设计方案
中图分类号:TN994.7∶TN91　文献标识码:A　文章编号:1006—7981(2010)16—0072—02
随着信息化时代的到来、大批I DC机房如雨后春笋般地出现在电信企业、金融企业、政府网站和制造业中。

通信枢纽楼中互联网数据处理中心(I DC)承担着为入驻的各类网站、企业和用户提供能处理突发性的大数据吞吐量的,高效数据传输率的,能连续地执行高速宽带互联网增值服务任务,从而使得各类用户在信息网络上能顺利地完成各种信息资源(数据,语音和图形等信息)的交换 分享操作任务、而执行着各种网管操作功能的网络枢纽调控中心。

为了确保位于I DC机房中的各种网络设备均能处于7×24小时不间断的、高效的、可靠的和安全的运行状态之中,近年来,网络能源设备供应商及其相关的设计院采用了各种新技术和措施来不断地完善其端到端的一体化U PS供电系统的设计方案,本文论述了满足通信枢纽楼I DC机房供电要求的U PS设计方案。

1　确定U PS类型
对于电信行业所用的I DC机房来说,由于它们的话费收费系统和电话号码等信息资源的查询系统均是由U PS供电系统来负责供电的。

因此,一旦其U PS供电系统因故发生输出停电事故,就有可能造成上述网管系统出现长达几十分钟的瘫痪。

由此就可能给企业带来数百万元的直接经济损失和大量的用户投诉。

显然,后者必然会导致公司因用户对它的信誉度的下降而带来难以估量的间接经济损失。

基于上述原因:对于负责向信息网络机房供电的U PS 供电系统而言,应满足确保馈送到各IT设备的输入电源的零线对地线的电位<1V,而且,还具有向位于I DC机房中的各种IT设备连续不间断地提供高品质的U PS逆变器电源的能力,允许机房维护人员在逆变器电源连续供电的条件下、执行不带电的安全维护 维修操作,允许值班人员通过智能化的楼宇监控系统随时远程监控其运行状态及调阅各种运行参数和相关的报警信息等基本要求。

经过几次的技术交流和论证,本次工程U PS主机设备决定采用北京捷联设备有限公司代理的意大利捷联先控生产的380V120KVA3 3D SL U PS设备(全数字带隔离变压器式U PS-军用级)。

2　确定U PS配送电方案
本次工程为I DC机房供电的U PS供电系统采用的是具有双总线输入、双总线输出调控特性的1+ 1U PS冗余并机供电设计方案,其技术优势为:它具有提供365天×24h的纯净U PS逆变器电源的连续供电能力。

这是由于在系统配置方面由以下几个方面的考虑:
①在U PS主机意大利捷联先控生产的380V 120KVA3 3D SL U PS设备(全数字带隔离变压器式U PS-军用级)。

②每套系统采用1+1冗余并机系统,这样可以在很大程度上提高U PS供电系统的容错能力和供电质量。

在运行中,即使遇到某台U PS因故出故障时或者是2台,甚至是3台同时出现故障,IT设备仍然由U PS的逆变器电源供电。

③采用具有双总线输入、双总线输出的配送电设计方案,在整个供电系统中、不存在单点瓶颈故障隐患。

④由于在U PS供电系统中、采用负载同步控制器(SB S)+负载切换开关(ST S)设计方案,即使在用户负载端出现短路故障时、它能在把短路故障的影响限制在最小的范围之内的同时,将未发生短路故障的其它负载迅捷地切换到另一套正常工作的U PS逆变器电源上,从而确保IT设备能获得极高的电源可利用率。

3　设计方案
27内蒙古石油化工 2010年第16期　Ξ收稿日期:2010-04-13
作者简介:李凤武(1978—),通信工程师,工程硕士,现就职于中国移动集团设计院有限公司内蒙古分公司,主要从事通信电源和传输设备的设计工作。

本次工程用的U PS 供电系统是由以两套1+1型U PS 冗余并机系统为核心所组成的大型U PS 供电系统。

正常工作时,它的冗余式供电能力为120kVA ,其最大供电能力达480kVA 。

该系统主要由两套1+1型U PS (120kVA )冗余并机系统为核心所构成的双总线输入、双总线输出U PS 供电系统负载自动切换开关+负载同步控制器所组成的双总线输入,双总线输出型U PS 冗余供电系统。

本次工程配置有两套由120kVA U PS
单机所组成的1+1型U PS 冗余并机系统A 和B (每台U PS 单机都配置有后备供电时间为120m in 的电池组)。

在专用并机控制板的调控下,从每台U PS 所输出的逆变器电源总是处于电压输出幅值相同,输出波形为同频率和同相位的相互同步跟踪状态之中。

此时,来自每套1+1型U PS 冗余并机系统中的2台120kVA 的U PS 的输出电源分别经位于第1级输出配电柜中的各自的500A 的开关而并联输出。

在实际运行中,只要用户的后接总负载量应小于500kVA 。

当正常工作时,它不但可确保由2台U PS 单机来平均分担负载电流。

而且,该U PS 冗余并机系统的环流几乎为零。

当某台U PS 因故出故障时,U PS 的冗余并机控制系统会自动地执行选择性脱机操作。

将有故障的那台U PS 电源从并机输出的总线中自动脱离出来,由剩下的1台U PS 继续向信息网络设备提供高质量的逆变器电源,从而为U PS 供电系统获得必要的容错功能奠定下坚实的技术基础。

具体供电系统见图1所示。

图1　双总线U PS 供电系统示意图
4　电池容量的配置及其安装
依据设计规范蓄电池组的容量应按近期负荷配
置,依据蓄电池的寿命,适当考虑远期发展。

4.1　蓄电池容量计算41111　电池放电电流计算
应按U PS 容量,采用式(1)估算出蓄电池的计算放电电流I ,再计根据式(2)算出蓄电池的容量。

I =
0.8S
ΛU
(1)式中:S ——U PS 额定容量(kVA );
I ——蓄电池的计算放电电流(A );Λ——逆变器的效率;
U ——蓄电池放电时逆变器的输入电压(V )(单体电池电压1.85V 时)。

I =0.8S ΛU =0.8×120×1000
0.95×1.85×198
=275A 本次工程选用意大利捷联先控生产的380V 120KVA 3 3D SL U PS 设备(全数字带隔离变压器式U PS -军用级),依据其技术指标额定容量为120KVA ,逆变器效率为0.95。

Q Ε
K IT
Γ[1+Α(t-25)]
(2)式中:Q ——蓄电池容量(A h );
K ——安全系数,取1.25;I ——负荷电流(A )
T ——放电小时数(h ),取2;Γ——放电容量系数,取0.61;
t ——实际电池所在地最低环境温度数值,所在地有采暖设备时,按15℃考虑,无采暖设备时,按5℃考虑;
Α
——电池温度系数(1 ℃),当放电小时率≥10时,取Α=0.006;当1≤放电小时率<10时,取Α=0.008;当放电小时率<1时,取Α=0.01。

Q Ε
K IT
Γ[1+Α(t-25)]
=
1.25×275×2
0.61[1+0.006(5-25)]=1199A h
说明:通信枢纽为二类市电通信枢纽,依据设计规范,蓄电池总放电小时数应该为1小时,考虑现有电源维护体制,该枢纽楼现无电源维护人员在现场值班,在正常情况下维护人员赶到现场需要40分钟的时间,本次工程取定为蓄电池总放电小时数应该为2小时。

依据以上计算结果,采用哈尔滨光宇公司型号为GFM -800蓄电池,2组蓄电池并联后输入U PS ,2组蓄电池的并联是通过电池开关柜来实现。

4.2　蓄电池的安装
本次工程新建U PS 系统的蓄电池选用哈尔滨光宇公司产品,GFM -800蓄电池额定电压为2V ,
3
7　2010年第16期 李凤武等　通信枢纽楼U PS 供电系统设计方案
建立设备运行状态综合判断标准的探讨Ξ
韩春杰,张立坤
(内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特　010010)
摘　要:对如何建立设备运行状态综合判断标准进行探讨。

关键词:设备故障;敏感参数;判断标准
中图分类号:TQ050.7 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)16—0074—02
建立设备运行状态综合判断标准是一项综合性较强的工作,首先需要充分理解设备故障通用判断标准——绝对值判断标准;同时要考虑该标准的弱点,增加相对值判标的内容;还要考虑敏感参数判标的优点,最后进行加权处理,得到设备运行状态综合判断标准。

现对解决这一技术问题的过程探讨如下。

1　调研设备故障通用判断标准
1.1　“绝对门限值”法
在石油化工行业,大型关键设备——大型离心式压缩机组、蒸汽透平、增速齿轮箱,其运行状态的判断标准均采用“绝对门限值”的方法,主要依据的标准有:《GB T11348.1-1999》、《SH S01003-2004》、《ISO7919.1-2005》等,以上各个标准都是从振动单一参数、绝对门限值的方法对设备状态进行评判的,缺乏针对性。

例如,设备的某一参数突然变化了一倍,虽然仍未达到上述门限值,此时设备状态显然已经出现了异常。

但如果根据上述通用的判断标准,仍属“正常”,显然不科学。

因此,目前也有使用“相对值判断标准”的。

1.2　相对值判断标准
所谓“相对值判断标准”,就是针对某一具体的设备,通过观察、测量、统计,确定在正常状况下设备的运行参数,作为判标的基准。

当然,这个判标基准存在个体的差异,与相关标准规定的“绝对值门限”
十小时放电率,终止电压为1.80V,电池容量为800A h,最大外型尺寸为318mm×179mm×396mm (L×W×H),单只蓄电池重量为50.0Kg。

电池室安装2V GFM-800A H蓄电池八组(每组198块),考虑电力室的荷载为16KN m2,电池组采用双层双列或单层四列的安装方式,利用最坏值法对两种安装方式中具体荷载估算如下:
双层双列安装方式:每层安装99块,电池之间紧凑安装
占地面积S=0.318×2×50×0.179=5. 692m2,每组蓄电池重量N=198×50×10=99KN,单位面积受力为99 5.692=17.39KN m2。

单层四列安装方式:每层安装198块,电池之间紧凑安装
占地面积S=0.318×4×50×0.179=11. 384m2,每组蓄电池重量N=198×50×10=99KN,单位面积受力为99 11.384=8.70KN m2。

由以上计算可以得出:采用双层双列的安装方式,机房荷载无法满足,单层四列安装方式机房荷载可以满足,但是机房位置非常紧张,造成机房装机位置严重浪费,综合考虑以上因素确定采用双层四列的安装方式,增加受力面积即增加电池之间间距,这样既可以满足机房荷载要求,同时节约机房资源。

该系统的投入运行满足了枢纽楼各机房交流不间断电源的需要,同时还有一定系统余量,并为下一步相关业务的开通打好基础。

在逐步的并机扩容后,使该系统更能满足枢纽楼设备安全用电的需要,更好的支撑公司的全部业务正常运转。

[参考文献]
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划设计院,2006,(4).
47内蒙古石油化工 2010年第16期　Ξ收稿日期:2010-04-12
作者简介:韩春杰(1979～),女,内蒙古呼和浩特市,副教授,硕士。