中壓ATS在數(shù)據(jù)中心10kV發(fā)電機與市電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用探討-中國移動設(shè)計院-李玉升

中壓一體化ATS在數(shù)據(jù)中心10kV備用

發(fā)電機與市電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用探討中國移動通信集團設(shè)計院李玉昇2015年10月

濟南目錄4中壓一體化ATS工作原理1前言2中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案5中壓一體化ATS工程應(yīng)用設(shè)計3中壓一體化ATS組成前言目前，中國移動數(shù)據(jù)中心備用發(fā)電機組主要以10kV柴油發(fā)電機組為主，10kV柴油發(fā)電機組具有容量大、供電距離遠、可靠性高、配電系統(tǒng)簡單以及油機房集中建設(shè)等優(yōu)點。在10kV發(fā)電機與市電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，主要通過兩臺中壓真空斷路器利用綜合繼保控制實現(xiàn)自動/手動轉(zhuǎn)換。根據(jù)中國移動企業(yè)標準《中國移動通信電源系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（QB-J-017-2013）要求，通信電源系統(tǒng)中的蓄電池后備時間按發(fā)電機與市電切換方式不同來選擇，采用自動切換的，蓄電池后備時間按15min設(shè)計；采用手動切換的，蓄電池后備時間按15min~30min設(shè)計。由于供電部門對10kV發(fā)電機與市電電源采用自動切換方案審批復(fù)雜，或認為兩路電源自動轉(zhuǎn)換可靠性相對不高等原因，目前數(shù)據(jù)中心10kV發(fā)電機與市電電源轉(zhuǎn)換主要以手動為主，蓄電池后備時間按30min設(shè)計。為了進一步提高10kV發(fā)電機與市電電源自動轉(zhuǎn)換可靠性，提出10kV發(fā)電機與市電電源轉(zhuǎn)換選擇中壓一體化自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS），實現(xiàn)高可靠自動轉(zhuǎn)換，縮短蓄電池后備時間，節(jié)約電力電池室面積，降低建設(shè)成本。中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案--派生方案（相當于低壓CB級ATS）由兩臺中壓真空斷路器或復(fù)合隔離開關(guān)派生而來，兩路電源進線開關(guān)分別單獨安裝在2個高壓進線柜中，利用現(xiàn)有中壓元件配合控制器或綜合繼保實現(xiàn)轉(zhuǎn)換切換過程控制就是簡單的繼電器邏輯，判據(jù)少，沒有三相電壓比較運算邏輯電路，存在發(fā)生兩路斷路器串聯(lián)，或兩路電都送不上去，負載長時間不帶電等風險中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案—專用方案（相當于低壓PC級ATS）兩路中壓真空斷路器和控制單元集成于一體，安裝在1個中壓柜中，滿足中壓雙路電源自動轉(zhuǎn)換（市電—市電、市電—油機）專門開發(fā)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品第5頁中壓一體化ATS具有轉(zhuǎn)換可靠性高、轉(zhuǎn)換時間短、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。在低壓領(lǐng)域，專用一體化ATS已成為主流方案。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，越多智能化、集成化的產(chǎn)品營運而生，中壓專用ATS也必將替代真空斷路器式轉(zhuǎn)換成為中壓領(lǐng)域主流方案。中壓一體化ATS組成以泰永科技研發(fā)的TBBQ12中壓自動轉(zhuǎn)換開關(guān)為例，中壓一體化自動轉(zhuǎn)換開關(guān)主要由開關(guān)本體部分及控制器兩部分組成開關(guān)本體主要結(jié)構(gòu)組件有勵磁線圈、真空管（固封極柱）、快速電磁開關(guān)及機械互鎖連桿等組成，負責實現(xiàn)將負載電路從一個電源自動轉(zhuǎn)換至另一個電源。控制器部分負責監(jiān)測進線電源端出現(xiàn)欠壓、過壓和斷相等故障時控制本體結(jié)構(gòu)部分快速切換。中壓一體化ATS工作原理--分、合閘合閘：當永磁機構(gòu)得到控制器發(fā)出的合閘信號時，永磁體合閘，永磁機構(gòu)的動鐵芯向右移動，通過連桿機構(gòu)的傳動，使真空管動觸頭向上移動，與此同時儲能彈簧及真空管內(nèi)觸頭壓力彈簧壓縮儲能。分閘：當永磁機構(gòu)得到控制器發(fā)出的分閘信號時，永磁體分閘，永磁機構(gòu)的動鐵芯向左移動，此時永磁體保持力失去，不足以維持儲能彈簧和觸頭彈簧的壓縮狀態(tài)，儲能彈簧和觸頭彈簧釋放彈性勢能，使真空管內(nèi)動、靜觸頭分離。中壓一體化ATS工作原理—互鎖機械互鎖：采用三角板傳動的形式與主連桿連接，當一側(cè)電源主連桿向前運動（合閘）時，機械互鎖機構(gòu)的擋板被推向另一側(cè)電源主連桿運動方向的間隙，使另一側(cè)電源操作機構(gòu)不能動作電氣互鎖：輔助開關(guān)接常開觸點并接入另一側(cè)永磁機構(gòu)的控制回路中。當A電源側(cè)永磁機構(gòu)合閘時，擺桿在彈簧拉力作用下轉(zhuǎn)動到相應(yīng)位置，A電源輔助開關(guān)彈起，常開觸點恢復(fù)到斷開狀態(tài)，此時B電源永磁機構(gòu)控制回路斷開，不能完成合閘動作。同理，B電源側(cè)永磁機構(gòu)合閘時A電源側(cè)永磁機構(gòu)也不能合閘。第9頁?

中國移動通信集團設(shè)計院有限公司中壓一體化ATS工作原理—控制控制電路采用高性能微電腦數(shù)字化電能質(zhì)量采樣模塊，能實時顯示輸入電源系統(tǒng)電壓，過壓、欠壓閾值可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行調(diào)節(jié)，當電源異常時以顯示屏閃爍和指示燈的方式報警，并自動切換電源在開關(guān)動作開始、動作過程中以及完成動作后三個時間段內(nèi)考慮采用電氣連鎖設(shè)計，不干擾自動和手動功能的實現(xiàn)功能實現(xiàn)條件缺相轉(zhuǎn)換任意一相或多相失壓欠壓轉(zhuǎn)換70%～80%Ue（額定電壓）可調(diào)過壓轉(zhuǎn)換110%～120%Ue（額定電壓）可調(diào)切換延時0～30min時間可調(diào)返回延時0～30min時間可調(diào)接入電源指示有手動與自動狀態(tài)選擇有接入電源選擇有其它功能自投自復(fù)或自投不自復(fù)可選中壓一體化ATS工程應(yīng)用設(shè)計為便于接線方便，ATS柜兩側(cè)可配置輔助接線柜（一般為400mm寬）ATS控制器需接入市電、發(fā)電機電壓狀態(tài)信號，需在市電和發(fā)電機電源進線側(cè)配置PT裝置控制器工作電源為220V直流電源結(jié)束語綜上所述，中壓一體化ATS具有轉(zhuǎn)換可靠性高、轉(zhuǎn)換時間短、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，特別是電氣、機械雙重互鎖功能，保障了供電安全。在數(shù)據(jù)中心10kV供電系統(tǒng)中應(yīng)用優(yōu)勢顯著，為數(shù)據(jù)中心打造高可靠性、高維護性及高效節(jié)能的供電系統(tǒng)提供了安全保障。目前中壓一體化ATS在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用處于試用階段，我們還需開展以下工作，以便規(guī)模推